史小玉 金冬

摘 要：隨著物聯(lián)網(wǎng)信息技術的發(fā)展，智能家居逐步走進人們的生活，使人們的生活更便捷，居家環(huán)境更智能化。本文圍繞智能家居控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)展開論述，簡述智能家居控制系統(tǒng)的特點，分析智能家居控制系統(tǒng)中的總體設計及安卓移動端控制軟件、家庭智能網(wǎng)關、數(shù)據(jù)庫的設計方案，旨在實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)的低成本開發(fā)，增強其適應性和操作性，讓人們生活效率更高。

關鍵詞：智能家居;控制系統(tǒng);產(chǎn)品設計

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，智能家居逐步出現(xiàn)并豐富人們的生活，使人們的生活發(fā)生了顛覆式的改變。智能家居系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展下誕生，其發(fā)展代表著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展水平。智能家居把居家設備設施與互聯(lián)網(wǎng)有效結合，比如家庭環(huán)境監(jiān)測、防盜系統(tǒng)、影像視頻設備等，通過智能家居系統(tǒng)進行全方位監(jiān)控，實現(xiàn)家居生活的智能便捷。相較于一般家居，智能家居能豐富人們的生活，在保留傳統(tǒng)居住功能的同時，實現(xiàn)電器設備自動化、互聯(lián)網(wǎng)通信和智能家電交互。同時，智能化的操作方式還簡化了操作難度，多元化效能能在一定程度上降低資源浪費率，達到資源利用最大化。

1 智能家居控制系統(tǒng)的特點

智能家居控制系統(tǒng)集傳統(tǒng)家電性能與互聯(lián)網(wǎng)技術于一身，其設計具有一定特點。第一，智能家居控制系統(tǒng)不需要連接互聯(lián)網(wǎng)，運用局域網(wǎng)就可以實現(xiàn)家庭內(nèi)部電器家居的有效控制，且控制效果較好。第二，通過安卓系統(tǒng)將手機各軟件應用到智能家居內(nèi)部系統(tǒng)，其使用的SQlite數(shù)據(jù)庫兼具拓展性和兼容性，通過圖形顯示用戶操作界面，保證交互界面的操作便捷和美觀，使用智能家居的顧客即便知識水平不高，也能根據(jù)界面提示輕松完成操作，并獲得良好的操作體驗。第三，智能家居摒棄傳統(tǒng)的專用遙控控制方法，采取綜合性智能家居操控技術。用戶只需在電腦或手機上安裝智能家居軟件，就能實現(xiàn)對家居的全控制。智能家居控制系統(tǒng)所需程序簡潔直觀，降低了資金成本，進而減輕了顧客的經(jīng)濟壓力。

2 智能家居控制系統(tǒng)總設計

移動終端軟件和智能網(wǎng)關是智能家居控制系統(tǒng)中十分重要的兩大模塊，以下對智能家居控制系統(tǒng)的家居控制和數(shù)據(jù)采集部分進行重點論述。為控制智能家居，用戶需在移動終端上安裝控制軟件，通過遠程無線網(wǎng)連接家庭網(wǎng)絡，實現(xiàn)交互式觸屏控制。在實際使用過程中，用戶只需點擊手機過或Pad上的相關文字提示就可以發(fā)出相關控制指令，在接收到用戶的指令后，服務器會立即高速運轉并將指令發(fā)送給智能網(wǎng)關，智能網(wǎng)關將再次識別指令并進行相應轉化，如果二者關系匹配，其指令將發(fā)送到相關協(xié)調(diào)器上，再由協(xié)調(diào)器把指令發(fā)送到執(zhí)行器節(jié)點，執(zhí)行器最終完成用戶指令。通過智能家居控制系統(tǒng)的運轉能有效實現(xiàn)移動端遠程控制家居，進而達到家居使用智能化的目的。科技的發(fā)展不僅讓生活發(fā)生變化，產(chǎn)品本身也在發(fā)生變化。比如，智能化操控讓洗衣機的功能越來越豐富，洗衣的效率和質(zhì)量得到提升，如小米的小吉系列智能迷你洗衣機，用戶可通過下載小米相關軟件程序，在手機上設置用水量、洗滌時間等遠程控制洗衣機，完成預約和洗滌全過程，同時，該控制系統(tǒng)還將統(tǒng)計洗衣所用的電量、水量等，完成洗滌后將信息反饋回用戶移動終端，極大地提高了人們的生活質(zhì)量。

3 安卓移動端智能家居控制軟件

用戶登錄、控制界面和數(shù)據(jù)收集是安卓移動端智能家居控制軟件中重要的三個模塊。用戶登錄模塊設計需重點關注用戶注冊和登錄兩個因素。根據(jù)用戶實際需求設計注冊過程，具體的可以通過手機、QQ、微信等方式實現(xiàn)關聯(lián)式注冊，使注冊過程更系統(tǒng)全面，滿足各類用戶的需求。登錄設計則需兼顧密碼輸入登錄和指紋驗證登錄兩種方式，使之與移動端發(fā)展相匹配，方便快速登錄。結合家居聯(lián)動和單控兩大功能進行數(shù)據(jù)收集，優(yōu)化數(shù)據(jù)收集方式，進而提高智能家居控制系統(tǒng)的工作效率。

3.1 安卓終端用戶界面

主界面和登錄界面是安卓移動端系統(tǒng)的兩大組成部分，主界面包括基礎控制、聯(lián)動控制、自定義控制、環(huán)境監(jiān)測四大版塊。技術版塊主要控制電視、電燈、空調(diào)等獨立家居。聯(lián)動版塊主要控制如安防、夜間模式等需要多項家居同時運行的設備，聯(lián)動控制中的各種模式有各自的特點，所使用的聯(lián)動控制器也各不相同。例如小米智能安防系統(tǒng)中，通過安裝智能門窗磁、攝像頭等，在沒有人進入安防檢驗空間時，控制系統(tǒng)將一直關閉，一旦有人進入安防檢驗空間被紅外線識別，系統(tǒng)會立刻發(fā)出警告，此時處于報警狀態(tài)。此外，小米智能燃氣、煙霧報警系統(tǒng)還將自動識別、預警天然氣泄漏等情況，有效減少家庭事故的發(fā)生。環(huán)境監(jiān)測主要監(jiān)測溫度、CO2含量等影響居家舒適性的環(huán)境因素，保證智能居家系統(tǒng)值穩(wěn)定。自定義版塊可由用戶根據(jù)自身情況自行設計，實現(xiàn)針對性設計方案，滿足用戶多樣化需求。用戶可以從自身需求出發(fā)，設置個性化智能語音提示，常見的是用戶根據(jù)生活習慣設置室內(nèi)濕度提示信息。用戶可根據(jù)自己的需求調(diào)節(jié)小米加濕器的參數(shù)，保證室內(nèi)一定的濕度。這樣的設計不僅能增強用戶的居住暖心感，還能使用戶感受到智能家居控制系統(tǒng)的人文關懷。在登錄界面中，用戶需提前完善包括用戶昵稱、密碼在內(nèi)的相關信息，在需要使用智能家居控制系統(tǒng)時輸入提前設置好的信息，就能成功登錄。同時，系統(tǒng)支持指紋識別登錄，利用用戶在安卓終端錄入的指紋即可完成登錄，實現(xiàn)多元化登錄，增強主界面的個性化色彩。

3.2 安卓移動端通信原理

安卓是智能家居控制系統(tǒng)中的重要載體。在安卓系統(tǒng)運行過程中，需使用Socket實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，把傳統(tǒng)通信分為面向連接和無連接兩種傳輸模式，二者各有利弊。無線連接可靠率相對較高，因其需要遵循用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議，所以傳輸率更高。面向連接操作以傳輸控制協(xié)議為基礎，相對而言更可靠，但其效率偏低。具體通信沿用Socket方式會面臨很多問題，需要自行研發(fā)少量細節(jié)程序，才能完成智能家居控制系統(tǒng)的處理過程。比如，在智能家居控制系統(tǒng)運轉過程中可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖較慢等不同問題。對此，安卓以JAVA為基礎，封閉Scocket Class和Server Scocket Class兩個雷，提高客戶終端和服務器的連接效率，進而提高智能家居的控制信息傳輸效率。具體操作中應首先考慮客戶終端和用戶的有效連接，建立一個類似Service的服務對象，對服務器進行初始化操作，再通過創(chuàng)立與Socket相關聯(lián)的數(shù)據(jù)程序，發(fā)起服務器連接申請，最終達到服務器和客戶終端的連接?？蛻艚K端主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和控制，服務器的主要功能則是接收客戶終端發(fā)出的所有信息，并處理返回信息，及時接收智能家居工作狀態(tài)信息，至此，智能家居控制系統(tǒng)結束通信流程。在移動通信中，小米智能生態(tài)系統(tǒng)遵循Zigbee技術協(xié)議，建立了小米智能家居的家庭內(nèi)部區(qū)域網(wǎng)絡，實現(xiàn)了對智能家居的移動端控制。

4 家庭智能網(wǎng)關軟件

EOS、應用程序和系統(tǒng)支持庫共同組成家庭智能網(wǎng)關子系統(tǒng)，家庭智能網(wǎng)關主要具有控制用戶終端和獲取智能家居控制系統(tǒng)運行的所有數(shù)據(jù)兩個作用。家庭智能網(wǎng)關通過識別安卓服務器發(fā)出的運行命令，將其與自身系統(tǒng)數(shù)據(jù)相匹配，再將數(shù)據(jù)發(fā)送到智能網(wǎng)關的協(xié)調(diào)器內(nèi)，發(fā)揮協(xié)調(diào)器的數(shù)據(jù)全面?zhèn)鬏敼δ埽褦?shù)據(jù)信息轉入執(zhí)行器節(jié)點，由執(zhí)行器完成用戶指定的操作程序，最終達到用戶通過客戶移動終端遠程控制智能家居的目的。當用戶發(fā)出對智能家居的控制信息時，家庭智能網(wǎng)關取到與用戶指令相對應的傳感器具體數(shù)值。在具體智能家居控制系統(tǒng)中可通過Qt完成應用程序的開發(fā)工作，再通過linux系統(tǒng)升級開發(fā)技術，完成上述操作后將其程序載入A8網(wǎng)關中。小米家庭智能套裝包含人體傳感器、門窗傳感器、多功能智能網(wǎng)關等多項智能家居，其中，智能網(wǎng)關占據(jù)重要地位。網(wǎng)關設計環(huán)節(jié)不僅重視智能控制系統(tǒng)的完善，還將變色燈和語音提示加入網(wǎng)關，豐富了用戶對智能家居的視聽體驗，拉近了人與產(chǎn)品的距離。

5 數(shù)據(jù)庫設計

數(shù)據(jù)庫設計是智能家居控制系統(tǒng)中十分重要的部分，因此，在設計智能家居控制系統(tǒng)時應加強對數(shù)據(jù)庫實用性的思考。通信網(wǎng)絡一般作為銜接要素，但在設計數(shù)據(jù)庫時，把其作為控制系統(tǒng)的獨立程序。實現(xiàn)在API內(nèi)直接調(diào)用通信協(xié)議程序，提升數(shù)據(jù)交換速率的同時降低智能家居使用過程中總消耗。數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建的宿主機運行數(shù)據(jù)主要存儲在分開的單一文件中，所以整體設計相對直觀?？刂葡到y(tǒng)運以用戶具體需求為起點，鎖定具體程序中的數(shù)據(jù)文件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與存儲。由于本文所述智能家居控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫為SQLite系統(tǒng)，其在具體使用過程中可靠度度更高、更安全，使用更為便捷，操作性更強。

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代已經(jīng)來臨，設計并實現(xiàn)智能家居控制系統(tǒng)將更符合當代人的生活需求。

6 結語

本文通過分析智能家居控制系統(tǒng)的各個方面，簡述控制系統(tǒng)的拓展性功能和相關技術。在設計智能家居控制系統(tǒng)時，應實現(xiàn)用戶移動端與控制系統(tǒng)的高效連接。在用戶移動端中安裝相應的軟件程序進行測試，監(jiān)察控制系統(tǒng)運行時的各項數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)本文所述智能家居控制系統(tǒng)大體上符合目前用戶對智能家居的期望，適用于適老化產(chǎn)品，智能家居的操控方式也越來越簡單，減輕了老年人的使用負擔，也對智能家居的推廣使用具有積極意義。

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