物联网智能家居系统设计

赵鑫洋 周绍华 陈飞跃

【摘 要】 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居产业的发展具有重大意义。文章分析了目前智能家居发展现状，并根据目前国内存在功能实用性不强的问题提出了一种以物联网为基础的智能家居系统的设计。

【关键词】 智能家居  系统  物联网

1 智能家居现状分析

目前因为总部布线繁琐复杂，安装施工问题较多，系统功能封闭，扩展性能差，国内智能家居开始在无线领域寻找突破。一些简单电器件如照明系统，空调系统等不需要人为实时控制，所以可以不用通过联网手机控制，而是可以通过自主控制终端来进行自我调节。真正便用的智能家居应该是对家庭设备的集中统一控制，核心应该是有一个统一的通讯协议、系统平台和解决方案，相当于电脑的操作系统。

2 系统完成的功能

该智能家居系统专门为普通小区住户设计，对家庭内部情况有信息感知，信息传输，信息处理功能。可以根据温度，室内亮度等环境自我调节，并且有人为控制终端。对于电视，电脑，家庭监控系统采用网络控制模式。具体完成以下功能：

（1）家庭远程监控，安全防范：本系统采用嵌入式系统为核心，以专门设计的嵌入式主控制器作为控制平台。实现家居内部，外部网络的连接以及内部网络中的信息家电和设备的连接与处理。当业主通过网络互联网访问站点监控系统时，就能容易了解到家居现时情况，从而实现对家居状况的实时监控。（2）大型家电无线网络控制：对于电视，家庭影院等设备目前多采用红外线控制，这便有需找遥控设备，电量不足等等不便。采用物联网控制技术，将电脑电视等设备接入家庭主控制器，通过Internet访问系统中的电视电脑等设备就可以对其无线控制，可以在的屋中控制屋外的电器，既方便又省力。（3）自主控制：照明系统，温控系统采用自主控制，避免了人为控制的繁琐。其中智能照明系统具有声控及红外线感应功能，避免了用电的浪费[1]。

3 系统原理设计

系统的架构为嵌入式，并且适合比较复杂的应用，扩展能力较强，功耗低，采用数字电路设计，结构简单，稳定性强。嵌入式控制器也成为家居控制器的首选，随着嵌入式技术更加广泛的应用及成本的降低，基于嵌入式系统的智能家居网控系统将会有更加广阔的发展空间。 在网络拓补方面，采用星型结构，该结构是指将家中电器和传感器以星型方式连接成网。主控制起是网络的节点，其他节点传感器，家用电器与主控制器直接相连，这种结构以主控制器为中心，特点是结构简单，便于建网，管理和控制方便，网络延迟时间较小，传输误差较低，可靠性较强[2]。

智能家居所需的传感器必须能够检测到系统所需的所有信息，这样才能保证系统的正常运作。传感器采集的信息需要经过筛选和综合处理方能有使用的价值，所以需要设计传感器信息采集和处理模块。如图1所示是信息采集过程的简化示意图，实际上，各个运作过程之间会相辅相成，这就需要其他辅助模块和CPU共同配合以保障传感器模块工作的稳定性和高效性。

（1）根据目前技术的成熟度，节能仍然主要限于使用可替代能源和从技术上实现对电能的节省。同样，以上示意图仅表示主要措施。随着技术的更新和成熟，不排除使用其它方式（诸如风能和人体能）来巧妙实现更高层次的节能。（2）使用低功耗产品往往意味着放弃一部分对产品性能的追求。因此在设计时，需要做到在功耗和性能两方面的折中。此外，还需要遵循客户的意愿。同其他系统一样，智能家居系统也是一个复杂的控制系统。其中包括了各种各样的被控设备，如家用电器，照明，报警器等设备。同时还要考虑到如何连接这些设备以及如何做到环保与节能。

4 结语

智能家居作为信息时代的产物以被越来越多的人接受，并成为物联网发展的重要组成部分。但物联网和智能家居面临的问题同样严峻不容忽视。本文通过对现在智能家居存在的弊端，提出了改进意见，并分析了智能家居的发展方向，建立了一种新型的智能家居系统。该系统主要通过中央处理系统对智能家居感知的外部信息进行自动调节，另外通过网络利用手机电脑等终端对一些必要电器进行控制，使智能家居系统更加稳定实用。

参考文献：

[1]刘和平，黄开长，严利平，潘伟峰.PIC16F87X数据手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[2]宁焕生，徐群玉.全球物联网发展及中国物联网建设若干思考[J].电子学报，2010（11）：2591-2599.