基于物联网的智能家居系统的设计与实现

袁雅迪

摘 要：随着科技和经济的发展，智能家居逐渐走入人们的生活，它的出现不仅变革了传统的居家生活方式，还为人们日常生活提供了更多的安全保障和便利。然而与发达国家相比我国的智能家居还处于发展初期，在设计和实现上还都存在较多问题，为了有效促进我国智能家居的发展，文章对基于物联网的智能家居设计和实现进行分析，通过研究物联网智能家居系统的定义和特点分析，探索物联网智能家居系统的构建和工作原理。

关键词：物联网；智能家居；设计

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）32-0008-01

本文将对物联网智能家居系统进行设计分析，在构建感应层、中心控制平台、中间件层、应用层等四层模型的基础上，利用WIFI、3G技术连接各层进行实现信息的传递，并通过对各层应具备功能和系统整体工作原理的介绍，展现物与人、物与物的交互性控制功能和安全方案功能的实现过程。

1 物联网概述

物联网的本质是“物物相连的互联网”，它在具备互联网各项功能并实现物体之间通信的基础上，将虚拟网络和物理实体有效的连接了起来，让用户能够不受时间和空间的限制对家中的物理实体进行控制。因此，物联网在综合运用激光扫描、全球定位系统、红外感应器、射频识别等信息传感设备的基础上，依照约定协议连接互联网和任何物体、通讯和交换信息，进而实现智能化管理、监控、跟踪、定位、识别等功能。物联网中的物应当满足一定的要求：其标志应当具有唯一性；能够实现CPU存储；由通信模块构成；满足物联网相关协议要求；完成控制功能。

2 物联网智能家居系统的定义和特点

物联网智能家居系统在利用各种信息传感设备进行信息的接收控制、传递、判断、识别基础上，将家庭中的安全设备、家用电器通过互联网技术连接在一起，进行形成有机统一设备控制、安全防护、家庭通信功能的控制系统。物联网智能家居系统具有以下特点：

①实施性。通过该系统能够对家中各种设备的运行进行实施控制。

②及时性。当家中出现突发事件时，居民可通过该系统第一时间发现并采取相应的处理措施，使损失降至最低。

③无地域限制。具有智能家居体系管理者权限者无论身处何地都能够利用互联网进行系统管理。

④灵敏性。随着身体和环境的变化，人的触觉、听觉、视觉都会发生变化，进而影响其灵敏度。而构成传感器的电路具有高精密、集成的特点，进而保证能够获得灵敏和准确的检测结果[1]。

3 物联网智能家居系统的构建和工作原理

3.1 四层体系结构的构建

嵌入式智能家居系统通过家庭网关（唯一接口）转发、存储、处理各种家庭设备信息，这就要求每个家庭都应当设置一个集中所有功能家庭的网关，当增加系统功能时需要更改每个家庭设置，这大大增加了系统拓展的难度。本系统以嵌入式智能家居系统为基础，有效结合中间件技术、物联网技术、Wifi、3G网络、无线传感网，使得智能家居系统的系统拓展、信息整合、控制功能都得到显著提升，通过改变传统信息孤岛的局面有效融合功能信息，进而推动智能小区的构建。站在系统功能角度，智能家居系统包括四层体系结构。

3.1.1 系统监控设备和传感设备

该系统监控设备和传感设备包括摄像头、化学传感器、声敏传感器、气敏传感器、光敏传感器，对外部环境、化学组成、物理条件、外界信号进行探测，进而向中心控制平台传递探得信息已达到控制和管理设备的目的[2]。

3.1.2 中心控制平台

系统功能最重要的层次就是中心控制平台，主要作用是控制和管理设备，构成部分包括模拟启动器和中央控制器，与此同时用户中的控制平台是专属的，各种器件的异构性能够得到有效屏蔽，并更加容易的实现应用程序功能。首先，中央控制器接受从感知层传递过来的信息，然后根据分析结果发出命令某模拟启动器执行方式的控制信息，进而使连接模拟器的物体执行具体操作。同时，该系统在发生紧急事件时能够进行自动报警，此时传感器通过Wifi或3G向中央控制器传递信息，判断模块判断突发情况，对于较为严重的情况则开启自动报警功能，并通过模拟启动器启动应急措施；对于较轻的情况模拟启动器会自行解决。同时，用户数据库会储存中央控制器传输的各种信息，便于用户后期查看。

3.1.3 中间件层

中间件层作为智能小区的关键，包含的设备有大型数据库、服务器等。将独立的存储空间分配到每个家庭，所有家庭的信息在庞大的数据库和服务器汇总，管理前需要登录系统。其中，用户和该用户的详细信息在数据库中都进行了相应记录，并且一个用户的电气设备不会干扰另一用户的电气设备，能够通过动态化添加满足用户的不同需求[3]。

3.1.4 应用层

应用层指的是图形用户界面接口，它与用户直接交互，用户可以据此获得个性化、简便的服务，通过Web登录或软件进行各种设备的操作、删除、添加，达到人机交互的目的。而构成应用程序的基础构建包括自动报警模块、家居物品管理模块、防盗安全管理模块，它们能够保证各种功能的实现。同时为了达到删除、更新、添加未来模块，连接数据库和服务器的目的，应当将特定的分配空间分配给每个用户，实现个性化的设置和选择，进而达到了系统的统一和用户的独立[4]。

3.2 环境安全级别的构建

构建的安全控制信息包括两个级别：安全和危险。在中央控制器中存储用户认为属于危险级别的事件，表示为二进制数1，用0表示列为安全级别，安全级别判断模块在中央控制器的作用下对是否需要执行报警操作进行判断。

例如，当房内出现大火时为危险状态，中央控制器通过传感器接受房内温度，判断模块将是否需要启动报警装置的信息传递给中央控制器，并启动应急方案开启水龙头[5]。

3.3 智能家居系统的工作原理

在设计并构建好应用程序和物理设置后，通过Web或应用程序授权用户进入到智能家居系统，将需要执行的命令通过图形化的界面发出，中央控制器发出要求模拟启动器控制家居设备的停止或运行的控制指令。

在用户不提供操作指令的情况下，中央控制器会通过无线传感网、Wifi、3G接收到传感器发出的外界环境信息，进而进行环境安全级别的判断，当为危险级别时中央控制器会启动应急预案、报警、通知用户；当位安全级别，中央控制器在其超出设定范围时发出启动模拟启动器的控制信息。

4 结 语

在科技和经济不断发展的过程中，人们对生活的要求和追求都在不断的提升。这一形势下智能家居应运而生，它在极大方便人们生活的同时悄然的改变着人们的生活方式。本文对物联网智能家居系统的定义和特点进行了分析，并探索了物联网智能家居的构建和原理。但本文仍存在一定局限，希望行业人员能够加强重视，不断提升物联网智能家居系统的水平。

参考文献：

[1] 杨堤.基于物联网的智能家居控制系统设计与实现[J].电子世界，

2012，（21）.

[2] 袁敏.基于物联网的远程智能家居控制系统的设计[J].制造业自动 化，2012，（8）.

[3] 臧大进，刘增良，高干，等.基于物联网的智能家居系统设计与实现[J].

襄樊学院学报，2010，（11）.

[4] 沈彤，朱昊，胡静，等.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[J].

南京师范大学学报（工程技术版），2013，（1）.

[5] 包依勤.基于物联网技术的智能家居系统的研究与探讨[J].物联网 技术，2013，（8）.