智能家居的功能分析和关键技术研究

赵景环 魏福从

摘 要：智能家居是一个新兴的行业，自其提出就得到了广泛的关注，本文在前人研究的基础上对智能家居进行了进一步的研究。在以感应器和网关发展的基础上对智能家居的功能分析进行了进一步的补充，对其关键技术进行了研究。

关键词：智能家居；功能分析；关键技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.07.116

0 引言

随着科技的进步和人们生活水平的提高，智能家居逐渐流行起来。智能家居的概念起源于20纪70年代的美国[1-2]，并于20世纪90年代[3-4]末在我国得到了应用。智能家居是一个新兴的行业，但是其功能强大、智能化的特点，非常符合现代人的生活节奏，虽然目前智能家居的发展处在起步阶段，但却有着强大的发展潜力。

早起的智能家居主要实现对家电（门、空调、照明设备等）设备的控制，后来逐渐发展到对家庭一些参数（煤气泄漏、人员入侵等）的监控[5]，需要人为的对其进行操作控制，从严格意义上来说并不符合智能家居的条件，属于控制，而不能做到智能的要求。近年来随着传感技术的发展，给智能家居增加了“感官系统”，其才做到真正意义上的“智能”。但是目前的智能家居各部分之间“各自为政”，并不能完全的融合[6]，本文在总结了前人研究的基础了，对智能家居进行了功能分析，对其关键技术进行了研究。

1 功能分析

智能家居从其实现功能上分析包括：智能门、智能窗、智能家电、智能窗帘等。各部分通过无线网关进行连接，目前无线网关与智能家居多用ZIGBEE技术连接，用户终端与无线网关可以设计为4G数据或者WiFi连接，其具体框图如图1所示。

其中，每一部分具体实现的功能设计如下：

（1）智能门。智能门取代原有的通过锁和钥匙的方式，设计通过指纹或者面部识别系统来保护家里财产、人身等安全，这种方式不仅可以更好的对用户进行保护，同时还解决了用户忘记带钥匙的问题，给用户带来很大的方便。

1）房屋户主以及加入数据库里的人可以通过面部识别系统实现智能门的打开和关闭。

2）陌生人来访智能门将信息传到房屋户主手机，由户主确定开门或者报警。

3）智能家居检测到屋内有害气体时，智能门将信息传到房屋户主手机，由户主确定事情严重性，并做出及时反应。如果户主没有及时反应，则智能家居自动报警。

（2）智能窗。窗是整个家居与外界进行交流的核心，窗的智能化程度的高低会直接影响到整个家居的舒适与安全程度，所以建立一套完善的智能窗系统是非常有必要的。从功能上分析，智能窗的主要功能包括以下几部分：

1）智能窗设计在风力超过3级、下雨、雾霾、湿度超标时自动关机；在天气晴好的情况下，户主可以通过可移动设备，或者遥控器打开窗户通风。

2）智能窗设计在陌生人靠近时，将信息传给房屋户主，并提醒户主做出反映。

3）智能窗在屋内有害气体超标时，自动开启，并将信息传给房屋户主。

4）在屋内打开空调时，窗户自动关闭。

设计单片机为控制主体，根据智能窗的功能要求，原理实现的总体设计如图2所示。

（3）智能家电。智能家电近几年研究的比较多，根据人们的需要，以后逐步发展的智能家电主要包括智能空调、智能热水器、智能电脑、智能加湿器、智能电饭煲、智能照明装置。智能家电设计可以通过语音控制、可移动设备控制和遥控开关控制其打开和闭合。

（4）智能窗帘。智能窗帘的功能要求比较简单，设计其可以通过语音控制、可移动设备控制和遥控开关控制其打开和闭合，并且可以根据户主的需求设计其定点打开或者关闭，或者根据天气情况进行打开或者关闭。

2 关键技术

（1）集中组网方式。智能家居的组网方式目前主要分为两种：集中组网方式和分布组网方式[7]，其中分布组网方式网络拓扑性好，扩展性好，但是不能对所有家居设备进行统一管理，所以本设计选用集中组网方式。集中组网方式将各家居设备进行关联，可以集中对所有设备进行统一的管理，节约公网地址，但是其扩展性较差，成本较高。

（2）数据融合。每一个家居设备都同时对控制器进行数据传递，如何对数据进行并行处理，对各设备同时工作时发出正确指令是一个需要首要解决的难题。

3 结论

随着物联网技术的发展，人们生活水平的提高，人们对智能家居的要求也逐渐的提高，智能家居是人们生活方便、安全、美观的一个发展途径。本文在以前研究的基础上对智能家居进行了总结，提出了目前存在的问题，并且在此对智能家居进行了功能分析，对其各部分进行了详细的阐述，研究了其关键技术，对于以后的研究提供了一定的基础。

参考文献：

[1]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报，2009，23（12）：1-7.

[2]花铁森.智能家居系统核心技术探讨[J].智能建筑电气技术，2009（01）：92-98.

[3]郑聪.基于BIM的建筑集成化设计研究[D].中南大学，2012.

[4]宗立成.基于生活方式的工业设计研究[D].青岛理工大学，2010.

[5]王洪亮.基于无线传感器网络的家居安防系统研究[D].河北科技大学，2012.

[6]马晓光.我国智能小区发展研究[D].北京交通大学，2006.

[7]张岳军.智能照明系统的研究与开发[D].杭州：浙江大学，2006.