基于物联网技术的智能家居系统研究与应用

崔建弘

（河北工程技术学院，河北 石家庄 050000）

0 引言

在当今社会，计算机技术突飞猛进，网络技术成为人们日常生活不可或缺的一部分，物联网在这种大背景下也应运而生。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息化”时代的重要产物。其英文名称是：“Internet of things（IoT）”。顾名思义，物联网就是物与物相连的互联网。物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络技术，不如说物联网是业务和应用的体现。因此，应用创新是物联网发展的核心和根本[2]。

物联网这一概念的提出已经远远的超越了我们平常所说的计算机，互联网及移动通讯工具的概念，具备了更为广泛的内涵，在当前信息时代下具有划时代的意义。传统的计算机，互联网及移动通讯设备在信息的传递过程中，仅仅是将基础设施与信息处理系统进行简单的连接，通过信号搜集，信号接收，信号处理，实现彼此之间的联系。就拿机场来说，一方面是机场的基础设备，另一方面则可以通过去哪网，携程网等APP传达用户的航班信息，机票价格信息。而物联网时代的到来，改变了之前物理设备与信息处理系统相分离的状况，正如之前所讲的地球村一样，物联网时代，将物理设备与物理设备搭建成一个相互联系的网络体系，人们不需要再接触PC端，手机端实现人与人，人与物之间的联系，物联网直接实现了物与物之间的联系，极大的方便了人们的生产和生活，同时也极大的解放了劳动力，促进生产效率的提高。不难发现，传统的互联网是借助互联网，实现人与物之间的连接，而物联网则是借助网络实现物与物之间的连接，将平常人们所使用的设备输入程序化的语言，帮助人们处理一些日常生活中的小事情。

伴随着经济的发展，人们的收入水平也获得了很大的提高，消费结构也随之改变，已经不再仅仅满足于日常的衣食住行活动，而是更加倾向于更高品质的生活。就拿每个家庭都必须要面临的家务问题来讲，究竟是谁来做家务一直是困扰着每一个家庭，甚至是导致家庭矛盾升级的一个主要因素，伴随着智能家居的到来，有效的解决了这一问题[3]。所谓的只能家居，就是以家庭住宅作为一个基本的活动单位，通过引入智能化的设备，我们可以称之为获得一个智能管家，帮助人们处理日常家庭生活中的事物，从而形成一个安全、自动化、舒适的生活环境。比如通过引入智能化的厨具，在烧水的时候，就不会因为担心由于忙碌而造成失火事故的问题。另一方面，通过智能监控仪的安置，可以帮助人们随时随地的注意家里发生的一切事情，即便是在远离家庭很远的地方，也能够有效的处理家中事务。再者，通过引进机器人管家，可以帮助人们料理家中的一切事务，机器人可以帮助人们做好一日三餐的准备工作，还可以在人们口渴的时候及时到送来一杯自己需要的饮料，更为高端的机器人还可以帮助孩子换尿布，帮助人们放洗澡水，在每天下班回家的时候，将空调调到一个适宜的温度，及时帮助人们清洗衣服等等，由此可见，物联网时代的到来，极大的方便了人们的生活，是人们日益增长的物质文化需要的必然产物。同时我们也意识到，物联网的发展是建立在互联网的基础之上的，是互联网时代的拓展和延伸，是时代进步的产物。

综上所述，物联网时代的到来适应了社会发展的需要，是一个新兴的事物，为此，本文以物联网时代的到来作为大的背景，从便利性，智能化，信息化，经济性的角度出发，研究在物联网时代背景下应该如何更好的进行智能家居的设计，并应用到人们的生活中去。我将从空调控制板块，灯光控制板块及安防系统板块来研究智能家居需要实现的功能及其总体的设计方案[4]。

1 智能家居系统主要实现功能

1.1 远程控制功能

远程调控功能是智能家居必须具备的一项功能，通过远程控制功能的设置，可以方便人们更好的了解家庭的一切情况，并及时的进行处理，该功能的实现主要是通过手机作为信息传递工具，在手机上设置具有功能性的短信命令，并通过GPRS模块进行接收和识别手机传递来的命令，然后传送给ARM控制器，最后与家用电器的智能开关所连接，由家用电器开启智能化模式，进行执行。比如，由于早上出门比较急，可能忘记关空调，为了避免浪费，便可以通过手机控制空调遥控器的开关，把空调关掉。另一方面人们在做饭的时候，很可能由于其他事物的干扰，忘记了做饭这个事情，从而把饭煮的过火甚至不能吃，智能家居的出现极大的改善了这种状况，人们只要完成基本的准备工作后，智能电器会自动的调节温度，时间保证能给人们送上心意可口的饭菜。最后智能家电还可以帮助人们定点打扫房屋，给人们提供一个干净整洁的生活环境。

1.2 远程监控功能

为了安全起见，监控功能的实现也是智能化的设置要求。主要体现在门禁系统的智能设计上，其实现方式与远程控制功能极为相似。当家门口出现人来拜访时，安置的摄像头会自动的将拜访人的面部信息传送到ARM控制器，控制器接受以后通过太网模块传至云端[5]，这样，房子的主人便可以获得来访者的信息，最后根据需求来决定接待还是不接待。另一方便，当房屋主人长期出差在外的时候，也可以通过该控制功能实现对房屋动态的监测，以防错过重要的人或者事。这种监控功能不仅体现在对人的监控上，还体现在对物的监控上，通过对家中的各种电子设备的监控，可以第一时间获得他们的使用寿命消息，是否需要检修，提前预知其性能的变化，可以降低潜在风险发生的可能性，保障人们居住环境的安全。

1.3 远程警报功能

当家庭突发煤气泄漏或是火灾等紧急情况时，由于主人不在家，极有可能造成严重的损失，但是在物联网时代，由于远程警报功能的设置，有效的避免了这一事件的发生。缩小了意外事故的发生概率，保护了房子及家庭成员的安全。远程警报功能不仅仅体现在保证人们的生命安全方面，还可以为警察破案提供很好的证据，通过远程警报，在小偷在入门行窃的第一时间，房屋主人便可以通过智能家居的远程警报功能获得第一时间的信息，并拨通110 ，防止家中财务的丢失。伴随着智能家居的出现，社会的不稳定状况也会得到极大的改善。

2 智能家居系统硬件总体设计

本文在物联网智能家居系统硬件设计工程中，将每个家庭的网关板块作为整个硬件系统的核心部分；将其作为家庭中的物理设备和家庭外物理设备进行沟通的一个中间媒介，为此，作为硬件设计的核心部分，网关板块必须能够符合TCP/IP协议的要求，并且能够很好的连接网络，只有这样，才能够实现互联网的远程连接；另一方面，网关板块还必须能够对所获得的信息进行转换，并且有效的传递，这样才能够更好的实现对家庭中智能服务系统的监督和控制，更好的服务于人们的生活。

我们还将ZigBee模块引入到家庭内部的网络控制体系中，其原因主要是该板块的成本较低，性能比较高，总体来说就是性价比比较高，

在硬件系统设置的过程中，以太网也是一个不可忽视的板块，通过对以太网的设置，可以实现家庭内外的较远距离的控制，和管理及系统的更新。在智能家居的设计过程中，以太网主要利用芯片DM9000进行网络接口连接。该芯片符合支持8位、16位、32位的内部存储器，使用范围比较广。

3 智能家居系统软件设计

对于智能家居软件部分的设计，我们主要采用这样的工作流程，最初，各个板块都处于其初始化水平，当信息传达出来后，传感器会对传达出来的信息进行筛选和处理，并传送到数据处理中心，由数据处理中心按照之前进行的设置进行智能化的比对，判断当前信息是否符合既定的设置，如果不符合便将该信号通过控制蜂鸣器进行报警短信的发放，房子的主人会在第一时间接受到短信的额消息，然后再通过手机将该消息传递给GSM模块，并进行判断，最终将短信创送给ZigBee模块，让他对当前的状况进行控制[6]。

本文通过对物联网背景下智能家居的功能，软件系统的设置，硬件系统的设计的研究，使人们更加详细的了解了智能家居存在的必要性，同时也明白了智能家居的设计原理，对于人们更好的操作和使用智能家居提供了一定的启示，同时也很好的延长了智能家居的使用寿命，避免由于人们的错误操作造成智能家居自然寿命的折损。智能家居的存在，符合当前人们追求高品质生活的需要，伴随着人们收入的不断提高，智能家居将会普遍的出现在人们的生活中，并将会渗透人们生活的方方面面，伴随着人们整个生存空间。同时智能家居作为社会发展过程中一种新生事物，势必会改变人们已有的生活方式，极大的解放人的双手，促进人们生活水平和生活质量的提高。为此，智能家居具有很大的发展空间，伴随着科技的发展，势必会突破家庭的小范围，走向企业，走向生产，甚至连接国内外，成为一个遍布全球的物联网，人们只要通过手中的智能家居便可以享受来自家庭内外，甚至是国内外的便利优质的服务，极大的促进劳动效率的提升，创造更多的社会财富。

参考文献：

[1]肖亮. 基于物联网技术的物流园区供应链集成管理平台构建[J]. 电信科学,2011,27(04):54-60.

[2]万剑桥. 基于物联网的供应链管理系统的设计[J]. 软件,2013,34(06):13-16.

[3]巴音查汗,安鹏. 基于嵌入式及RFID物联网技术的智慧校园系统设计与实现[J]. 现代电子技术,2017,40(16):63-65+68.

[4]左延红,张克仁. 基于物联网技术的离散型制造系统研究[J]. 制造技术与机床,2014,(06):38-42.

[5]李真,宋朝阳. 物联网技术发展及应用研究[J]. 软件,2012,33(06):125-127.

[6]宋威,李文锋,葛艳红,王晓明,张剑. 基于物联网技术的模具管理系统研究[J]. 武汉理工大学学报,2012,34(11):139-143.