WIFI技术在智能家居中的应用

汪雨涵，张文枭，王金迪，李 瑞

(哈尔滨商业大学，哈尔滨 150028)



WIFI技术在智能家居中的应用

汪雨涵，张文枭，王金迪，李 瑞

(哈尔滨商业大学，哈尔滨 150028)

本文在分析多种现有无线家居智能控制系统的基础上，阐述了中控智能家居系统的设计基础、架构和应用。其采用无线传输技术，能够自动采集家居相关数据信息及调控，传感器与控制中心通过WiFi进行数据传输，将智能家居中的各个子系统有机融合在一起，应用WiFi通讯网络实现互联互通。

WiFi；无线技术；智能家居

随着我国经济的快速发展及城市化进程的加快，云计算、物联网等的出现使智能家居的概念不断出现在大众的视野中。在我国，智能家居大概于十年前引进并推向市场。在经济增长和社会高速发展的这十年，人们对家居生活品质的要求越来越高，对智能家居系统的需求也随之增多。随着硬件技术的发展和软件开发技术的迅速提升，各种通信方式在智能家居市场都有着较高的应用。智能家居刚进入人们的生活时，最广泛应用的通信方式为Zigbee。与Zigbee共同竞争的有Z-wave标准，同时蓝牙、WiFi等无线技术在智能家居市场也有着发展与应用。但近几年，无线局域网WiFi在家庭生活中的普遍使用率远高于其他的无线通信方式。在未来的生活中，WiFi技术的发展很有可能成为智能家居系统中主要使用的通信方式。

1 WiFi技术的概述

WiFi，WirelessFidelity的缩写，即无线局域网，称为802.11标准。它的传输速度较高且有效距离很长，同时与DSSS设备的兼容性也很高。可以在受到干扰与信号差时进行自动调整，保证了网络的稳定性并且更加可靠，方便与目前的因特网整合连接，WiFi的频段是免费开放的频段，所以WLAN设备在全世界范围内都可用，价格低廉且具有数据带宽极高的接口。有了WiFi可以在全世界范围内拨打电话、浏览网页等，不需要担心速度与花销的问题。

WiFi在移动设备上越来越普及，智能手机是很典型的例子。与之前应用于手机上的蓝牙相比，WiFi具有更高的传输速率与更大的覆盖范围，所以WiFi手机成为了现在非常普遍的设备。多数人认为WiFi即是无线网络，但事实上，WiFi并不完全是无线网络，WiFi是可以将个人电脑、手持设备等终端用无线方式相互连接的技术。WiFi 技术已在越来越多的领域中发挥作用，智能家居中的WiFi也初具规模。随着技术的不断发展，WiFi 在物联网中的作用越来越明显。WiFi作为一种通用的无线传输技术，产品种类多，技术也很成熟。带宽与传输速率较高都是其优点。WiFi的无线电波覆盖范围广，传输范围可以达到100～300 m，并且传输速度快能达到11 Mbps，对于日常通信要求可轻松完成。抗干扰能力强，可以为家庭生活提供极其稳定的网络。WiFi通过无线传输，免去布线的麻烦。

图1 总系统图Fig.1 Overall system diagram

如图1所示,其采用无线传输技术能够自动采集家居相关数据信息及调控，传感器与控制中心通过WiFi进行数据传输，将智能家居中的各个子系统有机融合在一起，应用WiFi通信网络实现互联互通。

2 WiFi技术与智能家居

通信技术、控制技术、网络技术与人工智能技术的发展，促使人们希望家居变得更舒适与智能便捷。智能家居网络是指在家庭内部通过特定传输介质将各种电气设备与电气子系统相互连接，采用相同的通信协议实现资源共享，并且可以与外部网进行信息交换。近几年全世界都兴起开发无线网络，研究无线智能家居已经成为热点。无线技术拥有着很多优势，可以免去复杂的布线，轻松实现强弱电分离，对于设备的安放也更加方便。

在智能家居的整个体系中，智能家居控制系统是最核心的模块，它有效控制着智能家居的各个环节，以用户为中心，以家庭为单位，为用户提供个性化、舒适化的居住服务。对家居环境进行实时监测、跟踪、报警、远程控制、安全防范及远程维护等,具有较强的服务和管理功能。物联网智能家居产业也彰显出其个性化、智能化、便捷化和高效化，对实现高效、节能、安全、环保的一体化全新家居生活环境意义重大。

基于以单片机为核心的远程智能家居控制系统的研究，提出基于WiFi网络与GSM网络的家居远程监控系统的设计和实现方案，方便用户通过手机短信和通话的方式对家居设备进行远程监视和控制。该系统针对家庭用户设计，主要实现对室内温湿度的远程测量、有害气体的实时监测以及家居安防的及时报警等功能。

图2是由WiFi控制的智能家居系统，用户作为主控中心，通过控制主控芯片实现对家居中各个传感器测量节点的数据进行采集分析，发送给用户且用户可以通过gsm网络进行控制，所有测量节点与控制节点均可通过WiFi与主控芯片进行局域网连接，方便信息传输。

此系统基于单片机为核心智能家居远程控制系统的研究，提出基于GSM网络的家居远程监控系统的设计和实现方案，使用户能够通过手机短信及智能语音的方式对家居设备进行远程监看及控制。

图2 模块结构图Fig.2 Modular structure diagram

主要包括的工作：a.以AT89S51单片机为主控芯片,以传感器、WiFi模块、GSM模块等作为外部连接器件,构成了家庭网关的硬件平台。b.利用WiFi模块实现传感器与主控系统进行通信。c.利用传感器实现各个数据的监测,当传感器监测的各个指标变化时,数据被反馈给主控。d.用户与系统通过GSM模块进行数据传输,通过GSM模块的短信与电话功能实现智能家居的远程监控,若监测指标达到预警规定值,主控芯片将发送信息给用户。e.利用语音播报模块及控制GSM模块的相关指令实现移动电话接听、播报，来与用户进行信息交互。

对于智能家居而言，无线技术拥有着得天独厚的优势，不管是从硬件方面还是软件方面都让智能家居更加智能，WiFi普及度广直接就可应用于家庭系统中避免了重新布线的麻烦，轻松实现强电弱电的分离，使得电器设备安装更随意。而智能家居与普通住宅相比提供了一个高效节能、便捷安全且人性化的家庭生活空间，使传统的“静止”家电变为具有一定“智慧”的可以互动的新的家庭成员，为家庭信息和用户间实时通畅的信息交流提供了安全保障。整合了人们的生活方式，在这个快生活的时代，帮助人们让时间变得更有效，同时整体上也提高了家庭生活的安全性。

WiFi技术与智能家居相结合使得家居生活更加智能高效化，通过无线射频模块与各电器上的节点进行无线通信，通过手机APP或者Web网络来进行控制，以实现远程控制和监察的功能。

3 结语

随着网络技术的发展，WiFi技术得到很大的普及，在家庭无线网络中更是具有非常重要的意义，可以使用户非常轻松地对家庭信息电器进行管理和控制，实现功能上的重组与资源上的完美配置。随着网络的逐渐普及，在家庭无线网络中应用WiFi技术，将家庭无线网络构成智能化、多功能的现代智能系统将逐渐成为新的大众趋势。WiFi控制的智能家居系统具有更好的可扩展性和移动性，进而可以将系统扩展到一栋楼、一个小区甚至更大的空间。

[1] 叶兴贵，缪希仁.基于Zig Bee的智能家居物联网系统[J].现代建筑电气，2010，(09):46-48.

[2] 施叶玲，陈彬兵.无线传感器网络在智能家居中的应用[J].机械与电子，2010，(S1).

The application of WIFI technology in smart home

WANG Yu-han, ZHANG Wen-xiao, WANG Jin-di, LI Rui

(Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

Based on the analysis of a variety of existing wireless home intelligent control system, this paper expounds the design foundation, architecture and application of smart home system. The use of wireless transmission technology can automatically collect home-related data and make data transmission through WiFi. The various subsystems are integrated in smart home, and interoperability can be achieved through the application of WiFi communication network.

WiFi; Wireless technology; Smart home

2017-01-10

本文是哈尔滨商业大学国家级大学生创新创业训练计划项目“基于单片机远程智能家居控制系统”(201510240058)的阶段性成果

汪雨涵(1995-)，女，在读学生；张文枭(1996-)，男，在读学生；王金迪(1995-)，男，在读学生；李瑞(1995-)，男，在读学生。

TN92

A

1674-8646(2017)04-0021-02

指导教师：金浩。