智能家居的模块化设计探析

刘勇

（广东建设职业技术学院，广东广州510440）

智能家居的模块化设计探析

刘勇

（广东建设职业技术学院，广东广州510440）

智能家居是基于住宅的多层次家居智能化综合解决方案，它综合利用计算机技术、网络通信技术、智能物联网技术和智能控制技术等，与家庭智能控制、信息交流、消费服务、小区安防监控等家居生活有效地结合。本文研究的智能家居系统采用模块化的设计，能让消费者按需配置，改善和提升人们的家居环境。

智能家居；远程控制；模块化

1 引言

随着信息科技的发展和人们生活水平的提升，越来越多的居民开始关注家居的安全和便捷，人们需要一些智能安防设备和远程智能控制设备，以便对住宅实时地查看或控制。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。从社会需求看，智能家居已成为住宅的必然属性。

2 智能家居的概念

智能家居是以住宅为平台，利用计算机技术、网络通信技术、智能物联网技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等关键技术集成到与家居生活相关的设施，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境[1]。这些关键技术统称为智能家居技术[2]。依托于住宅这个平台，科学统筹管理家居生活的各个方面，让家居生活“智慧”起来。

智能家居系统将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还由原来的被动静止结构转变为能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性[3]。

3 智能家居在中国的发展现状

随着人们物质生活水平的提升，对安全的需求日益增加；信息技术、高速互联网和物联网技术的发展，促进智能家居发展。早期的家居控制，一般选用电话或者GSM网络来实现，而现在主要通过互联网来实现远程控制，家居控制呈现出智能化、网络化和远程化的特点[4]。当前智能家居的概念已经普及，市场上也出现了一系列的智能家居产品，消费者也开始购买和使用一些简单的智能家居产品。但部分产品的功能还不完善，性能也不够稳定，产品配置也不够简易，使智能家居的推广受到一定的影响。我国的智能家居目前还没有统一的行业规范和标准，不同厂家的产品不兼容。市场上品牌众多，质量良莠不齐，加大了消费者选购的难度。如果选购了质量较差的智能设备，将直接影响消费者对智能家居的期望，对市场产生不利影响。多数消费者对智能家居的安装配置存在困难，在选购上犹豫不决。智能家居经过多年的发展，市场已经逐渐明朗。市场期望智能家居产品具有性能稳定、价格合理、安装简易、按模块配置、可实现远程控制的特点。智能家居系统相关技术正朝着组网技术由有线与无线并存，硬件平台性能日益提高，功能模块化及系统平台综合化，远程控制实现多样化，家庭网关重视度提高的方向发展[5]。

4 智能家居功能模块设计

智能家居是一系列综合解决方案，就其功能来说，主要包括云智慧中心、防盗模块、门禁模块、闭路监控模块、红外射频模块、网络存储及多媒体、环境监控模块和无遥控电器控制模块等八大模块。智能家居具有一个云智慧中心，各项功能采用模块化设计，按需配置，通过智能终端设备，可以远程登录云智慧中心，实现各个功能模块的集中管理，并能通过互联网远程控制和监控。云智慧中心、安防监控、电器控制、多媒体中心等是智能家居的基本功能。环境监控、灯光控制、背景音乐、窗帘控制等智能家居产品作为智能家居系统的一部分，在高端用户具有一定的社会需求，如图1所示。

图1 智能家居功能模块图

4.1 云智慧中心

云智慧中心是家庭信息交互的中心，可实现对各个功能模块的管理和配置，实现对各个功能模块的信息采集、反馈和显示。云智慧中心具有触屏显示智能设备，并安装相应的APP，通过网络实现与各个功能模块的信息交换，实现人机交互。

4.2 安防监控模块

随着人们基本需求的提升和信息科技的高速发展，越来越多的人开始关注自身和财产的安全。而现代社会生活节奏越来越快，家庭规模却不断变小，繁忙的生活让大家很少有时间去照顾自己的居家安全，安防的需求日益增长，因此，安防监控自然成了智能家居的首选。目前，城市的4G网络和高速WIFI覆盖良好，光网城市工程提升了网络带宽，为远程安防监控提供了足够的带宽，无线终端设备已经普及，远程访问变得更加便利。安防监控主要包括闭路视频录像、可视对讲设备和物联网传感器，如红外传感器、门磁传感器、烟雾感应器等。

4.3 红外射频集中控制模块

红外射频类电器在现代家庭已经相当普遍，如电视、机顶盒、音响、DVD、空调和遥控灯光等，遥控器数量较多，使用过程中容易混淆。红外射频集中控制模块通过学习各个遥控器的功能键，从而取代这些遥控器。用户通过智能设备的APP，就可以控制相应的电器，还可以实现互联网远程控制，提高家居的舒适性和便捷性。

4.4 网络存储NAS及多媒体平台

随着数码摄像机、数码相机和智能手机的普及，家庭的多媒体数据面临着存储和共享的问题。家庭网络存储NAS能够支持多种协议（如NFS、CIFS、FTP、HTTP等），而且能够支持各种操作系统，可提供跨平台文件共享功能。家庭网络存储NAS集中储存多媒体数据，用户通过智能手机、网络播放器、计算机等媒体播放设备，实现对家庭多媒体的访问。

4.5 居住环境监控

居住环境的安全性始终是家庭关注的热点，装修废气、雾霾、粉尘威胁着居民的健康。通过环境传感器，可以实时检测出住宅的甲醇、粉尘、PM2.5、湿度和温度等指标。云智慧中心根据预设的方案，控制门窗，开启灯光，启动空调和空气净化器，也可以通知业主自行设定。

4.6 无遥控电器的控制

有遥控器的电器，可以通过红外射频集中控制模块来实现远程集中控制，但没有遥控器的电器如何控制呢？如普通电饭煲、洗衣机和热水器等。这类电器一般可以通过WIFI无线开关来实现电路的闭合和断开。而对于不是加电即启动的电器，需要改造电路。WIFI无线开关配合电磁继电器，还可以实现自动灌浇或者宠物自动喂养等。

5 智能家居应用案例

为了美观，住宅装修一般选用暗线方式。对于新建或新装修的住宅，在装修设计时，要充分考虑智能家居设备的布线、点位和取电位。各个智能家居设备的互联，推荐选用有线的方式，并通过POE供电。而对于现有住宅，由于装修设计时可能未考虑智能设备的弱电设计，因此，需要选购无线互联的家居设备，只需要提供取电点位就可以了，无需对现有装修进行过多的改造。家庭在选用智能家居设备时，根据自身的需求，按功能模块进行配置。图2是一个智能家居的应用案例。

图2 典型的智能家居应用

安装以上智能家居的住宅，在日常生活中通常可以实现下列的场景：

5.1 外出时自动进入监控状态，回家后自动进入在家模式

安装云智慧中心APP的手机，一旦离开家庭局域网，家庭安防系统立即自动启动，红外感应器、门窗感应器等进入监控状态，闭路系统录像系统也进入录像状态。一旦发生警情，传感器触发的报警，摄像机产生的移动侦察，将自动推送信息到手机。而一旦该手机重新接入家庭局域网或者智能门锁被正常打开，云智慧中心自动把红外感应探测器、门磁、窗磁报警器等防盗传感器关闭，同时把烟感、火灾、煤气等传感器打开；还可以根据需要，设置各种类型传感器的开闭实现布防，安防监控系统自动进入在家模式。

智能门锁被非寻常的方式打开时，系统会自动向用户的手机报警，提醒用户可能存在安全隐患，需要报警或联系物管方。同时，安装在家里的摄像头会记录下家里的具体情况，作为参考或证据，保障居家安全。

5.2 外出时段，远程实时看家

业主随时通过智能设备查看家里的状况，一旦出现意外问题,可以及时处理，视频报警接口可以与治安联防部门实现对接，还可以通过智能设备，回放闭路视频。

5.3 远程开启空调，智能调节灯光

红外射频智能设备可以实现对家里的空调进行控制，可以通过智能家居系统，远程设置空调的开启时间。根据光照强度，自动调节灯光的强度，还可以根据空间使用的不同需求，定制出不同的灯光模式。

5.4 家庭多媒体中心

使用智能家庭影音，通过智能系统，实现更便捷的视频、音响控制，营造出更适合家庭观影的空间氛围，或实现整个家居空间的背景音乐播放。

5.5 其他应用

家居环境调节和宠物自动喂养等。

6 结语

人们的生活将因智能家居而获得极大的提高，智慧生活已是大势所趋。智能家居厂家根据大众家庭的生活模式、生活需求，开发了一系列切实解决生活问题的功能。这些功能将极大地方便人们的生活。未来的智能家居产品，配置更加简单，操控更为便利，将极大地方便消费者的使用，改善和提升家居环境。

[1] 缪希仁，谢礼龙．我国智能家居的现状与发展[J]．智能建筑，2010(2)：17．

[2] 李苗，王伟东，王帆．国内智能家居现状和发展[J]．科技传播，2011(10)：61．

[3] 贺小花．智能家居系统集成基于以用户为中心的不断探索实践[J]．中国公共安全：学术版，2013(17)：180．

[4] 张华．智能家居控制系统的设计与研究[J]．电脑与电信，2010(2)：65．

[5] 黄卉．智能家居控制系统的设计与实现[J]．电脑知识与技术，2011，07(2)：449．

Discussion on the Modular Design of Smart Home

Liu Yong
(Guangdong Construction Polytechnic,Guangzhou 510440,Guangdong)

Smart home is a multi-level intelligent integrated solution which is based on the requirements of residents.It comprehensively uses computer technology,network communications technology,intelligent Internet of things and intelligent control technology to connect home life requirements such as home intelligent control system,information exchange,consumer services,community security monitoring and so on.This paper designs the smart home system based on module and it can let consumers to configure on demands so as to improve people's living conditions.

smart home;remote control;modular design

TP273.5

A

1008-6609(2017)09-0046-03

刘勇（1974-），男，广东曲江人，硕士，电子信息技术高级工程师、信息系统项目管理师，研究方向为信息技术。