智能家居控制系统设计与实现探究

史小玉 金冬

摘 要：随着物联网信息技术的发展，智能家居逐步走进人们的生活，使人们的生活更便捷，居家环境更智能化。本文围绕智能家居控制系统的设计与实现展开论述，简述智能家居控制系统的特点，分析智能家居控制系统中的总体设计及安卓移动端控制软件、家庭智能网关、数据库的设计方案，旨在实现智能家居控制系统的低成本开发，增强其适应性和操作性，让人们生活效率更高。

关键词：智能家居;控制系统;产品设计

随着物联网技术的发展，智能家居逐步出现并丰富人们的生活，使人们的生活发生了颠覆式的改变。智能家居系统在互联网高速发展下诞生，其发展代表着互联网的发展水平。智能家居把居家设备设施与互联网有效结合，比如家庭环境监测、防盗系统、影像视频设备等，通过智能家居系统进行全方位监控，实现家居生活的智能便捷。相较于一般家居，智能家居能丰富人们的生活，在保留传统居住功能的同时，实现电器设备自动化、互联网通信和智能家电交互。同时，智能化的操作方式还简化了操作难度，多元化效能能在一定程度上降低资源浪费率，达到资源利用最大化。

1 智能家居控制系统的特点

智能家居控制系统集传统家电性能与互联网技术于一身，其设计具有一定特点。第一，智能家居控制系统不需要连接互联网，运用局域网就可以实现家庭内部电器家居的有效控制，且控制效果较好。第二，通过安卓系统将手机各软件应用到智能家居内部系统，其使用的SQlite数据库兼具拓展性和兼容性，通过图形显示用户操作界面，保证交互界面的操作便捷和美观，使用智能家居的顾客即便知识水平不高，也能根据界面提示轻松完成操作，并获得良好的操作体验。第三，智能家居摒弃传统的专用遥控控制方法，采取综合性智能家居操控技术。用户只需在电脑或手机上安装智能家居软件，就能实现对家居的全控制。智能家居控制系统所需程序简洁直观，降低了资金成本，进而减轻了顾客的经济压力。

2 智能家居控制系统总设计

移动终端软件和智能网关是智能家居控制系统中十分重要的两大模块，以下对智能家居控制系统的家居控制和数据采集部分进行重点论述。为控制智能家居，用户需在移动终端上安装控制软件，通过远程无线网连接家庭网络，实现交互式触屏控制。在实际使用过程中，用户只需点击手机过或Pad上的相关文字提示就可以发出相关控制指令，在接收到用户的指令后，服务器会立即高速运转并将指令发送给智能网关，智能网关将再次识别指令并进行相应转化，如果二者关系匹配，其指令将发送到相关协调器上，再由协调器把指令发送到执行器节点，执行器最终完成用户指令。通过智能家居控制系统的运转能有效实现移动端远程控制家居，进而达到家居使用智能化的目的。科技的发展不仅让生活发生变化，产品本身也在发生变化。比如，智能化操控让洗衣机的功能越来越丰富，洗衣的效率和质量得到提升，如小米的小吉系列智能迷你洗衣机，用户可通过下载小米相关软件程序，在手机上设置用水量、洗涤时间等远程控制洗衣机，完成预约和洗涤全过程，同时，该控制系统还将统计洗衣所用的电量、水量等，完成洗涤后将信息反馈回用户移动终端，极大地提高了人们的生活质量。

3 安卓移动端智能家居控制软件

用户登录、控制界面和数据收集是安卓移动端智能家居控制软件中重要的三个模块。用户登录模块设计需重点关注用户注册和登录两个因素。根据用户实际需求设计注册过程，具体的可以通过手机、QQ、微信等方式实现关联式注册，使注册过程更系统全面，满足各类用户的需求。登录设计则需兼顾密码输入登录和指纹验证登录两种方式，使之与移动端发展相匹配，方便快速登录。结合家居联动和单控两大功能进行数据收集，优化数据收集方式，进而提高智能家居控制系统的工作效率。

3.1 安卓终端用户界面

主界面和登录界面是安卓移动端系统的两大组成部分，主界面包括基础控制、联动控制、自定义控制、环境监测四大版块。技术版块主要控制电视、电灯、空调等独立家居。联动版块主要控制如安防、夜间模式等需要多项家居同时运行的设备，联动控制中的各种模式有各自的特点，所使用的联动控制器也各不相同。例如小米智能安防系统中，通过安装智能门窗磁、摄像头等，在没有人进入安防检验空间时，控制系统将一直关闭，一旦有人进入安防检验空间被红外线识别，系统会立刻发出警告，此时处于报警状态。此外，小米智能燃气、烟雾报警系统还将自动识别、预警天然气泄漏等情况，有效减少家庭事故的发生。环境监测主要监测温度、CO2含量等影响居家舒适性的环境因素，保证智能居家系统值稳定。自定义版块可由用户根据自身情况自行设计，实现针对性设计方案，满足用户多样化需求。用户可以从自身需求出发，设置个性化智能语音提示，常见的是用户根据生活习惯设置室内湿度提示信息。用户可根据自己的需求调节小米加湿器的参数，保证室内一定的湿度。这样的设计不仅能增强用户的居住暖心感，还能使用户感受到智能家居控制系统的人文关怀。在登录界面中，用户需提前完善包括用户昵称、密码在内的相关信息，在需要使用智能家居控制系统时输入提前设置好的信息，就能成功登录。同时，系统支持指纹识别登录，利用用户在安卓終端录入的指纹即可完成登录，实现多元化登录，增强主界面的个性化色彩。

3.2 安卓移动端通信原理

安卓是智能家居控制系统中的重要载体。在安卓系统运行过程中，需使用Socket实现双向数据交换，把传统通信分为面向连接和无连接两种传输模式，二者各有利弊。无线连接可靠率相对较高，因其需要遵循用户数据报协议，所以传输率更高。面向连接操作以传输控制协议为基础，相对而言更可靠，但其效率偏低。具体通信沿用Socket方式会面临很多问题，需要自行研发少量细节程序，才能完成智能家居控制系统的处理过程。比如，在智能家居控制系统运转过程中可能出现数据缓冲较慢等不同问题。对此，安卓以JAVA为基础，封闭Scocket Class和Server Scocket Class两个雷，提高客户终端和服务器的连接效率，进而提高智能家居的控制信息传输效率。具体操作中应首先考虑客户终端和用户的有效连接，建立一个类似Service的服务对象，对服务器进行初始化操作，再通过创立与Socket相关联的数据程序，发起服务器连接申请，最终达到服务器和客户终端的连接。客户终端主要实现数据的采集和控制，服务器的主要功能则是接收客户终端发出的所有信息，并处理返回信息，及时接收智能家居工作状态信息，至此，智能家居控制系统结束通信流程。在移动通信中，小米智能生态系统遵循Zigbee技术协议，建立了小米智能家居的家庭内部区域网络，实现了对智能家居的移动端控制。

4 家庭智能网关软件

EOS、应用程序和系统支持库共同组成家庭智能网关子系统，家庭智能网关主要具有控制用户终端和获取智能家居控制系统运行的所有数据两个作用。家庭智能网关通过识别安卓服务器发出的运行命令，将其与自身系统数据相匹配，再将数据发送到智能网关的协调器内，发挥协调器的数据全面传输功能，把数据信息转入执行器节点，由执行器完成用户指定的操作程序，最终达到用户通过客户移动终端远程控制智能家居的目的。当用户发出对智能家居的控制信息时，家庭智能网关取到与用户指令相对应的传感器具体数值。在具体智能家居控制系统中可通过Qt完成应用程序的开发工作，再通过linux系统升级开发技术，完成上述操作后将其程序载入A8网关中。小米家庭智能套装包含人体传感器、门窗传感器、多功能智能网关等多项智能家居，其中，智能网关占据重要地位。网关设计环节不仅重视智能控制系统的完善，还将变色灯和语音提示加入网关，丰富了用户对智能家居的视听体验，拉近了人与产品的距离。

5 数据库设计

数据库设计是智能家居控制系统中十分重要的部分，因此，在设计智能家居控制系统时应加强对数据库实用性的思考。通信网络一般作为衔接要素，但在设计数据库时，把其作为控制系统的独立程序。实现在API内直接调用通信协议程序，提升数据交换速率的同时降低智能家居使用过程中总消耗。数据库中创建的宿主机运行数据主要存储在分开的单一文件中，所以整体设计相对直观。控制系统运以用户具体需求为起点，锁定具体程序中的数据文件，实现数据的传输与存储。由于本文所述智能家居控制系统使用的数据库为SQLite系统，其在具体使用过程中可靠度度更高、更安全，使用更为便捷，操作性更强。

“互联网+”时代已经来临，设计并实现智能家居控制系统将更符合当代人的生活需求。

6 结语

本文通过分析智能家居控制系统的各个方面，简述控制系统的拓展性功能和相关技术。在设计智能家居控制系统时，应实现用户移动端与控制系统的高效连接。在用户移动端中安装相应的软件程序进行测试，监察控制系统运行时的各项数据，发现本文所述智能家居控制系统大体上符合目前用户对智能家居的期望，适用于适老化产品，智能家居的操控方式也越来越简单，减轻了老年人的使用负担，也对智能家居的推广使用具有积极意义。

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