基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能居家系統(tǒng)探討

趙曉明

（四川圣堂科技有限公司四川成都　610000）

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能居家系統(tǒng)探討

趙曉明

（四川圣堂科技有限公司四川成都610000）

基于物聯(lián)網(wǎng)下的智能居家是以住宅為平臺(tái)，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無(wú)線技術(shù)、安全防范技術(shù)等將人們的生活帶入了智能化、數(shù)字化、多元化的發(fā)展方向[1～2]。體現(xiàn)了科技改變生活，科技可以服務(wù)于生活。本文在介紹居家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能居家系統(tǒng)的探討。

智能居家；信息生活；物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

1　智能居家系統(tǒng)的介紹

1.1智能居家系統(tǒng)的組成

智能居家又名“數(shù)字家園”，以住宅為載體，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通訊技術(shù)等，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家庭中的各種設(shè)備連接在一起，統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理，集合了各項(xiàng)功能為一體的系統(tǒng)智能居家系統(tǒng)[3～4]，是智能建筑在消費(fèi)領(lǐng)域的延伸和發(fā)展。其最終為提供更為舒適、安全、便捷、環(huán)保的生活環(huán)境所服務(wù)。

智能居家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)全方位的信息采集，提供多元化的控制功能，如燈光、窗簾、空調(diào)、背景音樂(lè)、家庭影院、安防、監(jiān)控的集中控制和管理等。

智能居家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)各種居家信息的互聯(lián)、互通，進(jìn)行邏輯判斷，智能化協(xié)調(diào)處理各種居家設(shè)備。如智能安居環(huán)境的監(jiān)控可有效的對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量因素：二氧化碳、含氧量、濕度等進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)的數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)反饋給控制中心進(jìn)行判斷、處理，控制居家設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行，進(jìn)行諸如開(kāi)窗，加濕等活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)空氣質(zhì)量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

智能居家系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)家庭安保等功能。系統(tǒng)通過(guò)各種檢測(cè)、報(bào)警設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，如通過(guò)預(yù)設(shè)電話號(hào)碼和110專線，在自動(dòng)檢測(cè)到不法分子非法闖入、煤氣泄露、火災(zāi)等突發(fā)緊急狀況時(shí)，可以聯(lián)動(dòng)相關(guān)設(shè)備，直接切斷照明、關(guān)閉煤氣閥門(mén)、撥打110接警平臺(tái)或物管值班室電話、發(fā)信息給戶主手機(jī)，啟動(dòng)聲光報(bào)警裝置，同時(shí)保存視頻監(jiān)控錄像，以便進(jìn)行事后查詢等。

1.2關(guān)于智能居家框架介紹

智能居家整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)主要包含應(yīng)用層、核心層、傳感及執(zhí)行層（如圖1）。

翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施必須是一個(gè)完整的過(guò)程，彼此之間聯(lián)系緊密，不能把各個(gè)教學(xué)過(guò)程割裂開(kāi)來(lái)，因此FC的設(shè)計(jì)內(nèi)容必須全面系統(tǒng)，F(xiàn)C的設(shè)計(jì)主要有以下環(huán)節(jié)。

系統(tǒng)通過(guò)傳感層對(duì)居家環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)、數(shù)據(jù)采集，并將其采集的數(shù)據(jù)通過(guò)有線、無(wú)線等方式經(jīng)網(wǎng)關(guān)接口傳遞給核心層控制器，由應(yīng)用層進(jìn)行控制，最終通過(guò)執(zhí)行層進(jìn)行家居智能設(shè)備的控制。

圖1　

傳感器層：對(duì)居家環(huán)境的各種參數(shù)和安防數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，根據(jù)系統(tǒng)各種參數(shù)的要求對(duì)家電進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)相關(guān)的參數(shù)設(shè)置預(yù)警。

核心層：對(duì)傳感器采集的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、整理、存儲(chǔ)和智能處理。

應(yīng)用層：是最終用戶的操控端，用戶可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)登錄瀏覽、監(jiān)控，并可遠(yuǎn)程控制各種居家設(shè)備。

執(zhí)行器層：接受核心控制器的各種指令，并驅(qū)動(dòng)如家電、音視頻設(shè)備等，按應(yīng)用層的需求進(jìn)行動(dòng)作。

2　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的介紹

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要組成部分，是由20世紀(jì)90年代麻省理工學(xué)院提出的概念，指的是利用信息感應(yīng)設(shè)備，將互聯(lián)網(wǎng)與協(xié)議的商品聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)行交換和信息互通。同時(shí)還能有效對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行跟蹤和定位，所以需要有多種技術(shù)的結(jié)合才能達(dá)到這一目的。

2.1在物聯(lián)網(wǎng)中M2M的使用

M2M是在智能化發(fā)展下所誕生的技術(shù)，是將數(shù)據(jù)的一端傳向數(shù)據(jù)的另一端，利用多種技術(shù)手段建立人和機(jī)器人上的連接（M在這里可以值機(jī)器人），機(jī)器與機(jī)器直接的連接，增強(qiáng)機(jī)器設(shè)備的通訊和網(wǎng)絡(luò)功能，是實(shí)現(xiàn)人、機(jī)器、系統(tǒng)之間建立連接的手段和技術(shù)。

2.2在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器的使用

傳感器可以對(duì)接受的信息進(jìn)行監(jiān)管和控制，將接收到的信息轉(zhuǎn)化成其他需要的形式輸出，將其傳入到信息處理中心，根據(jù)這個(gè)信息就可以構(gòu)建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)嵌入對(duì)象的監(jiān)控和管理。

2.3在物聯(lián)網(wǎng)中射頻識(shí)別技術(shù)的運(yùn)用

射頻識(shí)別技術(shù)由多讀寫(xiě)器和射頻識(shí)別標(biāo)簽構(gòu)成，可對(duì)無(wú)線電訊號(hào)進(jìn)行識(shí)別，并讀寫(xiě)相關(guān)數(shù)據(jù)，免去識(shí)別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間的機(jī)械或光學(xué)的接觸。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)、這幾樣技術(shù)的輔助可以構(gòu)建出一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)。

3　怎樣在智能居家里利用好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

傳統(tǒng)的居家智能系統(tǒng)都使用了有線連接，該方式不僅對(duì)上門(mén)維修人員的專業(yè)性要求較高，而且對(duì)有關(guān)部門(mén)后期的維護(hù)、護(hù)理、和施工的周期要求長(zhǎng)，令開(kāi)發(fā)維護(hù)成本增高，使用的靈活性也大大降低。而物聯(lián)網(wǎng)的利用可以使這些缺陷得到很好的改善，令系統(tǒng)的安裝、維修變得簡(jiǎn)便、快捷、令業(yè)主對(duì)系統(tǒng)的操作也變得簡(jiǎn)單。在智能居家系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)的利用主要分為三層：

3.1感知層

感知層的執(zhí)行系統(tǒng)是傳統(tǒng)居家智能的八大子系統(tǒng)之一。感知層指的是利用科技的手段如射頻識(shí)別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等，對(duì)感知對(duì)象的信息進(jìn)行采集，獲取智能家居的感知對(duì)象及業(yè)主的居住環(huán)境，在使用過(guò)程中，運(yùn)用了很多感知技術(shù)：空氣濕度傳感器、天然氣泄露傳感器，方便更好的感知到業(yè)主對(duì)居住環(huán)境的需求。

3.2網(wǎng)絡(luò)層

互聯(lián)網(wǎng)不是單獨(dú)存在的，它與各種通訊網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)，當(dāng)這些網(wǎng)絡(luò)相互融合于物聯(lián)網(wǎng)后，它們就被稱為網(wǎng)絡(luò)層。它的功能主要是對(duì)大量的信息進(jìn)行編輯處理。具備兩大能力，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)力；一個(gè)是信息運(yùn)營(yíng)能力。這里包含了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的大量應(yīng)用，能很好的對(duì)智能居家的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行可靠的傳輸和智能的處理。

3.3應(yīng)用層

應(yīng)用層就是將傳統(tǒng)家居生活和信息技術(shù)結(jié)合，做為居家服務(wù)商與業(yè)主之間的溝通媒介，為人們的生活提供了方便與舒適，比如利用智能電進(jìn)行家庭醫(yī)療等。

4　基于物聯(lián)網(wǎng)下智能家居的軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)是由ATOS為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其操作系統(tǒng)為tinyos。里面包含了3個(gè)組件，分別為的抽象組件、合成硬件組件和高層軟件組件。所以組件開(kāi)發(fā)語(yǔ)言均以nesC語(yǔ)言開(kāi)發(fā)完成，nesC有些類似C語(yǔ)言，但不能直接編輯成二進(jìn)制文件。nesC是一種專門(mén)針對(duì)微型無(wú)線傳感器芯片所設(shè)計(jì)的組件式編程語(yǔ)言，可以用編譯器轉(zhuǎn)化為C文件，再用交叉編譯器再次編譯，形成二進(jìn)制文件。

5　系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)

智能居家的硬件系統(tǒng)采用的是CC2430為模塊，芯片內(nèi)集中了高速的flash，8051微控制器和射手頻發(fā)功能。本系統(tǒng)構(gòu)成模塊分為傳感器和網(wǎng)關(guān)兩類，網(wǎng)關(guān)板是用來(lái)采集居家平臺(tái)中收錄的各種數(shù)據(jù)，由8051芯片進(jìn)行智能處理和轉(zhuǎn)化，再由芯片將處理過(guò)的信息通過(guò)射頻功能發(fā)生到網(wǎng)關(guān)。如空氣加濕系統(tǒng)，處理模塊負(fù)責(zé)感應(yīng)和接收空氣中的濕度指標(biāo)，儲(chǔ)存并處理。無(wú)線通訊模塊負(fù)責(zé)傳輸并與其他的傳感器進(jìn)行交換，向業(yè)務(wù)發(fā)出提示。根據(jù)業(yè)主的要求，將信息反饋回系統(tǒng)，進(jìn)行處理。通常無(wú)線的輸出功率最高不超過(guò)250kb/s，最低不低于20kb/s。

6　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)是現(xiàn)代社會(huì)信息發(fā)展技術(shù)的大勢(shì)所趨，通過(guò)各種現(xiàn)代數(shù)據(jù)，定位系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)為媒介實(shí)現(xiàn)物物相連，到達(dá)居家生活安全、環(huán)保、節(jié)能管理控制的一體化?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能居家以人生活的住宅為載體，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于居家生活設(shè)備，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)住宅生活的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，智能處理、遠(yuǎn)程控制等，利用科技改變?nèi)说纳睿瑑?yōu)化了人民的居住生活品質(zhì)。

[1]曾松偉，章云，邱偉強(qiáng)，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（9）：168～171.

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TP273+.5

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1673-0038（2015）03-0063-02

2015-1-5

趙曉明（1973-），男，助工，本科，從事建筑智能化工作。