智能家居生活服務系統設計

南陽醫學高等專科學校　張　琪

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智能家居生活服務系統設計

南陽醫學高等專科學校張琪

【摘要】本文著眼于當前比較熱鬧的智能家居系統，介紹了智能家居設計的整體規劃，詳細說明了各分系統的功能及設計要點，最后就當前智能家居面對的問題作了簡單討論。

【關鍵詞】智能家居；訪問控制；數據采集；安防監控

1　引言

人們對生活質量的要求伴隨著互聯網的發展在提升，在享受信息化便捷時，也希望在家也能享受到智慧生活。所以如何讓家居智能化是一個現實的問題，比如使用智能手機或平板電腦來管理家中的電器，就能隨時掌控家中環境，為不想動或不在家的你營造個性化的生活。

2　智能家居簡介

智能家居源于美國，先后經歷了家居電子化、家居自動化和智能家居三個階段。智能家居是以家庭住房為載體，利用了綜合布線技術、電子通信技術、網絡技術設計出的具有家居環境控制、安全監控、娛樂享受等功能的家庭管理系統。它不僅有普通家居的居住功能，還兼備了網絡通信、智能家電、自動控制系統，是管理、服務為一體，具備高效、舒適、安全、便利、環保的優點，并且提供實時全面的信息交互功能。協助家庭與主人保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，節能提效，讓更好的時間留給人們安排，增強家居生活的安全性。

3　智能家居系統設計

3.1控制方式選擇

1)從傳輸媒介上來看可采用有線布線方式，無線短距離傳輸方式。由于智能化的電器設備研發較少，比如智能空調，智能電飯煲等，大部分家庭的電器比較傳統，采用有線布線方式較好，適用于新裝修的房屋。對于現有的房屋，如果采用有線的方式會有布線繁瑣、影響美觀、成本較高的問題；故采用無線方式更為普遍，因為WLAN、ZigBee、藍牙技術的發展使得無線方式更穩定、便捷、節能以及便于擴展。

2)從控制終端上可紅外線遙控、有線鍵盤的方式，但需要有相關的控制器系統與之匹配使用，造成成本較高、操控麻煩、控制距離有限，不建議選擇此法。當前智能手機，平板電腦的普及以及處理能力的增強，使得用此類產品控制成了不錯的選擇，在手機上安裝相應的app，利用藍牙和WiFi進行控制更方便靈活。

3.2系統總體設計方案

智能家居控制系統上行與用戶交流采用網絡技術使用戶不受位置的束縛，無論是在公司還是在家中或在戶外只要有網絡就可以了解家庭環境的信息，還可在回家之前利用控制系統創造出滿足個人需求的環境。

這種智能家居控制系統主要分為用戶網絡訪問端和控制采集端構成。用戶網絡訪問端由移動、PC終端和家庭路由器網關組成，用戶通過網頁或手機APP將操作命令通過網絡傳送給家庭路由器網關，控制系統由主機與數據采集的傳感器、安防監控系統及家電控制系統組成，主要將家庭網關將控制信息傳入主機后，主機通過識別開啟或關閉相應的控制系統。控制采集終端主要是通過繼電器控制家電的運行和實時采集家庭環境的溫濕度、光照強度等數據，用戶可通過網頁或APP下達指令，讓主機時時上傳傳感器及安防監控數據使用戶能夠隨時了解家中環境情況。

3.3家庭網關的設計要點

家庭網關是起到聯接用戶與智能家居控制主機的作用，它把外部互聯網連接到家庭內部的控制中心，反之亦可；它是一個承上起下的服務平臺，用戶可在此得到所需的各種家庭資源服務。本系統的家庭網關由一部智能路由器構成，在智能路由器內安裝配套的軟件，它將用戶的網絡訪問信息轉變成家電的控制命令，同時將采集終端的信息數據通過網絡送達用戶。

圖1　家庭網關的功能

從圖1中可知，上行數據的作用是用戶通過手機或者個人電腦的網絡設備向家庭網關模塊發送控制命令，控制指定家電設備的工作狀態；下行數據的作用則相反。

3.4控制采集終端的設計要點

控制采集終端主要是針對智能家居控制系統的控制單元、傳感器采集單元和安防單元進行設計。利用無線射頻模塊進行星型互聯，覆蓋到家庭的各個角落，控制采集終端的主機主要負責接收家庭網關發來的用戶控制命令，同時通過無線射頻模塊控制各個從機單元的工作，對家庭環境信息采集以及控制家電設備。控制采集終端的從機設計了傳感器采集單元，控制單元和安防監控單元三個部分：傳感器采集單元用來采集家庭中的溫濕度以及光照強度；控制單元通過控制繼電器閉合來控制家電設備的工作，步進電機可以控制百葉窗。安防系統是采用單片機為下位機主控制芯片，通過熱釋電傳感器、溫度傳感器、CO傳感器、煙霧傳感器等，監測門、窗以及特殊環境的安全。如有異常情況則立即通過網關發送消息，提醒用戶解決。

3.5移動終端的軟件設計要點

智能手機及平板電腦隨著3G、4G的應用而普及，移動客戶終端應用能夠讓本系統更便捷，因為現代人花費在手機上的時間較多，手機是人們生活中的必需品了，這樣就更有利于智能家居系統的推廣。目前主流智能手機操作系統分別是iPhone OS系統、Android系統、Windows Phone系統、Symbian系統和RIM系統，而其中Android系統和iPhone OS系統占主導。所以，建議設計本系統的應用軟件選擇Andriod移動終端平臺。PhoneGap是一個開源的移動開發框架，使用標準的Web技術（HTML/CSS和Javascript）來進行跨平臺開發，無需使用移動平臺的原生開發語言，它是依靠平臺設備的API接口綁定來訪問平臺的硬件設備、應用數據和網絡狀態。在開發時根據不同手機平臺，引用相應平臺jar包，調用相應的API接口，即可對平臺設備相應的功能進行訪問。

4　需要解決的問題

1)智能家居作為一個新興的產業，行業標準還未統一，各個科技公司像格力、小米、樂視等都在相關領域制造基于自身提供服務的智能設備，各廠家的系統僅兼容各自的產品，限制了用戶的選擇權，限制了市場的推廣。需促進市場競爭。

2)系統操作需簡化。

目前本系統的安裝、調試和使用復雜，功能綜合型的就更加復雜，不利于普及。這主要是由于本系統的設計技能尚未成熟，系統的操作性及人性化等方面較弱，需要用戶體驗反饋來改善。

3)安全與可靠性技術需提升。

本系統收集了大量的私人數據，涉及家居安全個人隱私問題。多數產品的設計重點主要在功能上，對數據安全關注較少，同時軟硬件的后期維護和升級服務也較差。因此，帶來很大的安全隱患。所以，要加強安全與可靠性技術的提升。

參考文獻

[1]花鐵森.智能家居系統核心技術探討[J].智能建筑電氣技術,2009(01):92-98.

[2]楊堤.基于物聯網的智能家居控制系統設計與實現[J].電子世界,2012, (21):16-17.