基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)研究

呼雪琦

【摘要】 基于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)，提高住宅環(huán)境的智能化控制，是提高家居舒適性、便捷性以及安全性的重要措施。本文結(jié)合以構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)為目的，對(duì)其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】 物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 操作系統(tǒng)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)，對(duì)提高生活質(zhì)量具有重要意義，尤其是現(xiàn)在生活節(jié)奏不斷加快，通過(guò)智能化控制，可以達(dá)到更有理想的生活狀態(tài)。設(shè)計(jì)時(shí)需要結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，確定智能家居控制系統(tǒng)功能要點(diǎn)，對(duì)硬件與軟甲系統(tǒng)進(jìn)行分析設(shè)計(jì)，保證可以完全滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

一、物聯(lián)網(wǎng)特征與組成

1.1物聯(lián)網(wǎng)特征

第一，感知性。其可以通過(guò)二維碼、射頻技術(shù)、傳感器等，對(duì)物體信息進(jìn)行有效感知、捕獲后進(jìn)行有效采集和獲取。第二，可靠性。能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇有線或無(wú)線方式，與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)接，確保物體相關(guān)信息可以及時(shí)傳遞出去。第三，智能性。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)傳感器與智能系統(tǒng)的結(jié)合，通過(guò)云計(jì)算、模式識(shí)別等智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、加工與處理，達(dá)到?jīng)Q策、控制智能化目的。第四，多元性。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)設(shè)置了大量的傳感器，且每個(gè)傳感器均可以作為一個(gè)信息源，并且對(duì)于不同類型的傳感器所捕獲、傳遞信息內(nèi)容和格式間也存在較大的差異。

1.2物聯(lián)網(wǎng)組成

物聯(lián)網(wǎng)基本上包括RFID系統(tǒng)、中間件Savant系統(tǒng)與Internet系統(tǒng)三部分。其中，RFID包括RFID電子標(biāo)簽、閱讀器、管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)交換軟件。中間件系統(tǒng)分為對(duì)象名解析服務(wù)器、Savant服務(wù)器和實(shí)體標(biāo)記語(yǔ)言服務(wù)器等組成；Internet系統(tǒng)則包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器[1]。基于其構(gòu)建智能家居控制系統(tǒng)，即通過(guò)安裝在居室內(nèi)的智能控制終端，以無(wú)線連接方式對(duì)各家電進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)信息的交換。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1智能家居系統(tǒng)架構(gòu)

1、感知控制層。感知控制層位系統(tǒng)最底層，主要負(fù)責(zé)對(duì)物體信息的感知。利用傳感器節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為感知層，物體上嵌入的傳感器節(jié)點(diǎn)可以完成對(duì)信息的采集，通過(guò)射頻傳送到匯聚端。對(duì)于智能家居控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)時(shí)可以將傳感器節(jié)點(diǎn)嵌入到物體上，來(lái)獲取相應(yīng)信息，包括電器開(kāi)關(guān)狀態(tài)、信息參數(shù)等，并通過(guò)溫濕度傳感器來(lái)得到室內(nèi)溫濕度信息。對(duì)于采集到的數(shù)據(jù)，可以設(shè)定成定時(shí)上傳，來(lái)對(duì)室內(nèi)家居狀態(tài)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2、接入層。接入層可以將感知層采集到的物體數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并與互聯(lián)網(wǎng)連接，繼續(xù)上傳到服務(wù)管理層。將智能網(wǎng)關(guān)作為接入層，集成多種協(xié)議，利用ZiBee協(xié)議采集傳感器網(wǎng)絡(luò)上傳的數(shù)據(jù)，通過(guò)TCP/IP協(xié)議與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通訊。其中，智能網(wǎng)關(guān)也可以對(duì)傳感器上傳的近期數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，用戶可以直接通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢。

3、互聯(lián)網(wǎng)層。互聯(lián)網(wǎng)層主要負(fù)責(zé)物物間的連接，并將物體信息傳輸給外界。智能網(wǎng)關(guān)可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)接口與網(wǎng)線接口與互聯(lián)網(wǎng)保持連接，并將數(shù)據(jù)傳輸給服務(wù)管理層。現(xiàn)在無(wú)線網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，且在實(shí)際應(yīng)用中具有跟高的靈活性，一般可以選擇用無(wú)線連接方式與互聯(lián)網(wǎng)保持有效通訊。

4、管理層。服務(wù)管理層主要負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)于處理，現(xiàn)在智能家居感知控制層實(shí)時(shí)采集具有大數(shù)據(jù)4V特點(diǎn)，已經(jīng)超出了單臺(tái)服務(wù)器存儲(chǔ)能力。并且用戶對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢時(shí)，傳統(tǒng)服務(wù)器檢索能力已經(jīng)不能滿足快速應(yīng)用需求，因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過(guò)云計(jì)算技術(shù)來(lái)保證管理層具有大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能。

5、應(yīng)用層。智能家居系統(tǒng)目的即為用戶提供一個(gè)舒適便捷的家居環(huán)境，通過(guò)服務(wù)管理層來(lái)獲取感知控制層采集的各種實(shí)時(shí)信息，然后做出相應(yīng)的控制指令。用戶可以通過(guò)訪問(wèn)手機(jī)、平板以及計(jì)算機(jī)等，將做控制命令傳輸給服務(wù)管理層，服務(wù)管理層解析后便可以下達(dá)給各智能網(wǎng)關(guān)。各網(wǎng)關(guān)便可以通過(guò)ZigBee通訊協(xié)議向傳感器節(jié)點(diǎn)下達(dá)命令，通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)控制家居設(shè)備。

二、系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

可以應(yīng)用ARM920T S3C2400位主控芯片，LCD接口選擇為S3C2400內(nèi)部集成LCD控制器，可以與大部分TFT液晶顯示屏有效連接，并通過(guò)IIC接口利用IIC接線對(duì)液晶顯示屏背光、對(duì)比度進(jìn)行控制，建立合理的人機(jī)交互界面。同時(shí)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)芯片可以利用接口總線與S3C2400保持有效連接，用戶可以在其內(nèi)部存放系統(tǒng)啟動(dòng)代碼、內(nèi)核代碼以及根文件，形成隨機(jī)存儲(chǔ)器，這樣用戶便可以在Flash上執(zhí)行啟動(dòng)代碼，通過(guò)SDRAM來(lái)完成主程序執(zhí)行。

2.2軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用C語(yǔ)言編寫，并通過(guò)與相關(guān)主要函數(shù)來(lái)完成各模塊功能的設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)主程序初始化、系統(tǒng)設(shè)置等。其中，主程序包括多個(gè)子程序，如GPRS無(wú)線通信程序、ZigBee無(wú)線通信程序、各終端模塊控制程序等。

三、結(jié)束語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)來(lái)構(gòu)建智能家居控制系統(tǒng)，需要確定系統(tǒng)架構(gòu)后對(duì)其軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，保證各模塊功能可以順利實(shí)現(xiàn)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 吳文鋒.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2015.