基于android的大眾化智能家庭管理系統

王 巖

基于android的大眾化智能家庭管理系統

王 巖

標注：PXM2014_014224_000079 本科生培養-大學生科研訓練（市級）

王 巖 袁 慧

北京信息科技大學信息管理學院

隨著人們對生活水平的要求越來越高，雖然目前智能家居有了一定的發展，但只限于少數高端家庭，總體市場還處于初期發展階段。本項目基于目前手機用戶最廣的android系統來研究智能家居系統，致力于使普通用戶通過手機實現對自己家庭設備的基本控制，如窗簾開關、燈光開關、電器設備、家庭監控等基本功能，提高智能家居在廣大民眾間的普遍性，為人們生活便利做出我們建設性的貢獻。最終形成一個由家庭安全防護、家庭智能自動化、網絡服務組成的管理系統，為實現家居智能管理的舒適居住環境做出我們的貢獻。

在智能化迅速發展的今天，智能家居越來越成為人們提高自身生活的重要研究內容，但是根據調查，目前智能家居在高端家庭和普通家庭中應用的比例嚴重不均。經調查我們發現，市場中針對主要客戶群也是大部分高收入家庭，所以，本項目的研究目標在于提高智能家居在廣大群眾中的普遍性，實現的是普通用戶通過手機實現對自己家庭設備的基本控制和管理。在目前android用戶如此廣泛的背景下，利用現有技術，通過在手機android系統上安裝用戶端口，利用android手機很方便地實現用戶隨時隨地對家庭設備的管理控制。

背景分析

需求調查結果

調查結果綜述

從調查結果分析看，本次調查對象在一線城市與二線城市的比例為58％：41％；基本符合當前移動網絡使用群體所在城市的比例。受調查的大部分人家庭中智能家居的使用度都比較低，同時調查顯示，大部分受調查者認為智能家居大多數只存在于高端家庭，而普通家庭一般沒有。關于希望智能家居能夠走進普通家庭的調查者占到了總數的84.7％，當然這些受調查者中受過高等教育的人居多。針對這樣的情況，我們希望能夠通過調查研究發現普通家庭中最希望實現智能家居功能，為今后的智能家居發展方向提出想法。

智能家居應用現狀

根據調查，我們發現現階段，智能家居已有的方面主要包括：家電自動定時和防盜報警控制。在受調查者中，希望在其家中實現的智能家居有：遠程控制家電，燈光、窗簾、空氣凈化控制，燃煤氣報警控制和可視門禁控制。并且在實現智能家居過程中擔心的問題有：價格是否合適和家中小孩老人使用的問題。

技術實現背景

物聯網控制和Android系統的結合

物聯網無線傳感網絡：通過多傳感器采集數據，應用ZigBee搭建無線自主局域網，采集室內環境信息（煤氣、煙霧、溫度、壓力、噪音等等），實現全方位的安全監測和報警功能，大幅降低了系統功耗和成本。

與android系統結合，實現遠程控制家居系統。通過在手機android系統上安裝用戶端口，利用android手機很方便地實現用戶隨時隨地對家庭設備的管理控制。

用java程序制作，實現手機客戶端的編程實施。

內容與功能

內容

研究內容分為兩大板塊，一是設計由很多無線傳感器節點、匯接點、DSP（數字信號處理）等組成控制中心模塊，可行有效的智能家居控制系統的設計研究。二是把智能家居和android系統結合起來，結合第一個模塊的家居控制需求，設計出我們的手機家居管理系統端口。

智能家居控制系統

通過小組成員具體實施測試及市場調查，該項目設計實現功能是家庭中的家電、燈光、窗簾、空氣凈化裝置、娛樂系統等基本控制，在家居控制模塊上加裝控制器，可以遠程打開或者關閉家中的家電，為用戶節約能源，方便快捷；水管、燃煤氣管可以安放傳感器，實時監測用戶的用量，如有漏水漏氣情況，及時警報。

智能家居控制系統對家庭設備的管理，由無線傳感器節點、匯接點、DSP（數字信號處理）等組成控制中心模塊。具體技術實現有：

第一類為開關與插座，最簡單的插座通過小電子開關的通斷實現對家用電器的電源開關控制；較復雜的智能開關和插座具有輸出功率可調的功能，用于吊燈、落地臺燈的調光或電風扇的調速等。第二類為傳感器產品，其中熱釋電紅外傳感器和門磁傳感器用于防盜，煙霧傳感器用于防火，瓦斯傳感器用于防煤氣泄漏，還有手動報警按鈕用于突發事件（如孤寡老人突然發病）的報警。這些節點都帶有ZigBee模塊，作為網絡的終端節點（RFD）。

手機智能家居系統

手機家庭管理系統結合android系統，可以使用下載相應的終端軟件，從而實現家庭物業的相關操作。主要是將zigbee技術和移動通訊技術，還有傳感器技術相結合，輔助完成相關的功能。智能家居控制器內部裝有手機模塊，通過GSM（GPRS、CDMA）移動通信網絡，與用戶手機實現雙向短消息收發。

用戶可通過手機軟件實現對家用電器的電源開關控制以及調光、調速控制；控制器以推送消息的形式向用戶手機發送報警信號，供防盜、防火、防煤氣泄漏以及家庭突發事件報警用。

功能模塊介紹

以下介紹幾個主要功能

可視門禁控制

手機可與家中主機上的液晶LCD顯示屏顯示訪客的圖像畫面同步，能夠得知訪客，并通過手機完成與家中一樣的對講或開鎖操作。

可以說當今信息化社會中，與人們形影不離的就是用戶手機，用手機來操控便捷、簡單，只要手機有信號，在任何一個地方都能實現對自己家庭的有效管理。受時間地域等因素的影響很小。

窗簾、燈光等家電控制

通過手機軟件，對實現在天氣變化的情況下打開或關閉家中窗簾的操作，并能夠實現對家中燈光等電器的開關控制。這樣的家電控制包括但又不止于窗簾、燈光的控制，我們還能夠逐步實現對于其他家電的控制。例如，在回家前半小時將家中空調打開等類似的操作。

燃煤氣報警控制與防盜報警控制

燃煤氣警報是通過瓦斯傳感器來實現，當傳感器所測得的數據超過標準數據，控制器會以推送短消息的形式向用戶手機發送煤氣報警信號，以避免發生家中人員中毒等現象。

防盜警報是通過熱釋電紅外傳感器和門磁傳感器來實現，當家中的傳感器感受到異常或者家中出現盜竊情況，實現對家中情況的監控，控制器會以推送消息的形式向用戶手機發送報警信號。同時，手機終端的軟件采用用戶名、密碼方式登錄并與家中監控設備連接，如出現手機丟失等情況，他人不會通過拾到的手機查看自己家中的情況。

創新點與項目特色

把android手機和家居系統聯系在一起

通過手機便捷的控制家庭設備。研究存在廣大客戶群：從目前中國用戶使用最廣的手機系統著手，提高項目的關注度和可實施性。

使智能家居逐步走入普通家庭

讓智能家居不止存在于高端少數家庭。我們主要目標在于提高廣大民眾對自己家庭的基本控制，如燈光控制、家居環境監控、家電控制等基本功能，改變智能家居只存在少數高端家庭的現狀，設計出從開銷、功能、監控等更適合廣大民眾接受的家居管家。

實時監控與方便快捷

該系統的設計無論是在上班、度假還是外出旅游，都可以實時的實現對自己家庭的控制監控，外出時會24h監控家中情況，當出現緊急情況，該系統會在第一時間向主人發出報警信息，使得家庭管理節能環保又方便快捷。

關注健康，以人為本

本系統設計在提高普通家庭智能家居水平，同時比市場現有系統更加關注“人”的發展。定時自動功能等可以使用戶養成健康的生活習慣，提高社會人群的健康系數，晚上燈光自動變弱、早晨自動起床音樂、窗簾自動打開等功能讓用戶在不知不覺中提高生活的健康度；另外，在生理需求方面也更加關懷用戶，監控室內環境的濕度、溫度、空氣系數，自動調節提高生活質量，關懷人文。

結束語

隨著社會信息化程度的提高和經濟水平的發展，普通家庭對智能家居需求的增長，智能家居在人們追求生活智能化和健康化這兩個方面都發揮著重要作用，是未來家居的發展方向。研究結果顯示，可用于智能家居領域的各種技術已非常成熟，為實現本項目研究即讓智能家居逐步走入普通家庭創造了條件，大眾化智能家居的發展前景十分可觀。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.01.032