微管家
--基于物聯網的智能家居系統設計與實現

吳越鴻 王喆 張一然 付麗華 沈陽工學院信息與控制學院

微管家
--基于物聯網的智能家居系統設計與實現

吳越鴻 王喆 張一然 付麗華 沈陽工學院信息與控制學院

隨著科技的飛速發展，人們的生活水平越來越高，身邊的一切事物也在向著智能化方向發展。基于這一背景，進行了智能家居系統的設計和制作-----智能管家系統。本系統包括三部分，分別為智能終端、超低功耗的UART-WiFi模塊及家庭數據采集與家電控制設備。物聯網連接部分的協調器為基于具有低功耗模式的CC2530的模塊；在云數據傳輸部分，使用私有云(Private Clouds)作為服務器，從而構建一個具有安全性和隱私性的保障的智能家居系統；在物聯網與云數據的連接中使用的具有UART-WiFi透傳功能的ESP8266模塊，可將物理設備連接到Wi-Fi無線網絡上，進行物聯網或局域網通信，實現物聯網功能。

智能管家系統 物聯網 私有云

1 智能管家系統設計方案

該系統主要由三部分構成，分別為智能終端、超低功耗的UART-WiFi ESP8266模塊及家庭數據采集與家電控制設備CC2530模塊。

整個系統網絡可以分為家庭內部網絡和家庭外部網絡兩部分。內部網絡由wifi無線通信網絡構成，主要提供本地用戶對智能家居控制系統的訪問與控制；家庭外部網絡則通過微信終端連接ESP8266模塊，以提供遠程用戶對智能家居控制系統的訪問與控制。

進行智能管家系統設計的主要任務是將包含的各功能子系統進行整合集成，智能管家系統示意圖如圖1所示。

圖1 智能管家系統示意圖

2 智能管家系統總體設計方案

2.1 硬件組成部分

2．1．1 核心板設計

核心處理模塊是整個智能管家控制系統的核心，本設計采用ESP8266和CC2530模塊為核心，協調器接收各個節點終端模塊所采集的數據信息進行分析，對分析結果和客戶所需要實現的功能，然后發送指令控制終端節點從而達到對家電設備進行控制。

2．1．2 智能開鎖模塊

外部開門：人們通過微信將開鎖指令發送到云端，當開鎖模塊接收到開門指令時后臺自動記錄開門的時間和開門的人物，并控制單片機使其控制步進電機開門。

內部開門：使用人體紅外傳感器，當人走到人體紅外傳感器的感應范圍內則門自動打開；

2．1．3 留言顯示模塊

留言顯示：當模塊接收到留言指令時后臺將留言的時間和留言的人物記錄下來，留言模塊將留言內容顯示在oled顯示屏上。

2．1．4 溫濕度檢測模塊

溫濕度傳感器檢測周圍環境的溫濕度，將檢測的結果傳給CC2530協調器模塊，CC2530協調器模塊對數據進行處理并將其信息顯示在oled屏幕上。

2．1．5 智能家電控制模塊

由CC2530協調器控制多個節點，每個節點通過控制繼電器來間接控制家用電器，或者通過節點連接傳感器來實現智能控制。

2.2 軟件組成部分

2．2．1 私有云技術

私有云（PrivateClouds）是為一個客戶單獨使用而構建的，因而提供對數據、安全性和服務質量的最有效控制。私有云可部署在企業數據中心的防火墻內，也可以將它們部署在一個安全的主機托管場所。

2．2．2 ZigBee 技術

ZigBee是IEEE802．15．4協議的代名詞。根據送個協議規定的技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，主要適合于自動控制和遠程控制領域，可以嵌入各種設備中，同時支持地理定位功能。

2．2．3 ESP8266 模塊

ESP8266 系列模組是深圳市安信可科技有限公司開發的一系列基于樂鑫ESP8266的超低功耗的UART-WiFi模塊的模組，可以方便地進行二次開發，接入云端服務，實現手機3/4G全球隨時隨地的控制，加速產品原型設計。

3 總結與展望

智能管家系統是以住宅為平臺家庭為最小設計單元，綜合利用了多種先迸技術將家居生活有關的設施集成，構成高效的住宅設施與家庭日程事務管理系統，集系統、結構、服務、管理、控制與一體，提高家居安全性、可靠性、方便性、舒適性，并實現環保節能的健康居住環境。

在當前大力提倡環保的背景下，智能系統能很好的踐行節能環保、低碳生活的值導，伴隨著人們對生活質量要求的不斷提高，將智能家居應用于家庭住宅中是時代發展的潮流，智能管家系統使用的硬件設備便宜、節能、環保更有利于進行全面推廣，未來智能家居將步入尋常百姓家中，由此可見開發出一款高性價比的智能管家系統對加快智能家居的推廣和普及具有重要意義。

吳越鴻、王喆，張一然，沈陽工學院，學生；付麗華（通訊作者），1972年6月，女，滿族，遼寧人，沈陽工學院，教師，副教授。