基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建研究

九牧廚衛(wèi)股份有限公司廈門分公司 蔣元好

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一經(jīng)問世，就成為了政府、學(xué)術(shù)界討論的焦點(diǎn)，多國政府都將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)納入國家發(fā)展規(guī)劃，正是因?yàn)槿绱耍晕锫?lián)網(wǎng)技術(shù)為核心展開的研究，正由理論向?qū)嵺`進(jìn)行轉(zhuǎn)化，無論是在醫(yī)療、工業(yè)、交通還是在家具領(lǐng)域，都能夠看到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的身影，實(shí)踐結(jié)果表明，合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，不僅推進(jìn)了現(xiàn)代化和信息化的建設(shè)進(jìn)程，使生產(chǎn)力得到應(yīng)有的提升，還改變了人們生活的方式，無論是舒適性還是便捷性，與過去相比均有所改善。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

迄今為止，智能家居仍舊缺少系統(tǒng)、全面的標(biāo)準(zhǔn)，一般來說，智能家居是指基于住宅，對(duì)音視頻技術(shù)，綜合布線技術(shù)，安全方法技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，通過集成家居生活設(shè)施的方式，所構(gòu)建的能夠提高家居藝術(shù)性、安全性和便利性，并強(qiáng)調(diào)居住環(huán)境節(jié)能性的管理系統(tǒng)。作為對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加以應(yīng)用的重要領(lǐng)域，智能家居所包含物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的數(shù)量不斷增加，例如，機(jī)頂盒，智能手環(huán)，智能插座等，上述產(chǎn)品不僅具有獨(dú)特的設(shè)計(jì)，還能夠聯(lián)網(wǎng)，除此之外，在智能和計(jì)算能力方面同樣具有一定的要求，也就是說，通過合理應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的方式，可以實(shí)現(xiàn)部分自動(dòng)功能。需要注意一點(diǎn)，這些設(shè)備尚未形成有機(jī)整體，對(duì)應(yīng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有所不同，設(shè)備功能重復(fù)、統(tǒng)一管理的缺乏等問題始終沒有得到有效解決[1]。通過調(diào)查能夠發(fā)現(xiàn)，無論是在國內(nèi)還是國外，智能家居系統(tǒng)應(yīng)用的控制策略，主要都是利用手機(jī)軟件和手機(jī)藍(lán)牙相配合，不僅控制方法較為單一，成本也是普通家庭無法承受的，本文基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將藍(lán)牙、短信、Zigbee和無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，提出能夠整合家具系統(tǒng)，具有功能互補(bǔ)、集中控制、高可靠性等諸多優(yōu)勢(shì)的構(gòu)建方案，與此同時(shí)，還通過對(duì)模塊加以應(yīng)用的方式，使系統(tǒng)擴(kuò)展性得以增強(qiáng)，成本自然隨之降低。

2 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)構(gòu)建研究

2.1 總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)為ARM處理器，經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)、藍(lán)牙和移動(dòng)通信系統(tǒng)連接計(jì)算機(jī)、用戶手機(jī)，以此來達(dá)到采集家居信息并對(duì)其進(jìn)行控制的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上，經(jīng)由Zigbee、控制器和家具傳感器完成通信工作。另外，分布在家中各處的節(jié)點(diǎn)，從主節(jié)點(diǎn)處接受控制信息，在控制燈光、家電的同時(shí)，將所采集數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋。通過分析能夠發(fā)現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)智能家具系統(tǒng)主要包含以下硬件：?jiǎn)纹瑱C(jī)，人機(jī)交互，GSM模塊，紅外控制模塊等，軟件則包括通用網(wǎng)關(guān)接口和語音識(shí)別模塊兩部分。

2.2 具體構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)主要由三層構(gòu)成，分別是感知、網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用，感知層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，網(wǎng)絡(luò)層則是在節(jié)點(diǎn)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，應(yīng)用層的作用主要體現(xiàn)在分析還有利用數(shù)據(jù)的方面。構(gòu)建智能家居系統(tǒng)時(shí)，有關(guān)人員同樣需要以這三層為切入點(diǎn)，只有這樣才能將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)，通過更加全面、更加系統(tǒng)的方式展示出來。基于感知層開展相關(guān)工作時(shí)，應(yīng)明確感知層是智能得以實(shí)現(xiàn)的前提，能夠用于信息獲取的元件包括讀寫器、傳感器和終端節(jié)點(diǎn)，所獲取信息往往會(huì)與應(yīng)用層相結(jié)合，完成后續(xù)的分析還有計(jì)算工作。對(duì)智能家居而言，需要采集的信息種類繁多，具體如下：其一，加濕器需要對(duì)空氣濕度進(jìn)行采集；其二，通風(fēng)系統(tǒng)需要對(duì)溫度進(jìn)行采集；其三，照明系統(tǒng)需要對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行采集；其四，安全系統(tǒng)需要對(duì)門鎖狀態(tài)、人員出入狀態(tài)進(jìn)行采集[2]。除此之外，想要給予生活應(yīng)有的便利，對(duì)家電工作狀態(tài)、設(shè)置信息進(jìn)行采集同樣很有必要，部分信息能夠通過紅外傳感器、溫度傳感器或其他傳感器完成自動(dòng)采集的工作，其他信息則需要通過對(duì)智能家電數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的方式，完成數(shù)據(jù)的獲取。基于網(wǎng)絡(luò)層開展相關(guān)工作時(shí)，應(yīng)明確網(wǎng)絡(luò)層的作用是在智能設(shè)備與傳感器節(jié)點(diǎn)間完成數(shù)據(jù)的傳輸，因此，想要避免布線過于復(fù)雜的情況出現(xiàn)，智能家居應(yīng)將無線作為組網(wǎng)方式的首選。傳感器的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在種類多、數(shù)量多、能耗低和傳輸數(shù)據(jù)量小的方面，與Zigbee組網(wǎng)的要求相符。傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)將接收的數(shù)據(jù)向智能家電進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，一般來說，需要訪問互聯(lián)網(wǎng)的智能設(shè)備往往需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)，例如，機(jī)頂盒需要在網(wǎng)絡(luò)中對(duì)在線視頻進(jìn)行大量下載，Zigbee與智能設(shè)備組網(wǎng)提出的需求不符，應(yīng)用在家庭中的智能設(shè)備，可以選擇Wi-Fi作為連接協(xié)調(diào)器與其他設(shè)備的組網(wǎng)模式。基于應(yīng)用層開展相關(guān)工作時(shí)，應(yīng)通過智能家居系統(tǒng)完成處理應(yīng)用層所采集數(shù)據(jù)的工作，在此基礎(chǔ)上向用戶提供所需的智能服務(wù)。在應(yīng)用層，負(fù)責(zé)對(duì)所接收數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和保存的元件為中央服務(wù)器，除此之外，中央服務(wù)器的作用還體現(xiàn)在提供其他智能設(shè)備所需數(shù)據(jù)和指令發(fā)送的方面，家用電腦就能夠滿足上述要求，但是由于中央服務(wù)器需要長期處于開機(jī)的狀態(tài)，因此，除家用電腦外，具備存儲(chǔ)和運(yùn)算能力的、位于系統(tǒng)中的任意智能設(shè)備都能夠作為服務(wù)器被應(yīng)用在應(yīng)用層中傳，傳感器經(jīng)由協(xié)調(diào)器，將所采集數(shù)據(jù)向服務(wù)器進(jìn)行上傳，服務(wù)器則通過數(shù)據(jù)分析，完成決策的制定，再向智能設(shè)備發(fā)送相應(yīng)命令，提供用戶所需的智能服務(wù)。如果想要使用戶實(shí)時(shí)了解并控制職能家具系統(tǒng)呈現(xiàn)出的工作狀態(tài)，相關(guān)人員可以在智能手機(jī)上安裝APP，為用戶查詢和控制系統(tǒng)提供途徑，當(dāng)然，除了手機(jī)之外，電視和電腦顯示器同樣具有以上功能，可以視情況加以應(yīng)用。

3 結(jié)論

綜上所述，智能家居系統(tǒng)的構(gòu)成主要分為感知、網(wǎng)絡(luò)以及應(yīng)用三部分，感知層負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，所采集數(shù)據(jù)經(jīng)由無線網(wǎng)絡(luò)向應(yīng)用層進(jìn)行傳輸，應(yīng)用層負(fù)責(zé)決策的制定和智能服務(wù)的提供。與常規(guī)智能家具系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在成本低廉方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，無論是指揮城市還是智能家居的構(gòu)建，與過去相比都呈現(xiàn)出了質(zhì)的飛躍，希望文中討論的內(nèi)容可以在某些方面給人以啟發(fā)，使智能家居系統(tǒng)具有的優(yōu)勢(shì)被充分的發(fā)揮出來。

[1]許有軍,李娟,崔金寶.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建方法[J].福建電腦,2018,34(04):48.

[2]孟曉麗.物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)下基于云計(jì)算的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].科技通報(bào),2016,32(06):67-71.