基于力控的智能自動化家居系統的設計與實現分析

王娜

摘要：隨著人們的生活水平的顯著提高，對居住環境的要求也越來越高，已經不僅僅局限于傳統的“窗明幾凈”簡單的享受了，對自動服務型功能有了很大的需求。由此，借助大數據的時代背景，智能家居系統便悄然的誕生，給人們的生活帶來了前所未有的便利，開啟了現代家居的新體驗模式。智能家居系統的自動化有兩部分組成，即自動化管理系統和自動化控制系統。本文將對力控的智能自動化家居系統的設計與實現進行分析。

Abstract： With the significant improvement of people's living standards， the requirements for living environment have become higher and higher. It is no longer limited to traditional simple enjoyment， and there is a great demand for automatic service-type functions. As a result， with the background of the era of big data， the smart home system was quietly born， bringing unprecedented convenience to people's lives and opening up a new experience mode for modern homes. The automation of the smart home system consists of two parts， namely the automation management system and the automation control system. This article will analyze the design and implementation of intelligent automated home system based on force control.

關鍵詞：力控;自動化;智能家居系統;設計與實現

Key words： force control;automation;smart home system;design and implementation

中圖分類號：TU855? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）36-0218-02

0? 引言

隨著大數據發展的速度，人工智能成為社會生活的寵兒，各行各業對人工智能的應用已經很普遍，在這樣的背景下智能家居系統自動化誕生，在家居行業的發展帶來一場技術的革命。智能家居系統自動化技術是目前當前家居行業最前沿的技術，與人們的生活現代化相匹配的。尤其是力控軟件下的智能家居系統自動化功能更具有獨特的功能，能夠自動完成應用數據的采集、家居相關設備控制以及完成一些基礎的智能家居控制功能，能讓人真正享受到現代化生活的完美感受。

1? 力控的智能自動化家居系統發展趨勢

1.1 智能家居的發展現狀

隨著人們生活的不斷提高和數據技術的飛速發展，智能自動化家居的模式受到人們的歡迎。為了讓這樣的科技成果服務于人們的生活，國家出臺了許多發展智能家居的政策，讓這個利民的新技術有了法規的支持。2006年召開的“國際智能家居高峰論壇”上，各路的學者對智能家居進行了全面深刻的研討，確立了智能家居的核心理念：以住宅為平臺，以計算機技術為核心，通過通訊技術的支撐，對家居環境進行一體化管理的發展方向。同時，國內的樓市的不斷飆升也促進了智能家居行業的發展。目前房地產開發商在力圖打造高端樓盤和精品樓盤的策略，而“全屋智能家居系統”的配置就成了房地產開發商最具科技感的亮點，吸引了年輕的購房者和富人的注意力。可見，智能家居對現代人的吸引力是極大的，也將成為現代化生活不可或缺的元素。

1.2 力控智能家居系統的總體構架

智能家居的概念是明確的，就是以住宅以及相關的生活設施為依托，利用新興的數據技術、移動通信技術、安全防護技術和自動化控制技術，將家居生活電器設備、安全防護設備以及通信設備實行集成，進行本地或者異地遠程監控和有效控制的智能化系統。智能家居的所要達到的目的就是現代家庭生活的自動化和智能化。智能家居自動系統有多種模式，用戶可以選擇其中的情景式模式，對居室里的燈光照明進行一鍵控制，對音樂設備和各種傳感器進行有效監控。例如：在家里沒人的時候開啟離家模式，便可以自動控制家中的安防系統。其中最典型的就是遠程控制的功能，人不管離家多遠都可以用手機的移動互聯網了解家里的情況，可以對家里的各種電器進行控制。另外還有一個更實用的功能，例如：自動門窗的開合、溫濕度的掌握、火警和煤氣隱患的監測等功能。整個系統的核心軟件是PLC控制系統，這個系統結構靈活，擴展能力極強，編程卻是異常的簡單，更具備在線修改程序以及極強的抗干擾能力，這些科技含量高又操作簡單的特點，成為和智能家居行業首選的系統。其中可編程控制器就像一只巧手編制成一張無形的網，把家里所有可控制的電器進行鏈接組成一個整體，通過這個功能強大的管理系統，用戶可以實時掌握家里的情況，對家里的電器進行有效的控制。而力控軟件下的智能自動化家居更顯示出獨特的優勢。組態軟件有超強的數據處理能力和圖表顯示能力，與PLC有機結合就是強強的聯合，具有無以比擬的優勢。例如：傳感器可以實時對門窗以及家用電器等家用設備進行檢測，可以得出動態的狀況和濕度溫度等數據狀況，把這些數據信息送到PLC系統中，而組態軟件可將PLC中的數據信息隨時收集到電腦上，而且可以用圖形的動態顯示出來，用戶可以查看。同時組態軟件可以把電腦中的按鈕數值傳輸給 PLC，開啟控制數據的收集分析。智能家居最強大的功能在于遠在外地的用戶可以通過手機的移動互聯網實時查看家里的情況。

2? 基于力控的智能自動化家居系統設計

組態軟件是為自動控制系統進行服務的平臺和運行環境，而且會把各種信息采集過來，把數據信息以最容易理解的方式發布，最主要的方式是把信息轉化為圖形，以此實現檢測和控制的終極目標。 本文中所要分析的組態軟件為組態王。 組態王軟件由三個部分組成，即工程管理器、工程瀏覽器、畫面運行系統。監控計算機是整個監控的平臺，智能家居各系統的運行狀態監控都要在這上面完成。整個設計方案很清晰明了：首先PLC 系統把現場收集來的信息和信號傳遞給組態王，組態王把信息生成數據和畫面在 PC 控制界面清晰顯示，系統的運行狀態一目了然，然后通過上位機軟件實現實時的控制與監控，如果被監控的對象有異常，就可以做出故障報警、報表和曲線。智能自動家居系統與力控軟件結合，目標功能有以下幾個。第一點，實時顯示功能，采集歸納用戶輸入的需要服務的設備的數據，比如燈光、家用電器、窗簾、房間以及電器的溫度和濕度的信息，通過對信息的分析實時顯示燈光明暗開關、窗簾是拉是合、溫度濕度的數據等。第二點，故障報警功能，當家居的某個設備出現故障，系統就會顯示運行的異常，開始啟動報警功能，引起用戶的注意。第三點，數據報表查詢以及打印功能，實時對數據庫中的信息數據進行總結分析，準確顯示目前的設備狀態。第四點，實時的歷史曲線生成功能，可以顯示實時的家居狀態，并且可以一目了然不同時間室內溫度和濕度的不同變化。

2.1 智能自動化家居系統開發工程

開發工程并不復雜，第一步是打開“組態王”工程管理器，對工程進行構建，選擇需要的工程路徑，把工程的名稱輸進去同時進行任務的描述，點擊“完成”;第二步是進入“組態王”工程瀏覽器，對人機界面進行設計，具體步驟是這樣：首先對新畫面進行定義，然后根據定義創建新畫面，緊接著是定義變量，對數據庫進行構造、鏈接動畫以及設置通信，最后調試運行功能。

2.2 智能自動化家居系統運行工程

把系統運行的界面打開，再進入登錄界面，只有登錄成功后才可以下一步的操作，而系統的核心功能就是監控的主界面，家居系統的實時顯示作用、參數的設定過程都必須通過主畫面來顯示的。系統運行的狀態都是通過一個指示燈來顯示的，通過這個燈顯示的顏色判斷設備的當前狀態。設備被打開就顯示綠燈，紅燈是表示設備已經關閉了。當系統出現故障的時候，報警指示燈馬上就會從綠色變成紅色;在對系統進行檢查維護的時候，就必須將設備的自動控制轉換到手動控制。系統里有條實時趨勢線，這個功能是對室內的溫度和濕度進行監控的，系統有設定值，當溫度和濕度超出這個數值，就要及時啟動空調、加濕器或者空氣烘干器對室內環境進行調整。

2.3 智能自動化家居系統通信設置

通信運行的協調性是智能自動化系統高效運行的關鍵。具體要求是上位機的組態王要通過與下位機 PLC進行有效溝通才能完成任務，這個任務就是互相通信才可以采集參數并進行顯示，并且要把用戶的需求信息輸到 PLC系統，然后進行自動控制。 力控的組態王不僅要與 PLC 進行通訊，關鍵點是設置組態王的參數，使組態王通信參數與 PLC 的訊參數沒有任何差異。

3? 力控與移動互聯網的聯合下的能節能設計實現

不管是組態系統還是其他系統，在應用到家居自動化系統的時候，都離不開移動互聯網的合作，這是家居自動化系統客戶需求最大的亮點，就是客戶在外對家居的管控必須用手機來實現的。移動應用戶端的設計載體如果是 Android 系統，其優勢是明顯的，會最大限度地提高移動應用端處理數據的能力，徹底改變傳統智能家居的缺陷，而且android asynce http 的模式，有效降低了數據壓縮的壓力。以節能提醒為例進行說明。在力控智能自動化的系統與移動互聯網結合的過程中，最節能的算法就是智能家居待機的規律掌握，也是在移動應用端和節能提醒系統算法的關鍵技術。也就是說，制定待機時間的依據是 Android 系統客戶端傳來的數據信息，這些數據信息是經過智能家電傳感器發送過來的，也就是所說的待機時間，單位是小時/h。例如：倘若設置星期一零點到三點的待機時間，那么在 0 點到 9 點這段時間里智能家電都是處在待機狀態，這時候的功率消耗特別的低，可以在記錄表中記錄為8，也就是說家電的待機時間是8個小時。以此類推，設立為1點開始就有七個小時的待機時間。而想要求標準差和方差，必須根據數據對點的決策樹進行演算，得出這個時間點的 90% 置信區間為 Pr（c1≤μ≤c2）=1-α， 其詳細算法公式為：首先將決策樹預測準確率（acc）標準化，可以得出公式1：Z=（acc-p）/（p*（1-p）/n）。另外，以時間的精準度為根據選出置信水平的參考范圍，最后得出結論a/2和1-a/2的標準統計量為Za/2和Z1-a/2，這些都是常量，以此解決一下P的不等式。1點時候的待機功率置信區間是（5.93，16.34），這就表示這個禮拜中的時間在今后都會有 90% 以上的待機可能在（5.93，16.34）這兩個小時內。如果用戶把待機長度高于這個數值，那樣客戶端就能進入最佳的待機時間，然后根據此狀態提醒用戶進行斷電。

4? 結束語

綜上所述，力控下的自動化智能家居系統，對居民的生活質量提升、節約時間、提升工作效率有積極的促進作用，是未來我國家居行業發展的趨勢。但我國自動化智能家居系統還在剛剛起步階段，與其他國家相比還有很大的差距，很多方面還需要完善和改進，要求科技部門加大研發力度，實現標準化、統一化的目標，同時要加強對專業人員的培養，推動我國家居智能化的健康發展。

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