一種可以遠程控制家電的物聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計

王瀟翔

（西咸新區(qū)車庫咖啡孵化器運營管理有限公司，陜西 西安 710000）

智能家居系統(tǒng)是一種在融合了個性需求的基礎(chǔ)上，將計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、醫(yī)療電子技術(shù)等先進現(xiàn)代化技術(shù)，依據(jù)人體的工程學原理，融入日常家居生活，并使用網(wǎng)絡(luò)化的綜合智能控制和管理的創(chuàng)新家居生活體驗方式。

一、應用原理

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居遙控技術(shù)當中，控制系統(tǒng)是實現(xiàn)遠程遙控的關(guān)鍵所在，控制系統(tǒng)主要分為三個不同的組成部分，分別為環(huán)境感知層、信息網(wǎng)絡(luò)層以及信息處理層。環(huán)境感知層的主要作用在于感知家庭環(huán)境中的具體變化因素，主要是由各種傳感器以及檢測元件所組成，例如溫度探測器、火災探測器、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等都屬于探測元件的構(gòu)成范圍。信息網(wǎng)絡(luò)層分為兩個部分，無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)。在智能家居控制系統(tǒng)中，各類探測器的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到主機中進行處理，然后再通過有線網(wǎng)絡(luò)接入互聯(lián)網(wǎng)，將信息傳送給遠程控制端。除了探測器，家電設(shè)備的控制是通過無線遙控進行的，也屬于無線網(wǎng)絡(luò)的范疇。有線網(wǎng)絡(luò)則依賴以太網(wǎng)與應用電力載波技術(shù)的X10，智能家居控制系統(tǒng)主機、電力載波智能開關(guān)以及各個家電設(shè)備由X10 總線串接起來，形成有效的控制網(wǎng)絡(luò)。信息處理器層是實現(xiàn)家具控制的最核心的部分，也是整個系統(tǒng)的主機，它具備基本的中轉(zhuǎn)功能和處理功能，感知層所搜集的信息最終在信息處理層匯集，信息處理層對相關(guān)信息進行判斷與分析，最終將數(shù)據(jù)傳遞給遠程控制端，實現(xiàn)對相關(guān)信息的處理。

二、一種可以遠程控制家電的物聯(lián)網(wǎng)模塊設(shè)計

1.物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)硬件技術(shù)。硬件是實現(xiàn)控制的基礎(chǔ)，最近幾年物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)中的硬件技術(shù)得到了進一步發(fā)展，硬件質(zhì)量得到了顯著地提升，目前在物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)當中較為常見的硬件技術(shù)主要包含以下兩個不同的組成部分。

1）在智能家居控制系統(tǒng)當中，視頻硬件是實現(xiàn)信息搜集的核心硬件，同時視頻硬件不僅需要具備基本的信息采集功能，同時還要實現(xiàn)對相關(guān)視頻的存儲與傳遞。現(xiàn)階段較為常用的視頻硬件系統(tǒng)都連接了4 路視頻采集卡以及硬盤錄像機，通過這種硬件設(shè)計可以滿足智能家居對于視頻信息采集的基本需求，同時還能夠確保實現(xiàn)相關(guān)信息的有效存儲與傳遞。在進行視頻采集卡以及硬盤錄像機選擇的過程當中要兼顧注重硬件的性能與價格，做到經(jīng)濟性與實用性同步發(fā)展。報警硬件主要作用是發(fā)生特定危險情況時可以發(fā)出報警信號，目前報警信號的采集主要有有線采集與無線采集兩種方式。有線采集硬件所采用的核心技術(shù)為16 路報警信號輸入，并采用并行串聯(lián)方式接入，通過這種方式能夠有效提升整體的穩(wěn)定性實現(xiàn)輸入控制。無線采集則是在信息搜集器中直接內(nèi)置單片機，將所搜集的信號直接編碼并進行傳遞。

2）家電控制硬件技術(shù)。在智能家居技術(shù)當中，家電控制不僅是遠程控制的主要內(nèi)容，也是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)勢所在，甚至可以說遠程家居控制中大多數(shù)都是針對家電的遠程控制。紅外遙控技術(shù)是目前最為常見的家電硬件控制技術(shù)，通過紅外遠程控制技術(shù)的應用能夠?qū)崿F(xiàn)對家電開關(guān)的控制，從而使得用戶通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對家電的遠程控制。其中紅外遙控器是最基礎(chǔ)的硬件設(shè)備，在紅外遙控器中內(nèi)置的無線轉(zhuǎn)紅外協(xié)議轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)信號以及紅外信號的綜合轉(zhuǎn)換，這也是實現(xiàn)家電控制的基本方法與途徑。

2.物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)軟件技術(shù)。在該技術(shù)當中，視頻監(jiān)控軟件技術(shù)以及家電控制系統(tǒng)軟件技術(shù)是其核心內(nèi)容，下面將從這兩方面入手對物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)中的軟件技術(shù)進行研究與分析。

1）視頻監(jiān)控軟件技術(shù)。視頻監(jiān)控軟件系統(tǒng)主要由信息采集與編碼、錄像、信息傳輸三個不同的部分組成。信息采集主要是通過信息采集卡來完成，信息編碼則通過微軟公司在Windows 系統(tǒng)中內(nèi)置的VFW 接口來實現(xiàn)。視頻錄像模塊，經(jīng)過視頻編碼得到的視頻數(shù)據(jù)在硬盤中進行保存，即達到視頻錄像的效果。系統(tǒng)需要首先從MPEG4 的緩存區(qū)獲得數(shù)據(jù)，然后對硬盤空間進行檢查，最終將數(shù)據(jù)保存在硬盤中。視頻遠程傳輸模塊，負責通過互聯(lián)網(wǎng)將錄制的視頻信息傳送到客戶端軟件中，需要用到TCP/IP 協(xié)議。

2）家電控制軟件技術(shù)。家電控制系統(tǒng)軟件是實現(xiàn)家電控制的關(guān)鍵系統(tǒng)平臺，在該系統(tǒng)當中，遠程客戶端是實現(xiàn)控制信息功能的核心和匯總中樞，遠程控制端在接收到互聯(lián)網(wǎng)所傳遞的信息之后，直接將信息傳遞到系統(tǒng)主機上，并根據(jù)主機所反饋的信息對相關(guān)信號進行處理與轉(zhuǎn)換，最后將信息傳遞到家電的智能開關(guān)上實現(xiàn)對家電的控制。在該系統(tǒng)當中，協(xié)議軟件以及控制軟件是軟件系統(tǒng)運行的核心，在協(xié)議軟件以及控制軟件模塊當中，相關(guān)信號的控制碼都需要與之對應才能實現(xiàn)有效運行。同時遠程用戶可以通過接入互聯(lián)網(wǎng)的計算機隨時查看家中的視頻圖像，系統(tǒng)可以實時采集到320 × 240 像素的監(jiān)控圖像，并以250 kb /s 的傳輸速率通過WIFI 無線視頻傳輸?shù)揭曨l信息集成中心，通過變化檢測和圖像編碼裁剪后僅保留運動目標向遠程計算機傳送，大大提高了圖像的傳輸效率，降低了系統(tǒng)的通信能耗。

三、設(shè)計優(yōu)化和前景展望

目前市場上常見的智能家電物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中存在一些不足，用戶使用時不夠方便。比如配網(wǎng)的方式，每臺手機都需要先進行配網(wǎng)完成APP 與家電設(shè)備配對綁定然后才能通過APP 控制。如果一個家庭中有多人，每個人都需要進行一遍配網(wǎng)操作非常不方便。可以將配網(wǎng)和設(shè)備綁定分為兩個步驟。家電產(chǎn)品出廠時，根據(jù)Wi-Fi 模塊的信息生成唯一的二維碼標簽貼于產(chǎn)品外殼或說明書中。第一個人對家電完成配網(wǎng)設(shè)置后，其他成員只需掃二維碼即可直接進行設(shè)備綁定，方便快速控制家電設(shè)備。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)家居整體感知、信息可靠傳遞和數(shù)據(jù)智能處理。未來將會有越來越多的人工智能傳感器應用到家電產(chǎn)品中，來替代人為的判斷和操控，使生活方式變得更加智能化。面對迅速發(fā)展的時代，智能生活不僅是大眾對于精神層次的更高追求，也是未來發(fā)展的必然趨勢。