“互聯網+”iOS智能家居系統設計與實現

（湖北工業大學工業設計學院16級家居設計 430068）

王靖林 （武漢理工大學藝術設計學院16級產品設計 430070）

一、智能家居系統概述

近些年來，隨著計算機和因特網的創新及發展，智能家居得到了前所未有的發展，其給人們的生活帶來了較多的便利。但是，當前的智能家居系統尚未全面普及，其主要應用于高檔社區，沒有真正的走進普通人的家庭。在對智能家居發展進行研究時發現，制約其發展和推廣的主要因素就是因為現有系統的構建成本高昂，系統復雜龐大，家居設計成本居高不下。因此，智能家居發展過程中，建立一個成本低、穩定性好而且方便易用的智能家居解決方案就顯得尤為重要了。為此，本文嘗試以“互聯網＋”iOS智能手機的智能家居實時管控系統，借助iOS手機作為智能家居的控制終端，對相應的家居設備進行管理，這樣能夠有效的降低用戶建造智能家居的成本，滿足用戶多樣化的需求，用戶的智能手機只要能夠接入網絡就能夠隨時隨地的查看各種家居運行狀態，并對其進行管理，有效的減少了家居能源不必要的消耗。

在“互聯網＋”iOS智能家居系統中，其是以NET服務器為主站管理軟件的，該服務器能實時處理iOS客戶端和智能符合控制器電發送過來的連接請求以及信息和控制命令等。而智能負荷控制器則是基于交流過零點技術的專利產品，其具有無電弧、壽命長、功耗低等優點，具有保護、控制、通信等多種功能，能夠實時對用電設備和用電過程進行在線動態同步檢測與管理，其通信方式主要有WiFi、ZigBee等，在本系統中則使用人們熟悉且應用范圍廣的WiFi。本文所研究的的基于“互聯網＋”iOS的智能家居系統主要由NET服務器、智能負荷控制器、iOS客戶端三部分組成。

二、軟件設計

1.NET服務器軟件

NET server軟件使用Microsoft開發的asp.net . net4.0和WPF4.0作為底層開發框架。該框架的穩定性較強，可以有效保證系統架構未來的可擴展性。通常NET服務器管理軟件主要是由數據采集通信軟件和終端接口軟件等構成。數據采集軟件的主要作用就是用于通信和控制，而終端接口軟件則主要實現對智能負荷控制器的控制與信息獲取等。

2.智能負荷控制軟件

智能負荷控制器的微控制器使用的是瑞薩的78/FC2系列工業級單片機，該軟件所實現的主要功能有：控制、通信測量保護等。其中，控制是指控制開關在規定的時間閉合和打開，實現機械開關觸點的電壓和電流閉合零。通信主要依靠智能負載控制器通過WiFi接入在網絡與其他設備之間收發數據，從而實現家庭系統各模塊之間的通信，完成遙測和遙控等。測量保護是對負載線電壓、電流、相關夾角等進行高速采樣，并計算功率，檢測電壓電流狀態，及時辨別電壓電流故障等，對家居系統進行過載保護、欠壓保護等。

3.iOS客戶端軟件

iOS客戶端軟件是由objective-C語言開發出來的，該客戶端軟件允許用戶對智能家居進行查看、控制和進行個性化設置等多項任務。通常iOS客戶端軟件設計主要包含有：客戶端與NET服務器之間的通信；客戶端與智能服務器之間的通信；電器設備的配置；截面交互的設計等。其一般工作流程為，客戶端軟件啟動之后，用戶輸入賬號及密碼，經過身份安全驗證之后，則可以實時的查看各項家居設備信息，并及時的對電器等家居物品進行控制和管理。

4.系統各部分設計及性能測試

具體設計過程中，智能家居系統主要包含有通信部分程序設計、界面設計及性能測試等三方面的內容，其中通信部分程序設計是系統設計的關鍵所在。iOS客戶端軟件是通過SOAP協議調用web service接口與NET服務器進行通信交換數據的。SOAP協議是一種輕量級的、簡單的、基于xml的協議，它使用HTTP作為底層通信協議。它在通信方面的突出優點是可以通過防火墻，使iOS客戶端軟件與服務器之間的通信更加穩定和高速。

而界面設計則需要考慮到移動設備的屏幕尺寸問題，以智能手機為例，其大部分屏幕都集中在3.5-6.0英寸之間，因此在為智能家居設計iOS客戶端時，我們需要考慮到它的尺寸、用戶習慣和便利性，設計出盡可能簡單突出的界面，這樣即使是不了解智能家居或者是沒有經過專業技能培訓的用戶也能夠快速掌握設備使用方法，優化使用效果。

而性能測試則是在智能家居系統設計完成之后，工作人員需要通過實驗對系統的穩定性進行使用，保證其在投入使用之后不會故障百出。以本設計為例，其采用一個智能負荷控制器和五個照明燈管、一部iOS系統智能手機，分別在局域網和4G網絡環境下測試1000次控制操作效果。最終，1000測試失敗次數僅為13次，控制失敗率不高于5%，局域網內控的延時平均值不超過200微秒，4G網絡下控制延時平均值則不超過1秒鐘，由此可見系統運行比較穩定，而且控制延時短，其達到了對智能家居設備遠程監控的目標，提高了家居設備的使用效果。

三、系統應用

在系統設計實現之后，就需要將其應用于實際生活中，并檢驗應用的效果，本次研究應用于武漢某小區內，在應用之后，其成功實現了對各種家居用電設備的“無明開關”控制，根據該智能家居系統設計原理對電氣布線等進行設計與規劃，其不僅有效的節約了電力資源，同時還給人們的生活帶來了更多的便利，人們擺脫了智能開關使用的局限，用戶在使用這些家居設備時，無論身處何地只要連接上網絡都能夠對家電設備進行管理和控制，這樣極大的提高了生活質量，節約了能源資源，培養了人們的節能意識。

總之，智能家居的發展應用是未來社會發展的一種必然趨勢。本文基于“互聯網＋”iOS系統的角度對智能家居系統的設計與實現進行了深入的剖析，探討了該技術支持下對智能家居發展的積極作用，希望能夠更好的促進智能家居的發展，滿足人們多元化的生活需要。