基于移動應用的智能家居系統設計

鞠金鑫 白旖旎 張婕 王學文

摘?要：本系統基于Android移動應用平臺，以STM32單片機為主要硬件控制中心，結合WiFi技術和Zig-Bee技術完成網關的建設，組建智能家居系統。通過計算機通信技術和相關控制技術的結合，使我們的家庭生活更加方便舒適，更加符合我們對生活的需求和期望。

關鍵詞：智能家居;移動應用

1 緒論

中國是真正的家電大國，但不是家電強國。未來，智能家居的發展為中國成為家電強國提供了巨大的戰略機遇。智能家居的出現給人們帶來了更舒適更輕松的生活體驗。智能家居可以減少繁瑣的家務勞動，提高工作的效率，節省時間，讓人們有更多的時間休息、教育孩子、鍛煉學習，使人們的生活質量有了很大的提高。

2 智能家居發展概況

智能家居系統是以計算機技術、網絡通信技術、智能云控制、綜合布線技術為基礎，根據人體工程學原理，結合個人需求，集成照明控制、窗簾控制、信息家電、煤炭等與家居生活相關的各個子系統燃氣閥控制、現場聯動、保健、地暖、衛生防疫、安防等有機地結合，通過網絡集成智能控制和管理，實現“以人為本”的生活體驗。

目前，隨著手機的日益普及，智能控制終端已經從PC設備轉變為我們日常使用的移動設備。通過移動設備，我們可以隨時查看家庭狀況的變化。用戶可以真正體驗到家電可以通過移動設備隨時隨地控制，感受到智能家居發展帶來的生活便利。

3 智能家居系統的方案設計

3.1 系統總體方案設計

如下圖所示，為了實現智能家電的用戶管理，在軟件方面，本文提出了以下方案：建立一個基于阿里云物聯網平臺的云控制平臺，連接用戶終端和用戶在家中安裝的電氣中心。用戶終端輸入的命令通過網絡進入云控制平臺，然后直接傳遞到電氣中心。經電氣中心分析后，將命令傳遞給用戶想要控制和執行的家電。同時，電氣中心接收用電和電器開關，并實時反饋給數據處理中心。數據處理中心在不泄露用戶隱私的前提下，對數據進行匯總，然后傳輸到用戶終端。通過終端，用戶可以實時監控家庭用電量和家電開關。以此為基礎，可以進行大量的功能拓展。

3.2 開發技術簡介

（1）WiFi 技術。在智能家居系統外網的選擇上，我們采用WiFi技術進行組網。在我們現在的日常生活中，WiFi網絡已經普及到我們的日常生活中，為我們的日常生活提供了極大的便利。WiFi主要由無線網卡和網橋組成。無線網卡的主要功能是轉換信號。網橋在媒體訪問控制層的主要功能是充當有線局域網和無線工作站的角色。只有通過網橋才能連接網絡。

（2）ZigBee技術。我們通過ZigBee技術組建智能家居的內部網絡。ZigBee技術作為一種。通信技術，具有自組網、低功耗、操作簡單、短距離傳輸等優點。與藍牙技術相比，ZigBee技術作為無線通信技術和短距離通信技術，在傳感器相關領域得到了廣泛的應用。但在大多數領域，ZigBee技術已經逐漸取代了藍牙技術。主要原因是藍牙技術在各個領域都存在許多不足。高復雜度、高消耗、節點少、研發成本高。這些缺點越來越影響我們對無線通信技術的使用。相反，隨著Zig-Bee技術的出現，它正好彌補了藍牙的不足。

（3）主要硬件設計。以STM32C8T6單片機為主控芯片。除內置AD轉換模塊以外，STM32互連系列還提供與其它STM32微控制器相同的標準接口，這種外設共用性提升了整個產品家族的應用靈活性，使開發人員可以在多個設計中重復使用同一個軟件。

（4）手機系統設計。首先，我們使用HTML5開發PC接口。在前期，我們可以基于此技術做一個概述框架，進一步增加高級功能，實現遠程設備控制用戶可以在網頁或微信小程序中操作，點擊界面對象，方便遠程操作。通過web模塊，用戶可以從下位客戶端接收返回信息和向上命令，并進行相應的命令轉發操作。用戶只能通過系統的IE瀏覽器來實現遠程控制功能。

3.3 功能拓展簡介

在整個系統中，最重要的功能是控制整個家用電器設備。該功能由家庭信息和設備管理模塊實現。包括家用電器的相關控制，包括電燈、主電源開關、空氣凈化器、呼吸機等電氣控制。它還包括家庭環境信息數據的監控和顯示。智能家居系統用戶只需點擊電器開關按鈕，即可控制相應的電器開關。除此之外，在家居信息監控模塊中，還可以實時監控家居的溫度、濕度、亮度、PM2.5、有害氣體等數據。

4 不足與展望

本文主要研究了基于移動app的智能家居系統的軟硬件，并針對當前社會人群的生活狀況和生活節奏提出了一些基本的功能設計。目前，我們只實現了一些日常的基本功能，如電器設備的遠程控制、家居環境信息變化的實時監控等，智能家居系統具有極高的拓展性，它的功能值得我們進一步發展研究。

參考文獻：

[1]徐惠民.國內智能家電市場現狀及國內市場發展趨勢[N].電子報，2017-04-02（013）.

[2]肖宛昂，蘇高民，陸廷，石寅.一種由WiFi智能插座構成的智能家居[J].單片機與嵌入式系統應用，2014，14（05）：46-48.

基金項目：山東省大學生科研項目：智能家居系統（18SSR098）;山東省大學生科研項目：基于光敏電阻的可控亮度的自動路燈系統（18SSR096）

*通訊作者：王學文（1994-），男，碩士研究生。