家居自動化系統(tǒng)設計與應用

摘要：簡單介紹了家居自動化系統(tǒng)的含義，以GSM網(wǎng)絡為基礎，從家電一體化控制系統(tǒng)、遠程控制子系統(tǒng)及安全防范子系統(tǒng)等方面，對家居自動化系統(tǒng)進行了設計，并對家居自動化系統(tǒng)的應用策略展開了探討。

關鍵詞：家居自動化系統(tǒng);家電一體化;遠程控制;安全防范

0 引言

隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，人們對家居產(chǎn)品提出了更多的功能性需求，以為人們提供更加舒適、安全、高效、便捷的家居生活服務。家居自動化系統(tǒng)利用現(xiàn)代技術對家居環(huán)境進行適當改進，進而滿足人們的不同家居生活需求。在移動網(wǎng)絡飛速發(fā)展的大背景下，尤其是隨著5G網(wǎng)絡的快速普及與發(fā)展成熟，基于GSM網(wǎng)絡的家居自動化系統(tǒng)具有良好的市場發(fā)展前景。

1 家居自動化系統(tǒng)概述

家居自動化系統(tǒng)利用各種技術，融合用戶個性需求，對與家居生活有關的各個子系統(tǒng)實現(xiàn)有機整合及自動化控制。隨著人工智能相關研究不斷深入，人工智能技術與家居自動化系統(tǒng)深度融合，家居自動化系統(tǒng)已經(jīng)能夠有效實現(xiàn)遙控控制、電話控制、手機控制、定時控制、集中控制、場景控制、網(wǎng)絡控制、監(jiān)控、報警、共享、娛樂、布線、指紋解鎖、空氣調節(jié)、寵物保姆、智能安防等功能，并可根據(jù)用戶的個性化需求進行適當調整與優(yōu)化，有著巨大的市場潛力和發(fā)展空間。

2 家居自動化系統(tǒng)設計

家居自動化系統(tǒng)可通過多種方式對家居產(chǎn)品進行有效控制，在設計時往往以符合用戶需求的控制方式，打造高度一體化的家居自動化系統(tǒng)，以滿足用戶不同需求，帶給用戶更加舒適的居家生活體驗。以自動化技術和無線通信技術為重點，基于GSM網(wǎng)絡構建家居自動化系統(tǒng)，是符合當前移動網(wǎng)絡發(fā)展前景的重要探索方向。在家居自動化系統(tǒng)設計時，可重點從家電一體化控制、遠程控制以及安全防范3個方面進行科學設計。

2.1? ? 家電一體化控制系統(tǒng)

現(xiàn)代家庭往往離不開家用電器，而數(shù)量眾多的家電可以被分為多個類型，從而實現(xiàn)針對不同類型家電的統(tǒng)一自動化控制。以當前各家庭的實際情況來看，家電通常包括電聲、視頻、環(huán)境、取暖、制冷、廚房、清潔、娛樂等多個類別。其中電聲類家電包含收音機、智能音箱等;視頻類家電包含電視機、攝像機、投影儀等;環(huán)境類家電包含空調、空氣凈化器、電動窗簾、電風扇等;取暖類家電包含空間加熱器、電熱毯等;制冷類家電包含冰箱、冷飲機等;廚房類家電包含電飯鍋、微波爐、電磁爐等;清潔類家電包含洗衣機、吸塵器等;娛樂類家電包含電子玩具、電子游戲機等。針對不同類型的家電，可以采取不同的自動化控制方案，其中近年來推出的具備網(wǎng)絡特性的家電可直接集成到網(wǎng)絡控制電路單元中，而一些年份較早或者不具備網(wǎng)絡特征的家電則需要適當進行改裝，如對具備紅外遙控功能的空調通過加裝控制模塊實現(xiàn)模擬遙控，并通過集成的總控制盒與電器外接模塊對其進行自動化控制。簡而言之，對各種家電的自動化控制需要根據(jù)家電自身實際情況，通過直接集成到網(wǎng)絡控制電路單元或者加裝控制模塊的方式，盡量實現(xiàn)一體化的自動化控制與智能化操作，以便用戶通過家中的總控制模塊或者遠程控制子系統(tǒng)進行自由控制。

2.2? ? 遠程控制子系統(tǒng)

遠程控制子系統(tǒng)是現(xiàn)代家居自動化系統(tǒng)中不可或缺的重要系統(tǒng)?；贕SM網(wǎng)絡的遠程控制系統(tǒng)意味著用戶可隨時隨地通過智能手機等終端對家居產(chǎn)品進行遠程控制，打破空間束縛，獲得更加智能化、人性化的家居生活體驗。實際上在很多情況下，人們都是在住宅之外進行工作、購物、娛樂等，而他們在住宅之外也會有一些家居生活需求，這就需要遠程控制子系統(tǒng)提供支持與服務。在諸多場景下，用戶需要通過遠程控制子系統(tǒng)獲取功能性服務，如出門后想起未關燈，可遠程關閉電燈，工作時下起了雨可遠程控制住宅百葉窗關閉，在快到家時控制空調與熱水器運行，以便到家就能享受舒適的家居生活等。遠程控制子系統(tǒng)的設計往往通過直接在總控制盒上加裝GSM網(wǎng)絡模塊的方式實現(xiàn)，這樣用戶只需要通過操作智能手機終端便能實現(xiàn)對住宅狀態(tài)的實時監(jiān)測與遠程控制。

2.3? ? 安全防范子系統(tǒng)

家是一個可以為我們遮風避雨的港灣，家居自動化系統(tǒng)更要帶給用戶強烈的安全感，保障住宅和用戶安全。當下家居自動化系統(tǒng)的安全防范子系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在兩個方面：（1）實時保護住宅內部安全;（2）實時保護自動化系統(tǒng)安全。外人闖入是威脅住宅安全的主要因素，尤其是小偷等不懷好意地闖入，會對家庭財產(chǎn)乃至人員安全造成巨大威脅。安全防范子系統(tǒng)主要是通過各種傳感器和安全設備，對住宅狀態(tài)進行實時監(jiān)測，一旦傳感器發(fā)現(xiàn)異常便會通過短信通知的方式告知用戶，并通過警鈴報警等方式進行報警，同時接駁的安全設備會實施相應的安全措施，如安全門窗會自動鎖死，從而保障住宅安全。需要注意的是，基于GSM網(wǎng)絡的家居自動化系統(tǒng)還面臨著數(shù)據(jù)信息層面的安全威脅，可能遭受黑客攻擊而出現(xiàn)隱私數(shù)據(jù)泄露、家電被入侵者控制等問題。為此，安全防范子系統(tǒng)整合防火墻技術等信息安全技術，能夠有效保障家居自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息安全，讓用戶能夠更加放心、安全地享受該系統(tǒng)所帶來的服務。

3 家居自動化系統(tǒng)的應用策略

在應用家居自動化系統(tǒng)時，需要切實保障其可操作性。住宅中的家用電器缺乏統(tǒng)一的外接標準，因此可采取以外置電源作為被控對象的方式建設家居自動化系統(tǒng)，從而適應不同電器的實際情況，確保系統(tǒng)得以有效構建。在智能手機高度普及的大背景下，可以基于GSM網(wǎng)絡編寫手機終端程序，同時建立可視化的人機通信界面，降低系統(tǒng)上手門檻，讓廣大用戶都能以簡單、便捷的方式享受家居自動化系統(tǒng)所帶來的優(yōu)質服務。

該系統(tǒng)由手機終端與中央總控制器進行連接和通信，并通過后者與各分塊控制器的交互保障自動化、智能化控制的有效實現(xiàn)。手機終端程序作為用戶直接接觸的部分，需要達到簡潔、可視化、易上手、人性化的目標，以便不同層次、年齡段的用戶都能快速上手。在人機交互方面，系統(tǒng)除了常規(guī)的手動點觸操作之外，還可以提供更為人性化的人機對話功能，讓用戶可以直接通過語音實現(xiàn)對大量家電的自動化控制。家庭總控制器作為家居自動化控制的核心部分，需要根據(jù)系統(tǒng)需求選用合適的處理器作為核心單元，同時將CLPD作為時序控制單元，盡量在系統(tǒng)硬件層面兼顧功能和成本需求。家庭總控制器需要長期保持正常運行狀態(tài)，因此在構建系統(tǒng)時，必須確保其具備性能強、功耗低等特點，同時還要考慮停電等特殊情況，以免因停電等原因導致用戶遭受損失或影響正常家居生活。各分塊控制器作為家庭總控制器的指令接收、執(zhí)行和狀態(tài)反饋部分，通常由藍牙通信模塊、數(shù)字電路、電力電子器件等組成，需要盡量保證分塊控制器結構簡單，同時在保障自動化控制功能的基礎上，強化部分控制器的模擬遙控功能，提高智能化控制水平。對于通信模塊，可以采取藍牙通信模塊與GSM網(wǎng)絡模塊的雙模塊模式，做到雙向通信，滿足用戶的不同控制需求。

4 結語

家居自動化系統(tǒng)已然成為現(xiàn)代都市家居生活中備受青睞的重要系統(tǒng)，為用戶創(chuàng)造了更加舒適的家居生活體驗。以用戶為主體，高度重視用戶個性化需求，充分利用自動化技術、無線通信技術等，合理設計并應用家居自動化系統(tǒng)，能夠讓用戶更好地享受現(xiàn)代技術所帶來的高品質生活。

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收稿日期：2020-07-01

作者簡介：喬伊娜（1989—），女，黑龍江人，助教，研究方向：思想政治教育。