家居自動化系統設計與應用

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

關鍵詞：家居自動化系統;家電一體化;遠程控制;安全防范

0 引言

隨著現代社會的發展，人們對家居產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。家居自動化系統利用現代技術對家居環境進行適當改進，進而滿足人們的不同家居生活需求。在移動網絡飛速發展的大背景下，尤其是隨著5G網絡的快速普及與發展成熟，基于GSM網絡的家居自動化系統具有良好的市場發展前景。

1 家居自動化系統概述

家居自動化系統利用各種技術，融合用戶個性需求，對與家居生活有關的各個子系統實現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深度融合，家居自動化系統已經能夠有效實現遙控控制、電話控制、手機控制、定時控制、集中控制、場景控制、網絡控制、監控、報警、共享、娛樂、布線、指紋解鎖、空氣調節、寵物保姆、智能安防等功能，并可根據用戶的個性化需求進行適當調整與優化，有著巨大的市場潛力和發展空間。

2 家居自動化系統設計

家居自動化系統可通過多種方式對家居產品進行有效控制，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，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網絡構建家居自動化系統，是符合當前移動網絡發展前景的重要探索方向。在家居自動化系統設計時，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

現代家庭往往離不開家用電器，而數量眾多的家電可以被分為多個類型，從而實現針對不同類型家電的統一自動化控制。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絡特性的家電可直接集成到網絡控制電路單元中，而一些年份較早或者不具備網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家電自身實際情況，通過直接集成到網絡控制電路單元或者加裝控制模塊的方式，盡量實現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進行自由控制。

2.2? ? 遠程控制子系統

遠程控制子系統是現代家居自動化系統中不可或缺的重要系統。基于GSM網絡的遠程控制系統意味著用戶可隨時隨地通過智能手機等終端對家居產品進行遠程控制，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。遠程控制子系統的設計往往通過直接在總控制盒上加裝GSM網絡模塊的方式實現，這樣用戶只需要通過操作智能手機終端便能實現對住宅狀態的實時監測與遠程控制。

2.3? ? 安全防范子系統

家是一個可以為我們遮風避雨的港灣，家居自動化系統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的安全防范子系統的功能主要體現在兩個方面：（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，會對家庭財產乃至人員安全造成巨大威脅。安全防范子系統主要是通過各種傳感器和安全設備，對住宅狀態進行實時監測，一旦傳感器發現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網絡的家居自動化系統還面臨著數據信息層面的安全威脅，可能遭受黑客攻擊而出現隱私數據泄露、家電被入侵者控制等問題。為此，安全防范子系統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的數據信息安全，讓用戶能夠更加放心、安全地享受該系統所帶來的服務。

3 家居自動化系統的應用策略

在應用家居自動化系統時，需要切實保障其可操作性。住宅中的家用電器缺乏統一的外接標準，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，從而適應不同電器的實際情況，確保系統得以有效構建。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所帶來的優質服務。

該系統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。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，系統除了常規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，需要根據系統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，因此在構建系統時，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、執行和狀態反饋部分，通常由藍牙通信模塊、數字電路、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

家居自動化系統已然成為現代都市家居生活中備受青睞的重要系統，為用戶創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，能夠讓用戶更好地享受現代技術所帶來的高品質生活。

[參考文獻]

[1] 王子彬.淺議自動化技術在智能家居中的應用[J].計算機產品與流通，2020（3）：121.

[2] 曹磊.基于GSM網絡的家居自動化系統研究[J].卷宗，2017（22）：186.

[3] 王娜.基于力控的智能自動化家居系統的設計與實現分析[J].價值工程，2019（36）：182.

[4] 張秀瑞，李樹新，葛文珍，等.基于自動化的智能家居系統探究[J].電子測試，2020（3）：158.

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。