面向移動互聯網的智能家居系統研究

梁家琦

【摘? 要】在未來家居的發展中，智能家居無疑是最為突出的一種家居發展方向和趨勢。5G時代的到來以及互聯網技術的快速發展，為智能家居的發展提供了非常大的便利。論文以此為研究背景，首先對智能家居的發展情況和互聯網技術在智能家居中的應用情況進行了分析和討論，之后對面向移動互聯網的智能家居系統進行了分析和研究，并提出了面向移動互聯網的智能家居系統組網方案，對方案中一些模塊的實現方法和技術進行了介紹。

【Abstract】In the future development of home， smart home is undoubtedly the most prominent development direction and trend of the home. The arrival of 5G era and the rapid development of internet technology provide great convenience for the development of smart home. Based on this background， this paper firstly analyzes and discusses the development status of smart home and the application status of internet technology in smart home. Then， this paper analyzes and studies the smart home system for mobile internet， and puts forward a networking scheme of smart home system for mobile internet， and introduces the implementation method and technology of some modules in the scheme.

【關鍵詞】移動互聯網;智能家居;系統

【Keywords】mobile internet; smart home; system

【中圖分類號】F426;TP27? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）10-0178-02

1 引言

隨著科學技術的快速發展，社會信息化的程度越來越高，三網合一、三屏合一等新理論的出現，為智能家居未來的發展方向提供了非常重要的理論支持。隨著新時代下信息技術中物聯網技術被納入新的戰略性新興產業，物聯網技術開始備受關注，并受到智能家居業內人士的青睞，智能家居也成為物聯網技術的第三大應用領域。在5G技術支持下，移動互聯網快速發展，在移動終端的移動互聯網介入和家庭寬帶網絡的連接下，形成一個遠程的高速網絡通信平臺，實現遠程智能家居控制，而這個高速平臺為智能家居的遠程操控創建了很好的條件。

2 網絡技術在智能家居中的應用

智能家居中的網絡技術主要包括了有線網絡技術和無線網絡技術兩種，家庭有線網絡技術主要是指通過有線網絡對家居設施進行數據的傳輸，而這種數據傳輸的速度比較快，傳輸的頻率也比較穩定，但是會因為線路布置的局限性而缺乏一定的靈活性。

無線網絡技術是隨著現代網絡技術發展而發展的一種新型智能傳輸技術。在智能家居系統的應用中，無線網絡技術為其發展提供了非常便利的條件。無線智能家居的設計理念已經被很多廠商所認同，并得到了快速的發展。無線網絡技術的出現，代替了原來的有線網絡技術，避免有線網絡安裝的煩瑣操作，讓整個網絡布局更加簡潔和方便，尤其是藍牙技術、紅外技術和無線電射頻技術等網絡技術在智能家居系統中的應用，為現代智能家居提供了更加便利和多元化的連接方式，可以說無線網絡技術是智能家居未來發展最為重要的一種支撐技術。

3 智能家居系統中的移動互聯技術

3.1 Wi-Fi互聯技術

無線網絡技術是在無限局域網的基礎上實現的，是實現無線通信技術的基礎，同時，也是現階段應用最為廣泛的一種基礎性通信技術。無線網絡技術不僅僅可以應用在計算機中，同時，也可以在智能手機等移動終端設備中應用。此外，很多家庭住宅中也使用了無線網絡技術，為人們使用無線上網提供了便利，也為智能家居系統的應用提供了網絡基礎。無線互聯網的應用，使用者可以把家電設備和智能終端進行連接，之后通過手中的設備對其進行遠程智能操控。例如，通過移動手機智能終端可以對家庭中的空調進行遠程控制，使用者可以在回家的路上通過手機對空調進行控制，將空調打開，并對空調的溫度進行有效的控制，使用者在回到家之后，可以享受合適的室內溫度。可見，無線網絡技術在智能家居系統的作用是非常突出的，幫助智能家居的應用效果實現最大化。5G和Wi-Fi互聯技術的結合，讓網絡的速度更加快速，解決了4G網絡中擁堵卡頓的問題。在局域網下通過5G和Wi-Fi的路由器可以讓手機對智能家居的傳輸命令在1s內傳輸完畢，智能家居設備可以在3s內完成指令，提高了智能家居運行速度，和4G網絡技術相比，智能家居信息數據的接受和執行速度將提高一倍左右。

3.2 ZigBee互聯技術

ZigBee技術是在無線傳感器的基礎上進行通信的，在安裝的過程中，不需要準備大量的設備和材料，所以需要的成本比較低，并且不需要很大的用電量，還具有一定的安全性和穩定性。因為不需要大量的電力，所以在使用無線傳感器的過程中可以使用電池產生電能，這樣就可以實現超長待機，減少相關的布線工作，節約電力，減少成本。要想實現對智能家居環境的有效控制，需要對家居的具體要素等進行多方面的檢測，而這就需要使用傳感器，例如，在對家居環境的溫度進行設定時，需要對空氣中的溫度進行檢測，需要通過傳感器來實現。而5G通信網絡和ZigBee技術的結合使用讓ZigBee無線組網通信技術的優勢更加突出和明顯，將其應用到智能家居上，可以讓居住者在家庭使用過程中實現更低的損耗，提高了智能家居信息數據的傳輸速度，同時，也提高了人們使用智能家居的體驗感。

3.3 5G互聯技術

現階段，在智能家居的發展中，最大的制約因素就是通信網絡，智能家居的使用需要在非常短的時間內實現大量的數據轉換和傳輸，而5G網絡的出現完全解決了數據轉換和傳輸的問題，讓智能家居的覆蓋范圍更加廣泛。5G網絡的信號更加穩定，單位內的流量傳輸更快、更多，安防的問題也可以得到有效的解決。例如，在智能家居監控方面，可以通過無線傳輸高清的畫面來實現視頻監控，同時，也可以進行移動監控，更好地保障了家庭的安全。

4 面向移動互聯網的智能家居組網分析

4.1 組網方案

在家庭控制系統的通信平臺中，面向移動互聯網，構建起高速的遠程智能家居系統可以實現遠程對智能家居設備的控制和服務，例如，遠程視頻監控、信息共享以及多媒體應用等。在此組網方案中，首先，要以主控單元為核心，構建起家庭控制網絡，主控單元的構成包括了ARM、其他處理器以及一些通信模塊，以嵌入式系統和家庭控制軟總線實現智能家居系統的核心控制單元，直接進行觸摸式的控制。此外，從控制單元中的主要通信模塊和傳感控制模塊可以實現接收命令和上傳狀態信息的功能，而主控單元和從控單元之間的底層通信方式可以通過家庭現場的總線系統來實現，一般情況下，在家庭聯網技術中，通常使用的是ZigBee、X-10和無線射頻等。

其次，家庭控制網絡中主要是通過標準網絡接口接入家庭寬帶網絡來實現，之后通過家庭寬帶網絡接入互聯網，或者直接接入互聯網。多媒體系統和家用小型數據庫一般會布設在家庭的寬帶網絡中。多媒體系統主要是用于一些報警、語音、視頻信息等;數據庫主要是用于儲備相關的狀態數據、控制命令和場景定義等。

4.2 主要模塊的實現

首先，控制單元：主要是智能家居系統中的核心控制器，可以說是智能家居系統中的大腦，主要以ARM和CPU作為主要的處理器，對外連接各種技術類型的通信接口模塊，并移植一些嵌入式的操作系統，通過家庭控制軟件的總線和TFT液晶顯示和觸摸屏控制進行連接。主控單元通過軟總線的Net接口和監控終端的透明數據進行連接和傳輸。主控單元主要通過軟總線平臺對各種類型的集成硬件協議驅動和硬件通信接口模塊進行連接，實現從控單元模塊的通信，達到檢測和控制的目的。此外，由主控單元中的GSM接口向用戶移動終端發送報警狀態的信息。

其次，從控單元：主要是通過X-10、紅外、無線射頻以及ZigBee等一些硬件網絡技術進行安防、智能家居設備設施的控制，例如，對家居中的溫度檢測、濕度檢測、排風扇以及智能空調控制和安防監控等。例如，調整光照的強度、自動窗簾的控制、煙霧檢測和噴水、報警、自動關閉煤氣閥門，等等，這些功能的實現需要借助GPS的基準時間源和RFID的門禁和燈光控制等。

最后，數據庫接口和AI接口：數據庫的接口是在ODBC和ADO虛擬硬件接口封裝的基礎上實現的，主要應用在數據傳輸過程中，實現分布式的數據采集和存儲功能，為實時訪問提供所需要的數據信息。AI接口主要是應用在比較成熟的第三方智能預測算法、移動計算等系統的相互聯系上，這樣可以實現整個系統的智能應用，并讓智能應用具有更高的開放性和穩定性。

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