論物聯網傳感器技術在智能家居中的應用

孟琨泰 張莉 孫瑞 于琦龍 河北機電職業技術學院

前言

隨著科學技術的發展與進步，物聯網傳感技術在智能家居行業的應用具有現實可能性，相關領域研究人員應認識到智能傳感器發展現狀，注重對先進技術進行分析，通過物理網和數據傳感技術提升智能家居設計水平。未來傳感技術與智能家居的結合應用，是行業發展趨勢，需要對傳感器的應用形式展開論述。

1 物聯網傳感技術分類

1.1 無線網通信

無線網絡通信技術可增加信息資源的傳播效率，使得人們的網上交流擺脫線纜束縛，相關技術在智能家居設計中得到推廣和應用。物聯網傳感系統以無線網通信為主要技術形式，具有較多類型。例如，紅外線通信技術、WIFI 技術、藍牙技術和ZigBee 技術。紅外線通信技術具有較高應用性能和應用價值，但是由于技術條件的限制，使得該項技術只能應用在短距離傳輸中。

藍牙技術的應用頻段有一定限制，一般頻段保持在2.45DHz左右，并且數據傳輸質量和速率不高；而WIFI 技術可將有限信號轉化為無線，然而容易被破解，不適宜應用在智能家居系統中，尤其是安全鎖等涉及用戶隱私的設備。ZigBee 網絡技術具有低成本、速率高、安全性能良好的物聯網傳感技術，其應用條件與智能家居設計相符合。

1.2 嵌入式網關

在物聯網傳感器裝置的設計中，需要重點關注嵌入式網關，網關主要涉及軟件和硬件兩個方面。硬件方面主要是可編輯邏輯器件和微型處理。以微處理器為例，其在智能家居系統的應用中，具有明顯的技術優勢，通過哈佛結構與馮諾依曼結構實現對不同控件的管理和調用。軟件方面則主要有Windows CE、谷歌Android 和具有開源性質的Linux 操作系統，各種類型系統在智能家居的應用具有不同優勢，需要結合實際情況、具體問題具體分析。

2 智能家居中物聯網傳感技術的實際應用

2.1 ZigBee 智能家居網絡系統

ZigBee 網絡包含協調器、控制節點、傳感節點，并且支持用戶對其進行開源設計的無線網絡產品，并且其網絡協議相對穩定可靠。實際應用中，智能家居的電子鎖主要通過控制器、模塊系統中的I/O 接口和繼電保護裝置，實現對設備開關的智能化控制。在此過程中，ZigBee 無線網絡控制系統發揮著基礎作用。實際工作中，基于ZigBee 智能家居網絡系統，僅僅需要較低的電壓便可在特點時間和范圍內，形成對智能家居設備的有效控制。具體實踐中，可通過ZigBee 網絡系統中的電子控制節點，實現家居設備與I/O 接口的合理連接，并且應用ZigBee 網絡技術對相關指令數據進行加密，提升智能家居設備使用安全性。

以智能門鎖為例，通過加密技術的應用，使得用戶的數據信息，保護指紋和數字密碼獨立于系統網絡外運行，在ZigBee 智能家居網絡系統中，進行加密協議，使得用戶的智能家居設備安全性能，明顯提升，對用戶的隱私信息也能進行保護，具有顯著的應用意義和推廣價值。智能家居系統中的電子鎖裝置，可通過手機和其他移動客戶端進行遠程控制，極大增加用戶的體驗程度。總之，物聯網傳感器技術的實際應用，促進移動智能家居行業深入發展。

在智能家居發展中，對于ZigBee 網絡系統的應用，不僅能夠為人們提供安全、舒適、便捷的居家環境，而且可實現遠程監控好管理，極大提升了人們的居住體驗程度，享受現代智能化技術發展成果。在ZigBee 網絡協調器中，各傳感裝置與控制裝置的核心部分均分布在核心射頻電路中，相關裝置通過對信號資源的收集與整理，實現對控制系統的合理調動。網絡協調器（Network Coordinator）、路由節點（Network Node）和終端節點（IEEE Node）是網絡功能設計的主體，通過對相關結構的智能設計，可實現與任何節點通信。

2.2 智能溫度采集裝置

利用物聯網傳感器技術，對室內溫度進行采集，并且通過云計算系統智能調控室內空調設備，是智能家居的發展方向。例如，選擇DHT11 數字溫度傳感器與ZigBee 技術相結合，使得智能家居獲得高質量發展，極大提升了用戶的體驗程度。通過相關技術可實現對智能家居系統的優化設計，使得相關設備應用更加具有體驗樂趣和實際應用價值。基于DHT11 數字溫度傳感器的應用，使得智能溫度采集裝置更加穩定協調，有利于發揮相關裝置的實際應用性能。實踐應用中，傳感器由感濕電阻、NTC 熱敏電阻和8 位單片機構組成，具有抗信號干擾能力強，技術應用穩定的特點。

智能溫度采集裝置，是智能家居的重要組成部分，不僅為人們居家生活提供便利，同時也實現智能化技術的應用效果，促使物聯網技術與生活實際產生有機聯系。實際工作中，通過對智能控制技術的應用，促使智能家居設備的服務能力提升。相關設備可在物理網傳感器技術的條件下，實現對室內智能設備的控制與調動，不僅能夠節省人力，也能應對特殊或緊急情況。總而言之，基于物聯網傳感技術的應用，使得智能家居服務更加人性化，滿足人們實際需求。

2.3 物聯網傳感技術發展趨勢

根據目前技術發展實際情況，對物聯網傳感器技術的未來發展趨勢進行預測。首先針對傳感器裝置而言，將更加微型化與環保化。傳感裝置應用的材料是硅，具有體積小、靈敏度高、質量輕和成本低廉的優勢特點，使得微型傳感器技術在智能家居設計中具有重要應用價值。值得注意的是，微型傳感器裝置的體積趨向于微型化，是輔助設計（CAD）技術和微機電系統MEMS 發展的結果，相關領域研究人員需要對此加強認識深度。

同時，物聯網傳感器技術發展將更加智能化與功能多樣化。智能化的傳感裝置可進行簡單的邏輯思考和判斷，促使相關技術在化學、電磁與核物理等高尖端領域得到實際應用。基于物聯網傳感技術的應用，智能家居行業發展質量明顯提升，先進的技術和傳感裝置是家居智能設計的基本內容。多功能傳感器的快速發展，使得傳感器的應用范圍更加廣泛，實現了在農業和工業領域的實踐應用，促進相關行業的智能化、現代化發展。實際應用中，多功能傳感裝置主要依靠不同的感知元件發揮作用。

無線網絡化是傳感裝置的重要特征，物聯網傳感器技術通過嵌入式網絡系統，實現對相關控制信息的收集，為智能化控制系統提供信息來源。通過對物聯網信息進行技術處理和控制，使得智能網絡系統得到實際應用，對分布式處理技術、傳感技術和無線網絡技術等方式實現對用戶終端的科學合理控制。技術應用過程中，鑒于物聯網技術和5G 商用化尚處于初級階段，因此需要關注技術應用的不成熟和不穩定方面問題，致力于在智能家居設計中，對相關技術進行完善與升級，促使先進科學技術與人們生活實際聯系更加緊密。

3 結論

綜上所述，智能家居是未來發展方向，通過ZigBee 網絡系統設計、智能溫度采集裝置和物聯網傳感技術的應用，提升了智能家居的發展進程，對于物理網傳感技術發展產生重要影響。在智能家居行業的發展過程中，應認識到物聯網技術的重要價值，通過技術的升級和完善，為智能家居設計奠定良好基礎。