基于物聯網智能家居系統的設計與實現

◆李金霞

（天津工業職業學院 天津 300400）

1 物聯網智能家居技術的發展

現階段物聯已經成為一種綜合的信息技術，并且以其優勢所在成功激起了信息產業第三次革命浪潮，世界各國尤其是發達國家已經將發展重點放在該技術之上，由此可見該技術在政治、軍事、社會以及經濟等領域都有著非常重要的作用，在現在以及未來都會對人類生活產生翻天覆地的影響。物聯網，對其名字進行分析，其實就是物物相連的互聯網，而這其中有兩個含義的：首先是對該項技術基礎的詮釋，即互聯網技術，但物聯網雖然尊重互聯網的核心地位，但又在互聯網之上按照我們的實際需要進行適當延伸；其次，使得物體與物體之間聯系更加緊密，通過客戶端實現其之間的信息交流與互動?？偠灾?，物聯網技術就是通過全球定位系統、激光掃描信息傳感設備、光感應設備以及PFID 等技術按照相關協議，將互聯網加持在想要的物體上，并實現信息互通，從而完成對該物體的監控、識別、跟蹤與定位等把控工作的一種網絡。在物聯網上其實存在著數量龐大的并且種類繁多的傳感器，其實這一個傳感器就是一個信息源，而不同傳感器所能夠捕獲的信息格式與內容也大不相同。并且傳感器所能夠接受的數據具備實時性，能自發按照設定好的周期開展信息采集工作，并對相關數據進行不斷更新，其最終效果就是為了實現物與物、人與物、物與網之間的實時連接，開展更為高效、便利的管理與把控。

“智能家居”通常情況下又被稱之為智能住宅，其利用網絡通信技術、計算機技術以及綜合布線技術等，建立并不斷健全一個涵蓋了網絡服務、家庭安全防護、家庭自動化等系統組成的具有較高集成化的管理系統，從而為人們提供更為安全、便利、舒適的生活環境，提高生活品質。隨著科技與經濟的不斷發展，以及我國人民日益增長的物質文化需求，使得人們更加注重生活品質，很多人已經不在將家居定義為自己日常生活的起居空間，更是交友娛樂、休閑歡愉的私人場所。現階段隨著更多新技術被用于建筑領域，智能建筑、綠色建筑等現代化建筑理念的提出，以及相關技術的不斷發展與完善，使得智能化觀念得以發展，受眾人群也越來越多，再加上建設部要求消費者在以自身需要為前提的情況下，有效推動建筑智能化以及家居數字化的發展，由此可見未來智能家居市場有著廣闊的發展前景。

其實智能家居是一個具有強大功能的系統，其中甚至包含遠程醫療診斷與護理、家庭影像系統、網上教育系統等，由此我們不難看出智能家居的總體目標就是充分利用各種家電設備、通信設備以及安防裝置連接到智能化系統中，從而更好對家庭內的各個可控元素進行把控，有利于家庭設施的和諧統一，營建更加良好的居住環境。并且隨著現階段人們對于住宅智能化的不斷探索，使得家居系統不斷豐富，并且也更為繁雜，功能越來越全。在現階段智能家居技術所涉及的成本已經得到了大幅度降低，再加上人們對于美好生活的向往與追求，該技術的市場需求量會越來越大。

2 基于物聯網的智能家居系統設計

2.1 系統集成整體結構與設計思想

本文主要講物聯網智能家居系統分為三個大層次，即控制層、信息層、應用層?？刂茖又饕T禁系統、對講系統、消防系統以及安防報警系統等，將其控制在綜合系統模塊之中；信息層的主要功能就是將控制層中的主系統進行有效分類，其中主要涵蓋了消防子系統、智能安防子系統以及監控系統等等；而應用層的作用則是將所有系統進行集成化處理。通過這種方式使得每個系統中獨立的設備、功能與信息集中在一個相互連通、便于管理的統一系統之中，從保障系統內子功能模塊的總控主機與現場控制的統一把控。使得各個智能子系統中的模塊設計更加可靠，并且大大提高其可擴展性與易維護性。

2.2 系統子模塊功能的設計

2.2.1 可視對講模塊

我們應當在家居入口處的適當位置安裝門口主機，并且還應配備送話器、揚聲器以及攝影機等設備，這樣才能夠確保來客與戶主之間的順暢視頻交流，對于明確訪客身份以及了解來訪目的有著非常重要的效果，如果戶主不再屋內，戶主還可通過移動終端設備如手機等直接與訪客取得聯系，通過視頻的方式確認訪客身份，從而在本地可視對講功能的基礎上實現遠程可視對講功能。

2.2.2 門禁模塊

門禁模塊中的防盜門控制裝置主要采用非接觸可寫加密讀卡器實現對住宅進入人員的實時身份驗證，并且要在門禁模塊中設置出口按鈕、無線門磁、攝像頭等等，為戶主提供更加優良的安全保障，避免戶主出門后非法人員伺機入內，通過顯示裝置與記錄裝置對做好報警信息保存工作。

2.2.3 安防監控與報警模塊

通過前端攝像機與嵌入式DVR 組成視頻剪口部分，在這個過程中DVR 發揮圖像保存與處理功能，并能夠實現對錄像數據的快速定位與回放以及網絡傳輸、聯動控制與報警輸出等較為先進的功能。在選擇前端攝像機的過程中主要采用無線網攝像機以及隱蔽攝像機等等，無線網攝像機通常情況下要安裝在客廳中較為合適的位置中，通過嵌入式系統，在不需要計算機的輔助下就能獨立完成有關工作，并且支持IP 通信等多種通信協議，用戶只需要通過電腦或是手機上網的形式，到相關IP 地址直接對家內的攝像機進行訪問，用戶可隨時隨地對家內情況進行觀察，并實現遠程操控的效果；隱蔽攝像機的安裝位置要保障隱蔽，并與門禁模塊、可視對講模塊共同使用。而智能報警部分主要由防區擴展模塊、報警主機等設備組成，而通常情況下報警主機要以無線報警為主；防區擴展要包含門窗無線被動紅外探測器，在室內空間內還應有主動紅外對射探測器，在廚房還應具備燃氣、溫感探測器等設備，這其中所有緊急報警裝置與探測器都需要與傳感模塊進行連接的，通過無線發射接收模塊將報警主機中應處理探測器信息進行把控的，并最終實現無線報警與通信。

2.2.4 消防與聯動控制模塊

如果房屋建筑出現火災，那么火災探測器能夠與報警按鈕進行高效聯動，并將火災信息快速傳遞到火災報警器之中，從而達到快速激活消防聯動裝置的效果的，隨后裝置會自動化找尋失火地點，并對其進行相應處理，并且還能實現自動撥打火警電話，進一步提高滅火效率與信息傳遞速度，在火災發生后能夠及時處理，切實保障用戶的生命財產安全。

2.2.5 智能照明控制模塊

該模塊主要是通過通信技術、數字調光技術以及計算機技術等作為輔助，并以集散控制技術為核心而形成該系統的主要包含了開關控制模塊、場景控制與智能控制面板以及傳感器等裝置搭配而成的，這樣能夠提高照明系統的自動化水平，使其向智能化方向不斷發展。比如說，我們能夠在室內布置多條照明回路，在對每條回路的亮度以及呈現顏色的不同對室內整體燈光環境進行把控，從而烘托出不同的室內氛圍，并且用戶可根據自己的喜好，短時間內實現對室內燈光環境的變化與把控，并且在場景切換的過程中，還能通過燈光的柔和變化來提高環境藝術效果，營造出更加舒適的室內環境，合理運用光元素達到似真似幻、美輪美奐的效果。通過開關控制模塊，使得移動與人體傳感器在對人體紅外線進行檢測的基礎上，做到人來燈亮、人走燈滅的效果，并且通過亮度傳感器還可實現亮度控制效果，根據室外光線強度的變化對室內光線進行調整，既能夠保障人眼不被強光傷害，創建讓人感覺更加舒適的光環境，還能起到節約能源的效果，除此之外，用戶還能通過紅外遙控器實現對燈光的直接控制。在智能照明模塊中加時間控制器還能使燈光按照我們既定規律呈現出不同變化，并采用各種方式對燈光進行把控，有效規避燈具的冷態沖擊，起到提高燈具壽命的效果，并且通過對燈光強度的有效調節以及和移動傳感器的協同使用，其節能效果十分明顯。

2.2.6 家電智能控制模塊

新型智能家電系統主要是利用無線傳感技術、射頻識別技術以及智能控制技術將我們日常生活中常常用到的電器設備，比如電腦、音響、熱水器、電冰箱、電視機、洗碗機、洗衣機、空調等設備進行把控，將需要把控的每種設備進行編碼并將其統一到一個相應訪問地址中，從而保障中央控制器、家電設備以及萬能遙控器之間的無線通信。通過該系統能夠實現對家電設備的實時監控與調節管理，用戶直接通過手機上網或電腦上網的方式對已經過處理的家電設備進行操控。除此之外，通過中央控制器對各種家電進行集中管理，我們可通過中央控制器中的相關功能界面設置一些常用的家電工作指令，進一步提高智能化水平。比如用戶能夠通過手機直接對空調進行控制，讓空調開啟、關閉，或者進行模式調節與溫度設定等等；如果冰箱內的食物要吃完了，還能通過短信形式及時提醒用戶進行購買；洗衣機能夠直接根據滾筒內的衣服數量已經污濁程度直接對洗衣液的劑量以及洗滌時間進行控制；智能沙發則能按照用戶身體的疲勞程度進行按摩等等。

3 結束語

綜上所述，我們不難看出物聯網對智能化家居系統設計工作的重要促進作用，本文通過對物聯網技術的研究采用系統集成以及模塊化的設計思維方式，采用較新的通信技術對一整套具備家居安防監控功能、家居智能等為一體的操作更為便捷、功能更加齊全的智能家居系統。相關工作者應在結合實際項目情況的前提下，采取合理的方式做好設計工作，充分利用物聯網技術實現對智能家居系統的進一步完善，更好發揮其現實意義，為更多人營建良好的居住環境而努力。