袁雅迪

摘 要：隨著科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能家居逐漸走入人們的生活，它的出現(xiàn)不僅變革了傳統(tǒng)的居家生活方式，還為人們?nèi)粘Ｉ钐峁┝烁嗟陌踩Ｕ虾捅憷Ｈ欢c發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)的智能家居還處于發(fā)展初期，在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)上還都存在較多問(wèn)題，為了有效促進(jìn)我國(guó)智能家居的發(fā)展，文章對(duì)基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析，通過(guò)研究物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)分析，探索物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建和工作原理。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2015）32-0008-01

本文將對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，在構(gòu)建感應(yīng)層、中心控制平臺(tái)、中間件層、應(yīng)用層等四層模型的基礎(chǔ)上，利用WIFI、3G技術(shù)連接各層進(jìn)行實(shí)現(xiàn)信息的傳遞，并通過(guò)對(duì)各層應(yīng)具備功能和系統(tǒng)整體工作原理的介紹，展現(xiàn)物與人、物與物的交互性控制功能和安全方案功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，它在具備互聯(lián)網(wǎng)各項(xiàng)功能并實(shí)現(xiàn)物體之間通信的基礎(chǔ)上，將虛擬網(wǎng)絡(luò)和物理實(shí)體有效的連接了起來(lái)，讓用戶能夠不受時(shí)間和空間的限制對(duì)家中的物理實(shí)體進(jìn)行控制。因此，物聯(lián)網(wǎng)在綜合運(yùn)用激光掃描、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備的基礎(chǔ)上，依照約定協(xié)議連接互聯(lián)網(wǎng)和任何物體、通訊和交換信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能化管理、監(jiān)控、跟蹤、定位、識(shí)別等功能。物聯(lián)網(wǎng)中的物應(yīng)當(dāng)滿足一定的要求：其標(biāo)志應(yīng)當(dāng)具有唯一性；能夠?qū)崿F(xiàn)CPU存儲(chǔ)；由通信模塊構(gòu)成；滿足物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)協(xié)議要求；完成控制功能。

2 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)在利用各種信息傳感設(shè)備進(jìn)行信息的接收控制、傳遞、判斷、識(shí)別基礎(chǔ)上，將家庭中的安全設(shè)備、家用電器通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接在一起，進(jìn)行形成有機(jī)統(tǒng)一設(shè)備控制、安全防護(hù)、家庭通信功能的控制系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

①實(shí)施性。通過(guò)該系統(tǒng)能夠?qū)抑懈鞣N設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)施控制。

②及時(shí)性。當(dāng)家中出現(xiàn)突發(fā)事件時(shí)，居民可通過(guò)該系統(tǒng)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的處理措施，使損失降至最低。

③無(wú)地域限制。具有智能家居體系管理者權(quán)限者無(wú)論身處何地都能夠利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)管理。

④靈敏性。隨著身體和環(huán)境的變化，人的觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)都會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響其靈敏度。而構(gòu)成傳感器的電路具有高精密、集成的特點(diǎn)，進(jìn)而保證能夠獲得靈敏和準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果[1]。

3 物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建和工作原理

3.1 四層體系結(jié)構(gòu)的構(gòu)建

嵌入式智能家居系統(tǒng)通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)（唯一接口）轉(zhuǎn)發(fā)、存儲(chǔ)、處理各種家庭設(shè)備信息，這就要求每個(gè)家庭都應(yīng)當(dāng)設(shè)置一個(gè)集中所有功能家庭的網(wǎng)關(guān)，當(dāng)增加系統(tǒng)功能時(shí)需要更改每個(gè)家庭設(shè)置，這大大增加了系統(tǒng)拓展的難度。本系統(tǒng)以嵌入式智能家居系統(tǒng)為基礎(chǔ)，有效結(jié)合中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、Wifi、3G網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線傳感網(wǎng)，使得智能家居系統(tǒng)的系統(tǒng)拓展、信息整合、控制功能都得到顯著提升，通過(guò)改變傳統(tǒng)信息孤島的局面有效融合功能信息，進(jìn)而推動(dòng)智能小區(qū)的構(gòu)建。站在系統(tǒng)功能角度，智能家居系統(tǒng)包括四層體系結(jié)構(gòu)。

3.1.1 系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和傳感設(shè)備

該系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和傳感設(shè)備包括攝像頭、化學(xué)傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器、光敏傳感器，對(duì)外部環(huán)境、化學(xué)組成、物理?xiàng)l件、外界信號(hào)進(jìn)行探測(cè)，進(jìn)而向中心控制平臺(tái)傳遞探得信息已達(dá)到控制和管理設(shè)備的目的[2]。

3.1.2 中心控制平臺(tái)

系統(tǒng)功能最重要的層次就是中心控制平臺(tái)，主要作用是控制和管理設(shè)備，構(gòu)成部分包括模擬啟動(dòng)器和中央控制器，與此同時(shí)用戶中的控制平臺(tái)是專屬的，各種器件的異構(gòu)性能夠得到有效屏蔽，并更加容易的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序功能。首先，中央控制器接受從感知層傳遞過(guò)來(lái)的信息，然后根據(jù)分析結(jié)果發(fā)出命令某模擬啟動(dòng)器執(zhí)行方式的控制信息，進(jìn)而使連接模擬器的物體執(zhí)行具體操作。同時(shí)，該系統(tǒng)在發(fā)生緊急事件時(shí)能夠進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警，此時(shí)傳感器通過(guò)Wifi或3G向中央控制器傳遞信息，判斷模塊判斷突發(fā)情況，對(duì)于較為嚴(yán)重的情況則開(kāi)啟自動(dòng)報(bào)警功能，并通過(guò)模擬啟動(dòng)器啟動(dòng)應(yīng)急措施；對(duì)于較輕的情況模擬啟動(dòng)器會(huì)自行解決。同時(shí)，用戶數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)儲(chǔ)存中央控制器傳輸?shù)母鞣N信息，便于用戶后期查看。

3.1.3 中間件層

中間件層作為智能小區(qū)的關(guān)鍵，包含的設(shè)備有大型數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器等。將獨(dú)立的存儲(chǔ)空間分配到每個(gè)家庭，所有家庭的信息在龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器匯總，管理前需要登錄系統(tǒng)。其中，用戶和該用戶的詳細(xì)信息在數(shù)據(jù)庫(kù)中都進(jìn)行了相應(yīng)記錄，并且一個(gè)用戶的電氣設(shè)備不會(huì)干擾另一用戶的電氣設(shè)備，能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)化添加滿足用戶的不同需求[3]。

3.1.4 應(yīng)用層

應(yīng)用層指的是圖形用戶界面接口，它與用戶直接交互，用戶可以據(jù)此獲得個(gè)性化、簡(jiǎn)便的服務(wù)，通過(guò)Web登錄或軟件進(jìn)行各種設(shè)備的操作、刪除、添加，達(dá)到人機(jī)交互的目的。而構(gòu)成應(yīng)用程序的基礎(chǔ)構(gòu)建包括自動(dòng)報(bào)警模塊、家居物品管理模塊、防盜安全管理模塊，它們能夠保證各種功能的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)為了達(dá)到刪除、更新、添加未來(lái)模塊，連接數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器的目的，應(yīng)當(dāng)將特定的分配空間分配給每個(gè)用戶，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的設(shè)置和選擇，進(jìn)而達(dá)到了系統(tǒng)的統(tǒng)一和用戶的獨(dú)立[4]。

3.2 環(huán)境安全級(jí)別的構(gòu)建

構(gòu)建的安全控制信息包括兩個(gè)級(jí)別：安全和危險(xiǎn)。在中央控制器中存儲(chǔ)用戶認(rèn)為屬于危險(xiǎn)級(jí)別的事件，表示為二進(jìn)制數(shù)1，用0表示列為安全級(jí)別，安全級(jí)別判斷模塊在中央控制器的作用下對(duì)是否需要執(zhí)行報(bào)警操作進(jìn)行判斷。

例如，當(dāng)房?jī)?nèi)出現(xiàn)大火時(shí)為危險(xiǎn)狀態(tài)，中央控制器通過(guò)傳感器接受房?jī)?nèi)溫度，判斷模塊將是否需要啟動(dòng)報(bào)警裝置的信息傳遞給中央控制器，并啟動(dòng)應(yīng)急方案開(kāi)啟水龍頭[5]。

3.3 智能家居系統(tǒng)的工作原理

在設(shè)計(jì)并構(gòu)建好應(yīng)用程序和物理設(shè)置后，通過(guò)Web或應(yīng)用程序授權(quán)用戶進(jìn)入到智能家居系統(tǒng)，將需要執(zhí)行的命令通過(guò)圖形化的界面發(fā)出，中央控制器發(fā)出要求模擬啟動(dòng)器控制家居設(shè)備的停止或運(yùn)行的控制指令。

在用戶不提供操作指令的情況下，中央控制器會(huì)通過(guò)無(wú)線傳感網(wǎng)、Wifi、3G接收到傳感器發(fā)出的外界環(huán)境信息，進(jìn)而進(jìn)行環(huán)境安全級(jí)別的判斷，當(dāng)為危險(xiǎn)級(jí)別時(shí)中央控制器會(huì)啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案、報(bào)警、通知用戶；當(dāng)位安全級(jí)別，中央控制器在其超出設(shè)定范圍時(shí)發(fā)出啟動(dòng)模擬啟動(dòng)器的控制信息。

4 結(jié) 語(yǔ)

在科技和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，人們對(duì)生活的要求和追求都在不斷的提升。這一形勢(shì)下智能家居應(yīng)運(yùn)而生，它在極大方便人們生活的同時(shí)悄然的改變著人們的生活方式。本文對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并探索了物聯(lián)網(wǎng)智能家居的構(gòu)建和原理。但本文仍存在一定局限，希望行業(yè)人員能夠加強(qiáng)重視，不斷提升物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的水平。

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