羅萬銀 羅萬金 任杰

摘 要：近年來隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，在日常家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用逐漸成熟，本文深入闡述了智能家居系統(tǒng)、微處理器和傳感單元的連接、智能網(wǎng)關(guān)架構(gòu)以及運(yùn)用音視頻處理的具體情況，闡述了智能網(wǎng)關(guān)的安全性，希望可以的相關(guān)從業(yè)者提供一定的參考。

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

1智能家居系統(tǒng)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)

以物聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的智能軟件系統(tǒng)，相比物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)有家具來說采用了ARm9嵌入式系統(tǒng)，并且能夠以計(jì)算機(jī)信息技術(shù)作為基礎(chǔ)，依賴TCP/IP進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，應(yīng)用于系統(tǒng)能夠?qū)ζ涑杀?、功能、可靠性指?biāo)具有較高要求的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可利用現(xiàn)有的光照、溫度、有毒氣體檢測數(shù)據(jù)的智能傳感器，同時(shí)借助視頻處理、網(wǎng)絡(luò)訪問、語音識別等技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)智能家居之間的人機(jī)交互能力，利用該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程人機(jī)交互，不僅局限于短信報(bào)警方式等一些短時(shí)通信，而且能夠進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)視聽語音操控為一體的實(shí)時(shí)性交互。

2系統(tǒng)架構(gòu)分析

首先從系統(tǒng)的組成上來看，智能家居系統(tǒng)主要包括繼電器、嵌入式微處理器，這兩者相互連接的家用電器部分，能夠?qū)⑺婕暗臄?shù)據(jù)傳輸給MPU和與其相連接的人機(jī)交互設(shè)備、安全檢測設(shè)備、智能感知設(shè)備、家庭網(wǎng)關(guān)，并能夠充分利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、IP通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知、遠(yuǎn)程監(jiān)控操作、智能安防為一體的結(jié)構(gòu)。智能家電部分其任務(wù)主要是為人們提供更加舒適便捷的家庭生活環(huán)境，對于一些比較耗時(shí)的任務(wù)可以借助這些系統(tǒng)完成，比如安全監(jiān)測裝備能夠與智能感知裝備使用處理家庭和室內(nèi)的安保感知任務(wù);抓取移動(dòng)圖像，利用紅外線提高安防可靠性，遠(yuǎn)程人機(jī)交互可接受網(wǎng)關(guān)傳輸協(xié)議使用戶可以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌控自家狀態(tài)。

從系統(tǒng)的運(yùn)行方式上來看，主要是為人們提供更加舒適安全高效的家庭生活，利用這種智能家居系統(tǒng)可以通過嵌入式系統(tǒng)、底層檢測設(shè)備、無線局域網(wǎng)進(jìn)行有效連接，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控效果，嚴(yán)格遵守網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議的規(guī)則，利用自動(dòng)組網(wǎng)的方式比較簡便，而且能夠確保數(shù)據(jù)在傳輸中的安全性。在網(wǎng)絡(luò)安全方面對家庭網(wǎng)管進(jìn)行特殊化處理，可滿足人們的訪問需求。在家具中應(yīng)用了智能化傳感器可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸處理，并將其與家用電器進(jìn)行連接，同時(shí)用戶還可以訪問網(wǎng)關(guān)所在服務(wù)器，手動(dòng)控制開關(guān)或者也可以通過智能語音的方式進(jìn)行控制，視頻采集可通過抓取運(yùn)動(dòng)中的物體并自動(dòng)報(bào)警，報(bào)警信息可通過網(wǎng)絡(luò)的方式以圖形文字傳輸給用戶，進(jìn)而能夠使用戶了解家具的實(shí)時(shí)狀態(tài)，為人們提供了人機(jī)交互平臺(tái)，能夠向人們提供目前系統(tǒng)所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)庫中，各用電器的運(yùn)行狀態(tài)以及其他設(shè)備的室內(nèi)信息等。人機(jī)對話網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，影像平臺(tái)，家居反饋平臺(tái)，這3種平臺(tái)互相融合，能夠完成目前家居狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制檢測。除此之外，網(wǎng)絡(luò)檢測控制也是在完成用戶身份驗(yàn)證之后具備的權(quán)限經(jīng)加密處理之后，可以將用戶的身份證號密碼儲(chǔ)存到相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。為能夠提高安全性，一旦出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接中斷問題，所有處于工作狀態(tài)的用電器都會(huì)斷電，可防止由于安全事故出現(xiàn)意外，同時(shí)對于一些家居網(wǎng)絡(luò)、硬件電路采取了過電流保護(hù)功能，可有效防止用電器發(fā)生故障，導(dǎo)致出現(xiàn)安全隱患。

3 硬件設(shè)計(jì)

從智能感知節(jié)點(diǎn)，在硬件方面的設(shè)置上來看，該節(jié)點(diǎn)主要包括智能感知，智能電器，這兩個(gè)部分也是系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，由于生產(chǎn)成本較低，而且信息在傳輸過程中具有較高的安全性、可靠性、延時(shí)較短，可以進(jìn)行工作頻道的選擇，因此研究人員開發(fā)了ZigBee網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可以通過利用芯片可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)模塊組網(wǎng)，并將其作為中心點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該能夠用于室內(nèi)短距離傳輸，然而對于一些傳輸量較大的用戶來說可采用簇狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)信息傳輸，該系統(tǒng)利用星形結(jié)構(gòu)，并且中心節(jié)點(diǎn)為控制器，各感知模塊，家用電器能夠被認(rèn)為分支其可與中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有線連接，這種連接方式消耗能量較低，能夠?qū)崿F(xiàn)不同感知模塊低延時(shí)的通信效果。

4軟件實(shí)現(xiàn)

從系統(tǒng)前端設(shè)計(jì)來看，基于當(dāng)前現(xiàn)代教學(xué)理念的設(shè)計(jì)也要求遵循低碳、環(huán)保的原則，需要對現(xiàn)代家居進(jìn)行智能化革命戰(zhàn)爭，系統(tǒng)中所涉及的傳感單元采集，數(shù)據(jù)傳入，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，周期運(yùn)行工作系統(tǒng)的不同傳感元件狀態(tài)，可分為休眠和工作狀態(tài)，當(dāng)進(jìn)入運(yùn)行工作時(shí)間之后，會(huì)接收到用戶端的指令信息，傳感終端節(jié)點(diǎn)接收信號之后等待作為協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器，能夠用于各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的收集工作。將所收集的數(shù)據(jù)利用網(wǎng)絡(luò)傳輸給相應(yīng)的MPU，各傳感節(jié)點(diǎn)工作周期是由系統(tǒng)時(shí)鐘來控制的，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括協(xié)調(diào)器、路由器、傳感節(jié)點(diǎn)，基于ZigBee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層源碼，物理層可用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集傳輸。利用ARm902T版本能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)操作及多線程的有效控制，可將編號的電路部分程序驅(qū)動(dòng)程序?qū)懭隩Q2440中。反饋平臺(tái)是利用數(shù)據(jù)庫所記錄的家居運(yùn)行狀態(tài)，能夠使用戶遠(yuǎn)程掌握目前家庭的實(shí)際情況。抓取運(yùn)動(dòng)物體檢測以及語音交互，針對圖像在處理過程中需要結(jié)合所處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體特點(diǎn)，將家居飾品監(jiān)控為動(dòng)靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，此時(shí)的圖像中間差較小，采用運(yùn)動(dòng)估算法的方式能夠在畫面找到唯一變化，設(shè)定閾值之后當(dāng)運(yùn)動(dòng)估值快矢量高于干預(yù)值，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出報(bào)警信號，實(shí)現(xiàn)圖像處理的非法入侵檢測。該檢測能夠有效彌補(bǔ)傳感元件在檢測上的不足之處，針對這種運(yùn)動(dòng)估計(jì)方式，目前圖像處理算法能夠?qū)⒁曨l中的幀分成不同值塊。針對目前幀的運(yùn)動(dòng)估值塊在給定范圍內(nèi)，依據(jù)塊匹配準(zhǔn)則找到相應(yīng)塊及匹配塊，匹配塊和目前塊相對移動(dòng)及運(yùn)動(dòng)矢量，如果該矢量較大時(shí)則系統(tǒng)可被判定為非法入侵。

5結(jié)語

當(dāng)前在當(dāng)前智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)代傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用以及多種通信技術(shù)的應(yīng)用，使智能家居系統(tǒng)逐漸融入到人們的現(xiàn)代生活中，作為智能家居的研究，基于互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)訪問成本，安全以及不同信號傳輸實(shí)時(shí)性等方面還需要進(jìn)一步深入探究。

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