智能家居生活服务系统设计

南阳医学高等专科学校　张　琪



智能家居生活服务系统设计

南阳医学高等专科学校张琪

【摘要】本文着眼于当前比较热闹的智能家居系统，介绍了智能家居设计的整体规划，详细说明了各分系统的功能及设计要点，最后就当前智能家居面对的问题作了简单讨论。

【关键词】智能家居；访问控制；数据采集；安防监控

1　引言

人们对生活质量的要求伴随着互联网的发展在提升，在享受信息化便捷时，也希望在家也能享受到智慧生活。所以如何让家居智能化是一个现实的问题，比如使用智能手机或平板电脑来管理家中的电器，就能随时掌控家中环境，为不想动或不在家的你营造个性化的生活。

2　智能家居简介

智能家居源于美国，先后经历了家居电子化、家居自动化和智能家居三个阶段。智能家居是以家庭住房为载体，利用了综合布线技术、电子通信技术、网络技术设计出的具有家居环境控制、安全监控、娱乐享受等功能的家庭管理系统。它不仅有普通家居的居住功能，还兼备了网络通信、智能家电、自动控制系统，是管理、服务为一体，具备高效、舒适、安全、便利、环保的优点，并且提供实时全面的信息交互功能。协助家庭与主人保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，节能提效，让更好的时间留给人们安排，增强家居生活的安全性。

3　智能家居系统设计

3.1控制方式选择

1)从传输媒介上来看可采用有线布线方式，无线短距离传输方式。由于智能化的电器设备研发较少，比如智能空调，智能电饭煲等，大部分家庭的电器比较传统，采用有线布线方式较好，适用于新装修的房屋。对于现有的房屋，如果采用有线的方式会有布线繁琐、影响美观、成本较高的问题；故采用无线方式更为普遍，因为WLAN、ZigBee、蓝牙技术的发展使得无线方式更稳定、便捷、节能以及便于扩展。

2)从控制终端上可红外线遥控、有线键盘的方式，但需要有相关的控制器系统与之匹配使用，造成成本较高、操控麻烦、控制距离有限，不建议选择此法。当前智能手机，平板电脑的普及以及处理能力的增强，使得用此类产品控制成了不错的选择，在手机上安装相应的app，利用蓝牙和WiFi进行控制更方便灵活。

3.2系统总体设计方案

智能家居控制系统上行与用户交流采用网络技术使用户不受位置的束缚，无论是在公司还是在家中或在户外只要有网络就可以了解家庭环境的信息，还可在回家之前利用控制系统创造出满足个人需求的环境。

这种智能家居控制系统主要分为用户网络访问端和控制采集端构成。用户网络访问端由移动、PC终端和家庭路由器网关组成，用户通过网页或手机APP将操作命令通过网络传送给家庭路由器网关，控制系统由主机与数据采集的传感器、安防监控系统及家电控制系统组成，主要将家庭网关将控制信息传入主机后，主机通过识别开启或关闭相应的控制系统。控制采集终端主要是通过继电器控制家电的运行和实时采集家庭环境的温湿度、光照强度等数据，用户可通过网页或APP下达指令，让主机时时上传传感器及安防监控数据使用户能够随时了解家中环境情况。

3.3家庭网关的设计要点

家庭网关是起到联接用户与智能家居控制主机的作用，它把外部互联网连接到家庭内部的控制中心，反之亦可；它是一个承上起下的服务平台，用户可在此得到所需的各种家庭资源服务。本系统的家庭网关由一部智能路由器构成，在智能路由器内安装配套的软件，它将用户的网络访问信息转变成家电的控制命令，同时将采集终端的信息数据通过网络送达用户。

图1　家庭网关的功能

从图1中可知，上行数据的作用是用户通过手机或者个人电脑的网络设备向家庭网关模块发送控制命令，控制指定家电设备的工作状态；下行数据的作用则相反。

3.4控制采集终端的设计要点

控制采集终端主要是针对智能家居控制系统的控制单元、传感器采集单元和安防单元进行设计。利用无线射频模块进行星型互联，覆盖到家庭的各个角落，控制采集终端的主机主要负责接收家庭网关发来的用户控制命令，同时通过无线射频模块控制各个从机单元的工作，对家庭环境信息采集以及控制家电设备。控制采集终端的从机设计了传感器采集单元，控制单元和安防监控单元三个部分：传感器采集单元用来采集家庭中的温湿度以及光照强度；控制单元通过控制继电器闭合来控制家电设备的工作，步进电机可以控制百叶窗。安防系统是采用单片机为下位机主控制芯片，通过热释电传感器、温度传感器、CO传感器、烟雾传感器等，监测门、窗以及特殊环境的安全。如有异常情况则立即通过网关发送消息，提醒用户解决。

3.5移动终端的软件设计要点

智能手机及平板电脑随着3G、4G的应用而普及，移动客户终端应用能够让本系统更便捷，因为现代人花费在手机上的时间较多，手机是人们生活中的必需品了，这样就更有利于智能家居系统的推广。目前主流智能手机操作系统分别是iPhone OS系统、Android系统、Windows Phone系统、Symbian系统和RIM系统，而其中Android系统和iPhone OS系统占主导。所以，建议设计本系统的应用软件选择Andriod移动终端平台。PhoneGap是一个开源的移动开发框架，使用标准的Web技术（HTML/CSS和Javascript）来进行跨平台开发，无需使用移动平台的原生开发语言，它是依靠平台设备的API接口绑定来访问平台的硬件设备、应用数据和网络状态。在开发时根据不同手机平台，引用相应平台jar包，调用相应的API接口，即可对平台设备相应的功能进行访问。

4　需要解决的问题

1)智能家居作为一个新兴的产业，行业标准还未统一，各个科技公司像格力、小米、乐视等都在相关领域制造基于自身提供服务的智能设备，各厂家的系统仅兼容各自的产品，限制了用户的选择权，限制了市场的推广。需促进市场竞争。

2)系统操作需简化。

目前本系统的安装、调试和使用复杂，功能综合型的就更加复杂，不利于普及。这主要是由于本系统的设计技能尚未成熟，系统的操作性及人性化等方面较弱，需要用户体验反馈来改善。

3)安全与可靠性技术需提升。

本系统收集了大量的私人数据，涉及家居安全个人隐私问题。多数产品的设计重点主要在功能上，对数据安全关注较少，同时软硬件的后期维护和升级服务也较差。因此，带来很大的安全隐患。所以，要加强安全与可靠性技术的提升。

参考文献

[1]花铁森.智能家居系统核心技术探讨[J].智能建筑电气技术,2009(01):92-98.

[2]杨堤.基于物联网的智能家居控制系统设计与实现[J].电子世界,2012, (21):16-17.