基于移动应用的智能家居系统设计

鞠金鑫 白旖旎 张婕 王学文

摘 要：本系统基于Android移动应用平台，以STM32单片机为主要硬件控制中心，结合WiFi技术和Zig-Bee技术完成网关的建设，组建智能家居系统。通过计算机通信技术和相关控制技术的结合，使我们的家庭生活更加方便舒适，更加符合我们对生活的需求和期望。

关键词：智能家居;移动应用

1 绪论

中国是真正的家电大国，但不是家电强国。未来，智能家居的发展为中国成为家电强国提供了巨大的战略机遇。智能家居的出现给人们带来了更舒适更轻松的生活体验。智能家居可以减少繁琐的家务劳动，提高工作的效率，节省时间，让人们有更多的时间休息、教育孩子、锻炼学习，使人们的生活质量有了很大的提高。

2 智能家居发展概况

智能家居系统是以计算机技术、网络通信技术、智能云控制、综合布线技术为基础，根据人体工程学原理，结合个人需求，集成照明控制、窗帘控制、信息家电、煤炭等与家居生活相关的各个子系统燃气阀控制、现场联动、保健、地暖、卫生防疫、安防等有机地结合，通过网络集成智能控制和管理，实现“以人为本”的生活体验。

目前，随着手机的日益普及，智能控制终端已经从PC设备转变为我们日常使用的移动设备。通过移动设备，我们可以随时查看家庭状况的变化。用户可以真正体验到家电可以通过移动设备随时随地控制，感受到智能家居发展带来的生活便利。

3 智能家居系统的方案设计

3.1 系统总体方案设计

如下图所示，为了实现智能家电的用户管理，在软件方面，本文提出了以下方案：建立一个基于阿里云物联网平台的云控制平台，连接用户终端和用户在家中安装的电气中心。用户终端输入的命令通过网络进入云控制平台，然后直接传递到电气中心。经电气中心分析后，将命令传递给用户想要控制和执行的家电。同时，电气中心接收用电和电器开关，并实时反馈给数据处理中心。数据处理中心在不泄露用户隐私的前提下，对数据进行汇总，然后传输到用户终端。通过终端，用户可以实时监控家庭用电量和家电开关。以此为基础，可以进行大量的功能拓展。

3.2 开发技术简介

（1）WiFi 技术。在智能家居系统外网的选择上，我们采用WiFi技术进行组网。在我们现在的日常生活中，WiFi网络已经普及到我们的日常生活中，为我们的日常生活提供了极大的便利。WiFi主要由无线网卡和网桥组成。无线网卡的主要功能是转换信号。网桥在媒体访问控制层的主要功能是充当有线局域网和无线工作站的角色。只有通过网桥才能连接网络。

（2）ZigBee技术。我们通过ZigBee技术组建智能家居的内部网络。ZigBee技术作为一种。通信技术，具有自组网、低功耗、操作简单、短距离传输等优点。与蓝牙技术相比，ZigBee技术作为无线通信技术和短距离通信技术，在传感器相关领域得到了广泛的应用。但在大多数领域，ZigBee技术已经逐渐取代了蓝牙技术。主要原因是蓝牙技术在各个领域都存在许多不足。高复杂度、高消耗、节点少、研发成本高。这些缺点越来越影响我们对无线通信技术的使用。相反，随着Zig-Bee技术的出现，它正好弥补了蓝牙的不足。

（3）主要硬件设计。以STM32C8T6单片机为主控芯片。除内置AD转换模块以外，STM32互连系列还提供与其它STM32微控制器相同的标准接口，这种外设共用性提升了整个产品家族的应用灵活性，使开发人员可以在多个设计中重复使用同一个软件。

（4）手机系统设计。首先，我们使用HTML5开发PC接口。在前期，我们可以基于此技术做一个概述框架，进一步增加高级功能，实现远程设备控制用户可以在网页或微信小程序中操作，点击界面对象，方便远程操作。通过web模块，用户可以从下位客户端接收返回信息和向上命令，并进行相应的命令转发操作。用户只能通过系统的IE浏览器来实现远程控制功能。

3.3 功能拓展简介

在整个系统中，最重要的功能是控制整个家用电器设备。该功能由家庭信息和设备管理模块实现。包括家用电器的相关控制，包括电灯、主电源开关、空气净化器、呼吸机等电气控制。它还包括家庭环境信息数据的监控和显示。智能家居系统用户只需点击电器开关按钮，即可控制相应的电器开关。除此之外，在家居信息监控模块中，还可以实时监控家居的温度、湿度、亮度、PM2.5、有害氣体等数据。

4 不足与展望

本文主要研究了基于移动app的智能家居系统的软硬件，并针对当前社会人群的生活状况和生活节奏提出了一些基本的功能设计。目前，我们只实现了一些日常的基本功能，如电器设备的远程控制、家居环境信息变化的实时监控等，智能家居系统具有极高的拓展性，它的功能值得我们进一步发展研究。

参考文献：

[1]徐惠民.国内智能家电市场现状及国内市场发展趋势[N].电子报，2017-04-02（013）.

[2]肖宛昂，苏高民，陆廷，石寅.一种由WiFi智能插座构成的智能家居[J].单片机与嵌入式系统应用，2014，14（05）：46-48.

基金项目：山东省大学生科研项目：智能家居系统（18SSR098）;山东省大学生科研项目：基于光敏电阻的可控亮度的自动路灯系统（18SSR096）

*通讯作者：王学文（1994-），男，硕士研究生。