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摘要：由于科学技术的进步，“智能”渐渐融入到人们的生活当中，从智能手机的诞生到现在智能家居的开发，智能产品在人们生活中越来重要。基于人们的需求，于是造就了智能产品广阔的市场。智能家居的设计便具有了重要意义，一种好的设计思路就显得尤为重要了。本文就模块化设计思路在智能家居控制系统中的应用进行了探究。
关键词：物联网；智能家居控制系统；原理；设计
1.物联网特征与组成
1.1 物联网特征
第一，感知性。其可以通过二维码、射频技术、传感器等，对物体信息进行有效感知、捕获后进行有效采集和获取。第二，可靠性。能够根据实际需求选择有线或无线方式，与互联网进行联接，确保物体相关信息可以及时传递出去。第三，智能性。通过物联网可以实现传感器与智能系统的结合，通过云计算、模式识别等智能计算技术，对大量数据进行分析、加工与处理，达到决策、控制智能化目的。第四，多元性。物联网内设置了大量的传感器，且每个传感器均可以作为一个信息源，并且对于不同类型的传感器所捕获、传递信息内容和格式间也存在较大的差异。
1.2 物联网组成
物联网基本上包括RFID系统、中间件Savant系统与Internet系统三部分。其中，RFID包括RFID电子标签、阅读器、管理系统和数据交换软件。中间件系统分为对象名解析服务器、Savant服务器和实体标记语言服务器等组成；Internet系统则包括计算机系统和网络服务器。基于其构建智能家居控制系统，即通过安装在居室内的智能控制终端，以无线连接方式对各家电进行联网，实现网络内信息的交换。
2.系统工作原理
基于物联网的智能家居控制系统最突出的特点表现为能够及时、准确地对外界信息进行感知，并及时作出相应的反应动作。在本文探讨的系统中，主要是通过紧急按钮、烟感传感器、亮度传感器、红外传感器、温／湿度传感器实现对家居内部的温度、火灾、安防、照度等相关信息进行采集，然后再通过无线或者有线两种方式将采集得到的相关信息上传至输入模块。信息数据上传完成之后，智能家居配电箱通过以太网将其上传至服务器，用户在使用该系统时，可通过手机或者客户端PC进行信息查询。当红外安防传感器、紧急报警按钮等动作时，智能便会关将相关紧急信号直接发送到用户手机端或者物业管理中心，进而实现对房屋用户进行及时提醒。
3.系统硬件设计
3.1环境监控子系统的设计
环境监控子系统主要包括温湿度和光照的检测两部分。温湿度检测是非常重要的一环，本设计选用数字式集成温湿度传感器SHT11来实现该功能。SHT11的检测精度能够满足家庭使用需求，其检测信号通过无线传感网络传送到家庭WEB网关平台，并通过家庭网关进行后续信号的处理。无线传感网络采用ZigBee技术。ZigBee这种新型的无线网络具有抗干扰、低功耗、易组网等特点，能够满足物联网行业的需求。本设计选用的ZigBee芯片为CC2430芯片。该芯片是世界上首款符合ZigBee标准的射频单芯片，其频率为2.4GHz，由CHIPCON公司设计，适用于多种ZigBee标准的无线网络节点以及与之相关的路由器、协调器和终端设备等。CC2430芯片集成度很高，只需较少的外围器件就可以组建一个完整的系统进行信号的接收和发送。在硬件电路的基础上，配合相应软件就可以实现温湿度信号的采集和报警。为了实现对温湿度的检测和控制，除了由上述温湿度检测电路向家庭网关传送数据外，还需要设计一个接收控制命令的执行机构。本文选用以标准CC2430模块为核心的智能插座，并在外围扩展继电器控制电路，根据开关命令实现继电器的通电和断电。继电器的通电和断电由CC2430的一个输出引脚控制。智能插座硬件节点电路如图1所示。当三极管由导通变为截止时，继电器线圈会出现较大的感应电势，为了保护三极管，在继电器两端反向串联一个续流二极管4418，以吸收该电势。
3.2安防监控子系统的设计
安防监控子系统的硬件电路结构如图2所示。其中，气敏传感器负责检测燃气的泄漏情况。本设计选择QM-N5型气敏传感器，当其检测到燃气泄漏时，电导率迅速升高，将此信号放大后通过CC2430模块传送给主控器。热释电红外传感器是基于热电效应的红外传感器，其热电系数高于热电偶，由传感探测元、干涉滤光片和场效应管匹配器三部分组成，通过配套的菲尼尔透镜，能够检测到一定范围内的人体辐射，并进行防盗报警。火灾报警选用烟雾传感器，当检测到烟雾时，传感器的电阻值发生变化，并输出相应的信号进行报警。
4.监控界面设计
基于Kingview的设备驱动设计。Kingview软件将与其通信的设备都看作是外部设备。为实现与外部设备的通信，Kingview软件内置了大量设备的驱动程序，以此作为通讯接口。在运行期间，Kingview软件通过驱动程序和外部设备收发数据。每一个驱动程序都是Kingview软件的一个COM对象。这种通信方式使驱动程序和Kingview软件组成一个完整的系统。Kingview软件驱动程序是其与硬件设备连接的枢纽，本设计中的通信协议采用小端模式，即默认数据格式为低字节数据在前。该协议定义了光强感测设备、灯光控制设备、温湿度检测设备、电能检测设备、人体检测设备、燃气泄漏检测设备、智能插座、幕布控制设备共八类设备。
利用驱动加载工具将驱动加载到Kingview软件中需要以下三步：①给该驱动配置一个描述文件（扩展名为.des）。该描述文件不能单独使用和操作，只能配合驱动文件一起安装使用。②在建好.des文件后，利用驱动开发包工具加载安装驱动。③打开Kingview软件的工程管理器，点击“设备”，然后再点“新建”，出现“设备配置向导”，在“设备驱动”一栏即可看到新加载的驱动。
5.结语
综上所述，智能家居控制系统的应用使得家庭生活更安全、方便，提高了人们的生活质量，具有良好的应用前景。本文设计的基于物联网的智能家居控制系统不仅能够将整个家居中可连接到网络的所有电气设备有机整合到一起，并对这些设备进行有效控制，还能够实现对整个系统的实时监控和管理，具有实现简单、性能稳定、适用范围广、安全、可靠等优点，值得被广泛推广和应用。
参考文献：
[1]张慧颖．基于物联网的智能家居综合系统设计［J］.电子测试，2013(21):25－27．
[2]吴立华．基于ZIGBEE的物联网的智能家居系统设计［J］.硅谷，2013(17):32+23．
论文作者:王栋
论文发表刊物:《电力设备》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/6
标签：传感器论文; 智能家居论文; 系统论文; 设备论文; 温湿度论文; 智能论文; 软件论文; 《电力设备》2017年第26期论文;