摘要：近年来，物联网快速发展，人们的生活水平明显提高，对于自身的家居环境也提出了更高的要求，而智能家居逐渐成为一种流行趋势，智能家居系统的应用，给人们的日常生活带来了极大便利，也改变了传统的家居模式，因此应加大对智能家居系统的分析和研究，充分发挥物联网的应用优势，积极改善人们的家居环境。文章分析了智能家居系统设计要求，阐述了基于物联网的智能家居系统设计。
关键词：物联网；智能家居系统；设计
进入二十一世纪，人们逐渐迈入网络化、数字化和智能化社会，无论是工作、学习还是生活方式都悄然发生着变化，基于物联网的智能家居系统主要是根据人体工程学原理和人性化需求，在家居生活各个子系统中嵌入感应器，通过物联网的管理、控制和链接，实现舒适、健康、快捷的家居生活体验。而受到多方面因素的影响，我国智能家居发展比较缓慢，在未来发展过程中，应进一步完善和优化智能家居系统设计，改进系统设计模式，不断提高智能家居系统设计水平。
1 智能家居系统设计要求
智能家居概念最早出现于美国联合科技公司，其结合了建筑设备整合化、信息化等概念，提出了智能型建筑的概念，从此世界各国开始发展智能家居。近年来，互联网快速发展，特别是无线网络的应用和普及，智能家居也取得了显著成就。智能家居系统可以提供定时控制、自动窗帘、室内外遥控、安防报警、远程家电控制、照明控制等功能，为人们提供一个便捷、舒适、安全的生活环境。基于物联网的智能家居系统主要是利用多种信息传感设备来接收、传递、判断和识别信息，将各种安全设备、家用电器通过物联网技术有效连接起来，从而构成集设备控制、安全防护、家庭通信等功能为一体的智能化系统。在具体设计中，智能家居系统应满足以下要求：其一，及时性，当发生突发事件时，智能家居系统能够及时发现，立即进行解决处理，有效控制事故范围，最大程度地减少经济损失；其二，实时性，智能家居系统应对家居中各种家用电器和设备进行实时控制；其三，无地域性，根据智能家居系统管理设置权限，随地、随时都能够利用物联网来管理智能家居系统运行使用；其四，灵敏性，人体的触觉、听觉、视觉会随着身体或者环境的变化而发生变化，在一定程度上灵敏度也受到影响，传感器由集成化、高精密的电路加工制作而成，智能家居系统中应用的传感器灵敏度必须经过严格检测，所以必须确保传感器的灵敏性和准确性。
2 基于物联网的智能家居系统设计
2.1 系统结构设计
基于物联网的智能家居系统设计，以家庭网关为接口，在家庭网关上转发、存储、处理各种设备信息，然而若家庭网上集中所有功能，若需要增加系统功能，不得不更改系统设计，智能家居系统扩展难度较大，所以基于智能家居系统，将中间件技术、物联网技术、无线网络、3G网络等有效结合起来，使智能家居系统有利于系统扩展、信息整合和管理控制。根据智能家居系统应用功能，设计四层体系结构：
2.1.1 中间件层。中间件层是智能家居系统设计的关键，其包括数据库、服务器等设备，通过使用大型数据库和服务器在这层汇总各个家庭信息，为每个家庭分配合理存储空间，数据库存储各种信息，使不同家用电器设备保持独立性，实现动态添加，设计个性化的智能家居系统。
2.1.2 感知层。利用摄像头、化学传感器、声敏传感器、气敏传感器、光敏传感器等传感设备感受外界的湿度、热和光，通过监控设备探测外界信号，在智能家居系统中心控制平台集中控制和管理探知的信息。
2.1.3 中心控制平台。中心控制平台对于实现智能家居系统应用功能有着直接影响，其包括模拟启动器和中央控制器，为每户用户提供一个独立中心控制平台，对各种设备异构性进行有效屏蔽，能够更容易地实现应用程序功能。中央控制器接收感知层信息，结合智能家居系统具体情况，中央控制器向模拟启动器发送相关控制信息命令，接着使和模拟器相互连接的设备执行动作。智能家居系统对于紧急事件，可以实现自动报警，通过wifi或者3G中央控制器接收传感器信息，根据判断模块，分析突发事件的严重程度，若比较严重，立即发送通知、警报用户，利用模拟启动器快速启动智能家居系统应急方案。
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2.1.4 应用层。应用层是用户和智能家居系统直接交互的界面接口，提供个性化、简便的服务，用户可利用Web或者软件登录，删除或者添加某种服务，操作各种设备，实现良好的人机交互，并且屏蔽下层通信。智能家居系统应用程序包括自动报警模块、家居设备管理模块、防盗安全管理模块等基础构件，并且预留接口，可实现智能家居系统功能模块的删除、更新和添加，和数据库、服务器相互连接，对智能家居系统进行个性化设置和选择，提高智能家居系统的整体性和安全性。
2.2 智能照明控制模块
智能家居系统的照明控制模块，选择AT89C51单片机，采用串口异步通信方式，传递家居设备信息。智能照明控制模块包括输出控制电路、单片机系统、处理电路、热释电传感器、光照检测电路、延时选择电路等部分，运行过程中，由热释电红外线传感器和光照检测电路采集室内是否有人、光照强度等信息，利用输出控制电路通过单片机实现照明设备的开关操作，智能化控制照明设备，实现良好节能效果。结合空调控制器的运行特性，利用收发模块和通信模块，将照明系统控制器和串口通信模块连接起来，用户利用手机就可实时控制照明系统，完成各种控制命令。同时，以AT89C51单片机作为智能家居系统照明控制模块的终端，当外界环境中光照条件较好时，光敏电阻阻值降低，系统电路电平降低，该电平信息输送到单片机中，通过应用程序进行有效控制。
2.3 智能安防报警模块
智能安防报警模块主要是利用烟雾传感器实时监测室内气体，一旦发现异常情况，向中央控制器发送相关信息，并且警报信号，发挥安防的作用。烟雾传感器可有效检测室内环境的有毒气体或者可燃气体浓度，准确检测家居安全隐患，避免发生火灾事故。
2.4 空调远程控制模块
空调远程控制模块设计通过串口通信方式利用Zigbee通信模块连接空调控制器，用户通过手机就能够控制空调主机，例如，夏季天气炎热，用户回家之前可用手机对空调系统进行遥控，提前开启空调系统，使室内温度凉爽。当前，大多数空调设备主要选择HBS总线，然而HBS总线和智能家居系统不兼容，因此可利用MM1192芯片和单片机在智能家居系统中加入空调控制器，实现对空调系统的智能化控制。
3 结束语
近年来，人们对于生活质量要求不断提高，特别是人们生活节奏不断加快，人们需要更加合理地利用时间。基于物联网的智能家居系统设计应结合相关应用要求，集安全监控和生活享受于一体，对智能家居系统实现扩展，实现良好的人机交互，充分发挥智能家居系统应用优势，推动其快速发展。
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本文得到嘉兴学院大学生创新项目（85171792）资助
作者简介：王建星，1997年生，浙江 嘉兴学院南湖学院电气工程及其自动化专业学生，研究方向为智能控制
论文作者:王建星,张广志,顾淳涛,刘青松
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
标签：智能家居论文; 系统论文; 模块论文; 传感器论文; 控制器论文; 信息论文; 设备论文; 《电力设备》2018年第4期论文;