第1篇：多功能智能家居系统的设计
当前随着物联网技术与应用的逐步深入，在传感器和控制系统的协同配合下，智能家居拥有了更多的可能。智能家居作为未来发展前景十分广阔的领域，其实现技术已经成为业内的研究热点。文章在现有网络技术的支持下，阐述多功能智能家居系统的开发原理与模式，为提升住户便利，为住户获得更好的居住感受打下技术基础，具有比较好的理论价值和实践意义。
1多功能智能家居的设计
本研究涉及到的智能家居，其基本设计理念，是以现有的无线网络系统，以及家庭内部所部署的局域网系统，随时采集各类状态参量，以安卓系统作为应用层的开发平台，最终实现符合居住需求，实时响应的智能家居系统，能够对室内的全部家具设备进行监控和设置，以集成的方式实现设备的管理。考虑到安卓为开源的环境，因此对于具体用户，可以结合其实际需求进行功能模块的定制，因此这种模式之下开发的软件具备很好的功能扩展潜力。下面详细阐述其设计方法及过程。
1.1总体结构设计
智能家居系统融合了各类技术，包括网络技术，自动化技术，传感器技术等等，能够在无线传输网络的支持下，对各类节点进行远程在线监控和管理，从而可以对家居环境中的各类电气设备、门禁设施、照明灯具等进行控制管理；此外还可以在传感单元的支持下，实时探测环境中的各类因子，并结合事先所设定的阈值启动或者关闭遮光、空调等设备，并且在烟雾、温度超标时进行报警，保证居民的居住安全。并且，智能家居系统可以在数据库中维护用户的各类信息，当信息积累到一定数目的时候，可以通过人工智能算法分析用户的使用喜好，并预测用户的行为等，使家居设备能够更加人性化，随时为用户提供符合其个性特点和需求的服务。这些数据也为设备本身的安全使用打下了基础。
在整体结构上，智能家居系统可以划分成硬件部分与软件部分。其中，硬件部分主要的组成为系统服务器、设备控制模块（包括对门禁的控制模块以及报警控制模块等），而软件部分则主要指的是嵌入式模块和上层应用模块。
由上文可知，整体系统中最基础的部分便是无线数据传输平台，只有构建了底层信息传输平台，才能保证上层各类功能模块的实现。服务器可以视为是智能家居系统的控制中心，全部的信息均由服务器单元进行解析和处理，举例来讲，家居中的门禁系统，必须能够同时进行音频信号和视频信号的传送，这些信号也应被用户安装了客户端的手机接受到，因此服务器需要对这些信息进行解析和编码，使其实时顺利地传输至用户的安卓手机。在出现告警信息的时候，服务器应该能够结合告警的类别，自动编辑短信息内容推送给房屋主人，由此可知，服务器的性能和功能是智能家居系统的核心，也是设计的重点。
1.2服务器设计
由于服务器单元处在智能家居系统的核心，而其他的各个模块均在无线网络的支持下受到服务器的管理和控制，因此本研究采取嵌入式的方法对服务器进行设计。
1.2.1基于嵌入式的服务器设计
在服务器模块的开发中，采用的是Linux平台。其具体流程为：在开发平台上部署NFS系统，此系统能够支持用户和其他的开发人员对开发文档进行共享，同步开发。把系统的主机视为文件共享系统服务器，在对uImage内核进行镜像编辑，使之内嵌在目标板之中。在此基础上设置交叉编译软件的各个参数，配置所有的环境参数，从而使上层的软件能够在编译之后变成目标板上的文件。
在完成以上的操作后，继续制作位于目标板的根文件，根文件中含有智能家居控制程序相关的各类库文件和目录等。通常开辟一个单独的分区，在其中设置与在根文有关的目录。在完成程序调试时，同时也就完成了目标板运行前的所有工作。
1.2.2底层驱动的设计
本设计所需的底层驱动含有无线网络连接设备，Wi-Fi连接设备等，此处以Wi-Fi连接设备为例，首先将此设备视为一个字符型的模块，为了能够使上层的应用对本模块进行读写操作，就应该调用相关的进程。所有的底层驱动均在/dev文件夹里为上层的各类调用预留端口。
1.2.3服务器网络设计
由于不同的住户对于智能家居的功能需求也有所不同，因此本设计在传输模式的选择上，确定了复合型的模式，即对移动联网、Wi-Fi连接等各类模式均支持，用户只要处于存在上述网络任何一种连接中的环境中，便能够获取信息，对远程家居设备进行监控和操作。本设计
Wi-Fi网络是用户使用较多的网络之一，在此网络的支持下，能够将PC机、手持终端、手机等连接到互联网中，进行远程的操作和控制。Wi-Fi网络的出现，能够很好地支持802.11协议的无线传输，因此也适合于对门禁等需要实时传输信息的模块使用。
3G与4G网络也是目前使用较为广泛的无线传输技术，其理论基础是传统移动运营商的蜂窝通讯。3G与4G网络一方面能够支持传统的语音信息，另一方面也完全兼容数字流量，一般情况下的波特率可以达到百k左右。本设计由于使用的是安卓系统，采取标准的联网方式，为了适应不同情况下的无线传输，需要对Linux平台的内核进行调整，本设计为其增设了USB驱动拨号脚本，使其可以在3G与4G网络的支持下进行无线传输。本研究所设计的基于不同无线传输体制的底层数据方案如图所示。
1.3门禁模块的设计
在智能家居系统中，门禁模块需要实时进行视频信息和音频信息的传输，因此涉及到很大的数据流量，同时还接收来自服务器的各类控制指令，译码后进行执行并返回信息。而对于门禁系统的声音信号，其采取的方式是首先进行录制，结束之后将其以wav文件进行保存，再以socket的模式将语音传输至服务器模块，服务器收到语音信息之后，将相关消息发送到住户的手持终端上提醒其点击链接进行收听；而对于门禁系统的视频信息，则在录制之后使其保存为JPEG流的格式，传输至服务器，转发给住户，文件以客户端关闭连接作为末尾的标志。
1.4安卓客户端的开发
住户为了能够在任意的时间对家居设备的运行情况进行获取，设计了基于安卓的客户端软件，以支持用户在Wi-Fi等无线传输体系的支持下访问家居设备的各类参数，实现对其的控制。
其中的关键之处是对用户界面进行设计。
结合具体的功能，在界面里内置了三个控件来控制界面的上中下三个区域。在界面上端，使用者可以通过复制链接或者直接输入地址的方式与服务器取得联系，在界面中部则设置了用页面切换方法，支持住户以触摸的方式进行页面的转换等。界面下端含有本软件的功能模块，其中的“服务器”模块支持用户对家居环境中的各类参数进行查询，例如实时的温度、湿度、PMI值等等，也能够查询当前的门禁信息，包括音频与视频。为了支持用户调取视频监控中的数据，设置了一个单独的tabpager。系统的“情景模式”模块则可以支持用户对室内环境进行调节，例如对窗帘遮光、灯光强度、空调温度等进行设置等。
2结语
目前，智能家居技术的发展方兴未艾，有很多门类的产品充斥在市场中，属于朝阳产业。可以预见在不久的将来，随着技术的突破和市场的拓展，智能家居必将逐步取代传统家具，使居民的居住更加舒心和环保。
作者：邹霆
第2篇：智能家居控制系统的软件设计
随着科技文化以及经济水平的不断提升，人们对舒适、快捷、安全的家居环境追求的渴望日益增加。而计算机软件设计开发的飞速发展为智能化家居理念，注入无穷的力量也带来了无限的希望。智能化家居也是近年来刚兴起的新理念，这一理念充分显示了人们对智能化居家环境的追求。智能化家居随着互联网的发展以及无线网络的出现，逐步进入无线网络控制时代。智能家居主要由无线网络、计算机、网络信息、网络通信以及系统化模块等综合运用于家居，形成的智能化家居控制系统。智能家居控制系统主要有智能化照明控制系统、智能化安保监控报警系统、智能化家电控制系统、智能化编程定时系统、智能化室内环境调控系统以及室内外远程操控系统等。下面我们就针对智能家居控制系统软件设计开发以及软件调试进行研究。
1智能化家居控制系统的特色
随着智能化的不断发展，智能家居理念应运而生。智能家居这一理念的提出目的就是：利用多功能化的智能服务为家庭带来环保、舒适、便捷、安全的居家环境。这样的居家环境不仅能给人们带来高效舒适的生活，也能帮助家庭成员保持交流的畅通，优化家庭的生活方式，帮助我们合理安排时间节省时间，增强居家环境的安全性。这些目标、这些优点的进一步实现，无一不需要智能化控制系统来进行操控运行。因此智能化家居控制系统作为智能化家居的的核心，其重要性也是不言而喻了。
然而传统的智能化家居在远程操控上的具有控制效率低、控制方式单一等缺点。随着无线网络以及物联网的飞速发展，我们就能将检测系统控制系统以及互联网有机的结合在一起进行研究，弥补传统的智能家居在控制系统上的不足。智能化家居控制系统需要结合各种模块进行开发设计，下面我们就针对智能化家居的核心内容，智能化家居控制系统的模块分类、各大模块控制系统的软件设计开发等方面展开论述研究。
2智能家居控制系统的分类以及软件设计研究
智能家居控制系统由软件和硬件系统结合构成，这里我们可以把硬件比作我们的身体躯干，软件就是我们的大脑。那么正常运行的基础是硬件，进行分析操控、发布命令的主要部分是软件系统控制。智能化家居控制系统主要分为照明控制系统、家电控制系统、环境控制系统、安保监控报警系统等。下面分别对各类控制系统进行分析以及各类智能家居控制系统的软件设计研究。
2.1照明控制系统以及控制软件设计
一天内有一半时间属于夜晚，因此照明控制系统对于智能化家居控制系统来说是必不可少的。照明控制系统主要包含各类照明灯具、光敏感应器、声敏感应器、单片机系统、输入输出控制器、红外传感器以及电线等构成。
照明系统的核心就是单片机，在这里单片机是整个系统的终端控制芯片，可以进行数据采集分析以及发布数据命令来完成人们的智能化网络操作等。红外感应器以及光敏感应器是用来检测光的强度和是否有人，以此来产生分辨信息输入到单片机控制系统，来控制照明系统的开关。光敏和声敏器件可以构成一个对光强度和声控相结合的智能化照明模块。首先，要连接好控制线路，以及各个感应器的正确安装，然后通过串联、并联或者串并联相结合的方式，就可以令这几类照明系统的选择具有可操控性。可以通过控制系统的软件进行调控命令的发布，分别控制或者一起控制都是可供选择，可供调控的。
2.2家电控制系统以及家电控制系统的软件设计
舒适的居家环境内，各类家电的使用是必不可少的。常用家电主要有空调、冰箱、电视、洗衣机、热水器以及各类厨具等等。现如今家电可谓是琳琅满目，品类众多，功能众多，让我们无法很好的选择品类，很好的运用其功能。这时我们就可以设计一款软件，配合相应的家电控制系统来完成对各类家电的智能化使用。
家电控制系统由各类家电、数据采集器、输入控制器、单片机系统、输出控制器、智能开关以及线路等相应器件构成。现今各类家电中，大多数家电已具有单独的智能化操控系统，如空调、电视、洗衣机、热水器等都有各自的智能化操控模块。因此对于家电控制系统我们要做的就是如何把这些单独的小模块给并入到一个整体之中。这时，数据采集器的作用就凸显出来了，我们可以通过系统终端发布命令，数据采集器进行分析调控，然后通过输入输出控制器经由单片机系统进行智能开关的终端控制。要想多个家电一起精确控制就必须把各个家电的位置进行地址编码，把位置编码输入到控制系统的芯片中，根据不同地址编码来精确到对哪个家电进行操控。再把这些小的模块进行串并联整合，通过数据命令进行编码解码来调控终端的数据，进行我们对家电的需求命令。把单独的小模块系统做好后就只需要调控连接在一起，就可以通过软件对终端进行控制了。
2.3室内环境控制系统以及其软件设计
一个舒适的室内环境是生活的必要条件，那么如何能够营造出适合所有人的室内环境呢？这里我们就可以通过智能化室内环境控制系统来实现我们的想法。人对环境的要求也不尽相同，湿度、温度、氧含量等都是最重要的指标。因此智能化室内环境系统必须包含智能化空气湿度调节器，空調，空气清新器等电器，还要有湿度感应器、温度感应器、氧含量感应器等各类感应器，以及数据接收系统，单片机控制系统，输入、输出系统。
可以通过各个小器件的连接来构成智能化控制系统。控制系统在软件可由不同接口控制，来制定不同按键的不同功能。例如室内环境可由加湿、除湿、升温、降温、送风、开机、关机七个接口，七个按键进行最基本的控制。我们在软件上的设计只需把不同的器件进行相应的接口连接，然后通过不同的按键来产生相应指令数据进行传输调节控制。我们需要注意的就是如何让它们在一起运行而不会产生不兼容的问题。这些都需要我们在系统模块设计连接以及相应的软件开发过程中解决。
2.4安保监控报警系统以及相应的软件设计
居家环境的一个很重要的影响因素就是安全性，这里我们就来说一下安保监控报警系统。毫无疑问，居家环境中安全永远是第一位的。安全性因素主要分为外来的和内在的两种。外来的安全性影响因素在安保监控报警系统中主要体现在防偷防盗功能上，可通过视频监控报警系统来实现。内在的安全性影响因素在安保监控报警系统中主要体现在防火防电等功能上，可通过可燃气体报警器、烟雾感应器等报警装置来实现。
视频监控系统模块由视频采集与编码、视频录像、远程传输这三部分构成。视频采集与编码一般采用mp4的压缩格式，然后对视频数据进行缓存，传输至客户终端进行识别验证。这些缓存的视频也能让我们做到对自己家居环境的实时监控，如有偷盗发生，既能提前进行报警，也能留下不法分子的行窃罪证。可以设置软件程序联接至电话上，如遇强行破门破窗而入的情况进行识别，智能打电话到110报警电话以及业主电话上进行报警。
报警模块的软件设计主要是由家居内布置的各个探测器发出警报信息，在报警模块中报警信号分为开、关两中情况，系统由探测器的开关状态来决定是否需要报警。由于家居内报警探测器众多，需要对每一个报警探测器进行逐一位置编码，把位置编码信息输入到系统控制芯片中，这样如果系统接到报警信号的输入，就可以具体定位到哪个报警探测器的位置，也就可以确定需要识别的危险位置在哪儿，然后进一步识别分辨处理。家居内一般主要有消防报警装置，可燃气体报警装置等，通过软件程序的设置，把报警信号在控制系统中进行编写输出，智能报警给相关单位和业主。
3总结
随着智能化的普及，智能家居理念应运而生，本文就智能家居控制系统软件设计研究展开相关论述分析。通过上文分别对智能化家居控制系统的特色，以及智能化家居控制系统的各大模块进行介绍分析。主要介绍了照明控制系统、家电控制系统、环境控制系统、安保监控报警系统等模块，还有对各个控制系统模块进行分析以及各类智能家居控制系统的软件设计等方面研究。
作者：陈德君
第3篇：基于Linux的智能家居研究与实现
1总体设计方案
本系统由室内终端和远程客户端两部分组成。终端采用基于Linux的嵌入式系统，系统分为硬件平台和軟件平台两部分，其中硬件平台由处理器和外围设备组成，而软件平台由嵌入式操作系统和应用软件组成[1]，客户端采用Android应用程序。在应用程序登录账户后可对系统进行访问与控制，整个系统是基于B/S架构模型设计。
2硬件设计
2.1系统主控
本系统以S5PV210芯片作为系统的控制核心，S5PV210采用了ARMCortexTM-A8内核，ARMV7指令集，主频可达1GHZ，64/32位内部总线结构。提供了外设有存储控制器、NANDFlash控制器、摄像头接口、USB控制器等。
2.2传感器采集与控制节点
该方案涉及传感器有DHT11温湿度传感器、MQ-5煤气传感器和HC-SR501释热传感器。控制节点有窗帘电机和RGB-LED，无线传输部分采用TI公司的CC2530F256芯片，运行Zstack协议栈实现自动组网。该芯片基于8051内核，因此该芯片也能与传感器或电机相连，使该模块既作无线传输节点，也作设备控制节点。
2.3射频卡模块
射频部分采用MFRC-522RFID射频模块，该模块是应用于13.56MHz非接触式通信中高集成度的读写卡芯片，是推出的一款低电压、低成本、体积小的非接触式读写卡芯片，可通过UART或者SPI进行控制与传输。
2.4GSM通信模块
GSM通信频谱效率高，接口开放，GSM标准所提供的开放性接口，不仅限于空中接口，而且报刊网络直接以及网络中个设备实体之间。通过鉴权、加密和TMSI号码的使用，达到安全的目的。
2.5视频监控
本系统以OV9650作为采集摄像头，该摄像头具有130万像素，分辨率高达1280x1024，具有标准的SSCB接口和10bit数据接接口[3]。由于S5PV210内部有摄像头接口外设，因此可直接与摄像头接口对应引脚连接。极大提高了图像采集速率。
3系统软件设计
3.1Linux系统移植
构建嵌入式Linux系统需要在PC机搭建交叉编译环境、交叉编译bootloader、剪裁和交叉编译系统内核、制作根文件系统。
搭建交叉编译环境主要步骤有：1）在PC机Linux系统下解压交叉编译工具链源码包。2）针对相应路径，在/etc/profile文件里设置环境变量。
内核剪裁步骤如下：1）编辑Makefile文件。将CROSS_COMPILE=opt/host/armv4l/bin/armv4l-un-know-linux改为CROSS_COMPILE=arm-linux。2）编译内核makemenuconfig配置Linux内核。3）创建内核镜像makezImage。4）Linux内核压缩映像zImage建立根文件系统。
3.2Boa服务器搭建
Boa服务器是一种非常小巧的Web服务器，其可执行代码不到100KB。编译好Boa后，对Boa做一些配置和修改。主要通过对进行修改，配置CGI脚本存放路径在中用ScriptAlias来指明，然后创建HTML文档目录、CGI脚本目录，最后将放到/etc/boa目录下。
3.3Zigbee协议栈移植
Zigbee是一种新兴的短距离、低速率的无线网络技术，主要用于近距离无线连接。Zstack是德州仪器针对该协议栈开发的一套半开源的协议栈，通过移植该系统源码到CC2530即可实现数据采集、加密及自动组网等一系列功能。
4Android客户端设计
4.1Android客户端功能
Android客户端通过与服务器端进行数据交互完成如下功能：（1）获取温、湿度、可燃气体浓度等信息并实时更新显示；（2）查看当天温、湿度图表信息；（3）控制房间内的灯光以及窗帘；（4）查看实时监控视频；（5）控制防盗系统的开关。
4.2HelloCharts开源图表库移植
hellocharts-android是一个可以运行的Android2.2+上的charts/graphs类库，一小部分类型的图表具有动画效果。hellocharts-android在具有硬件加速的Android系统上运行效果最好。性能好，功能完善，UI风格美观，坐标轴精细，适合用于展示各种图表信息。
源码下载地址https：//lecho/hellocharts-android
4.3移动图像监测
通过http方式访问服务器，使用WebView加载网页的方式显示实时图像信息。
5结束语
本系统采用嵌入式Linux作为平台，使得系统便于开发、测试和升级。经实际制作与测试，该系统完全实现上述各项功能，并满足现代家庭生活需求。
作者：万剑锋等
第4篇：物联网技术在智能家居中的有效应用
物联网是新一代信息技术的关键环节，也是信息化时代和数字化时代的重要发展阶段，物联网技术被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网技术发展的核心是用户体验的创新，随着物联网技术的不断进步，其在日常生活中的应用也越来越广泛。在此背景下，物联网的发展进一步带动了居民住宅电子集成行业与智能家居行业的快速增长，物联网技术作为智能家居的核心技术支持，发挥着举足轻重的作用。
1.物联网技术在智能家居中的优势
传统的智能家居灵活性非常差，在兼容方面的性能也较差，而物联网技术凭着其完整的系统，把各种家电等通过无线的方式有机地结合起来，在智能家居方面发挥着无比的优势。以ZigBee为例。ZigBee在智能家居具有“四低”和“两高”的特点，安全可靠，成本低，能够在数千个自由微小的传感单元之间进行协调通信等，通信效率非常高。从技术层面看，ZigBee智能家居方面具有很大的融合性，能够与云端无缝链接，方便管理、溯源和及时感知并控制，必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。
2.物联网在智能家居中的技术
2.1感知层。全面感知是物联网技术的一个特征，即利用射频识别（RFID）、二维码、GPS、摄像头、传感器等感知、捕获、测量技术手段，随时随地地对感知对象进行信息采集和获取。在智能家居中，感知对象分为人们所生活的家庭环境和人本身，传统智能家居中的8大子系统可作为感知层的执行设备。除此之外，物联网智能家居系统还应用了许多典型的感知技术，比如无线温湿度传感器，无线门磁、窗磁，无线燃气泄漏传感器等。
2.2网络层。物联网中的网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，除此之外，还包括家居物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。在智能家居中，网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力，如对数据库的应用等。在网络层中，尤其要处理好可靠传送和智能处理这两个问题。
2.3应用层。应用层是将物联网技术和智能家居专业技术相结合来实现家居智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术和传统家居的深度融合，这主要体现在智能电网应用、家庭医疗应用、多媒体娱乐应用、家庭安防应用和家庭控制应用等。除此之外，应用层还为家庭服务商提供有第三方借口，以提供便于人们生活的各种服务。
3.物联网技术在智能家居中的运用
3.1無线温湿度传感器：主要用于探测室内、室外温湿度。虽然绝大多数空调都有温度探测功能，但由于空调的体积限制，它只能探测到出风口空调附近的温度，这也正是很多消费者感觉其温度不准的重要原因。有了无线温湿度探测器，你就可以确切地知道室内准确的温湿度。其现实意义在于当室内温度过高或过低时，能够提前启动空调调节温度。无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义，当你呆在空调房间时，你对户外的温度是没有感觉的，这时候装在墙壁外的温湿度传感器就可以发挥作用，它可以告诉你现在户外的实时温度，根据这个准确温度你就可以决定自己的穿着，而不会出现出门后才知道穿多或者穿少的尴尬。
3.2无线红外防闯入探测器：这个功能主要是用于防非法入侵，比如当你按下床头的无线睡眠按钮后，关闭的不仅是灯光，同时它也会启动无线红外防闯入探测器自动设防，此时一旦有人入侵就会发出报警信号并可按设定的自动开启入侵区域的灯光吓退入侵者。或者当你离家后它会自动设防，一旦有人闯入，会通过无线网关自动提醒你的手机并接受你手机发出的警情处理指令。
3.3无线空气质量传感器：这主要是探测卧室内的空气是否混浊，这对于要回家休息的你很有意义，特别是对有婴幼儿的家庭尤其重要。它通过探测空气质量告诉你目前室内空气是否影响健康，并可通过无线网关启动相关设备优化调节空气质量。
3.4无线门铃：这种门铃对于大户型或别墅很有价值。出于安全考虑，大多数人睡觉时会关闭房门，此时有人来访按下门铃，在房间内很难听到铃声。这种无线门铃能够将按铃信号传递给床头开光提示你有人造访。另外在家中无人时，按门铃的动作会通过网关传递给你的手机，而这对你了解家庭的安全现状和来访信息非常重要。
3.5无线门磁、窗磁：主要用于防入侵。当你在家时，门、窗磁会自动处于撤防状态，不会触发报警，当你离家后，门、窗磁会自动进入布防状态，一旦有人开门或开窗就会通知你的手机并发出报警信息。与传统的门、窗磁相比，无线门、窗磁无需布线，装上电池即可工作，安装非常方便，安装过程一般不超过2分钟。另外对于有保险柜的家庭来说，这种传感器还能够侦测并记录下保险柜每次被打开或者关闭的时间并及时通知授权手机。
3.6无线燃气泄漏传感器：该传感器主要是探测家中的燃气泄漏情况，它无需布线，一旦有燃气泄漏会通过网关发出报警并通知授权手机。
3.7无线辐射传感器、无线空气污染传感器：对于一些对太阳辐射敏感的人来说，这种传感器具有特别的意义，通过它你可以准确知道出门前是否需要采取防太阳辐射或者防污染防尘措施。
结语：
物联网的出现，给智能家居走进千家万户带来了希望。国内已有一些小区建立了“云社区”，对物联网技术在智能家居进行了初步尝试。然而这只是初步的应用，未来物联网会在智能家居中发挥越来越重要的作用，其强大的感知技术，使智能家居更加“智能”，甚至具备人的某些思维功能，会给人们提供实用、具有粘性的服务，从而使智能家居行业更快的发展。
作者：罗庚
第5篇：智能家居布线设计方案探讨
就目前国内绝大多数房地产企业而言，有无智能家居系统已经成为产品品质的一个重要标志，智能家居也已成为了广大潜在客户关心的一个重点。智能家居是否被潜在客户和业主认同，就必须不能把智能家居作为一个营销噱头，而是要脚踏实地的将智能家居融入自身的产品研发、开发、实施等各个过程中去，只有真正实现其功能才能真正的让地产产品提升品质，给予业主生活上的方便，最终达到让业主满意，从而提升了产品的核心竞争力。国内各大科技公司也顺应时代潮流推出了其各自的智能家居产品，从而设计行业基于各类智能家居品牌的通用设计、施工成为了当下必须解决的一个问题。
在进行智能家居设计、施工论述之前有必要简单介绍一下智能家居的概念以及其主要组成部分。智能家居就是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。
智能家居系统主要实现的功能主要有：家庭安全系统、家人看护系统、家庭通讯系统、照明控制系统、电动窗帘控制系统、管网控制系统、暖通控制系统、能耗监测系统、环境监测、背景音乐系统以及家电控制等系统。随着科技的进步医疗健康等也已慢慢的成为了智能家居的一部分。
目前智能家居的主流产品有两种形式，一种是智能家居控制器加智能网关作为控制中心，另一种及在原可视对讲户内机基础上集成了智能家居功能。而作为房地产企业，无论是从成本角度还是施工层面来说第二种方案都是首选。而就其控制方式来说，不外乎两种：无线控制及有线控制。无线控制市场主流基本采用ZigBee技术和射频技术进行无线传输控制，而有线控制顾名思义就是通过敷设线路进行直接控制。要想完成一个性价比高的设计，也就是一个优秀的设计，设计师必须明白智能家居的各种控制方式的工作原理，以及各种控制方式的优缺点和成本造价高低，下面笔者对有线控制及无线控制的工作原理进行分项说明。
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。他的优点是低功耗、低成本、通信时延短（快速控制）、网络容量比较，缺点就是通信距离短、穿透性不好。应用在比较小的户型（两室一厅，两室两厅）还是比较好的，三室两厅及以上距离比较远的房间信号传输就不是非常流畅。
而射频技术（RF）是RadioFrequency的缩写。其原理为由扫描器发射一特定频率之无线电波能量给接收器，用以驱动接收器电路将内部的代码送出，此时扫描器便接收此代码。其优点是安全性高、寿命长、穿透性好、低辐射、低能耗。缺点就是成本相对较高、无方向性。采用射频技术传输的智能家居系统无户型大小限制，适用范围较广。
有线控制主要是采用控制线布线的方式直接控制，各大智能家居品牌设备要求一般采用两线制总线或者超五类网线。有线控制的优点就是可靠性高，而缺点需要前期工程土建预埋管路较多，如土建室不进行不布线则装修时需要进行管路敷设。下面就以实际户型为例着重对如何布线进行详细的研究。
从实际工程布线过程中可以看出，若将智能家居设计在建造楼房之初就考虑好预留预埋管路，楼板内需要敷设的管线会非常交错复杂，目前国内地产住宅楼板的厚度基本上均为100mm，而能进行电气管路敷设的空间（楼板两层钢筋网之间）仅在30～40mm左右。电气的强弱电管材管径一般选用普通焊接钢管？15或者阻燃PVC管？20，而前者？15指的是公称内径，查表其外径略小于20mm。施工过程中无论如果采用钢管，在楼板敷设空间内进仅能进行一次交叉，如进行二次交叉必须有足够的缓冲空间才能实现，当交叉较多且比较密集时会导致无法施工。如采用阻燃PVC管，因为该材质弯曲相对容易，施工相对快速，各大地产均多采用，但是如果交叉过多时，往往不可避免会受到上下两层钢筋的挤压，因为其材质无法与钢管材质抗压，最终的结果就是PVC管受压严重导致管道变形无法顺利穿线，预留预埋管道失败。现有住宅强电管线越来越多，网络宽带、电话、报警、电视各种管线随着户型的增多而增多。在能满足基本的强弱电管线敷设的前提下，进行智能家居的控制线的敷设无疑是难上加难，基本是个不可能完成的任务。如果采用在住户精装修时进行布线，作为地产商在进行产品售卖时又无法对自己客户一个满意的答复，而每个业主的需求又是千差万别，也无法统一制定标准进行施工布线。
综上所述，智能家居系统有线控制方式虽然传输稳定、通信安全，但是前期预留预埋成本较高（管材、线材、人工费用），施工风险较大，且由于业主有对智能家居各个子系统的需求不一致，往往会在一定程度上会造成极大的工程投资浪费。
合理的选择智能家居子系统信息传输方式，可在满足功能要求的前提下尽可能的控制建造成本，降低工程施工难度，提高地产产品的整体品质。智能家居约有十几个子系统（随着科技的几部，子系统会根据市场需求增多），笔者根据智能家居各子系统的信息传输可靠性、控制频繁度以及工程施工难易程度对其信息传出进行逐项说明：
通过上述图表我们不能得到一个结论：无线和有线互补的布线方式能完美的解决布线难、信号传输等技术问题。该方案能大大降低工程的布线成本，而不降低智能家居的信息传输可靠性，满足智能家居布线要求。
任何一种弱电系统的布线都不是一成不变的，而是设计师根据每个工程的特点及需要经过系统考虑后得出的。本文所拟定的布线思路是基于智慧社区的住宅楼的，是既能节省工程成本又能满足当下产品定位需要的一种布线方案，随着科学技术的快速发展，笔者相信智能家居還会有性价比更高的布线方法出现。
作者：左臣华等
第6篇：基于无线传感器网络的智能家居安防系统
随着社会的不断发展，科技对于人们生活的影响越来越大，已经逐步的走入了人们日常环境中。伴随着生活水平的不断提高，人们越来越看重家居环境的重要性和要求，而智能家居系统则恰恰体现了人们对于绿色建筑的基本要求，具有非常重要的核心意义，因而智能家居系统对于社会发展的重要意义愈发凸显。因此，对于智能家居系统的发展以及建设是人类社会未来发展的必然选择。
一、无线传感器的节点设计
传感器是智能家居安防系统中的重中之重，尤其是无线传感器除了传感器以外，整个安防系统还需要一定的网络信号传输设备等等，这些不同类型的设备在整个控制中心的指挥之下互相交互形成一定的综合性的家居安防系统。一般来说，智能家居安防系统是一个技术的集合体，其中涉及到了多项信息技术的综合应用，例如网络技术、模块嵌入技术以及传感器技术等多种类型。而其中的传感器目前主流的又有多种类型，例如感光传感器、温度传感器、湿度传感器以及热红外传感器等等，一般在家庭安防监控系统中常用的传感器是热红外网络传感器。在家庭安防的监控网中，家庭环境中的不同类型的传感器与各个网络的节点密切实时连接，不同的节点之间可以借助一定的协议来实现连接，进而保证在一定的环境信息基础之上进行协同工作，共同完成了家庭安防的保护工作。恰恰传感器凭借着其自身的优越性，例如网络容量大、数据量较小、实时性好等，进而来发挥出整个网络在传输数据信息的可靠性和安全性，体现了家庭环境监控网络的优势。
二、家居安防系统实现安防功能的过程
智能家居安防系统的技术基础就是无线传感器网络，在进行一定的安防功能时必须要首先在控制中心的基础之上建立一定的网络节点布设工作，然后借助计算机、工作站以及信息模块等来进一步完成家居安防系统的不同方面的功能。具体来说需要结合实际的系统功能来进行传感器的节点设置，只有这样才能够充分的获取一些相关的智能家居信息。对于传感器节点的分布位置要做到全面而且有计划性，不能在一些关键位置遗漏这一步骤完成之后需要建立一定的门牌号以及节点号，通过书写明确的节点代码来实现智能家居门牌号的一一对应。一般在具体的房间之内按照统一规划的基本原则，要建立适合的节点数量从而来进行全方位的模拟实际情况，这可以说是完成整个系统功能的重中之重。最后的一个环节是基本的数据处理环节，数据处理的目的在于帮助系统识别智能家居安防系统的内部语言。具体来说数据处理功能方面主要是有如下几个方面：
（1）对于无线传感器网络内所涉及到的传感器的对应节点位置信息进行处理，通过处理能够获取一些关于室内的温度、光强等方面的信息，同时能够将传感器收集的数据信息进行打包或调整，然后借助一定的sink节点来发送到整个智能家居安防系统的其它方面的模块。
（2）系统控制中心对于数据信息的处理过程主要是基于数据库的存储，通过对数据信息的存储来实现实时的调用。
（3）智能家居安防系统还需要处理一定的规划数据，然后在这一前提条件之上进行后期参数的优化处理，进一步的发送控制指令。
三、基于无线传感器网络的智能家居安防系统的意义
智能家居的逐渐应用于人们生活的各个方面，尤其在家居安全方面直接解放了人们的传统的安防习惯，提高了人们的生活安全感，保证家庭实现了当代社会的安全保护。但是在以往的智能家居系统中，大多数是通过被动模式来实现防护功能，一般是借助有线连接来进行交互，除了要有专业的人员以及公司去安装和维护，还需要较高的施工成本。同时还存在施工周期长、系统灵活性比较差以及缺乏充足的扩展功能等问题，无法有效的解决用户更新升级等很多问题。而通过无线传感器网络技术作为基础，就可以有效地降低维护成本，而且具有灵活的部署等特点，可有效解决传统家居存在的问题。所以，基于无线传感器网络技术的智能家居系统在未来值得人们所关注，能够充分地满足人们对安全生活环境的基本要求。
四、基于无线传感器网络的智能家居安防系统的安防应用
在无线传感器网络环境内的智能家居安防系统有广泛的实际应用，举例如下：
（一）门禁识别
當前的门禁识别系统已经成为智能家居安防系统的典型代表，对于门禁识别分为以下两种情况：第一种情况就是具有允许身份的人的进出，允许的人通过自身的红外发出的一些信号传送到门禁系统，系统经过与存储数据库当中的数据进行对比，然后明确之后进行协调控制器来开启门锁。第二种情况就是不被允许的人，门禁系统经过信息比对之后发现没有匹配，则通过一些视频摄像拍照等不同的方式来得到人脸图像。通过安防系统控制中心来进行图像的发送，经过一定的人工识别来进行远程控制，开启门锁。
（二）火灾报警
火灾报警系统是智能家居的安全性的体现。无线传感器网络中安防系统的火灾报警部分一般涉及到不同的传感器节点，其内部设置了不同的检测火灾的数据的指标，一旦检测到的火灾数据超过传感器内部的标准值，那么就会主动传递火灾报警信息。
结束语
对于智能家居安全防护系统而言，其实际上就是一种信息的反馈系统，该系统设定了一些参照量，这些参照量有很多方面，例如家居环境的温度以及湿度、家居环境的光强以及人体红外感应等不同的方面。按照这些环境的实时变化来进行一定的反馈，同时做出及时的响应，例如通过控制环节来进行远程开关门控锁的，或者是在家中无人时门控锁被强制打开就自动出现一定的报警声音同时做出一些消息通知或者报警等操作。总之，智能家居安全防护系统具有非常广阔的发展前景以及应用价值。不仅符合智能建筑的基本要求，同时也可以降低智能建筑安防管理压力，降低事故率的发生。
作者：单立娟
第7篇：基于微信公众号的智能家居系统的设计
1前言
广义上，人们将集成了智能组件，让家居产生智慧，使生活变得更加舒适智能的系统称为智能家居，其包括了家电控制，网络服务，设备智能化和的房屋基建的相关新技术。在现代家居生活中，家居智能化是未来的趋势同时也是不可避免的。智能家居预计也是继移动互联网后的下一个风口。当前，包括美的，海尔等国内家电巨头已经推出自家的网络控制化家电，可以说智能化家居是趋势，各家也在争夺用户，希望尽快实现生态化。但考虑到价格，售后等商业因素，目前实现一家独大的生态化家居系统是不现实的。
本系统以微信公众号为入口，通过部署第三方服务器，以及家局主控，实现家居环境的智能检测与控制，营造智能化家居生活。实现远程控制，环境改变预警以及环境智能调整。以微信公众号为入口不仅可以凭借微信庞大的用户群体实现推广，而且免去了开发维护客户端的繁琐工作。
2系统设计
2.1分布式设计
智能家居系统采用分布式设计，通过基于STM32的主控与各家电通信与进行控制。主控与家电进行点对点通信，间隔时间内可以检测每个家电的状态，并且向云服务器发送其状态。家电与家电间并不会进行通信，一切指令由云服务器下发到主控，主控进行消息的分发。采用分布式的设计减轻了云服务器的压力，并且减少消息并发的可能性。如图1所示。
2.2事件过程与驱动架构
在申请微信公众号后，通过启用开发模式可以将用户发送的信息转传到云服务器。而云服务器将数据解析处理后将指令发送到主控中。
当用户通过微信公众号发送指令时，数据将以通用标记语言格式傳输到云服务器，在验证了消息的正确性后检索数据库并且匹配用户名。要是匹配不成功则用户说明尚未注册，此时会提示用户注册。一切正常后，云服务器将发送指令到主控，主控检测数据库改变后依照数据库更改执行操作，也即发送对应指令到对应的家居终端，而后终端返回执行结果。如图2所示。
大多数的智能家居系统会遍历每个家电设备，获取其工作状态和工作参数，这种方式下各个模块的耦合度高，相应速度大大降低，十分不利于自身扩展和维护。故本系统在设计主控的时候采用事件驱动的软件架构。基于事件驱动的编程包含了一个事件总线，用于对不同的模版发送或监听事件，各模块不需要了解具体的内部逻辑，只需要监听触发事件的动作并响应。
2.3系统通信协议
为解决不同平台间的协议问题，本系统采用集成的通用机制WebService数据交换技术，相比传统的轮训轮询Polling技术，即特定的时间间隔内向服务器发出请求，然后服务器返回最新的数据到客户端，在高请求下更抗崩溃。在数据传输方面，基于XML通用标记语言和HTTP协议实现数据的跨平台传输。采用XML技术将信息格式化，为平台将信息的封装与解析提供了唯一标准。并且XML技术的高扩容性满足大量信息的传递需求。以微信服务器与云服务器之间数据传输为例子，说明数据传输过程。当用户通过公众号发送指令时，微信服务器将组装一条包含发送者，接受者，内容，类型，时间，ID的XML信息。当然系统之间的通信协议Http协议将数据传输给云服务器。
3主控的设计与硬件通信原理
3.1硬件通信设计
硬件主控采用了意法半导体公司的stm32系列单片机，该系列单片机基于ARMcortexM3内核，具有高性能、低功耗和价格便宜等优点。主控与服务器之间采用Wi-Fi进行通信，通信方式基于TCP/IP协议，主控与服务器握手成功后，由服务器提供接口，主控对接口进行访问得到相应的数据，经过处理后发给各个节点。其中，主控访问服务器是基于HTTP协议，向服务器提交GET请求后获得数据。得到数据后由stm32单片机进行处理并通过ZigBee网络发送到相应的节点。节点收到主控发送的数据后进行判断，确定数据有效后执行相应操作，并向主控发送状态信息，主控通过POST请求向服务器提交数据。
3.2主控的设计
如图3所示，主控的电路由三部分构成，分别为Wi-Fi模块、ZigBee模块和主控芯片，Wi-Fi模块负责向服务器请求和提交数据，ZigBee模块负责向节点下发请求，主控芯片负责对数据进行处理。节点则有控制模块和ZigBee模块组成，控制模块负责在接收到指令后进行相应的动作对插座等设备进行操作。
3.3硬件中的ZigBee通信
主控与各节点间使用ZigBee进行通信，ZigBee是一种基于802.15.4标准的低功耗局域网协议，该协议具有自组织、低功耗、低复杂度等优点，十分适合使用于智能家居的网络构建上。ZigBee采用的通信方式是组网通信，组成网络后即使某一通道干扰严重或是已经断开，ZigBee也能通过组成的网络的其他通道将数据顺利发送。
4总结
智能家居是人们享受科技发展成果的最直接体现，服务于人们生活起居。实事求是的说目前产品的开发还未形成生态化，也只有形成生态化才能使智能家居得到长足发展。本文完成了云服务器和微信公众平台服务器的设计与开发；针对智能家居提出了新的入口和管理平台；
通过设计分布式主控系统实现智能家局的高效管理；云服务器上收集用户使用数据，实现智能适时自启动。
作者：黄利华
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