物联网智能家居

物联网智能家居 姓名:耿智 摘要:

21世纪是信息时代，各种电信新技术推动了人类文明的进步。正是因为通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。智能家居作为家庭信息化的实现方式,已经成为社会信息化发展的重要组成部分,物联网因其巨大的应用前景,将是智能家居产业发展过程中一个比较实现的突破口,对智能家居的产业发展具有重大意义。如嵌入式、zigbee的无线监测系统、无线传感网在智能家居方面的应用。 关键词:智能家居、无线传感网 引用:

传统的智能家居实现一般是通过有线线路的布线方式对楼宇设施进行控制和通信，很难脱离各种线缆的束缚、安装成本较高，而且系统的扩展性也很差。基于无线传感器网络技术的智能家居系统不仅可以摆脱线缆的束缚、降低安装成本，而且系统的扩展性也有了大幅度的提高。本文设计的智能家居系统实现了对家庭环境的检测和控制，组建了基于无线传感器网络技术的家庭网络。 1 无线传感网技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Networks WSNs)是由众多传感器节点构成的无线网络。其目的是感知、采集和转发网络覆盖的感知对象的各种信息，并发送给观测者。传感器节点、感知对象和观测者是无线传感器网络的3个组成部分：无线网络是传感器之间、传感器节点与观测者之间的通信基础，用于在传感器与观测者之间建立通信路径；感知、采集、处理、发送感知信息是传感器网络的基本功能。传感器网络中的部分或全部节点可以移动。传感器网络的分布形状也会随着节点的移动而不断地动态变化。传感器节点由电源、传感器元器件、处理器CPU、存储器、通信部件和软件几部分构成。

与传统的数据采集技术相比，无线传感器网络系统的优势主要体现在：感知范围扩大、容错性能提高、测量的准确性提高、成本降低，此外，由于无线传感器网络具有很高的智能性，部署方便，可以长期在无人干预的环境中自主工作。大大降低了使用和维护的成本。

智能家居系统可以划分为外网、网关和内网3个部分。外网可以是小区局域网、有线电视网、电话网和Internet等，大多采用比较成熟的技术。内网则是用于互连家庭内部各种家电、设备的局域网，由于所连接的设备千差万别，其组网形式也表现出很大的多样性。家庭内网根据其功能大体上分为3类：用于实现控制功能的控制网络，用于交换数据信息的数据网络和用于传输音频和视频的多媒体网络。家庭网关是连接家庭内网和外网的网络连接设备，将内网接入外网，为外网提供对家庭内部联网设备的控制功能；同时家庭网关允许家庭内部可以采用不同的联网技术，利用网关为不同的通信子网提供桥接的能力，使各子网内的联网设备之间可以相互通信。智能家居系统总体结构框图如图1所示。

智能家居系统是一种基于单片机的可通过电话、互联网络访问及控制家居设备的控制系统。智能家居网络控制系统通过数据采集、命令控制模块和TCP/IP协议模块实现安全监控网络化，命令控制分为3种模式:1）电话远程控制；2）网络远程控制；3）现场当机操作。

智能家居网关是整个系统的核心，主要负责与系统中的各模块协同工作。通过单片机及模块中的各接口实现对整个系统的调度。该模块既可响应来自外部的电话及互联网络的控制请求指令,通过对指令的解释,传输相应的状态信息或控制调度各模块动作,也可响应家居内部的安防报警请求,并通过电话模块向用户发送报警信息。

硬件部分包括CPU基本系统、以太网接口、RS2485接口、RS2232接口、USB接口。CPU基本系统包括电源、复位、Flash、内存等电路。

随着计算机技术、控制技术、图像显示技术、通信技术的不断发展，通过现有的因特网和PSTN实现远程控制越来越普遍，组建基于无线传感器网络技术的智能家居系统，可以满足低成本、低功耗、易操作、易安装、易扩充的设计思路，并且系统安装方便，适用范围广，具有很好的实用价值。 2 嵌入式系统在智能家居中的应用

嵌入式系统诞生于微型机的时代，嵌入式系统地嵌入性实质是将一个计算机嵌入到另一个对象体系中去，这些都是认识理解嵌入式系统的基本出发点。由于嵌入式计算机的系统要嵌入到其他对象体系中，实现的是对对象的智能化的控制，所以，它有与通用的计算机系统不同的技术的要求与技术的发展方向。 智能家居是利用计算机技术，网络通信技术和传感技术等。依照人体工程学的原理，将我们生活中的各种电子设备有机的结合起来，通过网络化综合智能控制与管理的一种嵌入式系统。

电子、传感和网络技术的不断发展和人们生活质量的提高，家居生活中的电子产品不但种类越来越多，功能更加完善，应用更加普遍，而且越来越智能化，最普遍的家居生活电子产品种类达数百种，实现对如此之多的家居电子产品的综合控制是智能家居发展的必然趋势。

无线智能家居控制系统总体结构及功能文中提出的基于ARM9 的无线智能家居控制系统主要包括ARM9 核心控制模块，无线通信模块、LCD 触摸屏模块和家居电器，另外 还有传感检测，语音报警和电源等模块。

其中ARM 是整个系统的控制核心，通过GPRS 和ZigBee 无线通信网络收发控制指令实现对家居电器进行综合监控，同时提供防火墙的功能，阻止外界对家庭内部设备的非法访问和攻击。无线通信模块分为本地和远程两部分，本地通信主要通过新型的ZigBee 无线通信技术实现系统与家居电器的通信，达到对其控制；远程通信是利用手机通过GPRS 通信网络或利用计算机通过互联网实现人与控制系统的通信，进而达到对家居电器的远程监控。采用无线通信技术省去了布线使家居布局更加灵活，远程控制使家居电器工作更加贴近人们的工作和生活要求。

信息时代，数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也地嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势； ①、嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持。

②、网络化、信息化的要求随着因特网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂

③、网络互联成为必然趋势。未来的嵌入式设备为了适应网络发展的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。

④、精简系统内核，算法，降低功耗和软硬件成本。

⑤、提供友好的多媒体人机界面。嵌入式设备能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。