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智能家居系统和设计

摘要近年来,人工智能越来越受到人们的重视.物联网技术的快速发展为未来家居的智能化、自动化提供了实现的可能,人们通过集成应用即可监控家里的环境以及各种设备.本文阐述了智能家居概念以及类型,同时对智能家居系统的功能进行了设计.文章介绍的系统概念及功能设计,对于未来智能家居功能设计具有一定的理论参考意义.

关键词物联网；智能家居；应用分析

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）225-0145-02

当今时代,计算机技术不断进步并广泛应用于生活,物联网也掀起了热潮.智能家居系统作为物联网技术的重要表达形式,实现了人与家居设备之间的有效沟通,改善家庭生活品质.如今,智能家居凭借其多样化的功能、方便快捷的操作方法吸引各企业逐渐加大对智能家居产品上的投入.智能家居的市场规模也在不断扩大.可见将来智能家居产品将变成市场的一大发展主流.因此,下文将对于智能家居系统的概念做出叙述,同时也对智能家居的功能提出新的设想.

1 理论分析

1.1 物联网体系结构

物联网是当代信息科技的重要结构组成,通过计算机科学技术,传感器技术,无线通讯,射频识别(RFID) 等技术,将物与物连接起来,实现物与物之间的互联互通,使家居产品变得智能化.通常应用于智能家居,智能机器人,跟踪定位等,使人们的日常生活变得更加方便快捷.

物联网的结构体系通常可以划分为3 个板块：感知层、网络层和应用层.

在物联网中,为了让物体收集传达信息后进行实际操作,就必须使物体具备感知与收集信息的功能,这就是感知层的意义所在.感知层和人类的感应系统十分相似,可收集周围环境的温度,湿度等相关信息,然后将收集到的相关数据传递给网络.感知层主要由各种传感器,RFID 和激光扫描仪等信息传感设备组成,各类传感设备能够使物体与物体之间形成感应链,从而达到自动化的交流.

网络层类似于神经中枢和大脑,基本作用就是传达感知层收集到的各种数据,然后通过通讯模块将收集到的数据传递给应用层.

应用层的主要功能就是处理网络层所传递的信息,并进行实际操作,实现物体与网络之间的互联互通,从而真正达到物体的智能化.

1.2 智能家居技术

目前,智能家居按布线方式可以分为有线以及无线.有线智能家居运行稳定,但需要在房内进行布线,成本较高、且难以对设备改动.而无线技术更加便捷,灵活.但目前具有容易受到信号干扰的特点.随着无线传输技术的逐步优化,以下列举主要的无线技术.

1.2.1 无线WiFi 技术

WiFi 在人们的社会中十分常见,普及程度极高.在无线智能家居中,WiFi 技术的应用也最为普遍.WiFi 技术操作简便,只需要将网络与设备连通就可以进行使用.其较快的传输速度,较远的工作距离以及其无线电波覆盖范围比较广的特点,使得WiFi技术拥有相比其他无线技术的巨大优势.但是WiFi技术的美中不足就在于其较低的安全性能,以及稳定性较低,容易出现信号不稳定的情况.

1.2.2 ZigBee 技术

ZigBee 是一种新型的无线连接技术,该技术相对于现有的各种无线通信技术具有较高的安全性能,且目前尚无ZigBee 技术的方法,其原因是ZigBee 技术的组网结构采用蜂巢结构的形式,并且采用了高级加密系统.ZigBee 网络比较稳定,相比WIFI 技术很少出现不稳定或者断网的情况.ZigBee技术还具有高网络容量的特点,能够完全满足家庭或者小型团体的实际需求.ZigBee 在智能家居上的应用关键在于其拥有双向通讯能力,能够对不同设备发送指令,也可以让设备系统对指令的执行情况以及执行过程中的问题进行反馈,从而实现家居系统与用户之间的互联互通,实现家居系统的智能化.此外,ZigBee 技术的功耗低,能够在很大程度上节约资源.

1.2.3 Zwe 技术

Zwe 技术的有着简单的结构,较低的成本,并且其信号的有效范围广,输送速度快.但Zwe技术在家庭和社会中并没有被广泛的应用,主要是因为其安全性不够高.与ZigBee 技术不同,Zwe技术的组网结构采用树网结构,就像串联起来的通信设备,一旦其中的一台设备受到攻击而失去通信能力,其之后的所有通信设备都将失去通信能力.而且Zwe 技术的节点很少,所以能够容纳的设备也很少,这两大缺陷使得Zwe 技术的应用范围相比WiFi 技术和ZigBee 技术就小了很多.

1.2.4 蓝牙技术

蓝牙技术是一种在日常生活中应用比较广泛的短距离无线通讯技术.蓝牙技术的功耗低,信号传输速度快,能够极大程度上地满足人们的实际需求.但是蓝牙技术的传输距离很短,需要极近的距离才能实现信息的传输,所以蓝牙技术一般在私人需求方面应用较多,不适合组建庞大的家庭或公用网络.

2 系统总体设计

2.1 系统整体设计

在各种设备中嵌入Zigbee 通讯模块,使得各种家居构成通讯网络.用户可以通过集成平台对这些家居分别进行监控和管理.模块之间构成数据传输的节点,实现网络的连通.

2.2 智能家居功能设计

随着技术的发展,智能家居的功能可以延伸到环境监控的层面,比如温湿度、烟雾火灾报警、燃气泄漏以及光照强度,也可以应用于远程监控,比如非法入室,以及智能化提醒功能.

1）温湿度.温湿度在人们的日常生活中是一个非常重要的参数,直接影响着人们的居住舒适度以及生活体验.智能家居系统自动调节温湿度首先依赖于传感器来实时采集温湿度数据.用户可以在互联网上设定家庭的适宜温湿度.传感器将数据信息传递给控制中心,控制中心对数据进行分析和比较,并将信息整合发送至用户的设备,用户只需要发送指令给控制中心,控制中心便可以将指令发送至空调,加湿器等设备,使其将温度调节至适宜温度,从而使室内温度保持最佳.

2）烟雾火灾报警.火灾对人们的生活来说是一大危害,为了能够第一时间对火灾进行预警并进行处理,用户可以在家庭的每一个房间加装烟雾报警器.当烟雾报警器检测到火灾烟雾时,将信号传递给控制中心,控制中心将失火信息发送给用户,使用户及时得到提醒.用户也可以将命令传递给控制中心,使其将信号传递给其他家居,使其断开电源,从而减少用户的损失.

3）燃气泄漏.燃气泄漏可能会使人窒息,引发爆炸,是人们生命财产的一大隐患.所以用户可以采用在室内安装燃气泄漏报警器,其通过传感器来收集室内燃气浓度的信息,一旦燃气浓度超过警戒值,传感器就会将信息传递给报警器,然后将信息发送到用户设备,从而使得用户可以做出相关处理,极大降低了安全隐患.

4）光照强度.光照强度检测系统可以与其他智能家居系统进行数据互通,并达到智能调控的作用.室内的光照传感器可以感受并整合光照数据,当光强超过了设定的数值,光强检测系统就会将信号传递给控制中心,控制中心可以将信号传递给窗帘系统,使窗帘遮住阳光,从而使室内的光照强度始终处于适宜,也可以通过调节照明系统,在光照适宜的情况下关闭电灯,从而达到了节能环保的作用.

5）非法入室.当用户外出,家庭安全就显得尤为重要,用户可以选择红外传感系统,在用户家门口和窗户的两侧设置红外传感器.当有人非法进入时,人体会阻挡红外线的发射路径,从而在传感器内形成信号,并且第一时间将信号发送给用户手机,可以使用户快速做出反应并采取相关措施,从而达到了远程监控的功能.

6）智能提醒.智能家居系统的发展是为了使人们的生活更加舒适与便捷,而智能提醒能够通过用户每天的作息时间,经常设定的家居使用数值等,对用户的生活进行数据分析.在可能的休息时间或起床时间提醒用户对家居进行调控.用户也可以将活动安排通过备忘录的形式发送给控制系统,从而使控制系统能够在设定的时间来提醒用户的安排.

3 结论

本文基于物联网以及ZigBee 技术和多种无线通讯方式,实现了智能家居系统设计,对于智能家居的功能进行了设计与阐述,智能家居的功能日趋多样化,但为了能够更好地应用于人们的日常生活,仍需要更好地整合各个功能.在未来,智能化将会在很多领域得到更加广泛的应用,智能家居的发展前景也十分的广阔,智能家居的实用性会在更多方面得到体现.为了更好地使人们使用其功能,更好地体验物联网时展的产物,我们应当更加努力的研究,使智能家居更好地融入人们的家庭环境,更好地为人们服务.

参考文献

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