前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇智能家居系統(tǒng)范文，相信會為您的寫作帶來幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

智能家居系統(tǒng)范文第1篇

一、Bticino智能家居系統(tǒng)的構(gòu)成

Bticino智能家居系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，整個系統(tǒng)充分體現(xiàn)舒適、安全、節(jié)能、通訊的特點，具體體現(xiàn)在：

1.舒適：有多種編程的情景模式，有物理量采集和控制的模式，可以進行時間安排。

2.安全：用多種探測器構(gòu)成立體的安全防范體系，報警后有自動、手動呼救及系統(tǒng)聯(lián)動的功能。

3.節(jié)能：通過編程實現(xiàn)能源的自動化控制，對各種情景模式能通過編程定時燈具和家電，可節(jié)約30%以上的能源。

4.通訊：住戶可與控制中心、門口保安通訊，也可采取遠程呼叫的方式。

在體現(xiàn)以上特點的基礎(chǔ)上，整個系統(tǒng)可分為燈光窗簾、家電自動化系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、安全報警系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)等子系統(tǒng)。所有子系統(tǒng)之間可單獨安裝使用，也可進行信息共享和聯(lián)動。

二、系統(tǒng)總線結(jié)構(gòu)

整個系統(tǒng)由現(xiàn)場總線聯(lián)接，系統(tǒng)總線采用一根雙絞線也即2芯線傳輸，該總線支持串行聯(lián)接、星型聯(lián)接、環(huán)型聯(lián)接及混合聯(lián)接。二芯線沒有正負極性，可任意聯(lián)接，安裝調(diào)試簡便，節(jié)省工時，減少差錯，增加穩(wěn)定性和可靠性。二芯線中可同時傳輸：DC27V電源信號、SCS-BUS協(xié)議的通訊信號、音頻信號、視頻信號等4種信號，在控制領(lǐng)域具有全球領(lǐng)先的地位。

一方面在有線通訊領(lǐng)域，將線材的芯數(shù)減到最少，且傳輸?shù)男盘柊水斀袼械亩嗝襟w信息；另一方面與無線通訊相比，則更加穩(wěn)定可靠，不受建筑墻體和其它建筑材料的影響，各種電磁干擾的影響也能降到最低程度。

三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)都具有相同的結(jié)構(gòu)，有控制器、執(zhí)行器、負載及系統(tǒng)電源等設(shè)備組成?？刂破髋c執(zhí)行器均可通過編程或設(shè)置方式來調(diào)整用戶需要的各種控制模式。所有的控制和執(zhí)行器均可根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)或用戶需求進行模塊化整合設(shè)計，擴展、升級簡便。詳見系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

四、控制方式

系統(tǒng)中多種控制方式，可安裝在不同的住宅環(huán)境中，方便用戶的各種操作，有按鍵式控制器、菜單式控制器、觸摸屏控制器等，其中可視對講系統(tǒng)的室內(nèi)機同時也可作為智能家居的控制器。

1.按鈕式控制器：可以通過設(shè)置達到點控，區(qū)域控制，群控，總控等；另外根據(jù)控制模式可設(shè)置成開關(guān)型；單開、單關(guān)、窗簾雙向開關(guān)等。該控制器可以通過組合，達到各種不同的功能，其顏色也可以根據(jù)客戶的需求自行選擇。

2.觸摸屏控制器：可以控制整個系統(tǒng)的任何動作，如點控、區(qū)域控制、群控、總控、場景、調(diào)光等，通過與電腦連接后實現(xiàn)編程。

3.場景模塊和場景控制器：該場景模塊可以預設(shè)16個場景，場景可以在觸摸屏上操作，也可以通過四場景控制器進行操作。

4.紅外遙控接收器：通過手持遙控器可以實現(xiàn)點控，調(diào)光，或控制不同的場景，一個紅外接收器可以設(shè)定4個場景。

5.其他信號轉(zhuǎn)換控制器，如光線，風速，時間等信號轉(zhuǎn)換，通過總線傳輸以后控制相對應的燈光，窗簾等設(shè)備。由于系統(tǒng)采用總線制，所有控制器的布線和安裝變得非常簡單方便。

五、協(xié)議特點

Bticino智能家居系統(tǒng)所采用的協(xié)議為具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SCS-BUS協(xié)議，該協(xié)議在歐洲現(xiàn)場總線控制領(lǐng)域具有較高的知名度，與EIB協(xié)議一樣有著廣泛的合作應用。該協(xié)議是一種開放式、數(shù)字化、多節(jié)點通信的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，該協(xié)議具有通信效率高、報文短、實時性好、糾錯能力強以及控制簡單、擴展能力強等特點?？梢耘c電腦及IP網(wǎng)絡(luò)進行轉(zhuǎn)換通信，節(jié)點數(shù)量可以自由擴展，支持各種總線聯(lián)接方式，不受傳輸線材上的分布參數(shù)影響，最長傳輸距離在不加中繼的情況下可達2KM。

智能家居系統(tǒng)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】STC12C防盜遠程控制家居安全

1 研究背景

智能家居，亦稱智能住宅，英文Smart Home，是將家庭相關(guān)的通訊設(shè)備、家用電器和家庭保安裝置，通過總線技術(shù)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理。

智能住宅的概念起源于美國，其在美國的發(fā)展也是最為迅猛的。隨后歐洲、韓國、日本、新加坡等國家住宅智能化也飛速發(fā)展。

據(jù)中國住宅與城鄉(xiāng)建設(shè)部數(shù)據(jù)顯示,中國有建筑總面積400多億平方米,每年新增建筑面積20多億平方米,預計到2020年新增建筑面積約300億平方米,達到700多億平方米。隨著住房面積的增加，智能家居面臨的機會也在加大.據(jù)權(quán)威部門，預測到從2012-2015年,建筑智能行業(yè)產(chǎn)值將保持20%以上的增長速度,到2015年將達到1345億元的產(chǎn)值。

2 系統(tǒng)功能及總體設(shè)計方案

（1）一鍵布防：可以通過手機控制安防系統(tǒng)的狀態(tài)；

（2）危險檢測：通過紅外熱釋電傳感器、微振動傳感器、火光傳感器、煙霧傳感器等檢測家居常見的危險狀況；

（3）報警系統(tǒng)：當檢測到異常情況時，通過SIM300模塊進行手機提醒，并立即拉起警報；

（4）顯示模塊：系統(tǒng)外置一塊液晶顯示屏用作系統(tǒng)工作狀態(tài)的信息顯示。本系統(tǒng)的核心SIM300無線通信技術(shù)以控制安防系統(tǒng)的狀態(tài)，當遇到異常情況時,通過手機通知的方式告訴房主，并啟動報警系統(tǒng)。本產(chǎn)品配有液晶屏顯示，方便用戶觀察當前安防狀態(tài)。

3 技術(shù)分析及創(chuàng)新

3.1 GPRS通信模塊

在設(shè)個產(chǎn)品設(shè)計中GPRS通信模塊采用的是SIMCOM公司的推出的三個頻段設(shè)計的GSM/GPRS模塊SIM300，適合于開發(fā)GSM/GPRS等相關(guān)無線應用產(chǎn)品，應用及其廣泛，現(xiàn)在很多高科技產(chǎn)品都有它的身影，常見的如我們的手機，刷卡付現(xiàn)的無線POS機，還有一些應用如無線MODEM卡，無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

SIM300模塊具有一套標準的AT命令集，包括一般命令、呼叫控制命令、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相關(guān)命令、電話本命令、短消息命令、GPRS命令等。而在本系統(tǒng)的設(shè)計中SIM300模塊與GPRS模塊的互相通信是通過串口COM端口連接，通過處理其AT命令，來實現(xiàn)系統(tǒng)與模塊的數(shù)據(jù)傳輸。

3.2 主模塊

SIM300接口電路板，排布了所需基礎(chǔ)電路，安裝了供電電源裝置,電平轉(zhuǎn)換器等。接口電路板可以實現(xiàn)SIM300的無線通信，從而達到與手機無線接收端互相通信的功能，接收呼叫以及短信的接收發(fā)送，通過串口通信控制，判斷AT命令，確定是否有電話及短信。整體的主控由CPU完成，當CPU對收發(fā)的信息進行分析及完成處理后，會做出相應的應答和接下來的處理命令。

3.3 無線通信模塊

為了使該系統(tǒng)很方便的應用在當前的各類家居中，系統(tǒng)中的防盜報警單元與主控CPU之間的通信采用無線方式。模塊選擇當前應用較為廣泛的nRF24L01通信模塊。該模塊是一款新型單片射頻收發(fā)器件，工作于2.4GHz~2.5GHz ISM頻段。內(nèi)置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器等功能模塊，并融合了增強型ShockBurst技術(shù)，其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。

本系統(tǒng)中模塊通過4線SPI通信方式與系統(tǒng)CPU進行數(shù)據(jù)通信。各種傳感器模塊將探測信號輸出至無線通信子模塊，由子模塊的nRF24L01通過無線方式與主控CPU之間完成信息交換。無線傳感器探測通信子模塊采用鋰電池單獨供電，可以方便的放置在距離主機較遠的家居門窗等位置，使該系統(tǒng)的實用性大大增強。

3.4 防盜報警模塊

本產(chǎn)品的報警模塊采用紅外線的熱感知系統(tǒng)，通過傳感器對屋內(nèi)的溫度變化做出反應，發(fā)送信號給主控端，主控端即CPU進行分析處理，發(fā)出下一步的處理命令。從而告知遠程的屋主，及時報警。

3.5 創(chuàng)新之處

（1）無線控制:與有線控制相比，在任何移動通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)都可以通過手機進行遠程控制，解決布線難問題。而且，采用手機無線控制方式，可以節(jié)省大量布線資源及線路老化維修等問題的煩惱，具有明顯的優(yōu)勢。

（2）傳感器控制：相比于紅外遙控必須進行光信號直線傳輸，控制距離有限且受障礙物的限制。基于SIM300的無線控制裝置突破空間距離的局限性，且不必單獨制作紅外遙控器，僅需在我們常用的手機上編輯一條短息指令即可輕松遙控。

4 市場前景分析

隨著科技進步，盜賊作案的手法日益翻新，許多高性能的鎖具被攻破，用時不到20秒。然而，安防意識薄弱和防盜報警手段的落后，給不法分子帶來可趁之機。據(jù)警方一份調(diào)查顯示，只有不到10%的家庭安裝了防盜報警器械，其中很多也因年久失修，維護不當，多數(shù)常常發(fā)生誤報和漏報。

在國家“十二五”發(fā)展規(guī)劃中，將安防規(guī)劃單獨列明，明確指出要“加強公共安全體系建設(shè)。適應公共安全形勢變化的新特點，推動建立主動防控與應急處置相結(jié)合、傳統(tǒng)方法與現(xiàn)代手段相結(jié)合的公共安全體系?！鳖A計到“十二五”末期，我國的安防產(chǎn)業(yè)規(guī)模將實現(xiàn)翻一番的總體目標。

同時，隨著3G技術(shù)的迅猛發(fā)展與廣泛應用，通過有效的信息傳輸，將家庭安防、智能控制系統(tǒng)高度集成，為家庭用戶提供高技術(shù)的智能化手段，以實現(xiàn)快捷、高效的超值服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，云計算的崛起，智慧城市的建設(shè)，人們對智能家居的立場也從最初的觀望轉(zhuǎn)到逐步接受并體驗、使用的階段使智能家居系統(tǒng)由觀念認知轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實的具體項目?？梢?，智能家居正在構(gòu)成一種新興的產(chǎn)業(yè)，有著廣大的市場需求動力。

參考文獻

[1]張宏亮.基于GSM的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計[J].科技致富向?qū)?2011(11).

[2]鄧富,鄭曉軍.M2M技術(shù)在智能家居中的應用[J].數(shù)字社區(qū)&智能家居,2008(11).

[3]曹淑寬.基于SIM300的無線LED顯示屏控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代計算機(專業(yè)版),2011(17).

[4]SIM300C hardware AN_V1.06.pdf SIM300C_SEPC.pdf.SIM300C-EVB_UGD_ V1.01.pdf.

作者簡介

李喜樂（1992-），女，吉林省長春市人。西南交通大學通信工程專業(yè)在讀學生。

楊潤耀（1993-），女，河北省高邑縣人。西南交通大學 通信工程專業(yè)在讀學生。

劉志文，男，湖北省人。西南交通大學通信工程專業(yè)在讀學生。

智能家居系統(tǒng)范文第3篇

關(guān)鍵詞：智能家居，嵌入式系統(tǒng)，Windows CE，Visual C++，Delphi

1 緒論

目前，科學技術(shù)發(fā)展迅速，借助飛速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，人們可以足不出戶地縱覽全球。為了適應信息化的需求，科研機構(gòu)將智能化的理念引入小區(qū)管理，并進一步引入家庭，從而產(chǎn)生了智能家居的概念。將手機通信和以太網(wǎng)通信技術(shù)引入智能家居的設(shè)計，恰好利用了現(xiàn)有的良好的通信條件，使在外的業(yè)主能及時了解家中的安全，提高業(yè)主的安全感，而且通過手機實時控制家電，提高了業(yè)主生活的舒適度。

本文提出了基于嵌入式系統(tǒng)ARM10的智能控制平臺的設(shè)計，功能包括了短信控制家電，傳感器探測非正常環(huán)境并且通過手機短信告知業(yè)主，以及以太網(wǎng)實時視頻監(jiān)控等功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 硬件總體設(shè)計框圖

根據(jù)上文的功能需要，設(shè)計出由ARM10為控制核心，單片機控制的家電控制模塊和傳感器報警模塊，并且包含GSM通信模塊的智能家居系統(tǒng)，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。

2.2 控制核心選擇

智能家居控制系統(tǒng)采用如圖2-2所示的XSBase270作為開發(fā)平臺，該平臺基于Intel?高性能的PXA270處理器，支持Windows CE和Linux等嵌入式操作系統(tǒng)，是針對教學和實驗的多功能實驗平臺。

PXA270處理器的最高主頻可達520MHz，且該處理器被加入了Wireless MXX技術(shù)，大大的提高了多媒體處理能力，而且加入了Intel SpeedStep動態(tài)電源管理技術(shù)，在保證CPU性能的前提下，最大限度的降低設(shè)備功耗[1]。

XSBase270配置32M FLASH ROM，64M SDRAM，并配備了觸摸屏、以太網(wǎng)、USB、串口、CF/MMC、PCMCIA等接口。滿足了智能家居系統(tǒng)控制中心的硬件要求。

2.3家電控制板

家電控制板采用AT89C51為控制核心。擴展板的元件布局如圖2-3所示，其上有四盞LED分別模擬四種家電，三個按鈕模擬三種傳感器。其中四盞LED分別連接單片機的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3；三個按鈕分別連接P2.0、P2.1、P2.2。

2.3.1 串行端口電路

家電控制板采用串口與XSBase270實驗箱進行通信，其采用了經(jīng)典的兼容RS-232標準的MAX232芯片作為串口的電平轉(zhuǎn)換芯片。電路的連接如圖2-4所示：

如上圖所示，家電擴展板采用的是常用的DB9頭作為串口接口，其針腳定義圖如圖2-5所示：

其中2腳RxD為接收引腳，3腳TxD為發(fā)送引腳，GND為信號地引腳。一般情況下普通串口只接這幾個引腳；特殊的串口，如藍牙串口除接上述的三個腳之外，還接了DSR引腳和CTS引腳，是因為藍牙串口的數(shù)據(jù)流輸出采用這兩個腳的信號控制；而其他引腳是跟MODEM相關(guān)的。在智能家居系統(tǒng)中，家電控制板接普通串口，GSM模塊接藍牙串口。

RS-232信號相對于信號地而言，在正負電平之間擺動。發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端輸出的正電平在+5V到+15V之間，負電平在-5V和-15V之間。無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL電平。接收器典型的工作電平在+3V~+12V與-3V~-12V。由于發(fā)送電平和接收電平的差僅為2~3V左右，所以其共模抑制能力差，加上雙絞線的分布電容，信號傳輸距離最大為15m，最高速率為20kb/s[2]。

MAX232包含2個驅(qū)動器、2個接收器和一個電壓發(fā)生器電路，提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。

2.3.2 家電控制電路

家用電器控制的接口電路如圖2-7 所示，K1～K4 為繼電器，分別控制四路家電的閉合和斷開，Q1～Q4 為繼電器線圈電流驅(qū)動，電路由單片機的P1口進行控制，DD1～DD4 發(fā)光二極管用于顯示某路控制電路的工作情況，主要為了調(diào)試電路而設(shè)置。

2.3.3 傳感器接口電路

如圖2-8 所示，在傳感器沒有報警信號時，光電耦合芯片處于截止狀態(tài)，與之相接的單片機端口為低電平；當傳感器有報警，傳感器輸出高電平，此時光電耦合芯片導通，與之相接的單片機端口為高電平，由單片機對報警信號進行采集并做出相應處理。

2.4 GSM通信模塊

GSM通信部分采用如圖2-9所示的西門子MC35 GSM/GPRS無線模塊作為通信工具。它支持EGSM900和GSM1800雙頻，支持數(shù)字、語音、短消息和傳真，使用AT指令控制發(fā)送短消息。它采用9V直流電源供電，通過RS-232串行端口與XSBase270試驗箱連接進行通信。

2.5 視頻監(jiān)控模塊

視頻采集模塊采用使用中星微（Vimicro）公司的ZC0301P芯片的攝像頭， ZC0301P芯片可支持USB 1.1接口，硬件最高支持VGA分辨率（640×480）。在VGA模式下可達到15幀/秒速率，在CIF（352×288）和 SIF（320×240）模式下可達到30幀/秒速率。它通過USB接口連接到XSBase270試驗箱。

2.6總體軟件設(shè)計方案

根據(jù)智能家居的硬件設(shè)計方案，設(shè)計出軟件的總體設(shè)計方案如圖2-11所示：

其中:、

（1）家電控制系統(tǒng)和GSM網(wǎng)絡(luò)通信各自獨占一個RS-232串口。家電控制系統(tǒng)接XSBase270的紅外串口，GSM模塊接藍牙串口。如圖2-12所示。

（2）實時視頻監(jiān)控通過USB攝像頭捕捉圖像，圖像數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到PC客戶端進行圖像還原。

（3）以太網(wǎng)通信基于TCP/IP協(xié)議，測試環(huán)境為局域網(wǎng)，若投入到因特網(wǎng)的應用，則需要在服務(wù)端、客戶端所在的局域網(wǎng)連接到因特網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)——即路由器上，要進行端口映射，才可以進行網(wǎng)絡(luò)的連接。

智能家居系統(tǒng)的軟件基于Windows CE 5.0嵌入式操作系統(tǒng)。Windows CE被設(shè)計成一種分層結(jié)構(gòu)，從下而上一共分為了硬件層、OEM層、操作系統(tǒng)層和應用層共四個層[3]。這種層次的結(jié)構(gòu)將硬件和軟件，操作系統(tǒng)和應用軟件隔離開，以便于實現(xiàn)系統(tǒng)的移植。智能家居的軟件設(shè)計主要是集中在應用層。

3 操作系統(tǒng)的定制

Windows CE 5.0嵌入式操作系統(tǒng)的定制依靠Platform Builder5.0完成。Platform Builder是微軟公司設(shè)計的用于嵌入式操作平臺定制與驅(qū)動程序的開發(fā)的工具。推出它的目的之一就是讓用戶可以更好的將嵌入式操作系統(tǒng)移植到特定的目標平臺上。

3.1 BSP的安裝

智能家居系統(tǒng)范文第4篇

簡單地說就是通過住宅智能主機將您家里的燈光、音響、電視、空調(diào)、電風扇、電水壺、電動門窗、安防監(jiān)控設(shè)備甚至燃氣管道等所有聲、光、電設(shè)備連在一起，并根據(jù)您的生活習慣和實際需求設(shè)置成相應的情景模式，無論您任何時間在任何地方，都可以通過您的電話、手機、平板或者個人電腦甚至語音來操控或者了解家里的情況。實現(xiàn)家庭與外部保持信息交流暢通，幫助人們優(yōu)化生活方式，有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節(jié)約資金。

項目特點

1.平民化價格銷售。智能家居系統(tǒng)以廣大普通家庭可以接受的價格推向市場，一般住宅只要幾千元就能享受到智能家居系統(tǒng)帶來的舒適、安全、便利。

2.安裝簡單。完全不用布線、無需開槽，不論是老房子還是新住宅，不論是普通公寓還是豪華別墅，只需一個改錐就能輕松安全完成。

3.多場景隨意組合。智能家居系統(tǒng)包含智能電器、智能燈光、智能音響、智能家居、智能安防5大子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)不僅可以獨立工作，也可根據(jù)需求隨意組合。

4.一鍵式隨心應用?？梢酝ㄟ^情景面板、遙控器、座機、手機、平板、電腦甚至語音等多種方式操控家中的所有聲、光、電設(shè)備，無論何時、無論何地，都只需一個按鍵輕松搞定。

5.無障礙功能拓展。全宅智能系統(tǒng)具有極優(yōu)越的拓展性能，不論以后家中購置了什么電器設(shè)備，都可以隨時添加到系統(tǒng)中去，而無需更換主機。

市場分析

目前，全國房地產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，小區(qū)智能化已成為一項基本要求，再配上智能家居，“全智能”的概念必然給房地產(chǎn)業(yè)帶來新的賣點和活力，因此“全智能”是二十一世紀房產(chǎn)開發(fā)商力推的主題。中國有13億人口，約4億家庭，每年新建住宅面積達到20億平方米，巨大的家居智能裝修和改裝市場為投資者提供了可觀的盈利空間。

經(jīng)營條件

目前投資者可選擇做經(jīng)銷商或商，投資不需要加盟費或費用。經(jīng)銷商首批進貨額度需達到1.98萬元，縣級首批進貨額度需達到4.8萬元，地區(qū)級總首批進貨額度最高需達到19萬元。進貨累計還有相應區(qū)間的返利。加上店面租金、人員成本等幾萬元左右成本，前期總投入約為5萬—20萬元左右。

效益估算

目前產(chǎn)品以整套銷售的方式進行推廣，每套住宅智能系統(tǒng)包括情景發(fā)射器、安防報警、遙控器、智能主機、開關(guān)面板、窗簾控制器、插座等，每個系列下都有多種不同型號產(chǎn)品。產(chǎn)品指導價格從幾十元至幾千元不等。根據(jù)不同經(jīng)銷及級別，以及進貨給予的優(yōu)惠力度的不同，每個產(chǎn)品平均利潤率在50%—75%左右。平均每月賣出10套產(chǎn)品就能保證盈利在1萬元左右。

智能家居系統(tǒng)范文第5篇

關(guān)鍵詞：智能家居；云計算；家庭網(wǎng)關(guān)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：

文獻標識碼：A 文章編號：1672-7800（2014）003-0080-03

0 引言

在智能家居領(lǐng)域，各個家居之間的通信都是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的。智能家居中數(shù)據(jù)的存儲、可視化需要進行合理、統(tǒng)一的處理。云計算可以提供一個虛擬基礎(chǔ)設(shè)施以處理和整合智能家居中的監(jiān)控設(shè)備、存儲設(shè)備、分析工具、可視化平臺。

云計算作為一種基于互聯(lián)網(wǎng)的大眾參與的計算模式，是在互聯(lián)網(wǎng)對低成本海量數(shù)據(jù)存儲以及大規(guī)模并行計算需求快速增長的背景下出現(xiàn)的新型IT服務(wù)架構(gòu)。云計算服務(wù)不僅包括網(wǎng)絡(luò)上以應用方式提供的服務(wù)，還包括以提供數(shù)據(jù)中心的硬件或者系統(tǒng)軟件為內(nèi)容的服務(wù)。如今，人們把數(shù)據(jù)中心的軟件和硬件稱為云。所有服務(wù)均放置于服務(wù)器端，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)按需使用。

智慧家居這個概念的提出，讓家庭生活開始走向數(shù)據(jù)化和信息化，采用各類傳感器采集家庭生活中的信息，并聯(lián)動相關(guān)的控制器對家庭生活進行智能處理，并且采用專用網(wǎng)關(guān)，將其與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，在家庭中構(gòu)建出一個家庭互聯(lián)網(wǎng)，以真正實現(xiàn)“智慧家庭”，也即智能家居在物聯(lián)網(wǎng)時代的應用。

智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)時代的重要組成部分，其業(yè)務(wù)平臺是智慧家庭的后端管理平臺，是連接千家萬戶乃至各種與生活相關(guān)的機構(gòu)的樞紐。由于光纖到戶政策的推出，以及移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)無處不在，并具備了廣泛的受眾基礎(chǔ)。因此，將家庭物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)相連之后，智慧家庭業(yè)務(wù)平臺將會承載海量數(shù)據(jù)，并且需要對海量數(shù)據(jù)進行存儲、分析、應用，從而使得云計算引入此業(yè)務(wù)平臺成為必然。在這樣的趨勢下，智能家居云作為家庭信息業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)應運而生。

智能家居云在為用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施（包括處理器、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)接口）的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶的普遍應用類型，開發(fā)用戶所需要的各種應用，同時有針對性地為不同的用戶提供應用，讓用戶自主選擇。

智能家居已不僅僅是家庭生活的自動化，更加涵蓋了安全監(jiān)控、醫(yī)療護理、便利舒適以及節(jié)能環(huán)保等內(nèi)容，甚至還在不斷擴展中。比如，物聯(lián)傳感已經(jīng)將智能家居與智慧交通實現(xiàn)接軌。隨著該概念的興起，一系列的智能設(shè)備如同雨后春筍，比如各種智能鎖、智能門禁，安防報警、遠程監(jiān)控等。但是，這些孤立的產(chǎn)品對于用戶而言，并不如廠家演示的那樣神奇。

在這種情況下，基于智能家居云的智能家居解決方案，將那些孤立的產(chǎn)品通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)互通，并集中控制，賦予家居設(shè)備真正的智慧，讓用戶體驗到真正的未來之家。

在該系統(tǒng)中，用戶將會享受到智能安防、智能醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)控、場景控制、節(jié)能減排等服務(wù)，以及一系列的信息服務(wù)。智能家居云作為智能家居的業(yè)務(wù)服務(wù)平臺，起到了承上啟下的作用。智能家居云對下可以管理單個智慧家庭內(nèi)的智慧產(chǎn)品，甚至可以綜合管理整個智能社區(qū)乃至整個智慧城市；對上則可以支持多種行業(yè)應用，同時與第三方功能業(yè)務(wù)平臺進行對接，將各種垂直的物聯(lián)網(wǎng)應用，整合成一個完善的應用網(wǎng)絡(luò)體系。比如，因為智能家居平臺具備7*24小時在線的特性。因此，智能家居云平臺可作為一個網(wǎng)絡(luò)社區(qū)，實現(xiàn)購物、交友、教育、娛樂等多方功能，讓家庭成為生活的中心。

1 智能家居云架構(gòu)

整個智能家居系統(tǒng)分成3部分：移動終端應用系統(tǒng)、云平臺、家庭網(wǎng)關(guān)。整體架構(gòu)如圖1所示。

智能家居云主要是為了解決智能家居環(huán)境中數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)處理方面的工作，當用戶需要向智能家居云服務(wù)提供者獲得控制、存儲等業(yè)務(wù)云服務(wù)時，首先在家庭網(wǎng)關(guān)中進行身份注冊，隨后添加家庭中的智能設(shè)備，下載家居應用。當用戶通過Android客戶端或電腦客戶端登錄智能家居應用獲取云服務(wù)，用戶即可控制家居設(shè)備、監(jiān)控家居環(huán)境，如圖2所示。

1.1 云平臺構(gòu)建

云平臺總架構(gòu)采用IaaS（Infrastructure as a Service）與PaaS（Platform as a Service）整合的方式來構(gòu)建應用平臺，如圖3所示。

IaaS基礎(chǔ)設(shè)施云為上層平臺提供處理、存儲、網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)和其它必要的應用程序。PaaS在IaaS提供的虛擬機集群基礎(chǔ)上為客戶提供開發(fā)語言工具Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫等應用。這樣，只需要在PaaS平臺上開發(fā)對應的智能家居云服務(wù)應用即可。

1.2 云應用系統(tǒng)架構(gòu)

根據(jù)上圖所示，用戶通過家庭網(wǎng)關(guān)WebOS向云端Home App注冊帳號密碼，并選擇所需控制的家電應用，同時云端實時更新該用戶家庭網(wǎng)關(guān)webOS執(zhí)行列表并實時采集家電信息。之后用戶使用移動終端設(shè)備對家電進行控制操作，則直接訪問云端所選擇的家電應用實例，實現(xiàn)家居智能控制。

以JavaWeb為例，結(jié)合傳統(tǒng)移動服務(wù)與JavaEE標準，對于云端每個家電應用均采用系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)模型。如圖5所示，系統(tǒng)模型按照邏輯結(jié)構(gòu)分為6層，安全過濾層、訪問控制層、異常處理層、日志處理層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層。通過該分層模型，可以層層處理數(shù)據(jù)，充分保證數(shù)據(jù)的安全和有效性。

2 家庭網(wǎng)關(guān)

家庭網(wǎng)關(guān)作為連接公網(wǎng)（云平臺）和家庭私網(wǎng)（家庭內(nèi)部ZigBee網(wǎng)絡(luò)）的樞紐，既負責家庭內(nèi)部對云端的訪問和交互，又負責用戶從云端對家庭網(wǎng)絡(luò)的訪問和控制，另外還需要負責家庭內(nèi)部設(shè)備的互聯(lián)、互控等操作。因此，家庭網(wǎng)關(guān)在智能家居系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用。家庭網(wǎng)關(guān)的通信主要包括云端與家庭網(wǎng)關(guān)、家庭網(wǎng)關(guān)與Zigbee網(wǎng)絡(luò)兩部分。

2.1 家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計

家庭網(wǎng)關(guān)可以隨時查看各網(wǎng)絡(luò)攝像頭監(jiān)控畫面，并接收各傳感器、探測器節(jié)點的報警信號，一旦監(jiān)測到險情，立即與云平臺通信并發(fā)送短信或撥打電話給用戶或110報警中心。

由于系統(tǒng)需要處理較大的視頻數(shù)據(jù)，采用ARM+DSP應用處理器加上豐富的外部接口，用戶可以方便與電視等媒體介質(zhì)連接，硬件結(jié)構(gòu)如圖6所示。

2.2 各種傳感節(jié)點和網(wǎng)絡(luò)攝像頭設(shè)計

可選擇煤氣、煙感等傳感器來實時監(jiān)測家庭可能出現(xiàn)的險情，同時選擇門磁、紅外等探測器監(jiān)測非法入侵，將這些傳感器、探測器與Zigbee的終端節(jié)點連接，從而實時將報警信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器。其結(jié)構(gòu)如圖7所示。

網(wǎng)絡(luò)攝像機安裝非常簡單，不需要傳統(tǒng)模擬攝像機專業(yè)布線，只需要電源就可以通過有線或WiFi無線連接，用戶隨時隨地就能通過手機或電腦查看監(jiān)控畫面。

2.3 家庭無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

家庭網(wǎng)絡(luò)采用兩種網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，各個傳感器和探測器與家庭網(wǎng)關(guān)通過Zigbee協(xié)議來進行數(shù)據(jù)通信，采用樹狀結(jié)構(gòu)。Zigbee技術(shù)是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的無線通信技術(shù)。它應用簡單、組網(wǎng)能力強、可靠性高，擁有一套非常完整的協(xié)議層次結(jié)構(gòu)。其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如圖8所示。

3 結(jié)語

現(xiàn)在智能家居的云架構(gòu)原型基本完成，隨著云計算和高速網(wǎng)絡(luò)接入的逐漸發(fā)展，該系統(tǒng)模型將越來越來凸顯其優(yōu)勢。在云平臺上開發(fā)家庭娛樂、公共信息服務(wù)等應用為用戶提供了更廣闊的服務(wù)體驗。云存儲各個家庭的水電等數(shù)據(jù)，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，宏觀統(tǒng)籌實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。將云計算和智能家居整合形成智能小區(qū)乃至智慧城市，將是下一個IT技術(shù)浪潮。

參考文獻：

[1] 周曉瓊.中國移動物聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式研究[D].北京：北京郵電大學，2010.

[2] 童曉渝，房秉毅，張云勇.物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J].移動通信，2010（9）：16-20.

[3] 任明偉.基于ARM的嵌入式視頻采集與遠程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].保定：河北大學，2011.

[4] 羅軍舟，金嘉暉，宋愛波，等.云計算：體系架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)[J].通信學報，2011（7）.

[5] 林利，石文昌.構(gòu)建云計算平臺的開源軟件綜述[J].計算機科學，2011（7）.

[6] 張棋勝.云計算平臺監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應用[D].北京：北京交通大學，2011.