物联网下的智能家居系统设计

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基于物联网的智能家居系统设计

作者：张红琴 夏婷

来源：《物联网技术》2013年第07期

摘 要：给出了基于物联网技术设计的一种智能家居系统。该系统通过ZigBee技术将各种安防设备和家用电器组建成无线通信网络，以实现无线数据采集和命令控制；同时使用ARM9高性能处理器S3C2410作为嵌入式网关和网络服务器，并采用嵌入式Internet技术，通过IE浏览器访问监控网页，以实现对家居环境的远程监控；可利用GPRS通信技术连接用户手机，提供实时报警服务。应用结果表明，该系统运行稳定可靠、实时性好，能有效避免家居异常造成的损失。

关键词：ZigBee；S3C2410；GPRS；物联网；智能家居

中图分类号：TP273.5；TP872 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0062-03

0 引 言

智能家居是物联网技术的第三大应用领域。物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是一个朝阳行业，蕴含着巨大的市场潜力[1]。本系统利用物联网的传感、互联、智能控制等技术特点构建新型智能家居系统[2]，将GPRS移动通信技术、嵌入式Internet技术与新一代无线网络通信技术ZigBee相结合，克服了有线布线的弊端，配置灵活、实时性好，势必是未来智能家居系统的发展趋势。

1 系统的结构特点

基于物联网的智能家居系统的结构如图1所示，本系统按照物联网的三层架构设计。其中，传感层包括搭载了ZigBee无线通信模块的各种传感器和家用电器，可与ARM9智能家居监控仪交互数据及命令，实现对家居环境的全面感知；互联层中，ARM9智能家居监控仪作为嵌入式网关和网络服务器[3]，用于连接传感层和监控层； 监控层包括远程电脑、小区监控中心和用户手机，可通过Internet登录监控仪IP访问监控网页，实时监测家居环境，控制家电的开启和关闭，真正实现智能控制。若出现异常，则执行预定的控制动作，例如启动蜂鸣器响铃、启动排风扇排风等，同时通过小区网络向小区监控中心报警，并通过GPRS自动给主人手机发报警短信，实现联合安防。

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【本文献信息】吕显朋，刘彦隆，王相国．基于物联网的智能家居系统设计［Ｊ］．电视技术，２０１３，３７（２４）

基于物联网的智能家居系统设计

吕显朋，刘彦隆，王相国（太原理工大学通信与嵌入式实验室，山西太原０３００２４）Ｄ吲Ｔ慧浆薹＿

【摘要】随着物联网技术在智能家居系统中的应用不断成熟，考虑现有智能家居系统的网络访问局限性设计了一种基于物联网的高度网络化智能家居系统。系统充分应用无线传感网络技术、嵌入式系统设计技术、网络通信技术以及音视频处理技术，从而使依赖互联网的智能家居系统远程监测能力更加完善。重点介绍了智能家居系统的传感单元与微处理器连接、智能网关架构以及音视频处理的应用，强调智能网关的网络安全性。经过测试分析，该系统能够满足当前人们对智能家居系统高效节能、舒适安全的需求。【关键词】智能网关；物联网；网络通信技术；网络安全【中图分类号】ＴＮ４０９【文献标识码】Ｂ

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基于物联网技术的智能家居系统设计

摘要：基于物联网设计的一套智能家居系统。该系统能用手机通过GSM平台检测家电状态，并控制家电的开合。能实时测量室内温度、烟雾情况。当室内烟雾浓度偏高时，系统可以打开室内抽风机把室内有害气体抽出室外，当烟雾浓度或温度高过一定阈值时，系统启动火灾报警模块，提示家居主人预防火灾的发生。

当有小孩靠近窗户时，系统自动关闭窗户，避免小孩可能发生坠楼的危险；小孩离开时，系统又自动打开窗户。同时，系统具有防盗功能。在家居的门口安装了4*4键盘，用户输入正确的密码，可以把门打开。用户通过其他非法手段，比如撬开锁时，系统会及时启动报警模块。

关键词：GSM平台；智能家居；报警；通信

引言

蒸汽机的发明掀起了人类历史迈向工业的新篇章，而网络的出现无疑将信息化深深的烙印在了人类文明的璀璨长卷上。家居智能化系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内，但发展速度惊人，至今已存在相当数量的智能化小区及住宅。

1 整体设计方案

家居主人能与GSM平台相互通信，GSM平台与单片机相互通信，单片机和家居主人能通过GSM平台间接的实现通信，单片机能控制与它连接的各个模块。其中用STC89C52单片机作为主控，报警模块由蜂鸣器组成，让蜂鸣器发出刺耳的声音就是启动了报警模块，防盗模块主要是放在门前做门禁系统，输入正确的密码后才能打开门，检测模块由温度传感器、烟雾传感器、红外避障传感器共同组成，并用LED灯模拟了家电。图1为智能家居系统整体构架图。

[3]郭天祥.51单片机C语言教程 [M]. 北京：电子工业出版社

[4]童诗白，华成阴.模拟电子技术基础 [M].北京：高等教育出版社

基于物联网的智能家居系统设计分析

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。

标签：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。