智能家居与智能家电控制技术研究

智能家居６ＬｏＷＰＡＮ家电控制系统研究付蔚，等　

智能家居６ＬｏＷＰＡＮ家电控制系统研究　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　６　ＬｏＷＰＡＮ　Ｈｏｍｅ　Ａｐｐｌｉａｎｃｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｓｍａｒｔ　Ｈｏｍｅ　

蔚　酰　日０　互　军　旅阳阳　

（重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室，重庆４０００６５）　

摘要：为了在家庭内部构建安全、高效、无线组网的多终端协同ＷＳＮ网络，提出了一种家电控制系统的改进方案。首先分析现有　家电控制系统存在的不足，然后从网络安全和数据安全两个维度对系统身份识别、信息安全进行研究。采用基于ＩＰｖ６技术的　６ＬｏＷＰＡＮ组网，通过接入智能家居环境监测、安防报警等子系统，实现情景模式控制。通过人性化的移动终端软件，支持Ａｎｄｒｏｉｄ和　ｉＯＳ的智能手机、ＰＤＡ和基于Ｊ２ＥＥ架构设计的智能家居网站，使人们体验到物联网技术在家电控制领域带来的舒适生活。　关键词：智能家居家电控制６ＬｏＷＰＡＮ协议信息安全智能终端　中图分类号：ＴＰ２７３＋．５　文献标志码：Ａ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ－ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｈｉｐｌｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ　ＷＳＮ　ｉｎ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ，ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｏｆ　ｈｏｍｅ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ　ｓｈｏｒｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｈｏｍｅ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，　ｔｈｅｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｄａｔａ．Ｔｈｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｉｓ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＩＰｖ６　ｂａｓｅｄ　６ＬｏＷＰＡＮ，ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｌａｒｍ　ｓｕｂｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅ　ｓｃｅｎａｒｉｏ　ｍｏｄｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｖｉａ　ｈｕｍａｎｉｚｅｄ　ｍｏｂｉｌｅ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅ　ｓｍａｒｔ　ｐｈｏｎｅ　ａｎｄ　ＰＤＡ　ｒｕｎｎｉｎｇ　ｏｎ　Ａｎｄｒｏｉｄ　ａｎｄ　ｉＯＳ　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ｗｅｂｓｉｔｅｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｊ２ＥＥ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ａｒｅ　ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ．Ｔｈｉｓ　ｍａｋｅｓ　ｐｅｏｐｌｅ　ｅｎｊｏｙ　ｔｈｅ　ｃｏｍｆｏｒｔａｂｌｅ　ｌｉｆｅｓｔｙｌｅ　ｂｒｏｕｇｈｔ　ｂｙ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　ｔｈｉｎｇｓ　ｉｎｔｏ　ｈｏｍｅ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｒｅａ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｍａｒｔ　ｈｏｍｅ　Ｈｏｍｅ　ａｐｐｌｉａｎｃｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　６ＬｏＷＰＡＮ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　

智能家居控制系统的设计与研究

一、引言

智能家居控制系统是指基于网络、通信和传感技术的智能家居控制设备，它可以实现对电灯、窗帘、门窗、安防和家电等设备的控制管理。智能家居控制系统不仅能提供便捷的生活方式，更能实现人性化、节能环保的智能化家居生活体验。

二、智能家居控制系统的设计原理

智能家居控制系统设计的基本原理包括传感器、执行器、通信模块和控制中心四大部分。

1. 传感器

传感器是智能家居系统的输入设备，它能够感知周围环境的温度、湿度、光照等信息，并将这些信息转换成电信号，通过通信模块传递给控制中心。

2. 执行器

执行器是智能家居系统的输出设备，也是控制系统与现实世界进行交互的手段。通过执行器，控制中心能够对家居设备进行控制和管理，例如控制电灯的开关、控制门窗的打开和关闭等。

3. 通信模块 智能家居控制系统中，通信模块起到连接传感器、执行器和控制中心的重要作用。通信模块可以通过有线或无线方式传递数据，实现设备之间的互联互通，从而实现对家居设备的智能管理。

4. 控制中心

控制中心是智能家居控制系统的核心部分，它通过传感器获取设备信息，对设备进行控制管理，并通过通信模块实现智能家居系统的联动控制。

三、智能家居控制系统的研究方向

智能家居控制系统的研究方向主要包括以下几个方面。

1. 大数据技术在智能家居控制系统中的应用

随着技术的快速发展，大数据技术正在逐渐应用到智能家居控制系统中，它能够对智能家居设备的使用情况进行数据分析，从而实现更加智能化的家居管理。

2. 人工智能技术在智能家居控制系统中的应用

人工智能技术在智能家居控制系统中的应用，可以实现更加智能化的家居管理和控制，例如自动判断用户的需求并调整家居设备的工作状态。

3. 物联网技术在智能家居控制系统中的应用 物联网技术正在逐渐应用到智能家居控制系统中，它能够实现设备之间的联动控制，从而实现更加智能化的家居管理和控制。

四、智能家居控制系统的发展趋势

关于智能家电控制系统的研究分析

【摘 要】本文主要设计一种以arm为核心控制器、结合gsm网络技术、通过远程手机短信控制的智能家电控制系统方案，经验证，本系统实现了控制要求，达到了预期控制目的。

【关键词】智能家电；控制系统；设计

0.引言

伴随着科学技术的不断发展，对于远程信息的传递与控制在当今社会需求量越来越大。比如，可以通过手机运用gsm网络实现远程控制。智能家居这个概念越来越多的受到人们关注，设计一个使用方便快捷、功能稳定可靠且价格相对低廉的控制系统是实现智能家居的前提。本文所设计的系统以arm控制器及gsm网络通信平台，结合了资源丰富且功能完善的嵌入式linux操作系统，通过以手机发送短信的形式，很好地实现对家用电器开关的远程控制功能。

1.系统的硬件平台

本系统的硬件平台主要由用户的无线终端设备（如手机）、gsm网络、gsm模块、微处理器单元及家电设备五个部分，如图1所示。

图1 系统的硬件结构图

1.1微处理器

选用低价实用的arm9开发板友善之臂mini2440，它采用32位arm920t的risc处理器s3c2440为微处理器，实现了mmu，amba bus和harvard高速缓冲体系结构，具有低功耗、高性能、体积小、接口多等优良特性。另有大小为128mbyte，型号为k9f1g08的nandflash，用于存储已调试好的嵌入式操作系统和应用程序。内存为两片外接的32mbytes总共64mbytes的sdram芯片，它们并接在一起形成32-bit的总线数据宽度，这样可以增加访问的速度。

此外，芯片自带标准rs232接口的串口，可以用于与其它模块的通信；usb接口可以烧写linux系统的相关程序；jtag接口用于仿真调试程序；lcd显示屏可以显示信息。丰富的硬件资源 ，可简化外围设备与微处理器的硬件连接程度，提高系统的稳定性、可靠性。

1.2 gsm 模块

采用西门子公司的新一代无线通信gsm模块tc35i，它支持短消息、数据、语音传输等业务。模块可以工作在egsm900和gsm1800双频段，电源范围为直流3.3～4.8v。模块一般采用串行异步通信接口，波特率通常为9600bps，支持txt和pdu模式的短消息，具有at 命令集接口，可以很方便的进行数据传输。此外，模块上有rs232接口、sim卡接口、电源接口等，使之更加适用于嵌入式系统。先用rs232串口线将电脑与arm的uart接口0连接，用超级终端进行调试，再将电脑与gsm模块相连用串口调试助手进行测试，看能否实现通信。由于串口线的分直连和和交叉两种，所以都要准备。当调试成功后，将tc35i与arm的uart接口1进行硬件连接，对系统上电复位后，设置好arm的串口和工作频率，对gsm模块进行初有始化，然后设置服务中心号码和目标号码，就能完成与用户的短信收发功能。

智能家居控制系统设计与实现探析

在信息化时代背景下，家居设计已被提出了更高层次的要求，智能控制设计是不可忽视的重要方面，传统家居设计方法手段弊端不断显现。同时，物联网技术优势特征鲜明，能够有效满足家居在智能控制方面的具体要求，要在联系实际基础上围绕现代化家居设计理念、要求、原则，通过多样化路径科学应用物联网，促使设计的智能家居控制系统高效运转，在实现多层次功能作用中同步提高设计与应用经济效益。

1物联网下智能家居控制系统的整体架构设计

智能家居要美观、方便、舒适，开发、维护两大层面成本要低，使用与维护要方便等。设计者要全面、深入把握当下不同人群对智能家居的具体化要求以及物联网技术的应用要求，在坚持智能家居设计原则基础上明确设计目标、思路、要点、方法等，优化物联网作用下的智能家居控制系统整体架构设计，合理设计系统的硬件、软件的同时实现智能化控制，比如，自动处理异常情况、查询异常警告、记录各方面操作信息、监控智能家居终端状态，实时满足用户对智能家居的具体化要求。

2物联网下智能家居控制系统的设计以及实现

2.1系统的硬件设计

在物联网作用下，智能家居控制系统的硬件设计主要体现在外网、内网两大层面。在外网设计过程中，设计者要合理设计其组成要素，即高性能的处理器、无线收发系统，在二者间科学设计RS232这类串

口通信。SIM900模块应用到无线收发系统中，在AT指令作用下实现自动化控制，能够提高系统的集成度。在内网设计过程中，设计者要规范化设计组成要素，比如，作用到信息采集方面的传感器，有着较高性能的处理器。PANCoordinator这类网络协调器和ZigBee无线模块相互作用，应用到信息采集中的传感器借助CC2430芯片，随时动态发送、接收关于家居的各方面数据信息，和网络协调器顺利通信。

2.2系统的软件设计

物联网作用下的智能家居控制系统的软件设计体现在动态监督控制、异常告警等方面。在监督控制设计中，设计者要针对系统的整体架构以及硬件设计，进行规范化软件设计，能够随时动态化、全方位监督控制家居的终端状态，以远程手机终端为切入点，及时向系统中的处理器发送关于监控家居状态的命令。处理器接收相关指令之后，精准、快速解析命令，根据命令多方面信息，比如，类型、编号、特征、内容，监控当下家居设备运行数据信息，再将监控结果传送给远程的手机终端。如果家居设备运行状态发生变化，家居终端能够第一时间向处理器传输相关的数据信息，确保处理器及时更新关于家居设备运行情况的数据信息。在此基础上，设计者要根据系统软件的设计要求，优化异常告警与智能处理设计环节，自动化、系统化监督控制的同时实现异常告警。一旦出现异常情况，其中基于信息采集的传感器能够及时向处理器传输精准的告警数据信息。处理器针对智能化处理预案，准确定位异常情况出现位置的同时自动化处理，确保家居设备稳定运行的同时最大化降低家居系统设备维护成本，处理异常的同