远程家居自动控制系统设计

中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院 岳志军 米天峰

引言

随着计算机科学技术及自动化技术的快速发展，人们的生活不断朝着智能化、信息化方向发展，为满足人们对家居环境的需求，远程家居自动控制系统出现并得到了极大的发展。这一系统主要是对家居环境中各种参数以及各种相关设备的运行状态进行远程监督和控制，为住户提供各种智能化的保护措施以及对各类基本家用电器进行远程操作，这一系统的使用在一定程度上解放了现代社会中工作学习繁忙的人们，为居家生活提供了极大的便利。

1.远程家居自动控制的基本原理

远程家居自动控制系统的核心为中心控制器，控制器通过周围布置的相关传感设备实时监控室内家居环境并获取相应的数据信息，通过对这些数据信息进行特定程序的分析和计算，得出相应结果并根据该结果对相应的电器发出指令，实现对周围电器的自动监督和控制。例如当防火传感器出现问题时，中心控制器会对接收到的信息进行处理，然后向住户发送报警信息。当住户通过手机或显示器向中心控制器发出查看请求时，系统会对家居环境中的各类参数及家居设备的运行状态进行收集并发送到住户手机或显示器以供查看。此外，住户可以利用系统对家居环境中的各类参数进行设定和调整，从而提供一个适合住户需求的家居环境。

2.远程家居自动控制系统设计

2.1 硬件结构

家居自动控制系统硬件结构可分为两部分:家居WEB服务器和嵌入式控制器，如图1所示。接入因特网的PC机构成家居WEB服务器，嵌入式控制器则通过RS232串行接口与家居服务器连接。嵌入式控制器用于采集传感器接受的数据和家电设备运行的相关信息并将此信息传递给服务器，同时接收和下载服务器给出的控制信息并执行相应的实际操作。

图1 系统硬件组成

嵌入式控制器是基于C8051F005单片机的微处理器。控制器有8路转换通道和32个端口，9个微型键盘，一个显示器。常用的家电设备通过继电器连接到嵌入式控制器的数字接口，交流电通过继电器向家电设备供电，继电器则通过开关的显示状态将信息传递给嵌入式控制器，控制器根据相应的信息指示家电设备进行相应的工作，温度、湿度等传感器则是直接连接到嵌入式控制器的转换通道中。总之，在家居自动控制系统中，所有的设备监控都是由嵌入式控制器执行相应指令的。

2.2 软件架构与实现

家居自动控制系统软件由监控程序和家居自动控制网站两部分组成，监控程序在嵌入式控制器上运行，其主要功能为采集相应数据、控制家电设备以及完成家居服务器查询、调整等请求功能。家居自动控制网站的主要功能则是为住户提供远程访问自动化控制系统的服务。

监控程序共有数据采集模块、控制模块、通信模块、键盘管理模块以及参数设置与显示模块6部分。嵌入式控制器通过数据采集模块采集传感器输入的数据信号并将信号转换成数据进行归一化处理。当归一化后的数据超出设定好的数值范围时，嵌入式控制器就会通过控制模块对相应的家电设备进行控制。通信模块则是将传感器收集到的信息上传到嵌入式控制器进行处理和将家电设备的运行信息传递到住户的手机，还拥有读取家居服务器远程控制指令和查看指令等功能。参数设置模块则是用来改变和调整各类家居设备的连接方式和家用电器的各种参数，此外，参数设置模块还可用于更改家电设备和各类传感器的名称以及设置相应设备的数据传输速率等，以此增强家居自动控制系统的灵活性和便捷性。键盘管理模式和显示模块则是为住户提供人机信息反馈及接收住户监督控制请求的界面。

住户通过有效用户名和密码登陆家居自动控制系统，既能获取相应的数据信息以监控管理家居设备，又能对诸如电饭煲等家电设备发出相应的指令以满足生活需求，实现智能化的家居生活。

3.试验与应用

由家居自动控制网站、嵌入式控制器、电源、显示器、微型键盘、电灯、加湿器、电磁水阀、电热水器、空气温度传感器、空气湿度传感器、水温度传感器和土壤湿度传感器等组成完整的系统进行试验，当住户登陆界面后，监控网页在显示器上出现，住户可通过此界面控制家电设备的运行状态。当住户点开电热水器的按钮时，家居自动控制网站就会接受此命令并将其传递给嵌入式控制器，从而指挥电热水器开始工作。同时，返回监控网页以便住户对电热水器进行实时监督和控制。

4.结语

随着智能化的快速发展，家居自动控制系统也得到了快速的发展，家居自动控制系统操作的准确性越来越高，对住户需求的模拟越来越切合实际。家居自动控制系统扩展灵活、价格适中、功能强大等优点为人们的智能家居生活提供了极大的便利和保障，而随着科技的发展及人们生活理念的转变，家居自动控制系统必将有着更广阔的应用前景。

[1]刘主链,宋跃,何志辉,王卓浩.无线模拟与GSM实现的智能远程家居控制系统[J].计算机测量与控制,2011,19(9):2133-2135,2139.

[2]张喜民,王国庆,丁学年.基于因特网的远程家居自动控制系统研制[J].仪器仪表学报,2009,30(11):2423-2427

[3]胡玮.基于GSM的远程家居智能控制研究[J].科技风,2012(4):32,34.

[4]冷碧清.基于人工智能技术的家居控制系统研究[J].工程技术,2015(31):88.