浅析智能家居环境监测系统的研究

王娜

摘   要：随着人们生活水平的逐年提高，人们对室内环境的要求也越来越高。近年来，智能家居的出现给人们带来了巨大的影响，让人们对室内环境的主观关注提到了实际应用的层面。本文主要通过对现有环境监测系统的分析来讨论将来室内智能家居环境监测系统的开发思想和系统设计。

关键词：智能家居;环境监测;研发技术

近年来，环境污染的问题尽管得到了相关部门的重视，但是依然非常严峻，大气中的污染气体，对于我们个人来讲是无法改变的。尽管相关部门已经采取了有史以来最严格的环境保护措施，但是我们生活中的大气污染依然非常严重。各个家庭室内的空气污染状况怎么样呢？现实也不容乐观。室内装修带来的甲醛、苯的污染以及天然气中的一氧化碳污染时刻威胁着我们的身体健康，但是和室外的空气相比，室内的空气可以通过我们的监测了解其污染的程度，从而我们可以采取相应的措施来进行改善。随着科学技术的飞速发展，我们可以通过相关的监测系统来实现对空气污染的指数进行测定。目前，很多智能家居的设备就可以帮助我们实现这种监测。

1    智能家居概述

早在1997年，我国的家用电器就被提出了要求实现智能化系统的设计思想，但是很多的家用电器在当时的科技水平下根本达不到相关的要求。到1999年，相关的智能小区技术标准开始逐步出台，但是一直到2000年的时候，智能家居行业才开始在我国生根发芽，人们才开始接触到智能家居的相关概念。进入21世纪后，我国的智能家居行业才全面爆发，从规划开始到投入研究，我国仅仅用了一年的时间。到2004年，已经开始出现了一些比较成熟的智能家居系统，因此，这一年被称为我国的“智能家居推广应用年”。自此，智能家居正式进入了市场销售。到2013年，物联网相关的文件开始被工信部发布，随之大批的家电企业纷纷加入了智能家居行业的制造领域。到2014年，我国的各大电信部门开始了移动终端设备配件设施及软件的研究。到现在，尽管智能家居的发展已经比较成熟了，但是依然存在着很多的问题。

1.1  行业标准

近年来，智能家居方面的行业标准一直达不到统一，原因是智能家居的厂商众多，相互之间主是要竞争关系，没有合作共同研发统一标准的愿望。另外在系统的信息安全方面，安全系数非常低、系统的成本也非常高。这些其实都是一个原因，这些问题一直困扰着整个智能家居行业。其中标准未统一主要是因为不同厂家在研发智能家居系统时采用了废气的通信协议，导致不同厂家的产品不能实现互联与互通。

1.2  信息安全

由于智能家居的系统里保存着大量的家庭用户信息，这些都属于个人的隐私部分。但是由于智能家居的厂商由于自身的技术原因对系统保存信息的安全防范方面做得不是很到位，甚至有些还有技术上的漏洞。这个问题将会直接导致黑客可轻易入侵，从而造成个人信息的泄露。这些都是人们目前非常关注的问题，所以，智能家居的生产厂商在此方面需要大力加强研发的投入力度。

1.3  智能家居开发技术还不成熟

尽管我国的智能家居研发也有些年头了，但是由于大部分是闭门造车，发展的速度远不及国外的发展速度，其各项研发技术还有很大的提升空间。正是这个原因，造成了智能家居行业的系统和产品的开发成本一直居高不下，这方面还需要国家相关政府部门给予大力的支持和帮助。特别是在室内环境监测方面更是需要研发方面的支持。在国外，室内环境监测的技术已经非常成熟了，特别是设备方面更是成熟，技术方面就不用说了，而在国内室内，环境监测的研究起步较晚，尽管关注度非常高，却不能给技术发展带来什么优势。

2    智能家居的环境监测系统

2.1  智能家居环境监测技术

2.1.1  传感器技术

自20世纪中期开始，传感器已经开始大面积研究并投入了使用。随着科学技术的迅速发展，各种各类的传感器纷纷面市，其中气体传感器、液体传感器及固体传感器都属于按功能类别进行划分的传感器，而半导体式传感器、电化学式传感器和光学式传感器则属于按工作原理进行划分的传感器。而本文要使用的甲醛傳感器则属于半导体式传感器，此种传感器主要采用SnO2这种材料。

2.1.2  计算机相关技术

计算机作为一种工具，在各行各业的应用都是非常广泛的，不管是软件方面还是硬件方面，都离不开计算机相关的技术，在本文中软件方面主要使用相关的程序语言来实现对数据库的功能访问，并且保证能够安全访问该数据库，在硬件方面，要借助于计算机的相关硬件来实现对各项数据的存放，特别是大量数据的安全存放问题，是我们非常关注的问题，要求能够按要求来实现。

2.1.3  通信技术

近年来，数据通信实现的技术是越来越多，比如，有线的通信技术和无线的通信技术，而无线的通信技术又包括很多，比如WiFi 技术、ZigBee技术、蓝牙技术等。这些通信技术各有各的优势，有线的通信技术传输率高，稳定性强，可靠性好，但布线比较麻烦，而无线通信技术在这方面比较简单，但是传输率和稳定性方面不是特别出色。尽管现在的无线传输技术已经非常成熟了，但是和有线的通信技术相比，依然无法比拟。

2.2  智能家居环境监测系统的设计方案

2.2.1  智能家居环境监测系统的实现

智能家居环境监测系统主要是通过相关的传感器来实现对监测点环境的各项参数实时传输，由计算机来实现对这些数据的分析比对，最终通过相关的智能监控系统来实现对危险数据的实时智能警报或提醒。

2.2.2  智能家居环境监测系统的结构设计

根据上述功能需要，本文提出了如下的智能家居环境监测系统包括N个能通过自行设计前端传感器的单元和涉及传感器接口电路、信号放大电路、A/D转换电路、单片机控制的显示部分和报警电路的硬件电路。实现实时监测并显示监测点的甲醛质量分数、CO质量分数、温湿度等相应参数，当某个单元监测到的相应参数浓度值超过设定的标准值时，报警电路中的蜂鸣器会发出报警信号。每个单元会将监测到的数据信息通过WiFi经过服务器实时传送到远程PC机Web界面中进行显示。

环境监测系统总共有两层：PC上位机监控Web界面和下位机监测单元电路模塊。其中上层采用成熟的SpringMVC3+Hibernate3进行开发，数据库采用了高性能、稳定的Oracle数据库;下层各个监测单元构成监测节点，每个单元独立运行，并通过WiFi模块经数据传输到上层服务器，每个节点自由安放在室内的每个位置，由上位机统一监测。系统结构设计方案如图1所示。

3    结语

智能家居环境监测系统通过使用专业的传感器和部分成品原件搭建了可以实现对室内某点气体环境的实时监测前端监测单元，然后通过主控芯片搭载各个可独立运行的监测模块，对监测模块传输到主控芯片的数据信息进行统一整合和处理，并将处理后的数据通过WiFi技术传输到服务器中。同时，设计了上位机观测界面，通过联网的方式实现观测各个监测单元的数据变化。智能家居环境监测系统的室内环境监测系统实现了室内气体环境的远程实时监测。但限于客观条件的制约，此系统还存在着很多问题，后续仍需要继续完善。

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Research on smart home environment monitoring system

Wang Na

（Xinxiang Environmental Protection Scientific Design and Research Institute， Xinxiang 453000， China）

Abstract：With the improvement of peoples living standard year by year， peoples demand for indoor environment is higher and higher. In recent years， the appearance of smart home has brought great influence to people， and the subjective concern of indoor environment has been raised to the level of practical application. Based on the analysis of the existing environment monitoring system， this paper discusses the development idea and system design of the indoor intelligent home environment monitoring system in the future.

Key words：smart home; environment monitoring;  research and development technology