基于力控的智能自动化家居系统的设计与实现分析

王娜

摘要：随着人们的生活水平的显著提高，对居住环境的要求也越来越高，已经不仅仅局限于传统的“窗明几净”简单的享受了，对自动服务型功能有了很大的需求。由此，借助大数据的时代背景，智能家居系统便悄然的诞生，给人们的生活带来了前所未有的便利，开启了现代家居的新体验模式。智能家居系统的自动化有两部分组成，即自动化管理系统和自动化控制系统。本文将对力控的智能自动化家居系统的设计与实现进行分析。

Abstract： With the significant improvement of people's living standards， the requirements for living environment have become higher and higher. It is no longer limited to traditional simple enjoyment， and there is a great demand for automatic service-type functions. As a result， with the background of the era of big data， the smart home system was quietly born， bringing unprecedented convenience to people's lives and opening up a new experience mode for modern homes. The automation of the smart home system consists of two parts， namely the automation management system and the automation control system. This article will analyze the design and implementation of intelligent automated home system based on force control.

关键词：力控;自动化;智能家居系统;设计与实现

Key words： force control;automation;smart home system;design and implementation

中图分类号：TU855                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）36-0218-02

0  引言

随着大数据发展的速度，人工智能成为社会生活的宠儿，各行各业对人工智能的应用已经很普遍，在这样的背景下智能家居系统自动化诞生，在家居行业的发展带来一场技术的革命。智能家居系统自动化技术是目前当前家居行业最前沿的技术，与人们的生活现代化相匹配的。尤其是力控软件下的智能家居系统自动化功能更具有独特的功能，能够自动完成应用数据的采集、家居相关设备控制以及完成一些基础的智能家居控制功能，能让人真正享受到现代化生活的完美感受。

1  力控的智能自动化家居系统发展趋势

1.1 智能家居的发展现状

随着人们生活的不断提高和数据技术的飞速发展，智能自动化家居的模式受到人们的欢迎。为了让这样的科技成果服务于人们的生活，国家出台了许多发展智能家居的政策，让这个利民的新技术有了法规的支持。2006年召开的“国际智能家居高峰论坛”上，各路的学者对智能家居进行了全面深刻的研讨，确立了智能家居的核心理念：以住宅为平台，以计算机技术为核心，通过通讯技术的支撑，对家居环境进行一体化管理的发展方向。同时，国内的楼市的不断飙升也促进了智能家居行业的发展。目前房地产开发商在力图打造高端楼盘和精品楼盘的策略，而“全屋智能家居系统”的配置就成了房地产开发商最具科技感的亮点，吸引了年轻的购房者和富人的注意力。可见，智能家居对现代人的吸引力是极大的，也将成为现代化生活不可或缺的元素。

1.2 力控智能家居系统的总体构架

智能家居的概念是明确的，就是以住宅以及相关的生活设施为依托，利用新兴的数据技术、移动通信技术、安全防护技术和自动化控制技术，将家居生活电器设备、安全防护设备以及通信设备实行集成，进行本地或者异地远程监控和有效控制的智能化系统。智能家居的所要达到的目的就是现代家庭生活的自动化和智能化。智能家居自動系统有多种模式，用户可以选择其中的情景式模式，对居室里的灯光照明进行一键控制，对音乐设备和各种传感器进行有效监控。例如：在家里没人的时候开启离家模式，便可以自动控制家中的安防系统。其中最典型的就是远程控制的功能，人不管离家多远都可以用手机的移动互联网了解家里的情况，可以对家里的各种电器进行控制。另外还有一个更实用的功能，例如：自动门窗的开合、温湿度的掌握、火警和煤气隐患的监测等功能。整个系统的核心软件是PLC控制系统，这个系统结构灵活，扩展能力极强，编程却是异常的简单，更具备在线修改程序以及极强的抗干扰能力，这些科技含量高又操作简单的特点，成为和智能家居行业首选的系统。其中可编程控制器就像一只巧手编制成一张无形的网，把家里所有可控制的电器进行链接组成一个整体，通过这个功能强大的管理系统，用户可以实时掌握家里的情况，对家里的电器进行有效的控制。而力控软件下的智能自动化家居更显示出独特的优势。组态软件有超强的数据处理能力和图表显示能力，与PLC有机结合就是强强的联合，具有无以比拟的优势。例如：传感器可以实时对门窗以及家用电器等家用设备进行检测，可以得出动态的状况和湿度温度等数据状况，把这些数据信息送到PLC系统中，而组态软件可将PLC中的数据信息随时收集到电脑上，而且可以用图形的动态显示出来，用户可以查看。同时组态软件可以把电脑中的按钮数值传输给 PLC，开启控制数据的收集分析。智能家居最强大的功能在于远在外地的用户可以通过手机的移动互联网实时查看家里的情况。

2  基于力控的智能自动化家居系统设计

组态软件是为自动控制系统进行服务的平台和运行环境，而且会把各种信息采集过来，把数据信息以最容易理解的方式发布，最主要的方式是把信息转化为图形，以此实现检测和控制的终极目标。 本文中所要分析的组态软件为组态王。 组态王软件由三个部分组成，即工程管理器、工程浏览器、画面运行系统。监控计算机是整个监控的平台，智能家居各系统的运行状态监控都要在这上面完成。整个设计方案很清晰明了：首先PLC 系统把现场收集来的信息和信号传递给组态王，组态王把信息生成数据和画面在 PC 控制界面清晰显示，系统的运行状态一目了然，然后通过上位机软件实现实时的控制与监控，如果被监控的对象有异常，就可以做出故障报警、报表和曲线。智能自动家居系统与力控软件结合，目标功能有以下几个。第一点，实时显示功能，采集归纳用户输入的需要服务的设备的数据，比如灯光、家用电器、窗帘、房间以及电器的温度和湿度的信息，通过对信息的分析实时显示灯光明暗开关、窗帘是拉是合、温度湿度的数据等。第二点，故障报警功能，当家居的某个设备出现故障，系统就会显示运行的异常，开始启动报警功能，引起用户的注意。第三点，数据报表查询以及打印功能，实时对数据库中的信息数据进行总结分析，准确显示目前的设备状态。第四点，实时的历史曲线生成功能，可以显示实时的家居状态，并且可以一目了然不同時间室内温度和湿度的不同变化。

2.1 智能自动化家居系统开发工程

开发工程并不复杂，第一步是打开“组态王”工程管理器，对工程进行构建，选择需要的工程路径，把工程的名称输进去同时进行任务的描述，点击“完成”;第二步是进入“组态王”工程浏览器，对人机界面进行设计，具体步骤是这样：首先对新画面进行定义，然后根据定义创建新画面，紧接着是定义变量，对数据库进行构造、链接动画以及设置通信，最后调试运行功能。

2.2 智能自动化家居系统运行工程

把系统运行的界面打开，再进入登录界面，只有登录成功后才可以下一步的操作，而系统的核心功能就是监控的主界面，家居系统的实时显示作用、参数的设定过程都必须通过主画面来显示的。系统运行的状态都是通过一个指示灯来显示的，通过这个灯显示的颜色判断设备的当前状态。设备被打开就显示绿灯，红灯是表示设备已经关闭了。当系统出现故障的时候，报警指示灯马上就会从绿色变成红色;在对系统进行检查维护的时候，就必须将设备的自动控制转换到手动控制。系统里有条实时趋势线，这个功能是对室内的温度和湿度进行监控的，系统有设定值，当温度和湿度超出这个数值，就要及时启动空调、加湿器或者空气烘干器对室内环境进行调整。

2.3 智能自动化家居系统通信设置

通信运行的协调性是智能自动化系统高效运行的关键。具体要求是上位机的组态王要通过与下位机 PLC进行有效沟通才能完成任务，这个任务就是互相通信才可以采集参数并进行显示，并且要把用户的需求信息输到 PLC系统，然后进行自动控制。 力控的组态王不仅要与 PLC 进行通讯，关键点是设置组态王的参数，使组态王通信参数与 PLC 的讯参数没有任何差异。

3  力控与移动互联网的联合下的能节能设计实现

不管是组态系统还是其他系统，在应用到家居自动化系统的时候，都离不开移动互联网的合作，这是家居自动化系统客户需求最大的亮点，就是客户在外对家居的管控必须用手机来实现的。移动应用户端的设计载体如果是 Android 系统，其优势是明显的，会最大限度地提高移动应用端处理数据的能力，彻底改变传统智能家居的缺陷，而且android asynce http 的模式，有效降低了数据压缩的压力。以节能提醒为例进行说明。在力控智能自动化的系统与移动互联网结合的过程中，最节能的算法就是智能家居待机的规律掌握，也是在移动应用端和节能提醒系统算法的关键技术。也就是说，制定待机时间的依据是 Android 系统客户端传来的数据信息，这些数据信息是经过智能家电传感器发送过来的，也就是所说的待机时间，单位是小时/h。例如：倘若设置星期一零点到三点的待机时间，那么在 0 点到 9 点这段时间里智能家电都是处在待机状态，这时候的功率消耗特别的低，可以在记录表中记录为8，也就是说家电的待机时间是8个小时。以此类推，设立为1点开始就有七个小时的待机时间。而想要求标准差和方差，必须根据数据对点的决策树进行演算，得出这个时间点的 90% 置信区间为 Pr（c1≤μ≤c2）=1-α， 其详细算法公式为：首先将决策树预测准确率（acc）标准化，可以得出公式1：Z=（acc-p）/（p*（1-p）/n）。另外，以时间的精准度为根据选出置信水平的参考范围，最后得出结论a/2和1-a/2的标准统计量为Za/2和Z1-a/2，这些都是常量，以此解决一下P的不等式。1点时候的待机功率置信区间是（5.93，16.34），这就表示这个礼拜中的时间在今后都会有 90% 以上的待机可能在（5.93，16.34）这两个小时内。如果用户把待机长度高于这个数值，那样客户端就能进入最佳的待机时间，然后根据此状态提醒用户进行断电。

4  结束语

综上所述，力控下的自动化智能家居系统，对居民的生活质量提升、节约时间、提升工作效率有积极的促进作用，是未来我国家居行业发展的趋势。但我国自动化智能家居系统还在刚刚起步阶段，与其他国家相比还有很大的差距，很多方面还需要完善和改进，要求科技部门加大研发力度，实现标准化、统一化的目标，同时要加强对专业人员的培养，推动我国家居智能化的健康发展。

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