人工智能技术下的互联网家居控制系统研究

马秋环　刘娜

摘要：随着人工智能技术飞速发展，对多领域产业技术变革、产品升级改造产生了巨大推动作用，同样对互联网家居行业产生巨大影响。本文研究了一套基于人工智能的互联网家居控制系统，对微信平台、云平台和家庭网关进行研究与结合，完成了对家用电器的远程控制及信息查询等功能，给人们提供更加方便、舒适的家庭居住环境。

关键词：人工智能；微信平台；互联网家居

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）01-0017-02

1 人工智能背景下互联网家居国内外发展现状

现在人工智能与计算机科学、语言科学、神经生物科学等融为一体，引起了很多学科的重视，人工智能已经发展成为了一门应用比较广泛的交叉学科。人工智能在学术界中有着不同的定义与说法，但就其本质而言，人工智能是以研究、应用和设计来模仿人们行为活动的科学[1]。人工智能在人们的生活中使用得更加便捷，帮助人们在工作中更加高效、精准地完成任务，使人们的社会生活更加和谐。随着科学的进步与发展，人工智能使学科近年来，欧美国家的一批知名企业，积极投身于互联网家居的研发中，提出许多方案[2]。

国内的互联网家居较国外而言，起步稍晚一些。经过不断的研究与发展，国内一些手机品牌公司也尝试用手机APP来控制智能家居系统[3]，例如：华为、小米等。e-home[4]数字家园（清华同方），该智能家居控制系统遵循国际技术标准，采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备，产品以功能模块开发为主，为用户提供更加优质的数字化服务。

2 互联网家居控制系统的设计

2.1 系统总体设计

本系统将通過移动端（手机微信）通过4G网络发送控制命令到搭建的云平台，云平台进行命令响应，修改数据库中储存的控制信息，然后家庭网关对云平台进行访问获得控制信息，家庭网关的网络通信模块再将所获得的信息传递给无线通信模块（ZigBee），再由ZigBee[5]通信网络向家用电器传递相应的控制命令，从而实现了利用微信对家用电器的远程遥控。同时也可以通过微信获取到家用电器的控制记录、使用状况和实时信息，这样即使人在千里之外，家中的电器也在自己的掌控之中。

系统的总体结构如图1所示。

2.2 微信平台设计

为发送控制指令到云平台，系统要开发微信公众平台并设计其操作界面，使用户不仅可以通过发送语音、文字消息来发送指令，还可以通过操作界面来实现指令的发送。

为了使用户可以使用微信公众平台的资源和功能，微信为用户提供微信接口[5]，通过合理配置微信接口就可实现微信平台与云平台的通信。

通过使用微信平台提供的click按钮与云平台进行通讯，使用微信接口工具进行调试后即可进入公众号界面。

2.3 云平台设计

为实现与微信平台和家庭网关的通信，本系统利用功能较完整的新浪SAE云平台构建云服务器。SAE的架构层次主要分为反向代理层、服务路由层和Web服务池三层，分布式计算、分布式存储为Web服务池所包含的两种服务[7]。

新浪SAE云平台采用高资源利用率的动态扩展为主，有良好隔离性的静态扩展为辅，动静两种扩展方式相结合的方式，提供更好的扩展性。除了良好的扩展性，新浪SAE云平台还具有高的可靠性，新浪SAE云平台完全可以符合本系统的要求。

2.4 家庭网关设计

家庭网关主要有连接因特网的通信网络和室内通信的紫蜂协议（ZigBee）这两大模块构成，通信网络获取家用电器的实时信息传递给ZigBee通信，再由其发送端发送信号到电器的接收端，进而对电器进行控制。本系统将采用Arduino平台接入因特网，采用具有简单、紧密特点的ZigBee实现室内无线通信。

2.4.1 通信模块硬件设计

Arduino Ethernet（Arduino的通信板）采用AVR系列单片机Atmega328核心处理器，通过4G网络接入云服务器，获得控制指令等信息。

除了远程遥控还考虑室内通过触摸显示屏来对家用电器进行控制，故硬件包括触摸显示屏、ZigBee发送和接收端口、MCU和ISP编程接口。无线通信方面采具有拥有单芯片实现AC/DC转换、PFC、LED控制和通讯的功能的单片机RL78/I 1 A系列单片机作为主处理芯片。

2.4.2 通信模块软件设计

通过IDE（Arduino的集成开发环境）进行设计程序的编写，利用网络来获取云端数据，再由串口进行数据的输出。无线通信模块则利用Cubesuit+进行程序的编写，再经过显示程序、触摸屏程序、按键程序的编写来实现对家用电器的控制。

3 总结及展望

人工智能技术下的互联网家居控制系统，并对其进行了检测，系统稳定，可进行正常的工作。系统实现了ZigBee网络、4G网络和Internet之间数据的融合问题，使得数据在各种网络之间自由、快速、高效的传输。

该系统为互联网家居控制的新的思路及方法。为人们提供了更加优质快捷的居住环境，同时也符合人们对美好生活的向往。利用该系统可以搭建各种远程监控系统，可以在生活中的各方各面进行应用，具有极好的应用前景。

参考文献

[1] 杨正基.浅析计算机科学与技术对于人工智能的影响一以《我，机器人》为例[D].中国战略新兴产业，2017（12）.

[2] Son J， Park J， Moon K， et al. Resource-aware Smart Home Management System by Constructing Resource Relation Graph[J].IEEE Transactions on Consumer Electronics，2011，57（3）：1112-1119.

[3] 柳旭.基于云计算的应用运行引擎仿真平台的设计与实现[D].北京邮电大学，2011.

[4] Kirchhof M， Linz S. Component-based Development of Web-enabled eHome Dervices[J]. Personal and Ubiquitous Computing，2005，9（5）：323-332.

[5] 钟丽静，苏海容，冯承文.海尔U-home数字家庭系统[J].数字社区&智能家居，2007（7）：21-24.

Abstract：With the rapid development of artificial intelligence technology， it has played a tremendous role in promoting technological change and product upgrading in multi-field industries， and also has a tremendous impact on the Internet home industry. This paper studies a set of Internet home control system based on artificial intelligence. It studies and combines the Wechat Platform， Cloud Platform and Home Gateway， completes the functions of remote control and information inquiry of household appliances， and provides more convenient and comfortable home living environment for people.

Key words：artificial intelligence； WeChat platform； Internet home