基于物联网技术的智慧家庭能源中心研究与应用

陆厚成

（南通同洲电子有限责任公司，江苏 南通 226014）

引言

在二十世纪八十年代，智慧家庭系统的概念就已经初步得到了形成，西方发达国家也逐渐开始普及，因此同时，传感器件的发展速度也逐渐加快，这为整个社会都带来了直观的经济效益和巨大的影响，在当时国内的经济为落后，但是随着我国社会的发展，人们生活水平的快速提高，生活质量逐渐受到了人们的重视，这在一定程度上为智慧家庭能源中心的发展提供了相应的基础。随着人们对能源的需求量不断提升，全球能源的储备量不断下降，智慧家庭能源中心开始基于物联网技术，建立起一个智能平台，在实现智能化的同时达到节约能源的目的，达到资源的最大化利用。

一、智慧家庭能源中心概念

智慧家庭能源中心指的是一种将智慧家庭终端与配电箱相结合在一起的一类产品，其架构总共包括电源、自动开关、空气开关以及电压电流互感器等等，它可以将记录得到的各个数据以及检测得到的信息上传到相应的数据平台之上，将智慧家庭与实际的各种家庭设备进行有效的结合。建立起智慧家庭能源中心，包括智能插座、空调等等，能源中心对于整个智慧家庭的建设有着至关重要的作用，很好地实现了信息流的交互。

二、物联网技术的智慧家庭能源系统设计

在进行智慧家庭能源中心设计的过程中，根据目前技术的发展现状并充分结合住宅区居民楼的能源使用情况，从而分析得到最终的设计结果，其中包括家庭网关、PC机、手机、燃气表、水表以及电表，同时包括硬件和软件，其基本的运行原理在于：家庭网关会通过PC机对各个仪表进行控制，对其表盘上的示数进行记录，同时将这些数据同步传输到互联网上，使用者就可以通过移动设备对仪表示数进行查询，实时了解能源的使用情况，同时移动设备还可以在电费、水费和燃费不足的时候对使用者进行欠费提醒。就整个系统来看，家庭网关属于核心部分，在一定程度上保证了系统设备的有序进行，同时也充当着连接中转的作用，所以在对家庭网关进行设计的时候应该完成相应的通信协议，保证通讯协议之间的顺利转换。

三、物联网技术的智慧家庭能源系统实现

（一）硬件实现

基于物联网技术的智慧家庭能源系统应该包括有MCU、以太网、显示模块、RF模块、储存模块、GPRS、电源模块、IrDA以及ZigBee这个个部分共同组成，广泛使用的是ARM9系列的微处理器，而中央控制器使用的往往是将ARM920T看作是中心部分，其频率最高能够有533MHz，，其外围接口也比较良好，能够支持多个通信模块，包括WiFi、GPS等等。

（二）无线传感网络实现

无线传感网络比方说IrDA技术，就可以明确看出无线传感网络的整体设计，IrDA技术同时也被称作红外数据组织技术，就目前来看，红外数据组织技术的传输速率有了大幅度的提高，在过去其传输速率只有115.2kbps，而现在已经有了16Mbps，在遥控领域的应用也逐渐变得广泛。红外数据组织技术的工作原理就是将信号发射出去，与载波之间形成脉冲，之后转换成为红外信号发射出去，其过程包括光电转换、放大滤波、解调和二进制输出信号。

（三）软件实现

基于物联网技术的智慧家庭能源系统主要针对家庭网关来设计的智能网关管理系统，系统软件对于整个家庭宽带都具有至关重要的影响，在一定程度上能够为实现远程控制奠定基础。本操作系统是在Linux的系统平台上得到的，为了搭建系统的环境用到了嵌入式的Qt以及BootootLoader平台以及相应的文件和数据库等。然后在此之上做了与之配套的网关的设计研发。能够较好的应对不同通信协议之间的相互转换，具有较好的兼容性。其主要功能是实现对家庭的用电的统计，及时的进行危险预警比计算其能效量。该系统的统计能够便于对方案进行分析和掌控。

四、物联网技术的智慧家庭能源中心应用

基于物联网技术的智慧家庭能源系统不仅能够应用于窗帘控制、家电控制、报警功能以及燃气控制等等，同时还可以应用于健康医疗方面，有相关学者曾提出一种基于物联网技术的智慧家庭健康医疗系统，这种系统主要由三个部分组成：网关、服务器以及医疗终端，医疗终端可以用来对人体的各项活动数据进行收集记录，包括使用者的血压、血脂和血糖等等，而网关就可以通过各种无线传输技术，比方说WiFi、蓝牙等将使用者的身体数据传输到服务器中，帮助医生完成工作，这样也可以给予医生一个较为准确的治疗方案，最终实现远程医疗。基于物联网技术的智慧家庭能源系统能够很好地帮助实现生活的便捷性和舒适性，其功能也在不断地进行完善，同样的，基于物联网技术的智慧家庭能源系统对于生态环境的构建也十分重要，有学者曾提出一种智慧家庭体系，实现了物联网信息的充分融合，为基于物联网技术的智慧家庭能源系统的具体应用提供了更好地服务。

结语

综上所述，智慧家庭能源系统是顺应时代发展的产物，在一定程度上改善了人们的生活质量，随着需求量的不断提高，越来越多的智能化系统开始涌入到市场中，基于物联网技术的智慧家庭能源系统的应用也逐渐广泛，我们也逐渐习惯身边这些智能家居的存在，在未来可能我们的家庭中大部分都是智慧家居，甚至会拥有思考的能力，它们不仅能够了解我们的生活轨迹，同时还可以为我们的饮食起居提供帮助，给予我们一种舒适的居住环境，因此有关于基于物联网技术的智慧家庭能源中心的研究已经迫在眉睫。