基于物联网的智能家居系统设计与实现

摘要：

随着社会主义市场经济的快速发展，人们的物质生活水平不断提升，对于家居生活也提出了更高的要求，在这样的环境下，智能家居系统应运而生。本文首先介绍了智能家居系统设计的定义与基本设计内容，其次探讨了基于物联网背景下智能家居系统设计中硬件的相关内容，最后着重阐述了智能家居系统设计中软件设计的相关内容与实现形式，希望可以进一步满足智能家居系统设计的客观需求，提升人们的物质生活质量水平。

关键词：

物联网;智能家居;设计;实现

中图分类号：

TP277;TU855

文献标识码：

A

文章编号：

1672-9129（2020）15-0090-02

引言：隨着物联网技术的快速进步与发展，其在各行各业中的应用优势也逐渐显现出来。其中物联网在智能家居系统设计中的应用主要以信息技术、网络安全防盗技术与通信技术为支点，完成技术和智能家居科学控制融合，不但满足了家居生活的基本需要，同时也在一定程度上提升了智能家居系统设计的美观度，解决了节能环保、生活质量提升等方面的问题。其中，智能化是物联网智能家居系统设计中最为关键的部分，通过智能化信息服务系统，赋予智能家居系统设计更多的智能控制功能，但是也对智能家居系统设计提出了更高的标准与设计要求。为了进一步探讨智能家居系统设计中软硬件设计实现模式，现就智能家居系统设计的定义与基本内容分析如下。

1智能家居系统设计概述

1.1主要定义。智能家居系统设计是一种基于物联网的设计手段，通过多种通信技术来强化家居系统，满足多样化的居住者需求。在设计过程中，需要同时考虑到智能系统控制、安全性监测等方面的内容，一旦出现异常情况，就会通过自动报警信息反馈的方式反馈给用户，引导用户做出操作与决策。舒适度的控制主要涉及到自动调节系统，通过自动调节模块来进行室内温湿度的变化调整，也可以通过用户自主设定的方式来保持相应的温湿度需求。调控功能还可以直接经过信息操作的方式来落实相关指令，针对相关指令进行积极反馈。智能家居系统设计本身具有多个功能模块，这不但满足了人们对于安全、舒适的居住体验要求，同时也可以实现系统内部的信息整理与深入分析，为更好的服务于居住者，创造适应居住生活的个性化模式创造条件。

1.2设计内容。智能家居系统设计过程中需要考虑到设计目标以及成本控制的内容，通过科学技术来实现不同内容模块的性能指标监控与科学技术更新优化。从实用性的角度上来看，整体设计要尽可能选择嵌入系统内部的模式，这种模式可靠性强、内容稳定，功能良好，同时还具有体积小等优势，可以显著降低设计成本。智能家居系统设计系统模块分别进行设计，随后借助于互联网进行连接。其中，互联网单元的主要功能就是采取先进处理技术来满足系统构建的客观需要，要求系统设计电路稳定，简单易操作。在软件构建过程中，主要突出设计模块单元化，通过不同的模块单元来完成相应功能的梳理。根据通信方式目标要求来看，该系统能够一定程度满足家居环境信息的获取，同时还需要具备良好的可拓展特征与开发性，满足系统功能拓展要求。为了提升系统的兼容稳定性，需要做好通信模块管理，通过单独系统模块进行设计，避免相互之间的干扰与影响。在进行单元设计时，选择接口连接的方式，这种模式能耗较低，后期维护使用成本也相对较低。除此之外，为了满足多样化的用户需求，还需要将系统设置处自动休眠模式，以此来进一步控制能耗。在通信管理方面通过家庭网关、社区网关衔接的方式能够实现全方位、无死角监控。

2基于物联网的智能家居系统硬件设计

在物联网技术融入智能家居系统设计的情况下进行硬件设计，需要特别做好通信模块与信息采集模块的设计工作。

2.1通信模块。通信过程中需要涉及到多个通信节点，通过不同的节点与家庭网关进行联系，从而满足各种信息控制与操作需求。可以通过ZigBee无线网络来达到设计共享要求，作为整个智能家居系统设计中的核心单元，该单位的运行效果直接决定智能家居系统设计的整体水平。该技术本身具有不错的技术优势，具有很强的抗干扰性能，在设计过程中直接选择该技术来进行数据传输可以满足智能家居系统设计的宏观要求。在进行模块设计时，选择GPRS单元来对数据进行智能化分析，该模块要求连接准确，同时能够接收多种不同类型的信息，满足使用者的接收要求，也可以借助于接收器发出相关指令。总控制台的构成则主要包括有GPRS，ARM以及其他传输单元，各种单元相互独立，共同完成通信任务。

2.2信息采集模块。信息采集模块是实现智能家居系统自动化控制的关键，主要涉及到温度、湿度以及其他各种信息的采集。在进行采集模块的连接时，一方面需要严格遵从设计要求做好顺序连接，另外一方面还需要分类进行管理，如果连接错误，不但会影响实际使用效果，同时也可能会由于信息反馈失灵导致设备损坏。一般来说，信息采集模块主要包括温度传感器、湿度传感器以及烟雾检测系统，红外传感系统，分别介绍如下。

温度传感器是一种独立的传感控制模块，该模块能够测量不同类型的温度并且获取其温度信息，作为智能家居信息调控以及后期处理的需要。一般来说，温度传感器的选择应该尽可能突出稳定性、实用性，同时也要兼顾一定的操作效率与可拓展功能，能够尽可能匹配多场景的应用需求，这样才能够提升智能家居系统设计的效果，满足多样化的用户需求。

湿度传感器也是智能家居系统设计中必不可少的控制模块。随着现代人生活质量的不断提升，对于生活品质提出了更高的要求，居住环境湿度不但决定了居住舒适度，同时也与许多其他模块密切相关。在本次智能家居系统设计中选择了高度集成的湿度监测模块，该模块具有类似于温度传感器的设计功能，可以借助于MCU完成信号的输送，如果没有发送信号，可以选择低功耗休眠运行。除此之外，为了体现智能家居系统设计以人为本基本理念，该系统还可以兼顾危险事故的监控，如果空气湿度超过警戒值，就会自动给居住者报警，以此来确保智能家居系统设计的安全性。

火警烟雾传感系统主要选择一氧化碳为检测标志物，通过MQ7传感器来完成信息收集处理工作。由于该传感器模块能够完成一氧化碳浓度的随时检测，能够进行灵敏度调整，所以可以很好的解决室内一氧化碳安全问题。除此之外，该传感器最大的优势在于稳定可靠，使用寿命较长，同时操作简单，易于安装。可以通过芯片来完成一氧化碳浓度检测工作，同时做好数据的收集整理。如果电压较低时，该传感器也会发出警报，引导用户察觉到火情信息，及时作出反应，避免系统遭受安全影响。

红外传感器是基于传统传感器衍生出来的新型安全检测设备，该设备可以对住宅附近的相关信息进行监控，特别是外来人员入侵感应功能具有不错的应有效果，能够保护整个住宅环境稳定。在遇到紧急入侵危害时，系统会触发警报，保护住宅内人员的生命财产安全。在进行红外传感器整体设计时，要考虑到居住者的居住习惯以及使用主房时间段，从而进一步进行系统设定，在不需要进行监控时可以随时进入待机状态，有效降低能耗，达到节能减排的控制效果。

2.3其他硬件。除去上述提到的两种硬件外，智能家居系统设计中还需要涉及到一些特殊的功能硬件，包括有智能主机、网络摄像机、气体探测器与玻璃探测器等等。这些设备的应用是确保智能家居系统实现其基本功能的条件。其中，视频监控设备主要完成远程监控与录像保存功能，远程防火报警系统能够随时对烟雾浓度进行监控并作出信息反馈。自动关煤气系统、老人远程关怀系统能够随时对家庭中的安全风险进行检测，老人也可以通过关怀系统随时与子女进行视频沟通交流，系统可以通过短信的方式对相关紧急事件进行通信处理，以此来满足居住安全的客观需要。不同类型的设备应对不同的居家安全需要，目前小区的防范措施无法适应家庭安全的客观需求，所以还需要添加智能安防系统，借助于入侵报警、远程监控等措施来解决警报管理机制问题，进一步提升家人财产安全问题，确保智能家居系统设计的整体效果。

3基于物联网的智能家居系统软件设计

智能家居系统设计中，硬件的设计一旦确定，就可以进入到软件设计的环节。随着物联网信息技术的快速发展，软件开发与应用领域也取得了卓越的建设成就。根据相关资料分析结果来看，借助于IARSystems编译器来进行代码处理，效率更高，同时也具有很好的稳定性特征，不但可以适应大范围、大规模程序应用，同时其本身使用的成本不高，可以满足智能家居系统设计的客观要求。相比于其他类型的开发系统，选择该类型编译器能够借助于最先进的设备与芯片处理功能来完成数据的处理管控，满足个性化的用户需求。随着采集点采集数据工作的陆续开展，可以根据采集数据的信息来进行预先设计程序的匹配控制，通过对比分析的结果来进行网关端对比，从而完成信息的结构化反馈。在反馈节点工作完成后会自动停止，等待下一次指令才会重新启动。在没有工作时，调控点会进行待机状态，但是这种待机状态并不是休眠状态，会随时保持工作状态，一旦接收到相关指令随机开始进入工作。在实际软件设计过程中，要求不同类型的工作流程需要都可以在最短的时间内处理完成，这就要求软件的设计要尽可能做到科学、技术规范，这样才能够满足网络控制的节点要求。除此之外，为了尽可能减轻能耗压力，软件设计时应该以节点工作指令的反馈为目标，采取合理的数据传输手段，也可以在信息获取后再进行网络节点搜索和网络连接，这样的模式能够为系统节约大量的能耗。在软件系统构建过程中，需要做好节能调控功能，协调多种操作功能实现其作用，包括数据采集处理等方面的内容。智能家居系统的网关节点调节主要以发送多种指令为基本条件，通过接收信息、利用网关数据完成深入分析等都可以为下一步工作的顺利开展提供必要的数据支持。

为了进一步体现数据处理的优势与价值，满足数据处理真实性、准确性的要求，在本设计中应该尽可能选择多线程处理模式，用户可以借助于手机终端完成登录，随时了解家居内部的相关信息，包括温度、环境湿度等情况，并且可以通过手机终端对各种环节进行操控设计，满足居住体验的各方面需求，这也是智能家居系统设计的宗旨与主要目标。

总结：综上所述，随着物联网技术在智能家居系统设计中应用越来越普遍，智能家居系统设计的整体水平也有了较大幅度的提升。在具体设计过程中，需要将智能家居系统设计拆分为软件设计与硬件设计分别进行研究，既要满足行业发展的资源性需求，同时也要做好技术整合，满足产业互联网发展需要，进一步提升智能家居系统设计水平，为未来智能化、常态化建设提供必要的技术支持，也希望本文能够为物联网背景下智能家居系統设计工作顺利开展提供新的思路，为促进我国国民生活水平的全面提升贡献一份力量。

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作者简介：钱伟，男（1981.11—），汉族，籍贯浙江淳安，通信与信息系统硕士，讲师，研究方向：电子信息、物联网方向。