传感器加速物联网技术在智能家居中的应用

耿启龙

（青岛赛维电子信息服务股份有限公司淄博分公司 山东 淄博 255000）

1 引言

互联网技术切实实现了家居设备间的信息交互以及共享，通过采集单元能够提高智能家居对数据的获取、传递以及分析的能力，进一步满足了群众生活对智能家居的需求。从另一个角度来讲，智能家居就是在物联网技术的进一步扩展和深化。现阶段智能家居行业中，通过应用传感器技术以及通信技术能够在使用者毫无察觉的情况下完成工作，根据使用者的喜好以及习惯调整最适宜的温度湿度环境，通过家居的智能化、一体化控制不仅能够提高家居的价值体现，还能够有效避免资源浪费。

2 智能家居建设可行性分析

智能家居系统中的各类电子设备均实现了数据信息交互的功能，就现阶段发展现状进行分析，智能家居中由一个核心的系统领导多个分子系统，各个子系统又能够实现独立运转，且相互之间具有紧密的联系。从另一个角度来讲，智能家居系统的核心终端能够对各子系统的运行情况进行监督，并为每个子系统提供操作界面[1]。

基于物联网下的智能家居系统由传输层、互动层、应用服务层以及环境感知层。其中传感器技术的应用水平不断提高，例如烟雾传感器以及可燃气体传感器能够对室内的烟雾浓度以及可燃气体浓度进行检测，使当前环境始终处于安全和舒适状态。光线传感器以及无线空气传感器能够有效检测室内的空气质量以及光线照明情况，自动开启和关闭某些设备，节能和体验两不误。温度传感器能够对室内温度进行检测，若室内温度不达标，智能家居终端会通过加热降温增湿的方式，使室内环境始终处于最适宜的水平。磁传感器能够对门窗的关闭情况进行检测，确保室内人员生命财产安全。

智能家居中，系统的运行需多种技术支持。例如数据库技术能够实现对室内信息情况的监控，系统会对数据库中所收录的信息进行分析。当系统受到终端的触发信号后，能够实现现实问题与数字信号间的相互转化，并在运行引擎中对问题进行核实。

3 传感器加速物联网技术在智能家居中的应用

智能家居能够通过用户的习惯以及喜好对室内环境进行调整，为用户提供更舒适的生活环境，无需加设恒温器或电灯，在一定程度上减少了能源的浪费。现阶段在很多建筑中，已经配备了上述功能，但这些功能大多不具有针对性，只对用户可见，功能较为独立[2]。为了提高物联网技术在智能家居中的应用程度，现就多种传感器的应用进行研究。

3.1 在云连接技术中的应用

物联网是数以千计云连接服务，为了进一步提高智能家居的个性化、智能化发展，通过繁琐的云端算法组合成多个数据流，现阶段该术语的定义范围较为宽泛。在有关于推广物联网技术的相关研究中心，如何将节点与云技术系统进行连接是一项重要任务，其具有分析用户信息以及其他类型大数据的功能。云连接能够有效提高智能家居系统的服务效率以及服务质量，现阶段乃至未来一段时间内的云系统都需依托传感器进行获取信息，数据输入的效率和准确性能够影响云端智能所展现出的性能。智能家居中的传感器很大程度上扮演者“人类”的角色，与云计算系统以及无线IC相通，能够从多维度对事实存在的实物进行感知。

3.2 在智能照明控制中的应用

进入20世纪以来，白炽灯在市场中所占据的位置不断提高。但到了21世纪，多种色彩的智能化点灯提高了人们生活的丰富程度，人们对照明设备的性能以及健康价值提出了新的要求。相关研究结果表明，人体本身具备调节昼夜节律的功能，光谱含量能够在一定程度上人体所感受到的幸福感，昏暗的黄色灯光会使人体进入放松的状态内，强烈的蓝色灯光能在一定程度上激活体内的激素进行反应。在智能家居中，红外线传感器以及光线传感器能够对人眼所感受到光强度、颜色进行调整，若建筑内存在视觉能力较差的老人或是小孩，智能系统就会将房屋内的光纤调整至较为温和的光线[3]。这种模式下的智能家居具具有极高的智能性，能够根据实际需求，对房屋内环境进行改善。

除此之外，此类传感器还被应用在多个微电子元器件基础的继承上，通过面部识别为房屋内的每个人生成面部“深度图”，光发射器结构能够通过复杂的运算，对光电探测器收集的数据进行处理，并结合“深度图”来判断室内人员的身份以及其居住习惯。

3.3 在个性化室内环境中的应用

个性化室内环境在照明的基础上，将设计愿景向房屋内的空气质量进行延伸。在智能家居中，物联网技术下的半导体传感器能够完美的实现这一功能。例如最新型的气体传感器设备CMOS能够精确捕获并测量由烹饪或是其他因素产生的气体构成，进一步保证房屋内人员的安全。集成摄像头以及扬声器设备能够在感知到有害气体危害后，通过广播的形式提醒屋内人员，及时进行疏散。芯片级别的气体传感器能够为传感器提供VOC浓度原始的测量，而后将具体算法和标准传输到传感器中，最后功放和扬声器的制造厂家才能将室内气体检测标准集成到设备中，进而将气体测量值转化为系统能够识别的信息，为室内空气质量优化提供解决方案[4]。

4 传感器加速物联网技术在智能家居中的应用实现

智能家居系统的设计原则通常为三层设计，其中包括负责获取用户信息的感知层，传输用户信息数据的网络层，以及制定和实施系统命令的应用层。目前智能家居系统大多使用的主控板以ESP-12F wifi模组，主控芯片以ESP8266芯片以及Wifi芯片为主，云服务器以阿里提供的服务器为最佳选择，传感器的种类较为繁多，包括光线传感器、磁传感器、气体传感器、红外线传感器以及温湿度传感器等。主控模块包括APP模块、家居控制模块、烟雾报警控制、防火预警控制、报警通知、无线通信模块、防盗模块等。通过WIFI等通信技术建立用户终端与主控模块之间的通信，接收用户在手机上发送的指令、上传模块的信息状态。

4.1 设计思路

为提高智能家居的使用价值与兼容性，在设计中可以使用Android系统作为主控程序运行载体，具有运行速度快、稳定等优势。在实际设计中，需保证各子功能与主控模块间的信息交互。除此之外还需保证网络访问的速率，以Android为载体的控制程序提供了应用程序并行多运行的机制，即使是在程序正在后台运行中，应用程序仍然可以通过通知栏的提示显示消息。

4.2 实现方案

智能家居系统中，防火控制模块主要通过喷淋模块对火势进行逐步的控制，并向主控模块发出警报信息。防火模块的核心部分是控制阀门的开关，因此在设计中可以通过减速电机来作为阀门的控制的动作机关。主控模块在接收到消息后通过通信技术向用户发出信息并根据预定的控制方式进行反向控制。烟雾监测模块以及气体传感器通过气敏电阻传感器在不同浓度的可燃气体下电阻值的变化来监测可燃气体浓度。并对室内空气环境进行优化和改善。磁传感器主要用于门窗闭合情况的监控，并协同远红外传感器以及监控设备对房屋的闭合情况、受入侵情况进行监控，进一步保障房屋安全。除此之外为进一步提高智能家居房屋的安全性，还需在房门出设置人体传感器，如有人强迫入室会直接触发警报。所以在日常生活中，还可以根据实际效果调整人体传感器的角度、方向、距离等条件，以达到更好的传感效果。

5 结论

综上所述，通过多种传输通信方式以及传感器能够实现对智能家居的自动化控制以及对环境的监控；烟雾传感器以及火焰识别能够保证降低房屋火灾发生的几率，减少因火灾造成的经济损失；红外传感器以及监控设备能够对房屋情况进行实时监控，对进入者识别和环境情况监控。如发生不良和意外，传感器以及监控设备就会将异常信息传输到控制系统中，控制系统对异常信息进行分类处理，进行初步的甄别并实施防范措施，同时将信息发送到用户终端上，切实提高智能家居建筑的安全性。