基于物联网的智能家居远程无线监控系统设计

程启龙 刘凯笛 高杨

摘 要：现阶段，在高速移动网络技术的影响下，基于物联网的智能家居系统本身技术升级也较为明显，在新一代RISC处理器出现之后，无线监控的内容更加丰富，监控范围得到了扩展，监控质量也得到了增强。基于此，文章对无线监控系统的设计进行了进一步的分析和探索，希望为广大从业技术人员提供有效的借鉴和参考。

关键词：物联网;智能家居;远程控制;无线监控;系统设计

0    引言

物联网系统的部署不仅需要完整的硬件系统，更需要稳定的软件系统。从系统控制层面分析，无线监控系统尤为关键，在无线技术的支持下，用户可根据自身需要启动不同的家居设备，实现对智能家居设备的运程调控。但从技术应用成本的角度分析，无线监控系统并非以设备或者软件的数量取胜，而是依靠与用户需求精准对接的无线监控系统。这就要求设计人员在设计无线监控系统时，应具有成本意识，在构建无线监控系统的硬件设备结构时，应合理使用系统协调器，高效处理各类系统级别的命令信息。在5G技术的支持下，技术人员也应积极优化无线通信硬件模块，适配新技术，提高无线监控的整体质量。

1    无线监控系统的主体构成分析

1.1  移动通信构架分析

从系统识别以及系统运行的角度分析，现阶段，无线监控系统的网络传输主要基于全球性的移动网络通信技术，此种技术的实现过程需要相应的系统传输模块与系统接收模块。为了整合系统传输流量，提高网络系统的传输效率以及传输准确性，设计人员在设计底层系统结构时，应选择合适的传输协议以及无线传播手段。[1]一般而言，常见的无线传输协议为紫峰协议，此种传输协议适用于无线WiFi的传输，也是无线监控系统网络传输的常用传输形式。从用户的角度分析，用户主要为系统运行结构的接收者，而系统中的各类智能家具设备为用户操作的对象。这样就构建了无线监控系统、用户以及智能家居设备之间的信息传输网络。此间，用户可利用手机平板等设备，完成对各类智能家居设备的监控工作。

1.2  命令信息执行构架分析

设计人员在设计相应的监控系统时，需要选择合适的网络控制命令集，此种命令需要在PAN协调器与监控系统之间进行转换。[2]其中，网络传输层本身也具有层级性特点，下层结构主要为数据收集层，此层级的节点往往较多，设备控制器的种类也较多。常见的控制器包括智能灯具控制器、智能显示设备控制器（电脑、电视等）以及智能温控设备控制器（电冰箱、空调等）。在进行远程操作时，系统会通过无线监控网络将相应的信号传输至电磁继电器的控制电路，从而引导电磁继电器完成相应的远程动作。继电器在完成相应的动作时，会形成与此类动作相关的执行信息，并通过无线网络返回到用户的执行设备，从而为用户提供清晰的监控反馈信息。

2    无线监控系统的硬件模块设计分析

2.1  无线通信硬件模块设计分析

首先，设计人员应合理选择无线通信硬件模块之间的传输协议，较为常见的协议为紫峰协议。在此种协议的要求下，设计人员在选择物联网中各类智能家居设备的布置形式时，可灵活选择星形、树形以及网状等结构。[3]此间，设计人员也应综合家用电器之间的实际距离，如果电器之间的距离较短，设计人员应就近安排相应的传输节点，以短距离通信的形式设置具体的访问接入点。此时，为了提高远程传输的质量，减少资源的浪费，设计人员可选择星形的组网形式;其次，在使用PAN协调器时，设计人员应合理控制系统运行的功耗参数。在将计算机与协调器连接之后，设计人员也应注重提升家用电器管理数据信息的传输质量。

2.2  无线视频监控模块设计分析

设计人员在进行无线视频监控模块的设计时，应采用合理的办法将监控数据通过合理的传输协议传播到对应的系统控制单元。首先，设计人员应合理使用数据链路层以及物理层结构，并发挥协议簇的安全保障性作用。在选择无线视频监控模块的通信协议时，一般而言，设计人员需要选择具有多路访问以及冲突处理能力的信号传输协议，此种协议也应支持集中式以及分布式的通信系统结构组成形式。另外，设计人员还需关注监控模块的可拓展性，为系统后续的养护和升級留存有效接口;其次，从无线视频监控系统的组成角度分析，一般而言，系统由计算机、无线路由器、无线信号收发模块以及核心处理器、摄像设备组成，不同设备的功能不同，但内部连接较为紧密，负责视频信号采集的摄像设备与负责视频信号处理的中央处理器之间的信息传输频率非常高。为此，设计人员需要选择处理能力符合智能家居控制要求的处理器，避免出现系统延迟的情况。

3    无线监控系统的软件模块设计分析

3.1  紫峰协议无线组网通信模块分析

在紫峰协议的约束下，无线组网是否成功需要系统返回固定的反馈信号。一般而言，无线组网通信模块之间的信息传输需要借助PAN协调器进行，网络信号的协调管理工作也需要借助协调器的信号转换功能。在系统接收激励信号后，会自动启动PAN协调器，完成相应的协议初始化工作。在此基础上，依据协议内容，系统会自动检测各信号通道的执行情况，并将执行结果返回系统。系统在接收相应的反馈信息之后，会马上对反馈信息的内容进行分析，判断节点入网是否成功，如果节点数值大于1，则表明无线信号组网成功，至此在PAN协调器的参与下，无线网络通信模块的组网工作得以完成。在这之后，无线监控系统会依据用户智能家居的实际数量，不断反复上述过程，从而依据用户需要，启动对应的家用电器，完成电器的入网操作。其中，LIC控制层会依据系统需求，将数据信息进行分解打包，形成比较小的数据单元，而数据接收端会在接收数据包之后对其进行重组，这样整体传输效率就会较高，传输稳定性也较好。

3.2  WiFi视频监控模块分析

WiFi视频监控模块的设计过程主要需要注意数据的存储空间以及视频数据的压缩编码方式。具体而言，视频数据占用的空间往往比较大，设计人员在选择无线监控系统的视频数据存储空间时，应尽量选择容量大的空间，可为容量大一些的硬盘设备。但由于大容量硬盘设备本身成本较高，为此，设计人员应结合系统运行的具体要求，合理选择硬盘设备的容量大小。为了提升系统整体的速度，强化系统视频信息的读取能力，设计人员应尽量选择固态硬盘，这样可在一定程度上提升系统读取效率，并可消除系统垃圾对系统运行速度的影响。此外，在选择视频存储的格式时，设计人员应设置统一的编码规则，以看得清为基本要求，选择快速的编码方式，但应兼顾视频大小，不能降低视频质量。

3.3  紫峰协议无线组网的图像编码分析

在选择无线组网的图像编码实现形式时，设计人员应明确紫峰无线租房的图像编码原理，并结合用户智能家居系统的布置要求，合理设置初始编码参数。在物联网技术的要求下，存留在协议中的图像编码技术需要与物理技术的应用特点相适应。具体而言，基于物联网技术的智能家居系统需要具有高效的图形识别功能，这只有在比较完整的图形识别模块的参与下，用户方可对智能家居系统实现自由控制。为了提高物联网系统的整体性，强化系统运行的整体效率，设计人员应选择合适的图像比例，既要保证图像的存储不会占用太大的存储空间，还要保证图像可保留真实画面的完整信息。为此，结合上文对图像文件压缩编码的叙述内容，设计人员在选择无线组网的图像编码模式时，可选择离散型的图像编码模式，结合具体的计算公式，设计人员应为物联网无线监控系统选择合适的编码参数。

4    结语

综上所述，本文在分析了无线监控系统的主体构成要素的基础上，将系统的设计过程分为硬件设计以及软件设计两个方面，并针对不同的设计过程提出了相应的设计方法和设计要求。基于物联网的智能家居远程无线监控系统的设计内容比较多，设计人员需要在结合用户实际要求的基础上，积极与技术人员进行沟通和交流，尽量控制技术应用成本，做好无线监控技术以及传输协议的适应性工作，切实提升系统的整体运行质量。

[参考文献]

[1]黄利红.基于物联网技术的智能家居远程无线监控系统设计研究[J].数字技术与应用，2019（10）：165-166.

[2]颜珂斐，杜娥.物联网智能家居的遠程视频监控系统设计[J].实验技术与管理，2018（3）：151-153.

[3]张凡荣，杨满仓.基于物联网技术的智能家居远程无线监控系统设计研究[J].信息记录材料，2017（10）：14-16.

（编辑 王雪芬）