物联网传感器技术在智能家居系统中的应用

田志晓

(珠海市技师学院，广东 珠海 519000)

0 引言

当前，随着社会经济、互联网科技和无线传感器技术的快速发展，越来越多的居民对智能家居智能化、安全化提出了新的要求。相比较传统家居，基于物联网科技的智能控制传感器技术实现了家居设备与人为行为的协同共享，通过传感器信号采集、转化和互联网平台传输、分析、预警等功能将各家居设施、设备有机连接，以构建家居设备智能、信息、安全、环保的一体化环境安全管理和远程控制平台，增强了家居的安全性、舒适性和节能环保性[1-2]。为此，本文为切实落实互联网传感器技术信息的交互和共享，通过采集单元提高智能家居对数据的获取、传递以及分析能力，以满足用户生活对智能家居的需求[3]。文章探索分析了智能家居的重要作用和总体设计框架、软/硬件设计原则；针对性地分析了传感器技术下家居智能化远程控制和环境监测中的功能设计、实现、测试分析和应用，以实现传感器技术下家居设施智能化真正运用在家居场所，对家居设备进行智能管理和控制，从而创造健康舒适的家居环境，降低家居管理经济成本和资源损耗。

1 智能家居系统和传感器作用概述

1.1 智能家居系统作用分析

随着国内信息技术发展的日渐成熟，智能家居系统在居民日常生活应用中越发重要。本系统主要以互联网信息采集、传输、控制等特征为主体，构建基于点、线、面一体式的远程智能控制和环境监测，旨在为用户提供更为舒适、智能和便捷的家居环境；智能家居系统是居民家居设备自动化控制、家庭安全防范的重要组成单元，本系统以物联网技术为基础，通过PC端或移动端扩展家居系统控制方式，实现家居安全预防和一体化智能控制。

1.2 物联网传感器技术作用分析

物联网技术具备信息传递速度快、精度高等特征；而传感器技术则通过目标物体检测中对所产生的特征变化因素进行感应采集，同时以转化传输信号实现对目标物体的控制。在此基础上，本文将物联网与传感器技术相结合，以传感器获取家居目标特征要素数据，通过物联网传输、整理、分析特征要素数据，通过机器学习判定家居目标状态信息，实现家居远程监控和环境监测的智能化、自动化，保障家居环境的安全性[4]。

1.3 协同重要性分析

本文构建的智能家居系统主要目标是实现家电设备、灯光设备等的远程控制功能和家居气、烟、水等环境因素智能化一体控制。通过物联网传感器技术将不同家居设备以无线网络相连接，经传感器设备对家居环境实时动态监测，推动智能家居向多元化、人工智能化、安全化和便捷化的智能目标发展[5]。

2 系统总体设计

2.1 框架设计原则

为保障智能家居的安全性、节能性、环保性、便捷性等特征，本文以物联网传感器技术优势(监测精准、经济成本低等)为依据，构建集安全、环保和经济于一体的智能家居控制系统。系统总体架构单元如图1所示，基本组成单元为遥控单元、语音提示单元、数据通信单元和微控单元(Micro Controller Unit，MCU)。其中，遥控单元一般采取PC端或手机端进行监控操作；通信单元以Internet网络信息共享和传输为主，通过GPRS精准定位功能实现家居数据的准确、高效采集；MCU单元实现家居环境采集、物联网传感器技术可开发资源传输、存储、供给等功能。通过各组成单元的协同工作，实现对家居设备、家居环境、家居安全的动态管理和安全监控。

2.2 总体结构与模块设计

在智能家居构建总体框架基础上，进一步分析智能家居总体结构设计和功能模块能加强对互联网传感器技术的智能家居整体控制、适应性调整和家居安全管理等。主体控制模块由语音识别预警子模块、主板控制器子模块、移动终端子模块构成，且3大子模块间相互协同，即通过移动终端子模块实现物联网传感器数据的采集、分析、显示管理等，以主板控制器实现数据分析、特征属性识别等，最终经语音模块实现预警服务。其中，3大子模块以移动终端传感器采集模块为主，该模块通过传感器串口联网集中控制，将设备接入到唯一的ID位置，完成对智能家居远程控制状态管理、环境动态现状监控查询等，最终通过子模块传感器环境因子、设备因子数据采集，控制设备统一分配识别并预警服务等，实现对智能家居总体结构和模块功能的统一调控和安全管理[6]。

图1 智能家居系统

2.3 硬件设计分析

智能家居控制系统整体设计是基于设备硬件基础进行的，并以传感器智能芯片实现设备硬件监测需求，为此，本文通过对物联网传感器技术下智能家居环境监测和远程控制实现的微控制单元(MCU)分析系统硬件设计，其中传感器监测控制模块能实现家居环境、安全和节能减排动态监管，如屋内出现煤气泄漏，传感器感应设备第一时间检测到异常特征值并识别分析后，经MCU进行采集和整合，传输至其他模块实现预警服务。进而使该硬件微控制单元不仅能及时、高效、安全地监测控制智能家居系统，而且还降低了安全事故概率，保证了居民健康安全和经济安全。

3 智能家居远程控制和环境监测功能实现与测试分析

3.1 物联网传感器技术的家居远程控制和环境监测实现

家居智能远程控制和环境监测功能的实现，先通过物联网技术将PC或Android接收端与智能监测传感器无线连接，实现计算机下达指令，自动数字信息化数据传输服务，进而控制家居设备、灯、开关等。例如当室内温度传感器通过物联网传输信息并反馈家居温度信息变化，家居用户通过端口软件选择开启或依据系统设计流程自动启停空调设备，以保证居家温度的舒适度；灯光启停根据光敏传感器设置参数调整，若室内光照过暗，系统则通过预警提示自动开启照明模式，反之则关闭。总之，用户可通过远程智能控制，实现节能、便捷、舒服的家居生活模式。

环境监测的实现，PC串口连接智能家居控制系统后，通过处理器对环境监测服务预警模块进行信息发送、接收和提示。如当煤烟传感器检测发现特征异常值后，通过无线传输模块主动预警提示家居用户，用户根据动态监测现状进行调控，最终实现家居环境监控的智能化、一体化、高效化和安全化，实现人机协同，家居生态安全可控。

3.2 智能家居远程控制测试分析

为保障智能家居的安全性，实现家居智能化的及时性，本文测试分析了物联网传感器技术的智能家居远程控制模块，以评估智能家居的安全监测功能。远程控制过程中，累计通过3个阶段分析判断，即是否存在网络、入网绑定、实现命令类型，在该过程中，若物联网与家居传感器相连接，则存在网络，进而通过用户账号信息加入物联网进行家居设备远程管理；命令类型选择分为配置传感器设备和配置控制设备，其中传感器设备控制实现了智能家居远程动态监测，用户可根据传感器采集的信息资源，及时掌握家居安全；设备控制实现了智能家居远程无人化管理，若需要控制开关时，通过PC终端下发指令，实现室内任意开关操控，证明远程控制测试能如期完成。智能家居的远程管控不仅开发了智能化管理模式，而且提高了居住用户的安全感和幸福感。

3.3 环境监测功能测试分析

智能家居环境监测对居民健康安全和财产安全管理极为关键，为此，本文测试分析了环境监测模块。该模块以气温控制、温度控制、湿度控制等物联网传感器参数变化和预警提示为主测试内容，例如进行温度控制测试时，移动设备Android端对温度环境控制界面下发指令，通过测试分析后发现温度控制模块接受指令后，其室温调控灵敏性、时效性等控制指标反映效果好，能及时完成指令操作，符合物联网传感器技术安全、高效的智能管理模式，同时也表明物联网传感器技术在环境监测中具备安全属性，能实现智能家居的安全目标。

4 物联网传感器技术下智能家居系统应用

由于物联网传感器技术能够对外界环境(温度、湿度、浓度、压力及光照强度)、影响因素等进行精准感知且能有效分析数据结果的可行性，因此，智能家居系统在安全、智能、效率等方面应用极为广泛。在安全防范方面，智能家居系统具备无线连接、操作便捷等特点，能通过传感器技术特征及时分析外界环境的温度、湿度、压力等指标，在保障居民生活环境安全的同时提供了一个舒适、便捷的生活环境；在效率方面，智能家居环境监测系统通过物联网传感器技术实现对环境信息的大量采集、快速传输、合理分析和及时存储，不仅提高了家居环境监测的工作效率和环境监测质量，还促进了环境管理工作的持续发展，做好预防和控制工作。

5 结语

远程控制和环境监测传感器设计的实现，降低了智能家居的经济损失，提升了基础安全防护能力；物联网传感器技术的实现，使控制系统强化了传输信息的识别能力和防范措施，监测多类型信息实时获取，快速地提升了家居建筑安全。