陳偉雄

（深圳市安百納智能實業(yè)有限公司，廣東 深圳 518000）

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是指借助采集單元使用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與無線傳感技術(shù)，實現(xiàn)家居設備之間的信息共享與交換，滿足人們對智能生活的需求，進而實現(xiàn)對智能系統(tǒng)的集成化管理?？梢哉f，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上進一步深化拓展的網(wǎng)絡系統(tǒng)。

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心與基礎部分是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)體系與產(chǎn)業(yè)鏈集成發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴大，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所需的射頻（Radio Frequency，RF）、智能控制、無線傳感等技術(shù)逐漸趨于成熟，在世界上處于領(lǐng)先地位。就目前來說，在智能家居、智能電網(wǎng)、智慧交通等行業(yè)中均能夠發(fā)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的身影。資料顯示，2019年度我國的物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模高達9 500億元，表明智能家居在我國具有良好的發(fā)展前景。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過各種通信技術(shù)、布線技術(shù)等，幫助民眾實現(xiàn)對住宅區(qū)域內(nèi)各種設備的自動化控制，從而構(gòu)建出一個集合智能管控的家居控制系統(tǒng)，打造出更加令人滿意的居住環(huán)境。

智能家居系統(tǒng)采用軟件與硬件相結(jié)合的形式，例如，傳感器可對家居內(nèi)的信息（濕度、溫度、光照）進行采集，并將采集到的信息及時地傳輸給計算機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)對采集到的信息進行整理、分析、挖掘、整合，進而掌握用戶的行為習慣，最終按照用戶生活習慣構(gòu)造出最宜的生活環(huán)境[1]。

1 智能家居概念

智能家居理念一經(jīng)提出，便掀起了全球家居模式升級的熱潮，該理念始于美國聯(lián)合科技公司，主要是通過各種通信技術(shù)、傳感技術(shù)等構(gòu)架家居的智能化管理系統(tǒng)，不僅能夠滿足人們對居住的需求，還能夠?qū)崿F(xiàn)民眾對網(wǎng)絡通信、設備的智能化管理。

智能家居系統(tǒng)實質(zhì)上是一個家居信息數(shù)據(jù)的交互性平臺，能夠?qū)⒓揖邮褂玫母鞣N電子設備、系統(tǒng)以及信息進行交換與共享，主要有以下特征：（1）系統(tǒng)中的各個子系統(tǒng)均能夠?qū)崿F(xiàn)獨立的運轉(zhuǎn)，且子系統(tǒng)之間又存在密切的聯(lián)系。（2）智能家居系統(tǒng)所使用的各種不同型號的設備、傳輸協(xié)議等均能夠?qū)崿F(xiàn)互相交換與共享。（3）系統(tǒng)的終端能夠為各子系統(tǒng)提供操作界面，并可以儲存各子系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)。（4）控制方式更加多元化，比如，用戶可以通過遙控器、手機、電腦等終端對各種家居設備進行遠程操作[2-3]。

2 智能家居系統(tǒng)技術(shù)要求

2.1 網(wǎng)絡傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡傳輸技術(shù)的應用使得家居智能控制成為可能，是智能家居系統(tǒng)的基礎部分，主要是為智能家居系統(tǒng)提供各種形式的互聯(lián)網(wǎng)服務系統(tǒng)，包括控制中心、家庭網(wǎng)關(guān)以及家居設施等。其中，控制中心部分主要是用于接收用戶發(fā)出的指令要求，實現(xiàn)對家居內(nèi)各種電子設備的集成控制，根據(jù)用戶的指令要求，各種家居設備在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的幫助下各自獨立工作，滿足用戶的各種需求。家庭網(wǎng)關(guān)部分主要是將各種家居電子設備（空調(diào)、電視、冰箱、掃地機器人等）納入控制網(wǎng)絡，構(gòu)建一個能夠滿足用戶需求的遠程控制平臺，滿足用戶對家居設備的遠程控制。

2.2 傳感器技術(shù)

傳感技術(shù)是智能家居系統(tǒng)采集家居設備信息的重要手段。比如，常見的廚房安全監(jiān)測就是借助各種類型的傳感器，對煤氣以及煙霧實時監(jiān)控，確保廚房設備運行的安全性；房間溫度傳感器能夠讓用戶在回到家之前通過系統(tǒng)檢測室內(nèi)溫度，并按照用戶自身的需求對室內(nèi)溫度進行調(diào)節(jié)。智能家居系統(tǒng)中傳感器技術(shù)應用的示意如圖1所示。

2.3 信息處理技術(shù)

構(gòu)建智能家居系統(tǒng)的目的是滿足人們對高品質(zhì)生活的追求，就像現(xiàn)實公司中的人力資源管理部門一樣，是為人服務的，無論是其所具有的輔助生活行為功能，還是對家居的安全防護等，均是為了滿足用戶的需求，而對用戶行為的精準預測以及對用戶實時狀態(tài)的判斷等也是智能家居系統(tǒng)的必備功能，實質(zhì)是借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的圖像識別技術(shù)——可視技術(shù)。智能家居系統(tǒng)可以通過圖像識別技術(shù)實現(xiàn)對家居環(huán)境內(nèi)的各種圖像信息進行預處理與特征提取，信息處理示意如圖2所示。

圖2 信息處理示意

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設計

3.1 整體設計

文章基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)設計，主要采用Visual DSP++4.5多線程嵌入式設計方法，來構(gòu)建智能家居平臺，在系統(tǒng)平臺建設完成后，即可借助云計算進行系統(tǒng)總體設計。智能家居系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型如圖3所示。

組網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建完成后，進行智能家居系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設計。文章所設計的智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括控制信號發(fā)射模塊、供電系統(tǒng)模塊、模擬/數(shù)字（Analog Digital，A/D）電路模塊、TDA8920BTH主控電路模塊等。

3.2 系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)

在智能家居總體模型設計的基礎上，對系統(tǒng)的硬件進行設計。在以往的設計中，最為常用的是ZigBee技術(shù)，但單線驅(qū)成方式極易導致用戶控制指令出現(xiàn)中斷。為確保用戶控制指令下達的可持續(xù)性，基于云計算采用模塊設計算法對系統(tǒng)硬件進行設計。在對系統(tǒng)主控制電路進行設計時，經(jīng)過對比最終確定所使用的主控電為AD620，具有極低的功耗，通信帶寬為120 kHz；為確保系統(tǒng)儲存性能能夠滿足系統(tǒng)各子系統(tǒng)的儲存要求，確定使用兩個對稱的600 MHz高性能Blackfin內(nèi)核，負責對各個傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)進行采集。

圖3 智能家居系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)模型

3.3 系統(tǒng)測試與實驗分析

為驗證基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)是否具有強大的功能，本團隊對其進行仿真測試。測試內(nèi)容主要包括：電壓范圍、輸出功率、硬件控制性以及阻抗匹配性能，經(jīng)測定，系統(tǒng)運行效果良好。文章所設計的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)具有較好的收斂性，能夠滿足設計上Pd=0.995，Pf=0.0001的要求，有效地降低了傳統(tǒng)智能家居控制系統(tǒng)中用戶指令執(zhí)行錯誤的概率，具有較高的應用價值。

4 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，在各行各業(yè)中均有涉及，特別是在智能家居系統(tǒng)中具有最為廣闊的發(fā)展前景。文章基于物聯(lián)網(wǎng)體系提出了一種智能家居系統(tǒng)設計思路，為后續(xù)類似智能家居系統(tǒng)的設計提供了新思路。