物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

摘要隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展及人們生活生活水平的提高，人們對于家庭居住環(huán)境提出了更高的要求，智能家居應(yīng)運而生。智能家居是以住宅環(huán)境為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)成高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居作為家庭信息化的實現(xiàn)方式，已成為社會信息化發(fā)展的重要組成部分，物聯(lián)網(wǎng)因其巨大的應(yīng)用前景，將是智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中一個比較現(xiàn)實的突破口，對智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。智能家居的關(guān)鍵技術(shù)主要有智能控制以及內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)兩個部分。智能控制可以是本地控制和遠(yuǎn)程控制。智能家居控制系統(tǒng)是以有線和無線的形式連接起來的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)為硬件平臺，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為軟件支撐平臺，通過現(xiàn)場總線把家庭生活中使用的通信設(shè)備、家居設(shè)備、家庭安全防范設(shè)備連接成一個完整的、能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的一個控制系統(tǒng)。通過這個控制系統(tǒng)將整個家庭中能夠連接到網(wǎng)絡(luò)是的所有電氣設(shè)備有機的整合到一起，并對這些設(shè)備進(jìn)行有效的控制，形成功能完善的智能家居系統(tǒng)。從人們對智能家居控制系統(tǒng)使用的實際需要出發(fā)，在對國內(nèi)外以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展為基礎(chǔ)智能家居控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用深入研究后，提出了一套基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)的解決方案。本文將詳細(xì)介紹基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計的過程。關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)目錄1 緒論 11.1 課題設(shè)計內(nèi)容概述 11.2 課題研究背景 21.2.1 物聯(lián)網(wǎng)成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè) 21.2.2 物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場潛力 31.2.3 物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、房地產(chǎn)調(diào)控多重政策推動中國智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展 41.2.4 無線WiFi技術(shù)、智能手機推動智能家居產(chǎn)品迅速發(fā)展 51.3 課題研究意義 61.4 物聯(lián)網(wǎng)智能家居與傳統(tǒng)智能家居的區(qū)別 81.5 智能家居現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 81.5.1 中國智能家居需求分析 81.5.2 中國智能家居市場供給分析 91.5.3 智能家居企業(yè)分類及現(xiàn)狀分析 102 系統(tǒng)總體設(shè)計 122.1 系統(tǒng)功能需求 122.2 系統(tǒng)設(shè)計模塊 122.2.1 無線WiFi模塊 122.2.2 WiFi智能家居產(chǎn)品 152.2.3 云服務(wù)器設(shè)計 152.2.4 手機應(yīng)用程序設(shè)計 152.3 總體框架設(shè)計 163 系統(tǒng)實現(xiàn) 184 總結(jié) 19參考文獻(xiàn) 20緒論近幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用，但關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義到現(xiàn)在還沒有一個統(tǒng)一的定義從字面上解釋，物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”?？梢赃@樣理解：其一，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上的延伸和擴展的一種網(wǎng)絡(luò)，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。通過物聯(lián)網(wǎng)把我們周圍的一切物體聯(lián)系到一起，社會變得更加智能，更加方便安全。智能家居的概念早在上世紀(jì)80年代初就已經(jīng)提出。以“住宅電子化”實現(xiàn)，到了80年代末，逐步提出了"住宅智能化"，也就是現(xiàn)在所說的智能家居的原型。智能家居是一個以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境。它的研究與設(shè)計將優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性、舒適性，甚至合理控制各種能源的使用。家居智能的基本目標(biāo)是：將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和家庭安防裝置通過家庭總線技術(shù)(HBS)連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的協(xié)調(diào)。課題設(shè)計內(nèi)容概述智能家居是以住宅為平臺，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、計算機技術(shù)和智能終端，將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，并在后臺設(shè)置云服務(wù)平臺，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的智能控制和管理平臺，實現(xiàn)人與物、家庭與家庭的互聯(lián)互通，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗，是集物聯(lián)網(wǎng)、智能家居、互聯(lián)網(wǎng)為一體的新型應(yīng)用。智能家居讓人們輕松享受生活。出門在外，您可以通過手機、電腦來遠(yuǎn)程遙控您的家居各智能系統(tǒng)，例如在回家的路上提前打開家中的空調(diào)和熱水器；到家開門時，通過手機的指紋識別、人臉識別、聲紋識別等，系統(tǒng)會自動打開過道燈、打開電子門鎖、安防撤防、開啟家中的照明燈具和窗簾迎接您的歸來；回到家里，可以使用手機作為遙控器，在沙發(fā)或臥室方便地控制房間內(nèi)各種電器設(shè)備，通過智能化控制系統(tǒng)選擇預(yù)設(shè)的燈光場景、調(diào)整窗簾、下載背景音樂；廚房配有視頻對講系統(tǒng)，可以一邊做飯，一邊接打視頻電話或查看門口的來訪者；在公司上班時，家里的情況可以顯示在辦公室的電腦或手機上，隨時查看；安防系統(tǒng)具備拍照留影，家中無人時如果有來訪者，系統(tǒng)會拍下照片發(fā)送給您。世界首富、微軟創(chuàng)始人比爾蓋茨，從1990年開始，花了七年時間，耗資6000萬美元，建造了一幢智能化豪宅，向世人展示未來的智能生活模式。比爾·蓋茨在他的《未來之路》一書中以很大篇幅描繪他在華盛頓湖建造的私人豪宅。他描繪他的住宅是“由硅片和軟件建成的”，并且要“采納不斷變化的尖端技術(shù)”。他的這個豪宅完全按照智能住宅的概念建造，不僅具備高速上網(wǎng)的專線，所有的門窗、燈具、電器都能夠通過計算機控制，而且有一個高性能的服務(wù)器作為管理整個系統(tǒng)的后臺。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)革新，這種夢幻般的智能家居生活正逐步走進(jìn)我們平民百姓的現(xiàn)實生活。智能家居的時代已經(jīng)來臨。邦訊技術(shù)有限公司根據(jù)宏觀的有利條件，自身的條件、能力和發(fā)展需要，啟動智能家居建設(shè)項目，開發(fā)智能家居產(chǎn)品和平臺。本本課題主要建設(shè)內(nèi)容為智能家居互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺及配套的包括智能家居通信模塊系列產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)、智能家居云端服務(wù)器的研發(fā)和服務(wù)。本課題主要研發(fā)產(chǎn)品為4個方向：智能家居互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用平臺；通信模塊、智能家居系列產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)；智能家居云端服務(wù)器的研發(fā)和服務(wù)；智能手機家居控制應(yīng)用程序。課題研究背景物聯(lián)網(wǎng)成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)當(dāng)前，黨中央、國務(wù)院高度重視培育戰(zhàn)略性、先導(dǎo)性的新興產(chǎn)業(yè)。前國務(wù)院總理溫家寶在十一屆全國人大三次會議上政府工作報告時指出，要加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用?！段锫?lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確提出要拓寬物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，亟需采用包括物聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)的新技術(shù)改造升級傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，提高社會管理、公共服務(wù)和家居生活智能化水平。物聯(lián)網(wǎng)智能家居是指利用信息傳感設(shè)備將家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，并與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行監(jiān)控、管理信息交換和通訊，實現(xiàn)家居智能化。它提供的是一體化的家庭信息化解決方案，是物聯(lián)網(wǎng)最廣泛的一項應(yīng)用。作為物聯(lián)網(wǎng)重要的應(yīng)用，智能家居涉及多個領(lǐng)域，也是信息產(chǎn)業(yè)中的一個重要組成部分。國家經(jīng)貿(mào)委牽頭成立了家庭信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)委員會，信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系研究及產(chǎn)品開發(fā)已作為國家技術(shù)創(chuàng)新重點專項計劃。《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出，工信部將支持重點領(lǐng)域應(yīng)用示范工程，具體包括智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療與智能家居九大領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場潛力在城鎮(zhèn)化、小區(qū)化、智能化的趨勢下，物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場潛力巨大。目前，與發(fā)達(dá)國家相比，我國的城鎮(zhèn)化比例依然較低，我國的城鎮(zhèn)化率依然有上升空間。“十二五”時期，我國積極推進(jìn)城鎮(zhèn)化進(jìn)程，引導(dǎo)人口合理有序流動，進(jìn)一步加強城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，提升城市綜合承載能力，城鎮(zhèn)化水平進(jìn)一步提高，2012年，我國城鎮(zhèn)人口為71182萬人，城鎮(zhèn)人口比重達(dá)到52.6%。這些新增的城鎮(zhèn)人口或家庭將逐步向目前的城鎮(zhèn)水平靠攏，從而帶來巨大的潛在智能家居需求。隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人們對生活以及居住環(huán)境的要求也相應(yīng)提高。智能家居所帶來的全新生活方式順應(yīng)了社會發(fā)展的需要，中國正迎來一個“智慧城市”、“智慧社區(qū)”建設(shè)與發(fā)展的熱潮。中國首個物聯(lián)網(wǎng)智慧社區(qū)——金橋碧云智慧社區(qū)的建設(shè)意味著物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從一個概念正走入我們的生活。智能家居作為一套科技含量高的家庭生活產(chǎn)品，國內(nèi)不少城市的中高端樓盤，都配套開發(fā)智能化家居。智能家居行業(yè)在中國乃至全世界都有廣闊的前景，是一個朝陽的行業(yè)，就目前的發(fā)展趨勢分析，預(yù)計在今后的幾年內(nèi)全世界將有近億的家庭構(gòu)建智能、舒適、高效的家居生活。智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)最廣泛的應(yīng)用，而且“智慧城市”被列入“十二五”規(guī)劃中一項重要內(nèi)容，因此智能家居不管是在物聯(lián)網(wǎng)的大潮下、還是在智慧城市的建設(shè)中都有著廣闊的前景，蘊含著巨大的市場潛力。物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合、房地產(chǎn)調(diào)控多重政策推動中國智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展根據(jù)IDC（InternetDataCenter，即互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心）對智能家居市場的研究，隨著ICT（信息通信技術(shù)）整體水平的發(fā)展，尤其是基于通信技術(shù)的M2M產(chǎn)業(yè)發(fā)展和國家三網(wǎng)融合政策的落實，以智能家居為代表的家庭消費市場將成為先鋒，智能家居產(chǎn)業(yè)格局已由以往單一的家居企業(yè)競爭逐漸演變?yōu)榭缧袠I(yè)、跨區(qū)域、多融合的市場競爭格局。圖表1：中國智能家居市場格局劃分近些年受宏觀政策調(diào)控的影響，房地產(chǎn)銷量有所下降，但是智能家居市場中依然機遇與挑戰(zhàn)并存。樓市調(diào)控政策的進(jìn)一步落實將迫使地產(chǎn)商走精品路線、進(jìn)行差異化營銷，智能家居顯然是最大的賣點，這對智能家居行業(yè)的發(fā)展將起到積極的作用。IDC研究表明，信息通信技術(shù)整體能力的提升、國家層面的政策支持與推動，必將為智能家居的發(fā)展帶來一場變革，體現(xiàn)在以下方面：網(wǎng)絡(luò)層面：智能家電設(shè)備借鑒無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用成果，通過藍(lán)牙、WLAN、Zigbee、家庭網(wǎng)關(guān)等作為家庭局域網(wǎng)的無線寬帶接入手段融入3G/4G網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成智能家居服務(wù)泛在化的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。產(chǎn)業(yè)整合：移動運營商通過制定標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議、終端入網(wǎng)等措施，對M2M產(chǎn)業(yè)進(jìn)行規(guī)范，以降低行業(yè)準(zhǔn)入門檻。應(yīng)用融合：信息通信技術(shù)，尤其是M2M技術(shù)使得跨應(yīng)用乃至跨行業(yè)的機器終端之間實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。開放的業(yè)務(wù)環(huán)境：運營商或者合作運營的服務(wù)提供商將會為用戶生成個性化的業(yè)務(wù)邏輯，甚至將業(yè)務(wù)開發(fā)環(huán)境開放給產(chǎn)業(yè)合作者與用戶自身。無線WiFi技術(shù)、智能手機推動智能家居產(chǎn)品迅速發(fā)展近年來物聯(lián)網(wǎng)在多個領(lǐng)域取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展，已不再是觸不可及的空中樓閣，而是實實在在的產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。在智能家電領(lǐng)域，家電廠商早已把各種通信技術(shù)如Ethernent、PLC（電力線載波通信技術(shù)）、WiFi、Bluetooth、Zigbee等應(yīng)用到他們的家電產(chǎn)品中，例如現(xiàn)在市場上的黑色家電市場，大部分的家電廠商都推出了智能電視機，每一臺智能電視機都運行著智能操作系統(tǒng)（如Android），同時還提供以太網(wǎng)和WiFi等多種連接接口。同時，許多家電廠商們都不遺余力的在把他們的白色家電也變得智能化，通過WiFi、Bluetooth、Zigbee等技術(shù)將他們連上互聯(lián)網(wǎng)從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等功能。在各種通信方式中，無線技術(shù)正在逐漸成為智能家居信息通信的主流。這點毫無疑問，隨著時間的推移，無線技術(shù)的性能將會變得越來越完善，而它的應(yīng)用也將會變得越來越簡單、易用。通過家居無線網(wǎng)絡(luò)，不用通過任何的“線”連接，在一個可以自由移動的空間內(nèi)，人們就可以隨意地控制家居環(huán)境中的設(shè)備并進(jìn)行日常生活。新一代的無線智能家居網(wǎng)絡(luò)，將以無需布線、使用自由，建立起人們對無線家居設(shè)備的全新體驗和享受。它組網(wǎng)靈活，成本低廉，消除了開槽、穿墻等繁瑣的工作程序，總體費用低；移動性強、擴張性強，可擺脫“線”的限制，在設(shè)定的覆蓋范圍內(nèi)，用戶可輕松接入到家居設(shè)備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?？傮w而言，無線家居網(wǎng)絡(luò)具有以下幾點優(yōu)勢特征：環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)：它具有對外部環(huán)境和物體的感知能力，是成功實現(xiàn)未來智能化家居生活物與物、人與物之間的信息交互的關(guān)鍵，并把感知信息接入骨干的感知網(wǎng)絡(luò)，是未來物聯(lián)網(wǎng)智能家居環(huán)境的神經(jīng)末梢。無線自組織網(wǎng)絡(luò)：它能實現(xiàn)無線短距離通信傳輸，感知信息通過自組織聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息傳輸。無線自組織網(wǎng)絡(luò)具有自主管理、自主修復(fù)的能力。性價比高：無線家居網(wǎng)絡(luò)移動靈活、擴張性強，免拆卸，此外，它還具有低成本，低功耗的特點，符合低碳生活的綠色家居概念。在WiFi、Zigbee、Bluetooth、紅外線等無線連接技術(shù)中，WiFi憑借其技術(shù)成熟、帶寬高、使用普及、成本低等優(yōu)勢，將迅速應(yīng)用到智能家居領(lǐng)域，并推動智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前無論是國內(nèi)的海爾、格力和國外的三星、LG、松下、GE等，都把WiFi作為他們的白色家電連接主要技術(shù)選擇。WiFi俗稱無線寬帶,是一種短程無線傳輸技術(shù)，能夠在數(shù)百米范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了IEEE802.11a/b/g及IEEE802.11n等標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在IEEE802.11這個標(biāo)準(zhǔn)已被統(tǒng)稱作WiFi。WiFi技術(shù)突出的優(yōu)勢在于：其一，無線電波的覆蓋范圍廣，半徑則可達(dá)100米，可覆蓋整個家居；其二，傳輸速度非?？欤梢赃_(dá)到11-54mbps，符合未來智能家居集成信息、語音、圖片、視頻等功能的需求；其三，家庭普通率高，家里不需部署另外的通信網(wǎng)關(guān)就可以讓家居設(shè)備進(jìn)行通信、上網(wǎng)；其四，手機、PAD等智能設(shè)備都標(biāo)配有WiFi接口，可以在家里直接連接、控制家居設(shè)備。由于智能手機功能越來越豐富，指紋識別、人臉識別、手勢控制、語音控制等等功能，應(yīng)用在智能家居的控制上，將大大改善對智能家居的用戶體驗，從而推動智能家居普及。從網(wǎng)絡(luò)、終端，還是整個系統(tǒng)來看，WiFi網(wǎng)絡(luò)和智能手機控制的智能家居系統(tǒng)的優(yōu)勢都明顯超越了其他方式，可以說WiFi技術(shù)和智能手機走在智能家居產(chǎn)業(yè)最前沿的家族新成員。隨著WiFi低功耗技術(shù)的成熟與發(fā)展，它必然成為智能家居主要技術(shù)。在未來的幾年內(nèi)，智能家居系統(tǒng)中，WiFi的網(wǎng)絡(luò)將越來越普及，WiFi的設(shè)備將越來越多，WiFi的應(yīng)用將越來越豐富。課題研究意義隨著社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)、家庭人口結(jié)構(gòu)以及信息技術(shù)的發(fā)展變化，人們對家居環(huán)境的安全性、舒適性、效率性、透明性提出了更高的要求。同時越來越多的家庭要求家居產(chǎn)品不僅要具備簡單的智能，更要求整個系統(tǒng)在功能擴展、外延以及服務(wù)方面能夠做到簡單、方便、輕松、安全。很顯然，我們的家居生活需要改變。建筑技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息與通信技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，智能家居正慢慢的走進(jìn)我們的生活。物聯(lián)網(wǎng)智能家居，讓你無論你身處何地，都可以及時洞悉家中的風(fēng)吹草動，它可以將你的風(fēng)險降到最低，舒適升到最佳，效率達(dá)到最優(yōu)。從此不必?fù)?dān)心外出后忘記了關(guān)燈，關(guān)門，不用擔(dān)心浪費能源和時間，也不必?fù)?dān)心室內(nèi)空氣污濁，更不必?fù)?dān)心陌生的闖入者，你盡可以享受高質(zhì)量的生活，一切，由物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)為您守候。智能家居就是以家庭為中心，建立一個實時，高效的控制網(wǎng)絡(luò)。在家居控制中為每個控制節(jié)點提供了安全、可靠的通道，在家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的實時控制之下，通過軟件及硬件相應(yīng)的執(zhí)行機制，對所有連接到智能家居網(wǎng)絡(luò)上的各種設(shè)備實現(xiàn)監(jiān)測和控制。智能家居需要網(wǎng)絡(luò)的幫助下，形成與外界的溝通渠道，以實現(xiàn)與外界的智能家居電器的信息交互。從而滿足用戶對家居實行遠(yuǎn)程監(jiān)控，對對家用電器遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)查詢，滿足人們對安全，舒適，便利的生活需求。的事情，我們滿足了智能家居，家電和檢測設(shè)備，內(nèi)置無線傳輸模塊，實現(xiàn)了三維空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)纳鲜鲆螅ヂ?lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，并減少因線纜布局的干擾。添加新的無線設(shè)備布局，降低系統(tǒng)維護(hù)成本和升級。與通信及子節(jié)點效率的定位是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序支持的一項重要技術(shù)。要找到節(jié)點和控制設(shè)備和監(jiān)控是物聯(lián)網(wǎng)是一個關(guān)鍵的眾多應(yīng)用。智能家居控制系統(tǒng)，實現(xiàn)單一控制節(jié)點的智能家居跟蹤分析性能的操作過程中，應(yīng)先了解發(fā)送到命令或從那里上傳監(jiān)測數(shù)據(jù)。獲取監(jiān)控設(shè)備的位置和實時信息，讓每個監(jiān)控設(shè)備的實時控制非同尋常的意義，實現(xiàn)了智能家居控制系統(tǒng)。基于物聯(lián)網(wǎng)無線通信的控制模式智能家居控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)無需布線，操作簡單，并提供了可靠的保證為人們實現(xiàn)智能家居：在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)軟，硬件系統(tǒng)智能家居的切割和延伸，它提供了一種有效的解決方案，為人們實現(xiàn)家居方便，舒適，網(wǎng)絡(luò)生活。物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)滿足了我們對智能家居的上述要求，通過在家電和各探測設(shè)備內(nèi)置無線傳輸模塊，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的三維空間傳輸，減少了有線布局帶來的各種干擾。無線布局便于新設(shè)備的添加，降低了系統(tǒng)維護(hù)、升級優(yōu)化的成本?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)以無線通訊作為控制方式，由于系統(tǒng)無須布線操作簡單，為人們實現(xiàn)家居的智能化提供了可靠的保障：以嵌入式系統(tǒng)來實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)軟、硬件的裁剪以及擴展，為人們實現(xiàn)家居便捷的、舒適的、網(wǎng)絡(luò)化的生活提供了有效的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)智能家居與傳統(tǒng)智能家居的區(qū)別傳統(tǒng)意義上一般都認(rèn)為智能家居是帶來生活品質(zhì)的提升，其實物聯(lián)網(wǎng)型智能家居正在改變這些觀點，最顯著的變化就是實用、方便、易整合。每一個家庭中都存在著各種電器，不管是號稱智能的冰箱、空調(diào)還是傳統(tǒng)的電燈、電視一直以來由于標(biāo)準(zhǔn)不一都是獨立工作的，從系統(tǒng)的角度來看，他們都是零碎的、混亂的、無序的，并不是一個有機的、可組織的整體，作為家庭的主人面對這些雜亂無章的電器其消耗的時間成本、管理成本、控制成本通常都是很高的并且是非必要的。無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，給傳統(tǒng)的智能電器、智能家居帶來了新的產(chǎn)業(yè)機會，通過它可以將家中的各種電器通過無線方式非常方便地有機組織起來，形成一個完整的系統(tǒng)，從而可以實現(xiàn)無縫感知并完整管理。這種以前無法想象并深具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用今天一旦使用無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)連接就會變得輕松、方便并且非常有趣。這些應(yīng)用并不僅僅是生活品質(zhì)的提高，更大程度上可以看作是現(xiàn)代家庭的一種最基本需求。相比物聯(lián)網(wǎng)智能家居，傳統(tǒng)的智能家居不易擴展，靈活性低，兼容性差，升級成本昂貴，維護(hù)成本高。智能家居現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢中國智能家居需求分析中國經(jīng)濟(jì)經(jīng)過30年的高速發(fā)展，居民的生活水平和消費能力有了很大提高，新需求的增長以及信息化對人們傳統(tǒng)生活的改變，讓許多人尤其是先富起來的一部分人，對智能家居的需求日益強烈。由此，智能化小區(qū)建設(shè)近年來也是如火如荼，“智能家居”更是被炒得炙手可熱。在2012年9月舉辦的中國物聯(lián)網(wǎng)大會上，作為物聯(lián)網(wǎng)的熱點應(yīng)用行業(yè)——智能家居備受關(guān)注。其在近兩年發(fā)展比較迅速，并有望成為房地產(chǎn)市場低迷時期開發(fā)商突圍的新方向。近幾年智能家居市場十分火熱，產(chǎn)品供不應(yīng)求，全國總體求購指數(shù)呈爆炸式增長。智能家居產(chǎn)品在防盜報警和樓宇控制等領(lǐng)域使用得比較多；從用戶角度來看，家居控制、家居環(huán)境、娛樂的市場需求較為迫切。目前，投向智能建筑工程領(lǐng)域的投資額約占我國建筑總投資額的5%-10%，我國每年約新建智能建筑4000億平方米，有上市企業(yè)約20余家。房企成行業(yè)發(fā)展主要拉動者。目前，精裝修已成為房地產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展大趨勢，但精裝修的理念和標(biāo)準(zhǔn)在不斷更新。僅是精裝修無法滿足人們對于家居舒適化的需求，業(yè)主還需要配套的智能化產(chǎn)品。智能家居利用信息通信技術(shù)，使家居裝修往數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的方向發(fā)展，這個過程結(jié)合了三網(wǎng)融合、物聯(lián)網(wǎng)、3G/4G移動通信等各種技術(shù)，體現(xiàn)出居住環(huán)境的人性化、生活化、簡單化等特點，為居住用戶提供便捷服務(wù)，牢牢抓住了人們追求高品質(zhì)、高智能生活的心理。因此，智能家居已成為房地產(chǎn)企業(yè)提升品質(zhì)的砝碼之一。智能家居作為精裝修更高標(biāo)準(zhǔn)的一個體現(xiàn)，也已經(jīng)成為房地產(chǎn)發(fā)展的趨勢。中國智能家居市場供給分析我國的智能家居起步較晚，尚未形成一定的國家標(biāo)準(zhǔn)，但國內(nèi)專業(yè)智能家居廠家的數(shù)量正在快速增長。這些廠家中有的是獨立開發(fā)，有些是引入國外技術(shù)在國內(nèi)生產(chǎn)和集成。比較知名的產(chǎn)品有海爾U-Home、清華同方的e-Home數(shù)字家園、科龍的“現(xiàn)代家居信息服務(wù)集散控制系統(tǒng)”、Enjoysmart易居家庭自動化系統(tǒng)，引進(jìn)新加坡技術(shù)的Treasureway寶路家庭智能化系統(tǒng)等。目前國內(nèi)自主研發(fā)的智能家居系統(tǒng)還不是很多，主要市場是智能家居安防系統(tǒng)。目前，智能家居行業(yè)中的系統(tǒng)集成、遠(yuǎn)程控制等技術(shù)不斷發(fā)展、成熟，相關(guān)產(chǎn)品也應(yīng)運而生。以前的很多概念都一一落實，不穩(wěn)定的運行系統(tǒng)也逐漸趨于穩(wěn)定。技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量不斷提升，為智能家居行業(yè)的全面發(fā)展提供了先決條件。由于技術(shù)門檻不斷降低，這個行業(yè)吸引了大量廠商的目光。在廣東、福建等地涌現(xiàn)出一大批生產(chǎn)智能燈控、智能窗簾、電器遠(yuǎn)程控制、周界及室內(nèi)防盜報警等智能家居子系統(tǒng)的小企業(yè)。這些企業(yè)的入場，不僅拉低了整個市場的價格，而且給市場帶來了巨大活力，客觀上推動了行業(yè)的發(fā)展。智能家居企業(yè)分類及現(xiàn)狀分析近年來，每年都會出現(xiàn)十幾個的智能家居產(chǎn)品品牌。到目前為止，已出現(xiàn)了了一百種品牌。正是對市場未來前景的美好憧憬，使得不斷有人、財、物前仆后繼地投入行業(yè)其中?？傮w來說，從企業(yè)的發(fā)源來看，智能家居企業(yè)大致可以分為以下幾種類型：（1）有技術(shù)背景，或具備相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)畢竟智能家居相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)含量相對較高，有技術(shù)背景的企業(yè)較為典型，尤其是在某個技術(shù)領(lǐng)域有相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)的企業(yè)，如PLC、KNX、Zigbee、或者私有接口協(xié)議等技術(shù)，這類企業(yè)大多由技術(shù)人員主創(chuàng)，但相對來說生命力最為薄弱，主要原因有：忽視市場：沒有很好的市場推廣，大多數(shù)技術(shù)型企業(yè)一味地追求自己的掌握的技術(shù)，卻忽略了當(dāng)今時代技術(shù)出現(xiàn)與市場普及還有一定的時間距離；過分專注：只專注甚至夸大自己的某項技術(shù)成果，而忽視了物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)以共存共通為宗旨的開放趨勢；忽略設(shè)計：產(chǎn)品外形設(shè)計顯得相對粗陋，畢竟這屬于電子消費品的范疇?，F(xiàn)如今，美國蘋果公司等品牌讓消費者對電子產(chǎn)品的外形越來越挑剔，迎合消費者需求是趨勢。所以，從生存狀態(tài)來說，因為這些種種原因，以某項技術(shù)背景而創(chuàng)業(yè)的企業(yè)特別容易夭折，有些甚至投入不小但甚至連產(chǎn)品尚無完整發(fā)布便無疾而終；當(dāng)然，在這類企業(yè)之中，也有獲得資本親睞或政策款待等支持而輕松存活的，但這絕對是少數(shù)，而且從長期來說也面臨包含上述幾點在內(nèi)的各種挑戰(zhàn)。（2）有制造背景，具備產(chǎn)品開發(fā)能力的企業(yè)中國是世界的加工廠，電子產(chǎn)業(yè)尤其如此，大家熟知的蘋果產(chǎn)品幾乎都由臺灣人領(lǐng)導(dǎo)的大陸廠商代工生產(chǎn)。而智能家居的產(chǎn)品也是如此，許多世界級智能家居品牌的產(chǎn)品也是大陸廠商代工生產(chǎn)。這是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個方式，先幫助掌握高端科技、產(chǎn)品工藝的外國廠商代工生產(chǎn)，掌握產(chǎn)品技術(shù)，再自行開發(fā)產(chǎn)品，從代工開始切入相應(yīng)市場，就像曾經(jīng)的日本亦是西方國家的電子制造工廠，但現(xiàn)如今產(chǎn)生了許多知名的世界品牌。國內(nèi)亦有一些企業(yè)在為世界品牌提供代工（OEM）、甚至提供設(shè)計（ODM）等，在此經(jīng)驗基礎(chǔ)上，積累到了產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)制造的經(jīng)驗，基于此，他們努力開拓，找到適合中國市場的產(chǎn)品定位之后，創(chuàng)立智能家居品牌在國內(nèi)進(jìn)行市場推廣。基于相對成熟的技術(shù)和穩(wěn)定的質(zhì)量，在國內(nèi)市場上還是得到了一定的認(rèn)可，甚至自主品牌亦能走出國門，挺進(jìn)世界市場。（3）從相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型而來的智能家居企業(yè)因為智能家居產(chǎn)業(yè)涉及面較廣，這也令許多有所涉及的傳統(tǒng)企業(yè)不斷地得到關(guān)注，所以由相關(guān)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型進(jìn)入智能家居產(chǎn)業(yè)的企業(yè)為數(shù)眾多，并且多數(shù)是較為知名的大中企業(yè)，他們有條件有能力投入大量的人力物力于智能家居產(chǎn)品的系統(tǒng)設(shè)計和產(chǎn)品開發(fā)，甚至廠商間結(jié)盟合作，共同建立通訊規(guī)范等技術(shù)協(xié)議，典型的有這樣幾類涉足智能家居產(chǎn)業(yè)的傳統(tǒng)企業(yè)：IT企業(yè)：計算機、通訊產(chǎn)品、消費電子等行業(yè)家電企業(yè)：空調(diào)、冰箱、洗衣機等行業(yè)智能建筑企業(yè)：BA、安防、照明、會議系統(tǒng)等行業(yè)系統(tǒng)集成企業(yè)：弱電、智能化系統(tǒng)集成等相關(guān)行業(yè)甚至連一些地產(chǎn)業(yè)或電商也會參與其中。這些企業(yè)有個典型的特征就是：有資本有資源。即便投入巨資推出的產(chǎn)品在短期內(nèi)沒有太大的市場也沒關(guān)系，無非就當(dāng)作做品牌推廣罷了，這類企業(yè)往往是較為成熟的企業(yè)，智能家居概念雖然誘人，但在市場規(guī)模未形成之前，他們絕不會立刻將此作為主業(yè)，只是無關(guān)痛癢的試水之作而已。系統(tǒng)總體設(shè)計系統(tǒng)功能需求自動化技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，推動了智能家居的不斷發(fā)展。也不斷改變?nèi)藗兊墓ぷ骱蜕睿藗儗ι钯|(zhì)量提高需求日漸加大。目前市場上的智能家居控制系統(tǒng)已經(jīng)有一個比較完整的體系和功能?；谙M者對智能家居的需求，主要功能應(yīng)包括家用設(shè)備控制，智能燈光控制，安防報警，門禁，紅外線監(jiān)控，遠(yuǎn)程服務(wù)。隨著智能家居行業(yè)的發(fā)展，更多的新東西會逐漸成為智能家居控制系統(tǒng)的重要組成部分。智能家居控制系統(tǒng)，改變了人們的生活方式，使人們的生活質(zhì)量發(fā)生了巨大變化，讓人們享受了新奇，好玩，時尚的生活。智能家居從人們認(rèn)識到慢慢接受到需要，未來人們的生活或許離不開智能家居。智能家居控制系統(tǒng)會將不同的家庭智能設(shè)備連接在一起，通過各種總線技術(shù)，構(gòu)建成一個功能齊全，安全可靠，聰明絕頂?shù)默F(xiàn)代化智能系統(tǒng)。它可以調(diào)動人的主觀能動性，促進(jìn)人與生活環(huán)境之間的協(xié)調(diào)，使人們更自由地向往能夠控制生活環(huán)境。從消費者的角度出發(fā)，智能家居控制系統(tǒng)應(yīng)具備多種類型的家用設(shè)備互聯(lián)的控制功能，各種遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能，可靠的系統(tǒng)報警功能以及和諧的互動功能。系統(tǒng)設(shè)計模塊無線WiFi模塊針對智能家居不同的應(yīng)用場景，研發(fā)高低兩檔次無線WiFi模塊。無線WiFi模塊要求具有低功耗的特性，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上支持802.11a/b/g/n，同時支持2.4G及5G。接口上支持SPI、UART、I2S、I2C、GPIO、USB、SDIO等。前期主要采用高通公司的AR9331芯片做為基礎(chǔ)，研發(fā)高檔無線WiFi模塊，主要面對功能強大的智能家居產(chǎn)品；同時采用高通公司的QCA4004作為基礎(chǔ)，研發(fā)低檔無線WiFi模塊，主要面對生產(chǎn)量大、價格敏感的智能家居產(chǎn)品。無線WiFi模塊的典型應(yīng)用場景如下：圖表3：串口轉(zhuǎn)WiFi單芯片解決方案圖表4：電池供電WiFi單芯片解決方案圖表5：與MCU搭配無線解決方案我們開發(fā)統(tǒng)一的WiFi軟件應(yīng)用平臺，無論是高檔的無線WiFi模塊還是低檔的無線模塊，都采用統(tǒng)一的上層軟件應(yīng)用，同時要求該軟件平臺可以針對不同的應(yīng)用場景做裁剪。WiFi軟件平臺技術(shù)特性如下：支持多種操作系統(tǒng)如：Linux，Threadx，eCos等。支持多種管理協(xié)議如：SNMP，TR069，UPNP，Alljoyn，ONVIF等。支持多種管理接口如：HTTP，CLI，Telnet，SSH等。支持IPv4/IPv6兩種協(xié)議棧共存。支持SSL，防火墻等安全相關(guān)功能。WiFi軟件平臺技術(shù)系統(tǒng)架構(gòu)如下：圖表6：無線模塊軟件系統(tǒng)架構(gòu)WiFi智能家居產(chǎn)品基于上述無線WiFi模塊的軟硬件研發(fā)成果為基礎(chǔ)，研發(fā)系列有市場、附件值高的智能家居產(chǎn)品，如家居無線WiFi攝像頭、無線WiFi電源插座、無線玩具、無線音箱等。圖表7：無線WiFi系列產(chǎn)品云服務(wù)器設(shè)計基于云計算互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，把家庭日常生活中的物品聯(lián)系起來，并方便用戶通過手持終端隨時隨地進(jìn)行控制和監(jiān)測，滿足綠色生活品質(zhì)要求。云服務(wù)器研發(fā)主要功能如下：支持遠(yuǎn)程控制監(jiān)測遠(yuǎn)端設(shè)備。支持社區(qū)及博客功能，用戶可相互交流和發(fā)布使用心得。支持后臺管理功能，處理和監(jiān)測異常信息。支持?jǐn)?shù)據(jù)分析統(tǒng)計挖掘功能。支持文字、語音、圖片、視頻即時通訊功能。設(shè)計完善友好的API以便將來將該平臺開放。手機應(yīng)用程序設(shè)計開發(fā)基于Android、IOS、WIN8智能手機平臺的應(yīng)用控制軟件，用來控制WiFi終端設(shè)備。手機控制應(yīng)用程序主要功能如下：支持本地設(shè)備發(fā)現(xiàn)、控制、監(jiān)測。支持遠(yuǎn)程設(shè)備發(fā)現(xiàn)、控制、監(jiān)測。支持博客及社區(qū)功能。支持即時通訊功能。提供方便友好的API接口，便于將來將該平臺開放?？傮w框架設(shè)計對于計算機以及各種家用電器等的控制，用戶往往采用分散控制、分散管理的方式。它的缺點在于各種電器不能聯(lián)網(wǎng)，用戶不能統(tǒng)一進(jìn)行控制?；谶@種情況，本文提出了一種利用多接口將家中所有電器設(shè)備統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)、集中控制的設(shè)想，以及利用一個智能控制終端實現(xiàn)整體控制。智能家居控制終端設(shè)備可以由以下幾部分集成：常見的家用電器。智能控制終端提供多個接口給家用電器，并能為設(shè)備接入自動分配一個唯一的ID，保證即插即用，實現(xiàn)設(shè)備的集中控制。例如家用電器的開啟和關(guān)閉，設(shè)備的功能設(shè)置，查看設(shè)備狀態(tài)等。安防設(shè)備。智能控制終端與家庭安全監(jiān)控設(shè)備相連，報警信息通過控制終端反饋給用戶，用戶通過控制終端可以隨時查看家里的狀態(tài)。家用醫(yī)療設(shè)備?？刂平K端設(shè)有專門統(tǒng)一的外部接口與家用醫(yī)療設(shè)備相連，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療會診，病人監(jiān)控等功能。如圖表8所示為物聯(lián)網(wǎng)智能家居終端的結(jié)構(gòu)框圖。圖表8：智能家居控制終端結(jié)構(gòu)框圖各種設(shè)備的接口部分。普通家用電器，安防設(shè)備和家用醫(yī)療設(shè)備通過RS-485總線進(jìn)行互聯(lián)，并為每個電氣設(shè)備都分配了一個唯一的訪問ID號實現(xiàn)設(shè)備集中控制。遠(yuǎn)程監(jiān)控部分。用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)和GPRS網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。凡家庭各種報警信息都可以通過GPRS以短消息或彩信形式發(fā)送給用戶，讓用戶及時了解家里設(shè)備的運行狀態(tài)，保證用戶財產(chǎn)安全。人機交互部分。包括遙控部分、顯示部分、語音提示部分和時鐘部分。通過和諧的人機交互設(shè)計，可以讓用戶充分體驗到現(xiàn)代家庭智能化給生活帶來的各種便利。系統(tǒng)實現(xiàn)在大量調(diào)研和技術(shù)準(zhǔn)備后，經(jīng)過以幾個階段完成了對智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計。在OrCAD16.3上進(jìn)行電路設(shè)計及仿真；在PowerPCB5.0上進(jìn)行PCB設(shè)計仿真；在AgilenADS2009上進(jìn)行射頻電路仿真；在PRO/E5.0上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計；使用C語言在KEIL軟件環(huán)境中對軟件設(shè)計中各個中斷和任務(wù)的調(diào)試，主要是對RS-485總線的通信模塊的串口數(shù)據(jù)調(diào)試，對GPRS無線模塊的串口數(shù)據(jù)調(diào)試；對遠(yuǎn)程控制進(jìn)行調(diào)試和測試，有以太網(wǎng)遠(yuǎn)程控制和短消息控制，遠(yuǎn)程報警的測試?？偨Y(jié)本文通過對物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場考察，結(jié)合行業(yè)發(fā)展趨勢進(jìn)行綜合分析，充分考慮大眾需求，研究和分析智能家居設(shè)備的控制技術(shù)，主要研究工作有以下幾個方面：

對物聯(lián)網(wǎng)和智能家居的發(fā)展歷史，智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了深入細(xì)致地研究，通過對大量相關(guān)資料的研讀，結(jié)合用戶實際需求，提出本文的研究方向?？偨Y(jié)提煉出系統(tǒng)想要實現(xiàn)的功能，設(shè)計研發(fā)的整體思路，整理出開發(fā)的設(shè)計方案。通過大量閱讀理論材料和技術(shù)文檔，熟悉基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，掌握RS‐485控制技術(shù)和GPRS無線通信技術(shù)，以及遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的工作原理等。對相關(guān)技術(shù)進(jìn)行總結(jié)、對比，找到它們之間的聯(lián)系、技術(shù)的優(yōu)勢和不足，實現(xiàn)的方法和可行性。進(jìn)一步熟悉嵌入式開發(fā)的流程，同時制定出開發(fā)計劃。根