张智勇
黑龙江林业职业技术学院 黑龙江省 157000
摘要：随着社会经济的深入发展和数字化技术的应用，智能家居已经将窗帘系统、照明系统等各种独立系统的性能有效的结合起来，科学合理的智能家居系统设计可以弥补传统家居系统的不足。在无线网络的基础上，现有设备与室内中央控制器完全集成，不需要考虑复杂的布线限制。这会减少安装资源，并积极扩展家庭网络。智能家居系统的科学设计是物联网技术背景下新时代的一个重要组成部分。针对这一背景，本文对基于物联网技术的智能家居系统的设计策略进行了研究和分析。
关键词：物联网；智能家居；系统设计
一、引言
互联网概念的出现，为智能家居提供了新的发展方向。在室内安装各种传感器模块，将采集到的环境、设备、人员等相关信息通过有线或无线方式传送到因特网主控制器，再通过网关传送到因特网服务器。使用者可利用移动网络或电脑上网，应用程式、浏览器等登录伺服器，即时查询各分系统的资讯。相对于传统的以嵌入式设备和网关为基础的家庭系统，借助强大的服务器资源，可以实现大容量数据存储，良好的界面以及更智能的数据处理。通过全面科学的管理，创造舒适的生活环境。科学地设计基于物联网技术的智能家居系统，可为其实际工作提供参考。
二、物联网智能家居系统中的关键技术
（一）传感器技术
感应器是转换被测电信号的装置。电脑处理的数据基本上是数字信号的一部分，但是在家庭环境中，它的参数通常是模拟信号。所以在智能家居系统中，需要采用传感器技术，实时捕捉居住环境中的参数，加强针对性的控制策略，同时设置温度、湿度、气体输出等各种传感器，以达到对家居环境信息的采集，将各种传感器信息有效地捕捉和转换成电信号，对家居设备进行有效的控制[1]。
（二）无线通信技术
采用无线通讯技术，可避免布线，这是无线通讯技术的主要优点，且安装比较舒适，可根据用户的实际需要有针对性地修改。传送速度快，有效面广，覆盖面广。该系统采用 WLAN技术，主要通过家庭网关和相应的无线通信节点实现。在家庭网关中设置了无线发送模块，每个节点包含一个无线接收模块，每个节点能够有效发送数据。手持 WiFi终端可实现家用电器监控的无缝化、网络化。
（三）远程控制技术
互联网是最常用的一种，它具有高效的网络功能，并且家庭网络接入更加方便。使用者可在移动终端上查看家用电器的工作状况，并在移动终端上输入操作指示，以有效控制开关及家用电器的工作。
三、基于物联网技术的智能家居系统设计方案
首先，需要智能设计。目前，我国智能家居产业正处于上升阶段之一，相对缺乏重要的标准化工业设计要点作为参考。一般来说，智能家居系统的设计工作是：当前智能家居系统在建筑技术领域的主要特点是：1)信息传输的可行性，中央控制模块可以合理地适应其他类型家居模块的处理和承担传输任务科学地获取信息和接受指令；2)无线数据传输。智能家居系统的安装不必考虑家庭设置的美观。设计简单，采用无线信息传输技术提高施工质量。3)降低成本。在推广智能家居时要考虑消费者的消费，因此系统应该选择和分析技术和硬件模型，消费者是否能够接管系统；4)综合功能整体结构。这意味着在智能家居系统的中央控制平台中集中管理模块[2]。
其次，智能家庭内部功能结构，智能家庭系统的核心内容是中央控制。家用系统是家用控制器的基础。可实现各种网络信息的转化与管理，科学、人性化的家庭系统设计。该控制器通过 WLAN、 ZigBee等通讯方式，实现对照明、环境和安全监测的数据连接。获得各个子系统的信息，在家电的网络接口上进行控制和联网。从而使用户通过智能采集器、计算机等控制手段，对家用电器的现状进行有效的管理。
最后，家用电器的控制系统通过网络，语音，遥控，人体感应器，光传感器，温湿度传感器来接收输入信号。经主控机处理后，利用短距离指令技术控制电动窗帘、电动窗、智能插座、智能开关、智能音响等操作，短距离无线通信技术选择蓝牙、 ZigBee等。如今， WiFi广泛应用在家庭用品上。用户可自由设定家庭应用控制系统的功能。这样，人体传感器就能感知人体在夜间空间的移动，并启动相应的走廊灯；光传感器调节光线强度，并打开相应的灯或调节灯的亮度；温湿度传感器根据温度来自动设定气候调节模式，使空间更适合于用户需要；利用遥控器或语音，光传感器就能调节室内灯光和声音，如报警模式、浪漫模式、晚餐模式、电影模式、睡眠模式等，通过智能开关和智能插座，可远距离开启和关闭某些非智能电器，具备初步智能功能。
四、基于物联网技术的智能家居系统模块分布设计
（一）窗帘模块
该窗帘可在智能家居系统环境中自动控制。主控调节窗帘马达是安装在窗帘内的传感器，它能开关窗帘。传感器节点还处于感知控制层。该系统既能接收窗帘状态信息，又能控制相应的发动机。访问层配置了智能网关，与设置在窗帘内的传感器通信，向传感器节点发送服务器指令。在此基础上，用户可在任何时候对窗帘的名称和位置进行初始化，并对其状态信息进行管理。使用者通过移动终端来控制窗帘，当窗帘打开时，把打开信息传送到智能网关。如有必要关闭窗帘，关闭信息也将传送到智能网关。
（二）灯光模块
灯具属于智能家居系统中的基础设施，能够有效地调节家居内的亮度，通过传感器连接灯具，管理灯具的状态，操作灯具的开关量，状态信息报告等。照明模组结构中，节点连接传感器的照明调光线路，同时进行照明运行状态管理。智能网络在接入层中，与灯光相关的传感器实现通信，将服务器指令传递给服务器。也就是家庭用户修改灯名、灯具的位置，对灯具进行任意时刻的灵活管理，远距离使用灯具，在移动终端上使用灯具；使用灯具时，自主给智能网关传递开、关信息。
（三）温湿度模块
温湿模型是衡量住宅系统运行状况的重要指标，反映了住宅系统的实际温湿度。与此同时，传感器节点连接到光开关控制系统，对感测控制层的光进行开关控制。连通层中的智能网关在光传感器节点内部进行通信，并传送服务器指令。使用者可合理设定温度湿度名称及初始值，随时改变相应值，了解温度湿度随时间的变化。
（四）信息处理模块
为确保家用电器和移动设备之间数据的顺利传输，智能家居系统是家用电器信息处理的重要模块。处理家庭环境中的数据，将标准化的数据及时上传到家庭网络中。通过在移动终端上收集的数据，用户可以判断家庭环境和设备是否在正常的工作环境中。通过信息处理模块实现移动终端设备的处理指令。当信息处理模块实现了相应的处理指令后，将处理指令发送到功能控制器模块，由功能控制器模块按照指令代码来管理和控制家电的运行。
（五）安全防护模块
保安单元通常接管红外传感器产生的红外线报警。红外线感应器发出的红外线不会对其它电子设备造成不利影响，也不会穿透墙壁。所以红外线报警器可以安装在房门、窗户等地方，提高家庭环境的安全性。该红外安全报警器的结构是两个发光二极管串联发射红外光，两个红外光敏器件并联，两管之间的距离为75 mm。本实用新型能够及时接收 LED发出的红外线。当两台光敏装置无法同时接收红外线时，接收器就会发出警报。手机终端向用户发送信息，通知他们正在监视设备的特定状态。
结语：科学、合理地结合物联网技术设计智能家居系统尤为重要，智能家居系统的建立能够促进家庭管理的智能化、自动化，充分控制多家机构的运行状态，是社会进步的重要体现。在物联网技术模式下，积极开发智能家居系统，构建并优化完善的家居系统结构，为用户提供更好的生活环境，提高智能化水平，满足更加多样化的需求。
参考文献
[1] 邓昀,李朝庆,程小辉. 基于物联网的智能家居远程无线监控系统设计[C]. //2016年全国开放式分布与并行计算学术年会论文集. 2016:159-165.
[2] 蒋春利,李政林,罗文广,等. 智能家居监控及安防系统设计[C]. //2018年重庆建筑电气与智能建筑技术及产品交流年会暨重庆市两会一网学术年会 论文集. 2018:88-92.