嵌入式智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、    嵌入式智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    杜洪濤摘要：隨著科技進(jìn)步和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，智能化的生活方式已被人們所接受并且受到人們的推崇。智能技術(shù)從一開(kāi)始在生產(chǎn)工作中的運(yùn)用，逐漸向家居生活方面延伸，以此實(shí)現(xiàn)家居智能化。嵌入式智能家居系統(tǒng)使人們?cè)谕獬龅那闆r下，可以對(duì)家中情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，借助智能控制系統(tǒng)提供的周圍環(huán)境與家中情況的數(shù)據(jù)，人們可以遠(yuǎn)程操控家里的電器、門窗、電源等。以達(dá)到節(jié)約能源、安全防護(hù)、合理安排時(shí)間的目的。關(guān)鍵詞：智能家居；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；問(wèn)題引言：目前，智能家居理念正在逐漸普及，智能家居方面的應(yīng)用也在增加，但是也呈

2、現(xiàn)出了一些問(wèn)題，在住戶隱私資料保密措施、遠(yuǎn)程控制操作復(fù)雜、實(shí)際運(yùn)行效率低、系統(tǒng)自動(dòng)化差、智能電器間缺乏各環(huán)節(jié)之間的配合度、操作方式單一簡(jiǎn)單等等。這些問(wèn)題讓人們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中并沒(méi)有完全得到方便、快捷、舒適的體驗(yàn)感受。家居智能化已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的一大趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)目前所產(chǎn)生的問(wèn)題的了解，本文將簡(jiǎn)要介紹一種控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并對(duì)嵌入式智能家居提出一些建議。一、關(guān)于嵌入式智能家居控制系統(tǒng)家居智能系統(tǒng)主要由門禁系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊與通信系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)這幾個(gè)系統(tǒng)組成。其管理對(duì)象是家中的電器設(shè)備，比如空調(diào)、指紋解鎖門、智能清掃機(jī)器人等。相比較過(guò)去的電器設(shè)備一般都需要人們近距離控制

3、、手動(dòng)操作的繁瑣，智能家居的遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)性能大大減輕了人們的家務(wù)量，使生活更加方便，省下了更多的時(shí)間1。二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的主要流程是各個(gè)小系統(tǒng)的傳感器對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換后再次處理，s3c2440處理器接收信號(hào)后又進(jìn)行處理和信號(hào)轉(zhuǎn)換，傳送給執(zhí)行器以及通過(guò)gprs傳送到用戶手機(jī)智能終端，電器便能自動(dòng)對(duì)信號(hào)進(jìn)行反應(yīng)或者按照用戶遠(yuǎn)程指令照做。（一）系統(tǒng)硬件以arm920t為內(nèi)核的s3c2440處理器作為主要的控制芯片和控制平臺(tái)，其內(nèi)部有多個(gè)控制器的接口，方便與器件聯(lián)系，與電源聯(lián)通后，控制平臺(tái)通過(guò)寬帶或無(wú)線網(wǎng)聯(lián)系到internet，再與web瀏覽器和遠(yuǎn)程控制客戶端相連接。gp

4、rs是該系統(tǒng)連接內(nèi)外的主要模塊，使用戶在戶外也能進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理。usb攝像頭負(fù)責(zé)采集住宅內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)，各感應(yīng)器時(shí)時(shí)對(duì)特殊情況進(jìn)行感應(yīng)，在緊急情況發(fā)生的時(shí)候便觸發(fā)住宅內(nèi)的報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)系物業(yè)，并通過(guò)gprs系統(tǒng)及時(shí)向住戶發(fā)送短信或者app信息。該系統(tǒng)選用3.8寸的液晶屏，保證人機(jī)之間的信息交互。通過(guò)gpio接口連接煙霧傳感器、紅外線探測(cè)器等，對(duì)各模塊實(shí)現(xiàn)總的控制。（二）軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)主要由應(yīng)用程序與監(jiān)測(cè)界面組成。應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)驅(qū)動(dòng)程序下達(dá)指令，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)電器的控制。需要實(shí)現(xiàn)門禁系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)等程序的設(shè)計(jì)。該程序配合web服務(wù)器，以使用cgi語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)2。cgi主要有兩個(gè)作用，第一，及

5、時(shí)反饋用戶查詢的信息，包括電器運(yùn)行情況、開(kāi)關(guān)閉合情況、室內(nèi)環(huán)境等，cgi以頁(yè)面的形式整合數(shù)據(jù)發(fā)送給用戶。第二，響應(yīng)用戶的遠(yuǎn)程指令，轉(zhuǎn)換分析用戶指令后，執(zhí)行用戶的控制動(dòng)作，并且將運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)記錄到文件中。用戶啟動(dòng)cgi程序，就能在控制界面上得到數(shù)據(jù)信息，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制3。三、嵌入式智能家居的實(shí)現(xiàn)（一）門禁系統(tǒng)門禁系統(tǒng)可以是指紋、人臉、后臺(tái)遠(yuǎn)程控制、二維碼等幾種方式控制。指紋和人臉的門禁方式相當(dāng)于對(duì)電器輸入了特殊口令或者編碼。后臺(tái)遠(yuǎn)程控制是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊對(duì)電器下達(dá)命令。二維碼門禁是由云端給用戶提供一個(gè)加密過(guò)的二維碼，通過(guò)二維碼與掃描設(shè)備的匹配來(lái)打開(kāi)門鎖。（二）智能燈光系統(tǒng)智能燈光系統(tǒng)從亮度和開(kāi)關(guān)兩

6、個(gè)方面進(jìn)行控制，其控制角度又是多方面的。其裝置了各類傳感器，有移動(dòng)傳感器、聲音傳感器、光亮照度傳感器等，通過(guò)對(duì)人體進(jìn)行紅外線檢測(cè)，在人來(lái)去的時(shí)候調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)；根據(jù)室外環(huán)境的光線亮度調(diào)整室內(nèi)亮度，控制室內(nèi)恒照度；通過(guò)腳步聲或其他聲音調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)。還有時(shí)間控制，定時(shí)開(kāi)關(guān)；用紅外遙控器控制燈光；連接互聯(lián)網(wǎng)等多種手段進(jìn)行綜合多樣的控制。提高照明效率，很大程度上節(jié)省電能，也延長(zhǎng)了燈具的使用壽命，減少了使用和維修成本。（三）網(wǎng)絡(luò)通訊與通信系統(tǒng)該系統(tǒng)是家居智能系統(tǒng)中的主要系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其通訊手段主要有兩種。第一，手機(jī)app。智能電器以手機(jī)為入口，以家庭wifi為路徑，時(shí)刻連接電器供應(yīng)商的后臺(tái)服務(wù)器

7、，用戶下載安裝電器供應(yīng)商的各類個(gè)性程序和自動(dòng)檢測(cè)程序，就可以遠(yuǎn)距離了解到家中的情況。第二，通話與短信，利用gprs將紅外感應(yīng)到的家中異常情況及時(shí)反饋給住戶，其在費(fèi)用負(fù)擔(dān)上也比較便宜。（四）報(bào)警系統(tǒng)報(bào)警系統(tǒng)是在以上系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，時(shí)時(shí)探測(cè)家中情況，例如門窗被非正常打開(kāi)、煤氣泄漏、火災(zāi)煙霧彌漫等情況下，門磁感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器、吸頂式熱感探測(cè)器、煙霧探測(cè)器、玻璃破碎探測(cè)器等就會(huì)發(fā)出警報(bào)，提醒用戶，用戶可以即刻按下報(bào)警系統(tǒng)自帶的緊急按鈕快速聯(lián)系保安中心4。（五）監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)則與網(wǎng)絡(luò)通訊、通信系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)相連接，安裝usb攝像頭，通過(guò)wifi傳送時(shí)時(shí)視頻，在手機(jī)終端上就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控了。四、應(yīng)當(dāng)

8、注意的問(wèn)題第一，嵌入式系統(tǒng)的升級(jí)，過(guò)去的嵌入式系統(tǒng)比較封閉，需要專門的工具寫入系統(tǒng)，并且無(wú)法單獨(dú)更新程序，未來(lái)需要設(shè)計(jì)更開(kāi)放的嵌入式系統(tǒng)。第二，從用戶體驗(yàn)出發(fā)，注意生活細(xì)節(jié)，部分智能電器在使用過(guò)程中存在環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系。比如目前的遠(yuǎn)程控制空調(diào)，在用戶到家之前就可以開(kāi)啟，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮空調(diào)與到窗戶關(guān)系，使智能空調(diào)與智能窗戶結(jié)合，避免到家后空調(diào)開(kāi)啟窗戶卻沒(méi)關(guān)上的尷尬，反而浪費(fèi)資源，增加用戶煩惱。第三，用戶隱私的保密性，在通訊過(guò)程中往往需要借助互聯(lián)網(wǎng)和提供商的服務(wù)平臺(tái)，隱私安全是十分重要的問(wèn)題。五、結(jié)束語(yǔ)智能家居行業(yè)正在不斷發(fā)展，智能家居給人們帶了更舒適簡(jiǎn)單的生活，但智能家居在未來(lái)還有很長(zhǎng)的路要走，本文提出了一種嵌入式智能家居系統(tǒng)，介紹了其系統(tǒng)硬件和軟件，以及在使用上的功能和未來(lái)改進(jìn)部分的可行性。實(shí)現(xiàn)了時(shí)時(shí)檢測(cè)、傳遞信息、自動(dòng)響應(yīng)、遠(yuǎn)程控制、安全防護(hù)的功能。參考文獻(xiàn)：1李云霞，李合菊，吳曉燕.嵌入式智能家居控制終端通信設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)j.電子測(cè)試，2013（24）：17-18.2南春輝，李博，武穎.基于web技術(shù)的嵌入式智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.電視技術(shù)，2013，37（3）：86-