论文部分内容阅读
摘要：家居智能化控制的开发和建设是未来人们追求高品质生活的必然发展趋势。智能家居控制的所有电器设备可以随时随地通过手机APP和触摸屏等人机接口进行操作。同时，还可以根据住户的要求调整方案，实现紧急处理和危机救护。未来理想的家居智能化将会以人为本，从而实现只要是“用户想要的，就是我们追求的”宗旨。
关键词：智能家居；控制系统；工作原理；展望
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）05-0285-01
一、引言
互联网的问世无疑将科学信息技术与人们的日常生活紧密的联系起来，从而推动了人类文明的巨大进步。1984 年美国首次出现了“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。进入21世纪之后，借助网络和信息技术的发展，信息家电也越来越多的出现在人们的生活中。
智能家居（智能住宅）控制系统是采用通信、计算机等技术，通过专用设备对各种仪表（如水表、电表、气表等）的数据进行自动采集和处理，并利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。以智能家居系统为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，从而构建出一套高效集成的住宅设施与家庭日程事务的综合控管系统。
二、智能家居系统的通讯媒体技术
家庭网络的通讯主要以物理媒体层的电磁信号为主要传输载体，所以物理媒体层传输介质是整个家居网络的物质基础。因而家庭网络通讯媒体的选用是非常重要的。目前，家庭网络的通讯媒体主要是以太网（双绞线）、电话线、电力线、无线射频、红外线、电缆和光钎等种类，有线网络以双绞线、电话线和电力线为主。而家庭无线网络则主要采用红外和无线方式，以其灵活方便和可移动计算的特点，成为未来的主要发展方向。当然，在现有条件下，根据接入设备的类型及实际需要，家庭局域网可以用有线或者无线的方式实现，也可以用混合型网络的方式实现。
三、系统总体设计内容
把单片机嵌入到工控应用系统中，称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。嵌入式系统包括工控机、通用CPU模块、嵌入式微机处理和单片机。本系统是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已经广泛应用到了产品智能化和工业自动化之中。
（一）系统总体设计与分析。
本设计属于单片机应用系统，确定单片机控制系统总体方案，是进行总体设计中最重要和最关键的一步。总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的，设计方案大致如下：
1.选择系统。根据需求特征，首先确认系统的类别（开环、闭环或数据处理系统）。
2.选择检测元件。在确定总体方案时，必须选择好被测参数的测量元件，它是影响被测系统精度的重要因素之一。
3.选择执行机构。执行机构是微型机控制系统的重要组成部分之一。执行机构的选择一方面要与控制算法相匹配，另一方面要根据被控系统的实际情况而确定。
4.选择输入|输出通道及外围设备。选择时应考虑各输入输出通道是串行操作还是并行操作、各通道的传递速率、各通道数据的字长及选择位数、对显示打印有何要求等因素。
（二）系统工作流程的优势特征。
1.系统构成灵活。从总体上看，智能家居控制系统是由各个子系统通过网络通信系统组合而成的，可以根据实际需要，减少或者增加子系统，以满足需求。
2.操作管理便捷。智能家居控制的所有设备可以通过手机、平板电脑和触摸屏等人机接口进行操作，非常方便。
3.场景控制功能丰富。可以设置各种控制模式，如离家模式、回家模式、下雨模式、生日模式、宴会模式和节能模式等，能够极大得滿足用户生活品质需求。
4.信息资源共享。可以将温度、湿度和干燥度等室内小气候指标发布到网上，形成整个区域性的环境监测点，为环境的监测提供有效的信息。
5.安装调试方便。即插即用，无线的方式可以快速部署系统。
图1智能家居控制系统的工作流程图
四、对未来智能家居（智能住宅）发展前景的分析展望
智能家居控制系统是一项复杂而又庞大的系统工程，涉及通信、家电、建筑、网络服务等诸多领域，整个系统的功能以及具体实现上还需要进一步的完善，本文提出如下几点展望：
随着自动控制技术的发展，系统可以完成对室内温度、湿度、光强度的自动调节，并能实现对家电的协调优化和自动管理。
通过Internet网络，在任何时候，只要点击鼠标，就可以控制电器设备，掌握家里的安全状况。
不仅可以简化接口和控制，还可以提高系统整体性能及工作可靠性，也为进一步系统集成创造条件。
远程控制采用无线移动网络，如中国移动的GSM、GPRS或中国联通的CDMA等。
随着数字技术、光通信技术、软件技术家电信息技术的发展与成熟，实现“三网合一”。为用户提供多样化，多媒体化，个性化服务。
参考文献：
[1]李晓维，徐勇军，任丰原.无线传感器网络技术[M].北京：北京理工大学出版社，2007。
[2]徐维祥，刘旭敏 主编.单片微型机原理及应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996。
基金项目：“宿州学院大学生创新创业训练计划资助”省级大学生创新创业训练计划入选项目“智能家居（智能住宅）控制系统的工作原理与发展前景的研究”（201510379146）。
作者简介：王友典（1994-），男，安徽阜阳人，本科，宿州学院美术与设计学院2013级环境设计专业。
通讯作者：汪瑜（1987-），女，湖北武汉人，硕士，宿州学院助教，研究方向为环境艺术设计
关键词：智能家居；控制系统；工作原理；展望
中图分类号：TB472 文献标识码：A 文章编号：1671-864X（2016）05-0285-01
一、引言
互联网的问世无疑将科学信息技术与人们的日常生活紧密的联系起来，从而推动了人类文明的巨大进步。1984 年美国首次出现了“智能型建筑”，从此揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。进入21世纪之后，借助网络和信息技术的发展，信息家电也越来越多的出现在人们的生活中。
智能家居（智能住宅）控制系统是采用通信、计算机等技术，通过专用设备对各种仪表（如水表、电表、气表等）的数据进行自动采集和处理，并利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。以智能家居系统为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，从而构建出一套高效集成的住宅设施与家庭日程事务的综合控管系统。
二、智能家居系统的通讯媒体技术
家庭网络的通讯主要以物理媒体层的电磁信号为主要传输载体，所以物理媒体层传输介质是整个家居网络的物质基础。因而家庭网络通讯媒体的选用是非常重要的。目前，家庭网络的通讯媒体主要是以太网（双绞线）、电话线、电力线、无线射频、红外线、电缆和光钎等种类，有线网络以双绞线、电话线和电力线为主。而家庭无线网络则主要采用红外和无线方式，以其灵活方便和可移动计算的特点，成为未来的主要发展方向。当然，在现有条件下，根据接入设备的类型及实际需要，家庭局域网可以用有线或者无线的方式实现，也可以用混合型网络的方式实现。
三、系统总体设计内容
把单片机嵌入到工控应用系统中，称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。嵌入式系统包括工控机、通用CPU模块、嵌入式微机处理和单片机。本系统是单片机在系统检测以及工程控制方面的应用，其特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳机种之一，它已经广泛应用到了产品智能化和工业自动化之中。
（一）系统总体设计与分析。
本设计属于单片机应用系统，确定单片机控制系统总体方案，是进行总体设计中最重要和最关键的一步。总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的，设计方案大致如下：
1.选择系统。根据需求特征，首先确认系统的类别（开环、闭环或数据处理系统）。
2.选择检测元件。在确定总体方案时，必须选择好被测参数的测量元件，它是影响被测系统精度的重要因素之一。
3.选择执行机构。执行机构是微型机控制系统的重要组成部分之一。执行机构的选择一方面要与控制算法相匹配，另一方面要根据被控系统的实际情况而确定。
4.选择输入|输出通道及外围设备。选择时应考虑各输入输出通道是串行操作还是并行操作、各通道的传递速率、各通道数据的字长及选择位数、对显示打印有何要求等因素。
（二）系统工作流程的优势特征。
1.系统构成灵活。从总体上看，智能家居控制系统是由各个子系统通过网络通信系统组合而成的，可以根据实际需要，减少或者增加子系统，以满足需求。
2.操作管理便捷。智能家居控制的所有设备可以通过手机、平板电脑和触摸屏等人机接口进行操作，非常方便。
3.场景控制功能丰富。可以设置各种控制模式，如离家模式、回家模式、下雨模式、生日模式、宴会模式和节能模式等，能够极大得滿足用户生活品质需求。
4.信息资源共享。可以将温度、湿度和干燥度等室内小气候指标发布到网上，形成整个区域性的环境监测点，为环境的监测提供有效的信息。
5.安装调试方便。即插即用，无线的方式可以快速部署系统。
图1智能家居控制系统的工作流程图
四、对未来智能家居（智能住宅）发展前景的分析展望
智能家居控制系统是一项复杂而又庞大的系统工程，涉及通信、家电、建筑、网络服务等诸多领域，整个系统的功能以及具体实现上还需要进一步的完善，本文提出如下几点展望：
随着自动控制技术的发展，系统可以完成对室内温度、湿度、光强度的自动调节，并能实现对家电的协调优化和自动管理。
通过Internet网络，在任何时候，只要点击鼠标，就可以控制电器设备，掌握家里的安全状况。
不仅可以简化接口和控制，还可以提高系统整体性能及工作可靠性，也为进一步系统集成创造条件。
远程控制采用无线移动网络，如中国移动的GSM、GPRS或中国联通的CDMA等。
随着数字技术、光通信技术、软件技术家电信息技术的发展与成熟，实现“三网合一”。为用户提供多样化，多媒体化，个性化服务。
参考文献：
[1]李晓维，徐勇军，任丰原.无线传感器网络技术[M].北京：北京理工大学出版社，2007。
[2]徐维祥，刘旭敏 主编.单片微型机原理及应用[M].大连：大连理工大学出版社，1996。
基金项目：“宿州学院大学生创新创业训练计划资助”省级大学生创新创业训练计划入选项目“智能家居（智能住宅）控制系统的工作原理与发展前景的研究”（201510379146）。
作者简介：王友典（1994-），男，安徽阜阳人，本科，宿州学院美术与设计学院2013级环境设计专业。
通讯作者：汪瑜（1987-），女，湖北武汉人，硕士，宿州学院助教，研究方向为环境艺术设计