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摘 要：目前智能家居中的智能化已经不是单纯的高新技术产品的简单合成，而是利用这些高新技术产品进行网络连接并集成各子系统，以最终在节能的主导思想下以最小的经济投入为人们提供一个最大安全的、高效便捷的、健康舒适的工作及生活环境。文中简要介绍了智能家居的产生、发展和定义，并在此基础上，论述了未来物联网时代智能家居的结构组成及发展趋势。
关键词：智能化；智能家居；物联网；智能建筑；网络化
中图分类号：S611文献标识码： A
一、物联网概述
物联网，即“The Internet of Things”，简称IOT。通常来说，物联网就是通过采用某种物体信息采集技术（含本体信息以及控制信息采集），实现物体与互联网的相连，从而达到对物体进行监测、监管和监控的一种网络。目前，对于物联网及其相关应用的研究和方向很多，学者对其的定义也各有不同，但无论无论怎么样定义，物联网均显示出其虽源于互联网、但其内涵高于、广于互联网的态势。具体可以从以下两个方面看出：一是物联网延伸和扩展的范围更广，其不仅仅是计算机之间通过网络进行互连，更延伸和扩展到了任何物体与物体之间的信息流通，更具有广泛性；二是感知及控制的升华，从原来的人与人之间的链接扩展为物与物、物与人的泛在链接，进而可实现对物甚至是人的感知及控制。
通常来说，物联网分为五个层次，传感器层、网络信息汇聚层、信息分析层、数据传输层和应用层。具体来说，传感器层是物联网的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息；网络信息汇聚层是物联网的神经中枢和大脑，负责信息数据的收集；信息分析层是将网络信息收集的信息数据加以分析；数据传输层将网络信息汇聚层获取的信息进行传递；应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合，实现广泛智能化。
二、物联网技术在智能家居中的典型应用
在工业化国家的现代建筑中，大多数房屋被电源、电话、电视接口（电缆或天线）、门铃所环绕着。许多家务事都由专业化的电器来自动完成。举例说，自动洗衣机被开发来减少手工洗衣服所耗费的劳动力，热水器减少了要洗澡所必须的劳动。气体或液体燃料的使用以及随后电力的使用增加了加热的自动化程度，减轻了手工给加热器和炉子补给燃料的劳动力。恒温器的发展允许对加热和制冷给予更多的自动控制。其他传统的家务，比如食品保存和准备已经在很大程度上被转移到工厂来完成。在美国这样的国家，随着预制作、预包装食品的发展，增加了人们对商业准备食物服务的依赖，如快餐餐厅。标准化的食物使得在家里更进一步地处理食物成为可能。智能家居在未来生活中将会大显身手。随着家中可控制设备数量的增加，设备间的互连和沟通成为一个有用的和值得期待的特性。例如，火炉在需要清洗时可以发送出一个警报信息或者当冰箱需要服务时也会告知主人。房间将变得“智能”，当有人“入侵”时它会给控制者发送信号。如果家里面没有人并且设置了警报系统，系统将会在有人进入房屋时呼叫主人、邻居或者打报警电话。在简单的系统配置中，自动化可能意味着当一个人进入房间时照明系统将自动打开。在高级的系统配置中，房间将不仅仅可感知到房间内人的存在，而且还可以识别出主人的身份并考虑到是一周中的第几天、一天中的什么时间等因素来为其设置合适的灯光、温度、音乐或电视频道。
三、智能家居系统总体方案设计
（一）、 智能家居的系统需求分析
目前我国的智能家居行业发展还处于兴起阶段，国内还没有统一的行业设计标准可以参照。智能家居的系统设计一般要依据用户的需求和家居环境进行差别式设计，满足不同用户的需求。智能家居系统需要满足以下基本要求：1、数据传输的可靠性。无线数据的信息传输必须保证安全可靠，才能使中央控制中心对内完成对其它家居模块的信息处理，对外向用户端传输数据或接受指令。2、无线的信息传输。智能家居系统的安装，考虑到不影响整体家居的美观，施工便捷，需采用无线数据传输技术。3、成本低廉。智能家居系统要推广普及，就要考虑普通消费者的实际消费能力。所以系统选择的技术和硬件选型，应在消费者的承受范围之内。4、整体功能系统集成。整体功能系统的集成，是将上述的功能都集中在系统的中央控制平台上管理，包括家中状态的查询，设备的管理。通过中央控制平台完成对各个分散功能的集中管理。
（二）、智能家居功能结构
在智能家居系统中，中央平台控制器是整个系统的核心。智能家居系统可以理解为以家庭中央控制器为基础，通过其对各种网络数据进行分析、转换、转发和管理的过程，实现智能家居系统的人性化及智能化功能。
在智能家居的网络组织结构中，中央控制器通过无线的ZigBee、WiFi网络或者其它的通信方式，完成对灯光，安防和家居环境监控系统的交互信息连接。用户可以通过中央控制器，完成对各个子系统的统一管理和数据采集。控制中心还需要有统一的家电联网接口，完成家电设备的组网，这样用户可以通过智能手机、电脑，完成对家中电饭煲、空调、加湿器等电器的状态查询和控制。
四、各部分功能及构成
（一）、 智能安防报警模块
此模块的作用是通过烟雾传感器对室内气体进行实时监测，若有异常则向中央控制器CC2430发送数据信息，以短信的形式向用户手机发送警报，从而起到安防的作用 。 烟雾传感器可以有效地检测环境中可燃气体或有毒气体的浓度，对家居中的安全隐患进行检测，从而防止火灾或事故的发生。
（二）、智能照明控制模块
照明控制器采用AT89C51单片机做为控制芯片，与CC2430采用串口异步通信的方式进行信息的传递。
此部分主要由延时选择电路、光照检测电路、热释电传感器及处理电路、单片机系统和输出控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室内是否有人等信息传输到单片机，单片机根据信息通过输出控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现智能照明控制，达到节能的目的。并且，和空调控制器类似，本模块中Zigbee通信模块CC2430收发模块终端通过串口通信方式与照明系统控制器相连，从而用户用手机即可控制照明控制系统实现各种控制命令 。
照明控制模块选择AT89C51单片机作为终端控制。当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。
（三）、 空调远程控制模块
此模块设计使用Zigbee通信模块CC2430通过串口通信方式与空调控制器相连，从而用户可以直接用手机即可控制空调主机实现各种控制。例如，在炎热的夏季，在回家之前提前半小时用手机遥控开启空调系统，使得到家后室温凉爽。
在当今空调品牌中，大部分都采用的HBS总线，因为一般的智能家居控制系统和HBS总线不兼容，所以想把空调加入到智能家居控制系统中需要通过单片机和HBS通信模块MM1192芯片连接从而实现智能家居对空调的控制 。
MM1192是由日本的MITSUMIG公司研发的专为HBS总线控制模块设计的一种解码译码芯片，其自身带有编码和解码电路，可与单片机直接相连。在设计单片机I/O控制口时，令P1口作为各种控制按键的控制口，不同的按键对应不同的控制功能，具体分为：开机、高温、低温、除湿、送风、制冷、加热、关机。控制状态的显示输出可利用P2口进行连接，当前的命令也可通过八个不同的LED发光二级管显示。
五、小结
使用ARM S3C2440和ARM-Linux系统构成系统的中央控制平台，实现对家居各种信息的检测和控制；利用无线短距离Zigbee通信模块建立家庭内部局域网络，实现中央控制平台与各职能控制器终端的无线通信；利用GPRS模块实现了对职能家居的远程监控，使用户无论何时何地都能通过手机了解家中的情况，并且对家电设备进行控制。
参考文献
[1] 吕京建，肖海桥.面向二十一世纪的嵌入式系统综述电子质量[M].2001，8：10-13.
[2] 孙廷才.嵌入式系统与信息化[J].自动化博览，2005，12：6-8.
[3] 邓磊.家庭网络技术与发展趋势一智能家居[J].2004，4（l）：4-7.
[4] 劉敢风，吴明光.家庭自动化几种主流网络协议[J].电子技术应用，2003，2：6-7.
[5] 林勇.基于LPC2214的家庭智能终端的设计与实现[J].电子技术应用，2006，3：66-69.
关键词：智能化；智能家居；物联网；智能建筑；网络化
中图分类号：S611文献标识码： A
一、物联网概述
物联网，即“The Internet of Things”，简称IOT。通常来说，物联网就是通过采用某种物体信息采集技术（含本体信息以及控制信息采集），实现物体与互联网的相连，从而达到对物体进行监测、监管和监控的一种网络。目前，对于物联网及其相关应用的研究和方向很多，学者对其的定义也各有不同，但无论无论怎么样定义，物联网均显示出其虽源于互联网、但其内涵高于、广于互联网的态势。具体可以从以下两个方面看出：一是物联网延伸和扩展的范围更广，其不仅仅是计算机之间通过网络进行互连，更延伸和扩展到了任何物体与物体之间的信息流通，更具有广泛性；二是感知及控制的升华，从原来的人与人之间的链接扩展为物与物、物与人的泛在链接，进而可实现对物甚至是人的感知及控制。
通常来说，物联网分为五个层次，传感器层、网络信息汇聚层、信息分析层、数据传输层和应用层。具体来说，传感器层是物联网的皮肤和五官，主要用于识别物体，采集信息；网络信息汇聚层是物联网的神经中枢和大脑，负责信息数据的收集；信息分析层是将网络信息收集的信息数据加以分析；数据传输层将网络信息汇聚层获取的信息进行传递；应用层是物联网的“社会分工”——与行业需求结合，实现广泛智能化。
二、物联网技术在智能家居中的典型应用
在工业化国家的现代建筑中，大多数房屋被电源、电话、电视接口（电缆或天线）、门铃所环绕着。许多家务事都由专业化的电器来自动完成。举例说，自动洗衣机被开发来减少手工洗衣服所耗费的劳动力，热水器减少了要洗澡所必须的劳动。气体或液体燃料的使用以及随后电力的使用增加了加热的自动化程度，减轻了手工给加热器和炉子补给燃料的劳动力。恒温器的发展允许对加热和制冷给予更多的自动控制。其他传统的家务，比如食品保存和准备已经在很大程度上被转移到工厂来完成。在美国这样的国家，随着预制作、预包装食品的发展，增加了人们对商业准备食物服务的依赖，如快餐餐厅。标准化的食物使得在家里更进一步地处理食物成为可能。智能家居在未来生活中将会大显身手。随着家中可控制设备数量的增加，设备间的互连和沟通成为一个有用的和值得期待的特性。例如，火炉在需要清洗时可以发送出一个警报信息或者当冰箱需要服务时也会告知主人。房间将变得“智能”，当有人“入侵”时它会给控制者发送信号。如果家里面没有人并且设置了警报系统，系统将会在有人进入房屋时呼叫主人、邻居或者打报警电话。在简单的系统配置中，自动化可能意味着当一个人进入房间时照明系统将自动打开。在高级的系统配置中，房间将不仅仅可感知到房间内人的存在，而且还可以识别出主人的身份并考虑到是一周中的第几天、一天中的什么时间等因素来为其设置合适的灯光、温度、音乐或电视频道。
三、智能家居系统总体方案设计
（一）、 智能家居的系统需求分析
目前我国的智能家居行业发展还处于兴起阶段，国内还没有统一的行业设计标准可以参照。智能家居的系统设计一般要依据用户的需求和家居环境进行差别式设计，满足不同用户的需求。智能家居系统需要满足以下基本要求：1、数据传输的可靠性。无线数据的信息传输必须保证安全可靠，才能使中央控制中心对内完成对其它家居模块的信息处理，对外向用户端传输数据或接受指令。2、无线的信息传输。智能家居系统的安装，考虑到不影响整体家居的美观，施工便捷，需采用无线数据传输技术。3、成本低廉。智能家居系统要推广普及，就要考虑普通消费者的实际消费能力。所以系统选择的技术和硬件选型，应在消费者的承受范围之内。4、整体功能系统集成。整体功能系统的集成，是将上述的功能都集中在系统的中央控制平台上管理，包括家中状态的查询，设备的管理。通过中央控制平台完成对各个分散功能的集中管理。
（二）、智能家居功能结构
在智能家居系统中，中央平台控制器是整个系统的核心。智能家居系统可以理解为以家庭中央控制器为基础，通过其对各种网络数据进行分析、转换、转发和管理的过程，实现智能家居系统的人性化及智能化功能。
在智能家居的网络组织结构中，中央控制器通过无线的ZigBee、WiFi网络或者其它的通信方式，完成对灯光，安防和家居环境监控系统的交互信息连接。用户可以通过中央控制器，完成对各个子系统的统一管理和数据采集。控制中心还需要有统一的家电联网接口，完成家电设备的组网，这样用户可以通过智能手机、电脑，完成对家中电饭煲、空调、加湿器等电器的状态查询和控制。
四、各部分功能及构成
（一）、 智能安防报警模块
此模块的作用是通过烟雾传感器对室内气体进行实时监测，若有异常则向中央控制器CC2430发送数据信息，以短信的形式向用户手机发送警报，从而起到安防的作用 。 烟雾传感器可以有效地检测环境中可燃气体或有毒气体的浓度，对家居中的安全隐患进行检测，从而防止火灾或事故的发生。
（二）、智能照明控制模块
照明控制器采用AT89C51单片机做为控制芯片，与CC2430采用串口异步通信的方式进行信息的传递。
此部分主要由延时选择电路、光照检测电路、热释电传感器及处理电路、单片机系统和输出控制电路组成。工作时，光照检测电路和热释电红外线传感器采集光照强弱、室内是否有人等信息传输到单片机，单片机根据信息通过输出控制电路对照明设备进行开关操作，从而实现智能照明控制，达到节能的目的。并且，和空调控制器类似，本模块中Zigbee通信模块CC2430收发模块终端通过串口通信方式与照明系统控制器相连，从而用户用手机即可控制照明控制系统实现各种控制命令 。
照明控制模块选择AT89C51单片机作为终端控制。当外界环境光照强时，光敏电阻R13阻值较小则A点电平较低；当外界环境光照弱时，光敏电阻R13阻值较大，则A点电平较高，将此电平送到单片机，由程序控制是否实现照明。
（三）、 空调远程控制模块
此模块设计使用Zigbee通信模块CC2430通过串口通信方式与空调控制器相连，从而用户可以直接用手机即可控制空调主机实现各种控制。例如，在炎热的夏季，在回家之前提前半小时用手机遥控开启空调系统，使得到家后室温凉爽。
在当今空调品牌中，大部分都采用的HBS总线，因为一般的智能家居控制系统和HBS总线不兼容，所以想把空调加入到智能家居控制系统中需要通过单片机和HBS通信模块MM1192芯片连接从而实现智能家居对空调的控制 。
MM1192是由日本的MITSUMIG公司研发的专为HBS总线控制模块设计的一种解码译码芯片，其自身带有编码和解码电路，可与单片机直接相连。在设计单片机I/O控制口时，令P1口作为各种控制按键的控制口，不同的按键对应不同的控制功能，具体分为：开机、高温、低温、除湿、送风、制冷、加热、关机。控制状态的显示输出可利用P2口进行连接，当前的命令也可通过八个不同的LED发光二级管显示。
五、小结
使用ARM S3C2440和ARM-Linux系统构成系统的中央控制平台，实现对家居各种信息的检测和控制；利用无线短距离Zigbee通信模块建立家庭内部局域网络，实现中央控制平台与各职能控制器终端的无线通信；利用GPRS模块实现了对职能家居的远程监控，使用户无论何时何地都能通过手机了解家中的情况，并且对家电设备进行控制。
参考文献
[1] 吕京建，肖海桥.面向二十一世纪的嵌入式系统综述电子质量[M].2001，8：10-13.
[2] 孙廷才.嵌入式系统与信息化[J].自动化博览，2005，12：6-8.
[3] 邓磊.家庭网络技术与发展趋势一智能家居[J].2004，4（l）：4-7.
[4] 劉敢风，吴明光.家庭自动化几种主流网络协议[J].电子技术应用，2003，2：6-7.
[5] 林勇.基于LPC2214的家庭智能终端的设计与实现[J].电子技术应用，2006，3：66-69.