一种物联网式智能家居设计
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（广东技术师范学院天河学院）
摘 要：随着物联网技术的发展，无线智能家居系统将成为智能家居系统发展的主流之一。智能家居系统使用无线传感器网络技术不但克服了有线系统的高成本、不方便等缺点，而且使用方便，能够快捷地管理家务、监测家居环境、遥控家用电器等。
关键词：物联网；智能家居；传感技术
物联网家电为代表的家电智能化发展将给我国家电产业带来前所未有的发展机遇。物联网家电已经一步步走进消费者的家庭，并在逐步被消费者接受。从家电企业来看，物联网已经成为家电企业抢占未来战略制高点的焦点所在，如果企业不进行前瞻性研发，等到物联网产品时代真正来临时，必将处于落后地位甚至被淘汰。整个中国的家电制造业，应该消除浮躁并不断创新，扎扎实实给消费者提供质优、价廉、性能好的物联网家电产品，满足消费需求，引领市场的发展。
一、总体方案设计
本系统主要包括：主控模块、人机界面模块、GPRS通信模块、感知终端模块，整体方案设计如下图1.1所示：
图2.1 整体方案设计
在远端的移动智能终端或电脑通过Internet 访问到无线传感器网络，而嵌入式WEB 服务器提供了交互式的页面访问。在物联网框架下的智能家居是一个复杂的系统，需要多方合作完成，如Internet 数据库服务器的设计、建立感知层网络。
二、 硬件设计
1.控制主机采用 ARM 32位的Cortex?-M3内核STM32F103VB作为主控芯片，配有7寸显示屏，用户可以在主控机上设置或查询各个家电的工作状态。电路设计如图3.1所示。
图3.1 控制主机 图3.2 控制主机 图3.3 控制主机
2.GSM模块选用Siemens公司推出的新一代无线通信GPRS模块MC35i，该模块主要由GSM基带处理器、GSM射频模块供电模块（ASIC）、 FLASH、ZIF连接器天线接口六部分组成，通过独特的40引脚的ZIF连接器实现电源、连接指令、数据、语音信号及控制信号的双向传输。其实物如图3.2所示。
3.物联网智能家居感知终端RF无线的设计采用UHF_4432_MDL100模块，此模块是一款组网型无线串口， 模块采用稳定的四层板半孔表贴工艺，生产时只需采用表面贴片安装到PCB板上就行了，这样可以节省空间，减少接插件，增加了板与板连接的可靠性和稳定性。其PCB图如3.3所示。
4.人机界面部分设计，为了操作上的方便，人们用触摸屏来代替鼠标或键盘。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成，触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，然后将相关信息传送至触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再传送给CPU。它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。
三、 软件设计
1.感知终端无线网络通信软件设计
无线网络采用一主多从的方式进行组网，由主机轮询从机收集信息的形式，从机处于被动方式，由主机分配网络。当获得网络的从机在发送完一包数据后必须释放网络，从机之间不能相互传递数据。在软件上，通过自主定义通信协议，有效提高通信的稳定性、安全性。
2.GSM模块通讯软件设计
控制主机通过GPRS短信形式发信息给用户的手机，可以绑定多个号码，信息的内容包括家里的电器有多少正在使用，门窗是否关闭，是否有人拜访，是否有险情发生（如火灾发生，煤气泄漏，有人非法闯入）等；用户可以编辑简单命令来控制电器的使用，打开或关闭门窗等。通信流程如4.1所示：
图4.1 GSM模块通信流程图
四、结论
本文介绍物联网智能家居关键性技术，结合家庭自动化进行应用设计。在硬件方面，按照嵌入式板级硬件设计流程，设计并实现了一种基于ARM 处理器的低成本网关硬件。软件设计上采用自顶向下和分层的设计方法，结合网关硬件，利用嵌入式操作系统uCOS-II 和协议栈LwIP，搭建了一个物联网智能家居平台。家居智能化管理是信息社会发展的必然趋势，而物联网则是实现家居智能化管理的必要载体，因此，降低产品的成本，提高产品的稳定性，物联网智能家居管理系统才能更好的发展。
参考文献：
[1]王保云.物联网技术研究综述[J].电子测量与仪器学报，2009
[2]智能家居技术趋势扫描[J].数字社区&智能家居，200800）
[3]吕莉.智能家居及其发展趋势[J].计算机及现代化，2007（11）
作者简介：林显其，男（1988.11-），汉族，广东廉江人，工业中心研发员，研究方向：自动化控制、物联网控制
林用满，男（1975.3-），汉族，广东雷州人，博士，副研究员，研究方向：智能控制、神经网络控制。
李国庆，男（1954.1-），汉族，广东英德人，工业中心主任，研究方向：电气自动化、数控。