云智慧家居通用控制系统的设计

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针对智慧家居的产品现状，本研究提出了一种在用户端用微型电脑屏蔽底层智能家居设备差异，从而构建出智慧家居通用控制系统的方法。同时运用了开源软件和云计算技术，大大的降低了软件和硬件投入的成本。也为低成本投入智慧家居建设作出了有益的尝试。

【关键词】智慧家居 云计算 物联网 开源

1 引言

国家对智慧家居应用的大力推动，快速的促进了智慧家居相关技术的发展。近几年智慧家居逐渐从概念落实到用户体验，以往的智能产品大多数是以家电控制、灯光控制、窗帘（窗帘装修效果图）控制为产品出发点，而经过这几年的技术发展，特别是物联网与云计算的迅速崛起，给智慧家居行业带来了全新的面貌，智慧家居的定义也变得愈加广阔。智慧家居已经不局限于视频监控、防盗报警、智能控制等普通的安防领域，通过物联网与云计算整体系统应用，把衣食住行的信息都嵌入到智慧家居系统，包括了生活、健康、日常服务等，已经由简单的安全层面往更高需求延伸，打造出了全新的智慧家居系统。同时智慧家居企业也从单独的产品线向综合的产品体系、整体解决方案过渡。在目前的国内的智慧家居产品发展上，主要存在以下待解决的问题。

1.1 价格偏高，超过用户预期

目前一款可以通过手机APP控制的灯泡价格都在百元以上，用户需要为这一操作方式的改变多付出数倍甚至数十倍的成本。根据互联网消费调研中心最新调研数据，33.2%的用户没有采用智慧家居，都是因为价格过高。60.2%的用户对智慧家居的价格期望值在5万以内，31%的用户的期望值在5-10万。

1.2 产品适应性不强，无法完全满足客户需求

（1）智慧家居在初期为了炒作概念，吸引眼球，盲目夸大功能，加上科幻片的误导，在大众心目中的理想智慧家居就是无所不能的，就目前的技术水平来说，很多理想状态要实现起来还是很困难的，这就给客户的心理造成了很大的落差。

（2）早期的智慧家居产品是完全照搬国外的模式，西方是单户型别墅为主，而国内是公寓式住宅为主，用别墅的方案来做住宅，肯定不合适的，仅安防这一模块，国内外的需求就行不通。欧美别墅的监控设备装在院子里，报警装在门窗，而国内监控和报警都装在室内，这里会牵涉到一个主人隐私的问题，所以很多客户对此很是纠结。这样也是智慧家居产品推广碰到较大阻力的原因之一。

1.3 维护跟不上，设备成摆设

还有一个更重要的问题，就是系统的运行和维护。在开发商开盘售楼时，智慧家居一般不会有太大问题，都处于最佳状态，但使用不久就会出现问题。售后维护跟不上，已经成为智慧家居的“硬伤”。智慧家居系统绝不是单纯的一次性投入问题，后续维护和维护费用支撑很重要。智能化设备的使用和维护相当复杂，需要有专业化的管理和维护队伍，也需要强大的技术支撑。

1.4 操作复杂，难以上手

许多智慧家居产品操作比较复杂，很多智慧家居产品只有研制人员才懂得操作，消费者得花大量的时间去学习如何操作，大大提高了智慧家居普及的操作门槛。

1.5 软硬件被捆绑，用户无自主选择的机会

目前的智慧家居产品在开发企业推出的时候，都是成套的自主研发产品。用户一旦决定采用某家企业的产品，就必须从软件到硬件都必须使用该公司的产品，用户失去了自主选择智能设备硬件和软件的权力。一旦设备损坏，尤其在过了保修期后，家居维护的成本则急剧上升。用户的利益就收到了垄断的伤害。

本研究的意义就在于分离智慧家居的控制软件和智慧家居硬件，从而给与用户更多的选择。

2 研究思路

2.1 利用云计算降低存储控制成本

云计算的定义：云计算是一种能够通过网络以便利的、按需付费的方式获取计算资源（

包括网络、服务器、存储、应用和服务等）并提高其可用性的模式，这些资源来自一个共享的、可配置的资源池，并能够以最省力和无人干预的方式获取和释放。云计算的五大功能：按需自助服务、泛在的网络访问方式、动态的资源池、快速可伸缩性、可计量的服务；云计算的基本特征：大规模的可伸缩性、可修复能力、同质性、广泛的地理分布、虚拟化、面向服务特性、低费用、先进的安全措施。在本设计中，充分利用了云计算的按需服务、大规模的可伸缩性和低费用等特点，一者降低成本，二者可以根据需要部署到公有云或者私有云，灵活度提升。

2.2 软硬件分离，给予用户自主选择硬件的权力

本设计主要通过家庭微控制中心实现硬件控制器的私有指令和我们所定义的标准指令的转换屏蔽底层智慧家居设备之间的差异，建立家庭微控制中心、云通用控制中心以及控制终端三部分构成的通用控制系统。在控制终端主要通过建立简便容易操作的手机软件界面，解决智慧家居操作复杂，难以上手的缺点。家庭微控制中心通过运用微型电脑树莓派来降低控制系统的成本。在云端解决数据存储和托管控制的需求。最终赋予用户使用同一套控制系统，可以选择不同厂家、不同价格的硬件构建智慧家居的权力。

3 系统架构设计

系统架构设计包括两大部分：硬件架构设计、软件设计。

3.1 硬件设计

硬件部分主要由云通用控制中心、家庭微控制中心、控制终端和各种智能家居设备所构成。整个系统体系结构如图1。

3.2 软件设计

本研究以60-120平米生活住房为研究对象，利用物联网技术、云计算技术、大数据技术、软件开发技术，研发低成本自主可控的云智慧家居通用控制中心系统。主要内容包括以下几个方面：

3.2.1 家庭微控制中心

在家庭微控制中心中关键实现基于微型电脑的智能设备私有指令/标准指令的转换器，用来在智能设备和云控制中心之间进行数据通信，主要负责将各种不同来源的智能设备的专用控制指令转换成我们制定的标准指令，再发送到云中心；并将云中心发送来的标准指令转换成各智能设备的专用控制指令。从而对通用控制系统屏蔽底层的硬件差异。

3.2.2 云通用控制中心

构建云中心用于存储智能设备获取的数据和管理智能设备。

3.2.3 简单易用的APP终端控制软件

将设备的控制功能集成到APP应用程序中，界面上要做到简洁明了、易于操作。由家庭微控制中心负责将传感器采集到的数据发送到云中心；在非托管状态下由家庭微控制中心接受手机控制端发出的指令，进而按指令操作对应的传感器；当手机控制端发送出托管指令后，家居环境进入托管状态，由指令控制器接收云中心自动发出的控制指令，并把指令转发给传感器。在托管状态下，家庭环境会直接在云中心的控制下，得到较好的维护。

4 总结

本设计方案采用了开源、可靠、低成本的硬件系统，通过屏蔽底层智能设备的差异，构建了通用控制系统较好地解决了智慧家居价格过高和操作复杂两个最大的不能为用户接受的问题。同时，赋予了用户使用通用控制软件可以选择不同的智慧家居硬件的权力，能有效避免可能的由于垄断所造成的对用户的伤害。也必将为智慧家居的进一步普及作出有益的尝试。

参考文献

[1]周洪波.云计算技术、应用、标准和商业模式[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2]Tierney，Kissel，Swany，&Pouyou1.Efficient data transfer protocols for big data and Science[J].IEEE International Conference on Big Data，2013.

[3]韩晶.大数据服务若干关键技术研究[D].北京邮电大学，2011.

[4]朱敏玲，李宁.智能家居发展现状及未来浅析[J].电视技术，2015.

作者简介

陈敏（1981-），女，江苏省通州市人。大学本科学历。现为南通科技职业学院讲师，从事教学工作。

作者单位

南通科技职业学院 江苏省南通市 226007