面向移动互联网的智能家居系统研究

梁家琦

【摘  要】在未来家居的发展中，智能家居无疑是最为突出的一种家居发展方向和趋势。5G时代的到来以及互联网技术的快速发展，为智能家居的发展提供了非常大的便利。论文以此为研究背景，首先对智能家居的发展情况和互联网技术在智能家居中的应用情况进行了分析和讨论，之后对面向移动互联网的智能家居系统进行了分析和研究，并提出了面向移动互联网的智能家居系统组网方案，对方案中一些模块的实现方法和技术进行了介绍。

【Abstract】In the future development of home， smart home is undoubtedly the most prominent development direction and trend of the home. The arrival of 5G era and the rapid development of internet technology provide great convenience for the development of smart home. Based on this background， this paper firstly analyzes and discusses the development status of smart home and the application status of internet technology in smart home. Then， this paper analyzes and studies the smart home system for mobile internet， and puts forward a networking scheme of smart home system for mobile internet， and introduces the implementation method and technology of some modules in the scheme.

【關键词】移动互联网;智能家居;系统

【Keywords】mobile internet; smart home; system

【中图分类号】F426;TP27                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）10-0178-02

1 引言

随着科学技术的快速发展，社会信息化的程度越来越高，三网合一、三屏合一等新理论的出现，为智能家居未来的发展方向提供了非常重要的理论支持。随着新时代下信息技术中物联网技术被纳入新的战略性新兴产业，物联网技术开始备受关注，并受到智能家居业内人士的青睐，智能家居也成为物联网技术的第三大应用领域。在5G技术支持下，移动互联网快速发展，在移动终端的移动互联网介入和家庭宽带网络的连接下，形成一个远程的高速网络通信平台，实现远程智能家居控制，而这个高速平台为智能家居的远程操控创建了很好的条件。

2 网络技术在智能家居中的应用

智能家居中的网络技术主要包括了有线网络技术和无线网络技术两种，家庭有线网络技术主要是指通过有线网络对家居设施进行数据的传输，而这种数据传输的速度比较快，传输的频率也比较稳定，但是会因为线路布置的局限性而缺乏一定的灵活性。

无线网络技术是随着现代网络技术发展而发展的一种新型智能传输技术。在智能家居系统的应用中，无线网络技术为其发展提供了非常便利的条件。无线智能家居的设计理念已经被很多厂商所认同，并得到了快速的发展。无线网络技术的出现，代替了原来的有线网络技术，避免有线网络安装的烦琐操作，让整个网络布局更加简洁和方便，尤其是蓝牙技术、红外技术和无线电射频技术等网络技术在智能家居系统中的应用，为现代智能家居提供了更加便利和多元化的连接方式，可以说无线网络技术是智能家居未来发展最为重要的一种支撑技术。

3 智能家居系统中的移动互联技术

3.1 Wi-Fi互联技术

无线网络技术是在无限局域网的基础上实现的，是实现无线通信技术的基础，同时，也是现阶段应用最为广泛的一种基础性通信技术。无线网络技术不仅仅可以应用在计算机中，同时，也可以在智能手机等移动终端设备中应用。此外，很多家庭住宅中也使用了无线网络技术，为人们使用无线上网提供了便利，也为智能家居系统的应用提供了网络基础。无线互联网的应用，使用者可以把家电设备和智能终端进行连接，之后通过手中的设备对其进行远程智能操控。例如，通过移动手机智能终端可以对家庭中的空调进行远程控制，使用者可以在回家的路上通过手机对空调进行控制，将空调打开，并对空调的温度进行有效的控制，使用者在回到家之后，可以享受合适的室内温度。可见，无线网络技术在智能家居系统的作用是非常突出的，帮助智能家居的应用效果实现最大化。5G和Wi-Fi互联技术的结合，让网络的速度更加快速，解决了4G网络中拥堵卡顿的问题。在局域网下通过5G和Wi-Fi的路由器可以让手机对智能家居的传输命令在1s内传输完毕，智能家居设备可以在3s内完成指令，提高了智能家居运行速度，和4G网络技术相比，智能家居信息数据的接受和执行速度将提高一倍左右。

3.2 ZigBee互联技术

ZigBee技术是在无线传感器的基础上进行通信的，在安装的过程中，不需要准备大量的设备和材料，所以需要的成本比较低，并且不需要很大的用电量，还具有一定的安全性和稳定性。因为不需要大量的电力，所以在使用无线传感器的过程中可以使用电池产生电能，这样就可以实现超长待机，减少相关的布线工作，节约电力，减少成本。要想实现对智能家居环境的有效控制，需要对家居的具体要素等进行多方面的检测，而这就需要使用传感器，例如，在对家居环境的温度进行设定时，需要对空气中的温度进行检测，需要通过传感器来实现。而5G通信网络和ZigBee技术的结合使用让ZigBee无线组网通信技术的优势更加突出和明显，将其应用到智能家居上，可以让居住者在家庭使用过程中实现更低的损耗，提高了智能家居信息数据的传输速度，同时，也提高了人们使用智能家居的体验感。

3.3 5G互联技术

现阶段，在智能家居的发展中，最大的制约因素就是通信网络，智能家居的使用需要在非常短的时间内实现大量的数据转换和传输，而5G网络的出现完全解决了数据转换和传输的问题，让智能家居的覆盖范围更加广泛。5G网络的信号更加稳定，单位内的流量传输更快、更多，安防的问题也可以得到有效的解决。例如，在智能家居监控方面，可以通过无线传输高清的画面来实现视频监控，同时，也可以进行移动监控，更好地保障了家庭的安全。

4 面向移动互联网的智能家居组网分析

4.1 组网方案

在家庭控制系统的通信平台中，面向移动互联网，构建起高速的远程智能家居系统可以实现远程对智能家居设备的控制和服务，例如，远程视频监控、信息共享以及多媒体应用等。在此组网方案中，首先，要以主控单元为核心，构建起家庭控制网络，主控单元的构成包括了ARM、其他处理器以及一些通信模块，以嵌入式系统和家庭控制软总线实现智能家居系统的核心控制单元，直接进行触摸式的控制。此外，从控制单元中的主要通信模块和传感控制模块可以实现接收命令和上传状态信息的功能，而主控单元和从控单元之间的底层通信方式可以通过家庭现场的总线系统来实现，一般情况下，在家庭联网技术中，通常使用的是ZigBee、X-10和无线射频等。

其次，家庭控制网络中主要是通过标准网络接口接入家庭宽带网络来实现，之后通过家庭宽带网络接入互联网，或者直接接入互联网。多媒体系统和家用小型数据库一般会布设在家庭的宽带网络中。多媒体系统主要是用于一些报警、语音、视频信息等;数据库主要是用于储备相关的状态数据、控制命令和场景定义等。

4.2 主要模块的实现

首先，控制单元：主要是智能家居系统中的核心控制器，可以说是智能家居系统中的大脑，主要以ARM和CPU作为主要的处理器，对外连接各种技术类型的通信接口模块，并移植一些嵌入式的操作系统，通过家庭控制软件的总线和TFT液晶显示和触摸屏控制进行连接。主控单元通过软总线的Net接口和监控终端的透明数据进行连接和传输。主控单元主要通过软总线平台对各种类型的集成硬件协议驱动和硬件通信接口模块进行连接，实现从控单元模块的通信，达到检测和控制的目的。此外，由主控单元中的GSM接口向用户移动终端发送报警状态的信息。

其次，从控单元：主要是通过X-10、红外、无线射频以及ZigBee等一些硬件网络技术进行安防、智能家居设备设施的控制，例如，对家居中的温度检测、湿度检测、排风扇以及智能空调控制和安防监控等。例如，调整光照的强度、自动窗帘的控制、烟雾检测和喷水、报警、自动关闭煤气阀门，等等，这些功能的实现需要借助GPS的基准时间源和RFID的门禁和灯光控制等。

最后，数据库接口和AI接口：数据库的接口是在ODBC和ADO虚拟硬件接口封装的基础上实现的，主要应用在数据传输过程中，实现分布式的数据采集和存储功能，为实时访问提供所需要的数据信息。AI接口主要是应用在比较成熟的第三方智能预测算法、移动计算等系统的相互联系上，这样可以实现整个系统的智能应用，并让智能应用具有更高的开放性和稳定性。

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