时间：2023-03-14 15:17:26
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智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。
"智能家居"（SmartHome），又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算器网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）通过家庭网络连接到一起。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源消费节约资金。
智能家居在中国
智能家居的概念是从上世纪70年代末起源于美国，随后，欧洲、日本等国家住宅智能化也得到了飞速发展。智能智能家居在中国的出现要追溯到20世纪90年代，当时比尔・盖茨到中国推广“维纳斯计划”，这是微软专门为中国市场设计开发的预制软件平台，使消费者不用购买个人电脑，利用家里的电视机、VCD机就可以学习、游戏、在网上炒股……比尔・盖茨和他的助手模拟用户的家庭环境、在现场利用宾馆的电话线操作上网，“维纳斯”丰富的功能、像电视机一样即开即用的便利让人们眼界大开，随之“数字家庭”理念在中国正式推出，这就是智能家居在中国的前身！
智能家居在中国的培育期是时间为2000年初到2006年左右，由各大IT产品供应商组成的闪联，e家佳联盟形式。同时各种智能家居体验及专卖店开始在各大城市出现。
从2007年到现在，智能家居进入了发展初期，众多安防企业纷纷加入进来，具有多种功能控制的智能终端越发成熟，多样化的智能家居控制初步完成。但市场还在成长中。
我们为什么需要智能家居
随着科技的发展，出现了越来越多的智能产品，家居行业也有了智能家居的出现，也许有的人会问普通的家居也可以生活，也很舒适，那么我们为什么要安装智能家居呢？因为智能家居能够让生活变得安全、节能、便捷、舒适…
安全的居住环境（Safe）
智能家居首先是拥有完善的智能安防系统，它包括家庭整体安防系统和家居安全预警系统，内容有对非法入侵报警、火警、煤气泄漏等报警与紧急求助信号等，以及物业智能家居系统的智能入园识别、出入管理、门禁系统，停车场智能化管理等，为整个智能家居系统提供一个可靠更智能化的安全环境。
更加的节能环保（Energy Saving）
智能家居本身便具备环保意识，通过设定，系统便会在夏天阳光强烈的时候自动关闭门窗窗帘，在各类电器不使用的时候，自动切断电源，如此，即可随时随地实现节能。晚上睡觉的时候，睡眠模式下，空调模式自动切换，在凌晨两三点的时候，空调自动关闭，当因为太阳升起，外界气温升高，使得室温上升到某个阀值，人们感觉到炎热的时候，空调又会自动开启，如此，就可以有效降低空调的用电消耗。平常的时候，也可以将一些能耗比较高，但是并不急着用的设备，如洗衣机、消毒柜等放到谷电时段自动使用，不光减少了对电网的压力，也更加省钱。
便捷的家居网络（Convenient）
面向本世纪的智能家居系统，建立一个最方便的内外部网络系统是至关重要的。所以现在智能家居建设必须注意房屋的无线网络布置，必须建有方便的、能满足未来要求的内部家居与外部远程控制的联系，更能方便智能家居系统日后更新、升级的需求，否则就不是智能住宅，并被时代的发展所淘汰。
舒适的服务环境（Comfort）
智能家居系统就是用高科技智能化手段来提高生活品味，为家居住户提供高科技手段的舒适服务。比如利用无线布线系统来使家电更智能化，现在普遍发展打到智能灯控照明、智能家庭影音、智能电动窗帘、智能遥控电器等几大特色，通过智能家居系统来把家居的所有电气设备都连接起来，实现家电智能化模式。物业小区的智能系统包括智能物业管理、信息网络服务、娱乐服务、智能消费、家政服务、以及其他舒适服务等。
智能家居的组成
全功能的智能家居系统包含以后几个子系统：
1、 数字可视对讲系统
数字化可视对讲系统，它不仅可以实现可视对讲，而且还能实现多媒体信息发送、广播、安防报警、IP可视电话、VOD点播、影像监控以及增值业务等功能。
2、 室内安防报警系统
智能家居安防报警系统，为智能家居住户提供基础的家庭安保系统，具有住户室内智能报警、周界自动报警、视频监控、感应卡门禁及内部通讯等不同功能，无论主人身居何处，都能够及时了解家中电器的使用状况以及对它们进行控制。
3、 信息咨询系统
智能家居信息咨询系统为业主提供社区服务，便于物业通知信息，还为业主提供在线商城服务，足不出户即可定购周边新鲜的蔬菜、水果、肉、蛋、奶等商品。
4、 环境控制系统
智能家居环境控制系统包含照度传感器，温湿度传感器、空气质量检测、新风控制、地暖控制等，可能智能的根据房间里的温湿度变化，调节窗帘的开度、空调的温度、以及新风和地暖。
5、 智能控制系统
智能控制系统提供全方位的灯光控制、电动窗帘控制、中央空调控制、燃气阀门控制、电梯控制、指纹门锁控制等；
6、 家庭影音控制系统
家庭影音控制系统提提供对液晶电视、家庭影院、天花喇叭、投影机、LED灯光魔幻、数字调频收音机等的无线控制；
7、 视频监控系统
视频家居自动监控系统”是一个以家庭用户为中心、将工业电视监控系统的部分功能移植过来，并根据现代家居的人文需求而特别设计的监控系统。
8、 远程控制系统
住户可通过手机或固定电话对家中的各种电器进行远程控制，例如在回家的路上，提前打开空调或热水器的电源等。住户还可用手机远程对家中的防区进行布撤防。
物联网的催化作用
物联网是我国战略性新兴产业的重要组成部分，引领了继计算机、互联网和移动通信之后的新一轮信息技术革命，是未来科技竞争的制高点和产业升级的重要驱动力，是加速推进工业化、信息化融合的催化剂。
中图分类号：TB
文献标识码：A
doi：10.19311/ki.16723198.2017.01.085
1物联网
“物联网”的概念来自美国麻省理工学院的师生们开发出的RFID技术（网络无线射频识别系统）。这种技术的产生，使得日常的物品进入互联网成为了可能。最常见的一些RFID应用，如居民二代身份证、公交卡、门禁卡等等，这些卡内设有RFID芯片，通过刷卡完成信息识别和交互。通过各种信息传感设备、装置和技术，采集声、光、电、热、力、生化、位置等各种人们所需的信息，结合互联网形成一个个网络，最终实现物体与物体、物体与人之间的连接互通（Internet Of Things）。
当前，物联网的组成被主要被分成五个层次：感知层、接入层、互联网层、服务管理层和应用层。感知层，通过RFID、各种传感器、红外二维码技术完成信息收集；接入层，通过Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等无线网络协议完成信息传输；应用层和服务管理层，通过网络管理、云计算、应用集成等等设计的信息处理系统，分别完成在不同场景下的应用。
2智能家居
智能家居就是将原本“静止”且需要人用物理按钮来操控的普通家居通过内部嵌入射频识别芯片（RFID）、全球定位系统（GPS）、红外线感应器、气体感应器、激光扫描器等传感设备，并且通过与之对应的协议连接至互联网，变成能“主动”且可远程按计划操控的智能家居。随着近年来信息化的高速发展、通信的自由化、业务量的高速增长以及人们对工作、生活环境的安全性、舒适性以及高效性要求的提高，社会对智能家居的需求大大增加。
现代智能家居系统一般可以分为内网、外网和网关三个部分。其中内网是负责连接各种家电和其他设备的局域网；外网一般是小区局域网、Internet等；而网关的作用是连接内网和外网，实现外网对内网的监测和控制。
一个基于物联网的智能家居系统，首先要选择合适的无线接入网络，智能家居系统对无线网络的主要要求是低功耗、使用寿命长、数据传输可靠等要求。目前常见的无线网络有ZigBee、WiFi、蓝牙、6LoWPAN等。
3现阶段主要无线技术的应用
3.1ZigBee
ZigBee是一个基于IEEE802.15.4的通信协议，IEEE802.15.4本身是用于处理物理层和底层MAC层的协议。IEEE802.15.4工作组正式成立于2000年12月，致力于一种提供便携、移动或固定设备使用的低成本、低复杂度、低速率、低功耗的无线连接技术。
IEEE802.15.4定义了两个物理层标准，分别是24GHz物理层和868/915MHz物理层，二者都是用相同的物理层数据包格式，区别在于工作频率、扩频码长、调制技术和传输速率。2.4GHz频段是全球统一的自由ISM频段，这有助于ZigBee设备的推广和使用；868MHz和915MHz分别是美国和欧洲的ISM频段，这两个频段的引入避免了2.4GHz附近各种无线通信设备的相互干扰。
Zigbee收发模块使用了2.4GHz的直序扩频技术，和一般的频移键控，幅移键控和跳频数传电台相比，具有更强的抗干扰能力；ZigBee协议对网络层和对应的API接口做了标准化的定义；ZigBee可以对数据是否完进行检查，并且拥有鉴别用户身份的功能，采用通用的AES-128加密算法，算法中长达128位的密码保障了通过ZigBee传输的信号的机密性；通过ZigBee传输的数据大多采用短帧的传送方式，实时性很强，传输速度也非常快；ZigBee组网容易，自恢复能力强，再加上低成本和小型设备对无线网络的带宽要求不是很高，因此，ZigBee对智能家居中的扩展，增加新设备非常的友好。
在拥有上述优点同时，ZigBee技术也存在一些问题。现阶段，国内应用的ZigBee技术主要还是在24GHz ISM频段的范围内，这个频段的信号衍射能力弱，穿δ芰θ酢T诩揖拥幕肪忱铮即使是一扇窗，一扇门或者是一堵墙都能让信号的强度衰减很多。虽然我们能够通过射频功放的方式，对2.4GHz频段的信号进行放大处理，但这样又造成了大量且不必要的辐射污染，这种方式和ZigBee本身节能、低功耗的初衷相悖。
Z-wave同样也是一种短距离无线传输的技术，它和ZigBee一样源自无线射频，都属于硬件协议和架构上的技术。Z-Wave是由一家名为Zensys的丹麦公司主导的一种无线组网规则。Z-wave Alliance（Z-wave联盟）虽然看起来不如ZigBee联盟规模大，但是其中的成员（厂商）都已经在智能家居的领域拥有成熟的产品，Z-Wave联盟已经获得来自全球各个国家和地区的160多家国际知名公司的支持。在美国，Z-Wave可以使用的频段是915MHz；而在欧洲，可以使用的频段是868.42MHz；915MHz和868.42MHz属于国际无线规则中的一区和二区的ISM频段，而在我国这两个频段都非民用，因此很可能在中国禁止使用。
3.2蓝牙
蓝牙（Bluetooth）技术始于爱立信公司的1994方案，它开始是研究在移动电话和其它配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的通讯建立一套统一规则，以解决用户间移动电子设备互不兼容的问题。每个蓝牙设备可同时维护8个链接，可以将每个设备配置为不断向附近的设备发送其存在的通知，以便创建连接。另外，可以对两个设备之间的连接设置密码保护，防止被其它设备接收。
蓝牙的标准是IEEE802.15.1，也工作在无需许可的ISM2.4GHz频段，最高速度可达723.1kb/s。为了避免干扰可能使用2.4GHz的其他协议，蓝牙协议将该频段划分成79个频道（带宽为1MHz），当检测到与其它信号冲突时自动跳转到其他频道，每秒的频道转换次数可达1600次。
近年来蓝牙的发展也比较迅猛，2015年年初的蓝牙4.2，在数据传输速率和传输距离的提高与错误率的降低上有了很大进步。而蓝牙技术联盟于2016年6月提出第五代蓝牙技术标准，蓝牙5的理论接收距离最远可达300米，在实际使用中的收发距离也可以达到120米，四倍于蓝牙4.2技术。
3.3WiFi
WiFi（Wireless Fidelity，无线保真），从1997年无线局域网标准802.11以来，在众多业界领先公司组成的WiFi联盟的大力推动下，发展迅猛。目前WiFi的使用范围非常广泛，基于WiFi技术的智能家居产品也最为常见，其优势在于传输速率快，且产品成本低。对于用户来说，基于WiFi的智能家居组合最为便捷，购买设备后可以自己进行组网。
在智能家居中使用WiFi也有一些显著的缺点。首先，安全性非常低是WiFi为最严重的问题，无线信号也不是很稳定；其次，WiFi的功耗还是很高的，这也限制了它在智能家居领域的应用；再次，WiFi组网能力低，扩展空间受限制。
3.46LoWPAN
6LoWPan是基于IPV6的低速无线个域网标准，即IPV6 over IEEE 802.15.4，于2004年提出。与ZigBee相比，都是基于IEEE 802.15.4 标准，都具有低功耗，低复杂度度，安全性强（都采用AES128加密标准）等优点。
提起物联网我们可能很容易联想到IPV6，IPV6是现行版本IP协议（IPV4）的下一代协议。由于网络地址资源有限成为了IPV4所面临的非常严峻的问题，这在很大程度上限制了互联网的发展和应用。IPV6有128位地址，IPV6的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且也解决了多种设备连入互联网的障碍。IPV6也一直被认为是在物联网应用中最为理想的技术手段。由于IPV6庞大的协议栈和大量的数据分发包，无线传感网下的节点设备无法直接移植IPV6。6LoWPAN的诞生，就是发明了一种将IP报头压缩到只传送必要内容的小数据包的方法。
一直以来，大家普遍认为将IP协议引入无线通信网络是很不现实的。所以，到目前为止，前面提到的一些专用协议一直为无线网络采用。IP协议对带宽和内存都有着比较高的要求，为了适应微控制器及低功率无线连接而降低它的运行环境也是一件相当困难的事情。
IETF 6LoWPAN草案标准，基于IEEE 802.15.4实现了通过IPV6的通信，它的有望改变前面的困境。低功率运行的6LoWPAN，让它非常适合应用在手持机和各种仪器中，再加上它内置支持AES-128加密的方式，为强健的安全性和鉴权打下了坚实的基础。6LoWPAN所取得的突破是得到一N非常高效、紧凑的IP实现，消除了以前形成各种专有协议和专门协议的因素。其庞大的地址空间是最大的亮点，基本可以不考虑接入设备的上限。而另外一个亮点，就是当IPV6中的节点设备启动时，可以通过自动读取设备的MAC地址根据相关规则配置好设备的IPV6地址（从效果上类似局域网中的DHCP协议）。
4结语
我们国家一直很重视物联网技术的发展，但较之西方发达国家，我们的物联网技术还是有长的路要走的。
各国厂商为了在物联网市场上抢占更多的先机，纷纷推出自己研发和采纳的无线网络标准，ZigBee、Z-wave、WiFi、蓝牙等，它们有各自的优点，同时也有各自的不足。而从IPV6演化而来的6LoWPAN的横空出世，开源的理念和与下一代IP协议的对接，使标准的统一成为了可能，也让滞后发展的我们看到了希望。
每种技术都有它的优势，ZigBee的低功耗与安全、WiFi的便捷开发、蓝牙的高速传递速率、6LoWPAN的良好发展趋势。所以从长远的角度考虑，各种不同的技术在竞争中寻求合作，而非互设竞争壁垒，才是物联网的未来方式，才会带来物联网世界真正的繁荣。
参考文献
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通过将物联网技术充分的应用到智能家居中，推动智能家居的发展以及逐渐完善，从而不断提高智能家居的智能化程度，使智能家居的可靠性以及便捷性等方面得到相应提高，促进智能家居行业的全面发展，为人们生活水平的提高提供物质基础。
1 物联网技术概述分析
物联网技术从概念提出到目前为止只有短短的十几年时间，但是在这段期间物联网技术已经得到较快发展，对人们的生活方式进行积极的改变。物联网在一定程度上是互联网应用技术过程中的发展产物，可以将其简单地理解为物与物相连的互联网，它主要是在互联网核心基础上，通过相应的无线传感技术以及智能技术，保证物与物之前的相互连通。物联网技术在应用过程中具有一系列的相关特征，主要分为：全面感知、可靠传递以及智能处理等。
2 智能家居系统发展的不足分析
对于智能家居而言，其发展动机主要来自于人们对于高品质生活的追求，并且通过将智能家居系统进行应用，可以为人们提供出更加便捷以及舒适的居住环境，同时也能将人们从繁重的家庭事务中解放出来，享受高品质的生活。在社会经济不断发展以及科学技术进步的同时，为智能家居发展提供先决条件，并且将其作为基础，将住宅作为一个较大的应用平台，通过采用综合布线技术以及自动化控制技术等相关设施进行集成，构建出一个高效率住宅设施以及家庭日常事务智能化管理系统，从而为人们提供更优质的服务。
智能家居系统在我国的普及程度不高，对于这一点而言，主要和我国经济发展的水平存在直接关系，并且因为智能家居系统价格相对来说比较高，目前影响智能家居市场的普及。由于智能家居自身也存在一定不足，主要体现在以下几个方面：
（1）智能家居系统中的每个子系统之间的数据交换没有统一的标准协议，整个系统互联互通设计难度大，使很多智能化家庭服务仅仅只停留在设计层面上，无法得到实现。
（2）现如今应用智能家居系统中的子系统多数都是执行器，而智能化执行必须依靠对家庭的全面感知才可以得到相应实现，全面感知设备以及技术应用则存在一定不足，这样给子系统智能化程度的提高带来影响，使智能家居功能以及服务难以得到有效开展。
（3）现如今智能家居系统自动执行都是一些比较简单的感知动作，缺少对于感知数据的分析了解，同时也没有对人工智能进行有效的推理和分析。
通过上述问题分析，智能化家居在满足人们生活品质提高的同时依然存在较多的曲线，并且实用有待于提高，然而物联网技术发展以及应用技术也逐渐成熟，推动和完善智能家居系统的发展，对存在的问题采取有效的控制措施。
3 智能家居物联网技术应用分析
3.1 关于在感知层面上的应用
对于这一点应用来说，主要体现在全面感知上，然而全面感知主要是为物联网应用主要特征，在智能家居中发挥重要作用，应用射频识别以及摄像头和二维码等感知以及测量等技术手段，从而能够更好的实现系统设备对家庭环境以及其他方面感知对象信息的收集和获取。然而智能家居系统中每个子系统都可以成为物联网全面感知的一个执行设备，通过物联网进行全面感知，能够使每个子系统智能化程度进行提高，实现智能化服务，使智能化家庭系统在设计以及功能优化上得到创新，将更多的服务进行实现。在此之外，网络技术智能家居系统所应用的典型感知技术包括无线温湿度传感器以及无线门磁等，在保证安全的基础上实现监控作用。
3.2 在网络层面上的应用
网络层面上的应用主要体现在智能家居中通信网络以及互联网所组成的融合网络，并且对智能家居系统中大量信息进行智能化处理的各种信息计算、管理中心及平台。同时融合网络是智能家居系统中各部分信息连通的基础。物联网技术在智能家居网络层面中的应用，不仅要求其具有较大的网络运营能力，与此同时也要保证信息数据处理应用能力，信息传送的可靠性以及数据处理智能化是物联网技术在网络层面应用中的重要内容。通过对物联网技术进行有效应用，能够更好的解决传统智能家居智能化程度低等问题，有效解决信息数据分析能力差等问题。
3.3 应用层面应用分析
物联网技术在智能家居系统应用层面的功能发挥，在一定程度上是物联网技术对智能家居系统进行完善的重要体现，物联网技术和传统智能家居的深度融合主要通过应用层面进行实现的。物联网技术通过应用层面能更好的实现智能家居生活中智能检测以及智能安防等智能化服务，通过对其进行有效应用，能更好的提高家居生活中的智能化水平，对人们的家居生活进行有效改善，提高人们生活质量。
4 总结
总而言之，对于物联网技术发展以及应用可以更好的对人们的生活质量进行改善，所以在智能家居日后发展过程中必须要提高对物联网应用技术的研究和开发，并且找到合适的智能家居发展物联网应用措施，通过将物联网技术的不断发展以及融合，保证日后智能家居得到更加全面以及完善的发展。
参考文献
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中图分类号：TP273.5 文献标识码：A
0 引言
在互联网日趋成熟的信息化时代，人们对未来生活中，将各种产品设备融入网络，实现智能化的识别和管理的设想和憧憬已成为可能。而家居物联网因与人们生活密切相关、技术实现难度不大、需求量大、具有很广阔的市场和研究前景而倍受重视，是整个物联网的最小集成单位。
随着物联网概念的出现，将物联网技术运用到智能家居上成为热门话题。家居物联网的发展，将改变人们的生活，推动人们生活方式的变革。可以说智能家居的是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
目前智能家居的技术在快速发展，但是还不是非常成熟，因此需要对智能家居进行深一层的研究，设计出符合目前家庭应用的模型。
1 智能家居物联网的概述
1.1 智能家居物联网的基本架构
通过物联网技术，智能家居可以将家中的各种设备连接到一起，提供对家庭电器的控制、电话远程的控制、安全防盗自动报警、以及可设定控制等多种功能和手段，为用户提供高品位、环境适宜、安全宜人的家庭生活空间。此外、还提供全方位的信息交互功能，与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。如图1所示：
在物联网的运用中，家居物联网系统是最小集成单位，同时也是实现统一融合的物联网网络的最小系统。物联网的技术架构分为感知层、网络层和应用层。而对应家居物联网的技术架构相似的可分为4层：（1）家居物联网的感知层：传感器、集成RFID识别等新型技术的物联家电终端、二维码标签以及通信模块等设备实现数据的采集以及信息的。（2）家居物联网的网络层：收集家居物联网的感知层上终端设备的数据并进行处理，使各个终端设备互联起来，同时实现对不同传输类型和协议兼容，是家居物联网的数据传输管道。（3）家居物联网的控制管理层：通过家居物联网的网络层来控制和管理家中的终端设备，可近似比喻为家居物联网系统中的客户端，实现人与家居物联网络各种终端的交互，实现互联世界对物理世界的操作，是整个家居物联网的核心部分。（4）家居物联网的用户层：是家居物联网的使用者，也是家居物联网服务的对象。
1.2 智能家居物联网的基本功能
典型的智能家居具有以下功能： 家居安全监控、家电控制、家居管理、 家庭教育和娱乐、家居商务和办公，如图2所示。
家居安全监控模块：主要是家庭安防监控系统，在传统的安防系统上与网络互连，达到用户可远程监控的功能。
家电控制模块：把家电产品的控制集成到PC电脑、智能手机等终端设备，实现随时网络控制家电的作用。
家居管理模块：对家庭的家居，通过连接设备，把传统的家居互连起来，达到随时可以网络控制家居的作用。
家庭教育和娱乐模块：与家庭影院、在线视频点播、电子游戏等功能集成，让家庭的教育和娱乐也是网络中进行。
家居商务和办公模块：可以在家庭办公，实现商务谈判，节省人们上下班时间，提供办事的效率。
2 智能家居物联网的简易模型设计
2.1 传统的智能家居物联网的不足
传统的智能家居系统，它的功能基本上可以满足用户的需求，但是对于硬件和软件的要求比较高，导致传统的家居物联网系统无法快速地普及的原因之一。
一套能够满足家庭应用的智能家居系统，一般都需要2万元以上的费用，而且外加设备的费用也不少，扩展性也不是很好，因此推广起来比较难。
2.2 Arduino环境和Yeelink平台的简介
（1）Arduino是一个开源的、拥有简单输入/输出的电路板，它沿用了Processing语言的开发环境且IDE（集成开发环境）完全免费开源。Arduino集成了许多单片机的底层代码，无需了解单片机的复杂底层代码，它只是通过简单而实用的函数就可以调用到各种功能，例如接受多种传感器传来的感知环境，通过控制马达、灯光和其它设备来达到用户的需求。这便为快速的实现简易的家居物联网提供条件。
（2）Yeelink是目前定位于做一个开放的通用物联网平台，它主要提供传感器数据的接入，存储和展现服务，能够为编程开发者、软硬件厂商提供一个开源的物联网平台，使得物联网开发者无需关心网络服务器实现网络互连的细节，就可以拥有驾驭物联网电子产品的基本能力，提高开发的效率和降低开发的难度。
2.3 基于Arduino环境和Yeelink平台的智能家居物联网模型的设计
2.3.1 硬件要求
（1）Arduino主板一个（Arduino UNO）；（2）与arduino兼容的以太网板一个（以arduino官方开发的W5100以太网板为例）；（3）若干传感器（以LED灯为例）；（4）若干连接电线。
2.3.2 设计原理
本实验以yeelink为平台，采用yeelink提供的网页接口实现通过互联网或移动互联网对终端的控制。
为了方便实验的进行和条件限制，本实验主要实现通过互联网或移动互联网来管理控制与arduino 开发板连接的LED灯，从而实现远程控制。编写代码烧录进Arduino开发板，设定Arduino固定每个周期向yeelink服务器发出获取命令来获得传感器的当前状态，若需要改变arduino上LED灯的状态，只需通过yeelink提供的网页控制界面改变当前传感器的状态，当arduino在下一个周期发出命令，获取当前传感器状态，通过判断传感器状态已变化，则Arduino亦相应的改变LED灯的状态，从而实现远程控制。
如本实验arduino以每3秒为一个周期向yeelink服务器发出HTTP的get命令来查询对应LED灯的状态，若想点亮LED，则用户通过yeelink的控制界面发送HTTP的post命令更新LED灯的状态为“开”，当arduino在下一个周期时查询发现LED状态从0变为1的时候，则arduino相应改变LED的状态，LED灯便点亮了。同理，若想熄灭LED，用户只需在yeelink控制界面更新LED灯的状态为“关”，约3秒后便能熄灭Arduino开发板上的LED灯，如图3所示。
3 总结
以物联网为主要技术手段的新一代智能家居是实现家庭信息化、数字化社区的主要方式，已成为社会信息化发展的一个重要组成部分。虽然目前智能家居在我国的发展还不是很普及，但是随着家居物联网技术的不断成熟和实施智能家居系统成本的不断下降，以及人们对智能家居概念越来越接受等大环境下，家居物联网在未来的发展中一定是一个非常有市场前景的行业。
参考文献
[1] 张福生.物联网：开启全新生活的智能时代.山西人民出版社，2010.
[2] 林檎.智能家居：未来世界的家.中国青年科技，2006（2）：48-51.
家居智能物联网发展现状
近几年金融危机之后的复苏时期，物联网概念迅速风行，受到各国政府的重视。物联网是通信网和互联网的拓展应用和功能延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝衔接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。通过物联网与智能家居结合形成家居智能物联网，其如何实现对生活有用的业务和应用将是我们关注的重点。
智能家居发展过程中，2007年微软推出的“未来之屋”系统有着重大影响力。该系统中：进入房屋时，安全系统会对来访者的面部进行扫描，确认身份后自动打开房门；客厅冰箱上的液晶显示器能列出保存的食物清单，厨房水槽能够根据使用者的身高调节高度，而排风机会根据油烟浓度自动开启；此外，每个房间的墙壁颜色、装修风格和温度都可以根据家庭成员的喜好和情绪自动更换。该系统是智能家居的一个样板。
由于智能家居受产品生产厂家的限制，在短时间内还没有统一的标准协议，所以一般都是一个厂家单独做系统研发方案的。各个系统相对独立，并不相互交换信息，整个系统更像是多个智能家居系统的简单堆积。随着物联网技术的发展，与智能家居结合，形成家居智能物联网是智能家居系统未来发展的必然趋势。
家居智能物联网的特点与瓶颈
家居智能物联网是一个以住宅为平台、以智能家居为节点，利用物联网技术为纽带的家居系统。其典型应用场景如图1所示。根据功能不同智能家居节点可分为三个部分：负责对家居环境及相关人员信息采集的信息采集系统，如采集住宅内外人员信息的视频监控系统，采集家居环境的烟雾采集器、温湿度采集器和三表读数采集器；负责对家居环境进行相关改变的智能控制系统，如打开房门的门禁系统，改变室内光亮、温湿度的空调、电灯和电动窗帘，提供主人相关服务的电视、冰箱和洗衣机等家电设备；负责信息交互，提供远程访问与控制功能的家庭信息平台。
一体化的集成控制平台。随着时代的发展，家中电器设备越来越多，越来越智能化，人们常为种类繁多的操作头痛不已，家居智能物联网就是智能家居一体化的集成控制平台。首要的一个功能就是家居设备操作的集成化，将家中的设备集中在一个界面平台上进行操作控制，省去了用户寻找和熟悉各种控制操作的烦恼。其次是家居设备操作的一键化，目前越智能的家电设备的操作也越复杂，这便给有老人孩子的家庭带来诸多不便，家居智能物联网提供一键设置功能，能以功能需求为单元保持对相关设备的一系列操作，用户仅需一键操作，就可完成相关功能。
全方位的信息监控平台。随着人们生活节奏的加快，希望能快速简便的得到家居的一切相关信息。家居智能物联网就是全方位的信息监控平台。不仅为您显示家中所有设备的状态以及温湿度状况、电路电流电压状况，让您对家中的所有状况一目了然，还能为用户提供家中的视频图像，闯入报警和烟雾报警的紧急情况报警。并拥有事件记录功能，能对家居环境的变化进行记录，以便事后进行相关分析与追踪处理提供信息基础。
智能化的信息交互平台。单独的智能家居系统的堆积，无法发挥出智能家居的潜力，反而增加了智能家居的使用复杂度，家居智能物联网就是智能化的信息交互平台。不仅为您提供远程接入的控制能力，让您无论身处何处都能控制家中的任何智能家居系统，而且还能为各个智能家居系统提供信息交互的平台，就像家居系统的管家一样，根据主人的相关设定，管理和协调相关智能家居进行相关操作。
家居智能物联网要想发展并推广，目前面临着巨大挑战。家居智能物联网的对象是结构和特性完全相异的各种家用电器，相互之间兼容性比较差，没有统一的标准与协议，各个厂家生产的智能家电之间的数据共享比较困难。因此，家居智能物联网不易扩充和相关兼容，制约其被广大用户接受。
家居智能物联网所处的运行环境有很大差异，个体性比较强，如果采用单个用户单个设计调试的模式，成本就将成为制约其推广的重要因素。而让用户根据自身条件进行相关系统调整的话，用户的能力就将成为制约其推广的重要因素。
家居智能物联网发展方向
随着物联网技术的发展，与智能家居结合，形成家居智能物联网是智能家居系统未来发展的必然趋势。基本目标是将家庭中各种与信息相关的信息采集设备、家用电器和家庭安防装置等通过物联网技术连接到一个家庭智能信息系统上进行集中或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的协调。如图2所示为家居智能物联网的系统架构。
其中，智能家居中间件的开发，确切地解决了各个厂商设备之间兼容性差的问题，它就像电脑中软件驱动的概念，为家居智能物联网系统提供了一个开发的应用平台。
基于该系统架构，家居智能物联网产业的发展主要集中在四个方面。首先是内含通用的智能家居通信协议的嵌入式通信模块。物理层上可选用不同的通信制式，但基于其上的通信协议将是通用的，即通用的智能家居通信协议将向TCP/IP协议一样，被植入各个智能家居的通信模块中。
其次是多模信息网关的研发。它是家居智能物联网的核心部件，它的开发将使智能家居变成即插即用的配件，直接接入家居智能物联网中。因此，具有各种功能的、面向各种方向的多模信息网关，将像无线AP一样不断涌现出来。
中图分类号：TP273.5；TP872 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）07-0062-03
0 引 言
智能家居是物联网技术的第三大应用领域。物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是一个朝阳行业，蕴含着巨大的市场潜力[1]。本系统利用物联网的传感、互联、智能控制等技术特点构建新型智能家居系统[2]，将GPRS移动通信技术、嵌入式Internet技术与新一代无线网络通信技术ZigBee相结合，克服了有线布线的弊端，配置灵活、实时性好，势必是未来智能家居系统的发展趋势。
1 系统的结构特点
基于物联网的智能家居系统的结构如图1所示，本系统按照物联网的三层架构设计。其中，传感层包括搭载了ZigBee无线通信模块的各种传感器和家用电器，可与ARM9智能家居监控仪交互数据及命令，实现对家居环境的全面感知；互联层中，ARM9智能家居监控仪作为嵌入式网关和网络服务器[3]，用于连接传感层和监控层； 监控层包括远程电脑、小区监控中心和用户手机，可通过Internet登录监控仪IP访问监控网页，实时监测家居环境，控制家电的开启和关闭，真正实现智能控制。若出现异常，则执行预定的控制动作，例如启动蜂鸣器响铃、启动排风扇排风等，同时通过小区网络向小区监控中心报警，并通过GPRS自动给主人手机发报警短信，实现联合安防。
2 系统硬件设计
本系统采用的是Samsung 公司的基于ARM920T内核的处理器S3C2410，它不仅具有独立的16 KB指令和16 KB数据cache、全功能的MMU虚拟内存管理单元，还集成了大量的功能接口[4]，本系统对相应接口进行了配置和扩展。
图1 基于物联网的智能家居系统结构
ZigBee无线通信网络的组建依靠ZigBee模块芯片CC2430，每个传感器及家用电器均配置一个CC2430芯片构成通信节点[5]。S3C2410通过SPI总线与CC2430进行通信，接收传感器采集的信号及控制家用电器继电器的闭合和断开；利用DM9000芯片把网口外扩为以太网接口RJ45，与以太网连接，提供远程网络服务；通过串口连接GPRS模块提供GPRS移动通信功能；LCD控制器外挂LCD触摸屏；I2S总线控制器外扩蜂鸣器提供音频报警；通过USB HOST控制器外扩USB接口连接摄像头。系统硬件架构如图2所示。
图2 系统硬件架构图
3 系统软件架构
本系统的软件架构有三个层次：驱动层、系统层和应用层。在驱动层，移植I2S驱动、USB摄像头驱动、LCD驱动和以太网驱动，并编写ADC驱动，用以保证各个硬件模块能正常工作。在系统层，移植Linux操作系统、QT触摸屏界面开发环境及BOA嵌入式网络服务器。在应用层，采用多线程编程方法实现各个功能模块，并通过编写CGI程序和远程监控网页交互数据[6]。系统软件架构如图3所示。
图3 系统软件架构图
3.1 嵌入式Web服务器远程监控设计
要实现远程访问服务，必须先构建嵌入式Web服务器。本系统移植了BOA Web服务器，再通过CGI建立Web浏览器与Web服务器之间的交互。CGI程序能够嵌入HTML脚本，用C语言编写，使用ARM-GCC编译，采用GET、POST或直接的URL参数传递方法与远程客户端进行通信，实现动态监控[7]。首先，浏览器将远程客户端发送的请求送到Web服务器，Web服务器将数据使用STDIN送给CGI程序，执行CGI程序后获得缓冲区中的设备信息，最后，使用STDOUT输出包含家居环境信息的HTML形式的结构文件，经Web服务器送回浏览器，显示给远程客户端。CGI工作流程如图4所示。
图4 CGI工作流程图
3.2 ZigBee无线通信设计
ZigBee无线通信网络由若干个通信节点组成[8]，通信节点由传感器或家用电器配置一个ZigBee无线模块芯片CC2430芯片构成。其中，每个传感器通信节点的无线通信流程是：CC2430芯片完成硬件初始化以后，向监控仪发出入网申请，成为通信节点；为实现系统的低耗能性，在通信节点成功接入网络后立即转入低耗能等待模式，尽可能减少能量消耗；系统随时检测传感器信号状态，一旦接收到异常的中断请求即进入全功能状态，否则继续等待；处于全功能状态的通信节点接收传感器传递过来的信号，如果是模拟信号，需先进行A/D转换，再将数据通过ZigBee网络传输到监控仪；传输完毕后，返回低能耗等待模式。其通信流程如图5所示。
3.3 GPRS短信报警设计
本系统有现场声光报警和短信报警两种报警方式，当系统监测到有火灾或者有门禁入侵时，就会触发报警系统。其中，短信报警通过GPRS模块实现。GPRS模块通过串口与S3C2410连接，它具有一套标准的AT命令集，包括呼叫控制命令、网络服务相关命令、电话本命令、短信息命令等[9]。本系统通过对串口编程，给GPRS模块发送包含AT短信息命令的字符串[10]，从而实现发送固定内容的短信。GPRS短信报警流程如图6所示。
图5 ZigBee无线通信流程图
图6 GPRS短信报警流程图
4 系统测试结果
启动系统后，智能家居监控仪的触摸屏上可显示实时的监控界面，包括火警、烟雾、红外门禁入侵等报警状态及热水器等家用电器的开启或关闭状态，并可通过触摸屏上的按键对系统、家电等进行控制，触摸屏监控界面如图7所示。通过任一远程电脑的浏览器登录系统IP，可访问系统的远程监控页面，在线查看家居环境、控制家电、实时拍照及录像等，远程图像监控页面如图8所示。
图7 触摸屏监控界面
图8 远程图像监控页面
5 结 语
本系统基于物联网的全面感知、互联传输及智能控制三层架构设计，并使用ZigBee无线通信技术克服了有线布线的弊端，使得监控点配置灵活。GPRS移动通信技术、嵌入式Internet技术的综合应用，则实现了小区乃至更大区域的联合和实时安防，实现了多平台、多网络的无缝连接。
参 考 文 献
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伴随我国经济水平的不断进步和科学技术的持续发展，智能家居也在蓬勃发展。然而，智能家居处在初级阶段，许多方面依旧不完善，很多功能不能有效地在居民中应用、推广，而且我国国民对智能家居的认识还很肤浅，再加上一些其他因素对智能家居的影响，使得智能家居到现在为止都没有在我国普及开来。本将智能家居作为起点，详细介绍了智能家居，进而分析我国未能全面推广普及智能家居的原因，最后探究如何使得智能家居创新和优化。
1智能家居
我们所说的智能家居就是将居民住宅作为应用平台，综合利用各项技术对相关的家居生活设施进行集合处理，例如：安全防范技术、音频视频技术、自动控制技术、智能家居系统设计方案等，使得家庭事务和住宅设施的管理系统具有更高的效率，从而使得家具的舒适性、安全性、艺术性、便利性得以稳步提升，另外，智能家居可以为我们提供节能环保的居住条件和生活环境[1]。不可否认，这样的智能家居理念可以有机的结合个人需要、先进科学技术和国家的整体实际状况，不仅有利于科学技术充分发挥作用，还有助于我国自然环境的改善，为广大人民群众提供安全、舒适、便利、健康的居住环境。而智能家居通过构建八个子系统实现其现代化、智能化、自动化和安全化。八个子系统分别为：家庭能量管理子系统、背景音乐子系统、智能照明子系统、智能安防子系统、家庭娱乐子系统、家庭信息处理子系统、家庭环境子系统、家庭监控子系统。
2智能家居的八个子系统
智能家居子系统可以有效地优化和保护家庭的居住环境和生活条件，可以非常好的应用网络电视、手机、计算机等网络设备，从而使得人民的健康有了可靠的保证。1)家庭能量管理子系统。在广大人民群众的生活环境中，水、电、天然气等都属于能量范畴。而家庭能量管理子系统能够有效地计算人民日常所消耗的水、电、天然气等，对用户所需交的费用进行确定，并可自动帮助业主完成缴费任务，实现真正意义上的便民利民[2]。2)背景音乐子系统。所谓的背景音乐子系统就是在住宅的内部设合适的音乐路线，并且有效率的使用自动感应技术，从而使背景音乐的感应功能更好。居住在住宅中居住的居民可以随时随地打开音乐进行歌曲的选择，可以使人们更好地享受音乐，体验音乐带来的乐趣。3)智能照明子系统。家居生活中，我们更希望更加智能化的控制照明，智能照明子系统对实现节约用电的目标起到了良好的促进作用，同时保护眼睛，减少光线对人类眼睛的伤害，更加体现人性化。从这个意义上讲，智能照明子系统的实用性非常强。智能照明子系统不仅可以对点灯的开关做到自动化的控制，在居民离开时做到自动感应。居民离开时电灯是亮着的，一段时间后，照明系统会自动启动程序，自动对电灯进行关闭。利用智能照明子系统，居民还可以调节灯光的亮度，根据居民自身的喜好和习惯，居民可以对亮度进行智能化的调节，科学化的管理灯光，从而，达到更加科学、更加合理保护人类眼睛的目的。4)智能安防子系统。智能安防子系统最大的优势就是可以对居民住宅的安全实现智能化的保护，而且报警功能非常强大，可以与公安系统进行联网，如果发生非法闯入、火灾、煤气泄漏、紧急呼救等危险事故，依据预先设定的安防系统，智能安防子系统开设相应的营救工作。可以拨打110报警或者向提前设定的电话进行报警，同时也可使用当地的声光进行报警，确保有关的电器处于全面应急的联动状态。当遇到非法入侵的危险时，智能安防子系统主要通过使用保留视频的手段进行证据保存，有效的记录入侵者的行为和证据，尽最大可能的有效保护居住用户的人身生命安全和财产安全。5)家庭娱乐子系统。每一位居住用户都会在家中进行娱乐活动，进行家庭娱乐子系统的安装，用户不用出门的同时，就可以轻松享受一系列感官上的享受，例如：游戏带来的刺激、电影院中强大而且具有视觉冲击的影院氛围甚至是家庭KTV带来的快乐与激情。6)家庭信息处理子系统。人类的生活中，邻里和社区间的信息传递无处不在，想要在住宅中就充分了解小区和物业的有关信息，家庭信息处理子系统就会发挥强大的作用。家庭信息处理子系统不仅具备精确接收、分析和家庭有关信息的功能，还具备自动有效删除垃圾信息的功能，对信息进行自动分类管理，删选垃圾信息的同时，将某些较为重要的信息直接传输到用户手上，家庭信息处理子系统可以有效合理的帮助用户实事的掌握家中的动态。7)家庭环境子系统。在人民群众的眼中，家庭是人生中重要的组成成分，人们非常重视家庭环境的问题，每一位业主都非常重视室内湿度的大小和温度的高低，为良好的解决这样的问题，家庭环境子系统依据每天的天气状况自动调节室内空气的温度和湿度，智能化的调节采暖和调节湿度等方面的问题，使人们居住的环境更加的健康、和谐。8)家庭监控子系统。家庭监控子系统的安装非常有利于住户实事的掌握家庭的各种状况。家庭监控子系统主要由遥控器、总控制器和传感器组成，不同的组成部分之间进行联系的方式是使用规定的通信方式。总控制器的功能就是控制系统，同时与用户进行实时联系交互，不断接收各个组成部分所传输的信息，并对传感器的状态进行实时的监控，当家庭出现访客或遇到危险时，家庭监控子系统可以及时通知用户，用户就可以利用家庭监控子系统远程监控家庭状态，方便、快捷、有效[3]。
3物联网技术
在物联网时代，只要在各种各样的日常用品上嵌入短距离的移动接收器，通过网络所有的物体都进行信息交换。且物联网的实现是通过各种技术的，从应用末端感知核心技术的角度进行分类，物联网技术可分为三类：1)基于射频识别（RFID）的应用。如果我们想将RFID智能标签镶入到监控和管理的对象上，借助现有的技术，例如：数据库技术、网络技术、中间件技术，一个由海量读写器和大量移动设备的电子标签构成的物联网就以建成。2)基于传感器的应用。如果想要控制和管理对象，可在其四周安装许多传感器节点，利用节点获取监控对象的信息，同时将这些信息传输到信息处理中心，因而，一个依据获取的信息对一个“物”进行管理和监控的物联网就以构成[4]。3)基于M2M的应用。所谓的M2M包括增加装置机器通信和网络能力的技术手段，绝大部分指机器和人之间设立连接的一切技术和手段，他的目标就是提升设备的智能化程度。基于M2M技术，我们能够建立机器对人、机器对机器、和人对机器的物联网。
4物联网技术在智能家居中的应用
传统的智能家居系统绝大部分是通过有线的方式构成，这种组成方式不仅需要专业的技术人员和专业的维护公司，还具有工程周期时间长、系统灵活性较差的特点。而物联网智能家居可以有机地将物联网技术和智能家居结合在一起，进而使的现代的智能家居系统具有更好的使用方便、容易维护、安装简单的特点。1)感知层物联网技术的一大特点是全面感知，就是利用二维码、摄像头、传感器等感知、捕获、测量等一系列技术手段，对感知对象进行随时随地的信息接收和捕获，智能家居中，人自身和人们所居住生活的环境都可作为感知对象，传统智能家居的子系统可以做感知层的执行设备。另外，应用物联网技术的智能家居系统还采用了许多特别典型的感知技术，例如：无线门磁、窗磁、无线温度湿度传感器等。2)网络层物联网中的网络层是指互联网和各种通信网络组合的融合网络，另外，还包括家居物联网管理中心、云计算平台、专家系统等大量信息智能处理的部分。智能家居中，网络层不仅要具备网络运营的功能，还要不断提高信息运营功能[5]。网络层中，可靠传递和智能处理的问题要特别关注。3)应用层应用层是有机结合物联网技术和智能家居并达到家居智能化应用的解决方案集。通过应用层，物联网可以深度融合现代信息技术和传统家居，除此之外，应用层还可为家庭服务商提出第三方借口，使得各种服务更加有利于方便人民的生活。4)案例分析2014年，某分公司曾为房地产老板设计智能家居系统，方案如下：①大门设备：进入智能家居的第一个防护门门，因此可以设置指纹锁、夜视防水摄像机、对讲机等设备，当客人出现时，只有经过主人同意才可进入；②玄关：智能家居的第二个防护门是玄关，通过语音设备可以控制玄关灯的开关和亮度，当进门后，安防系统关闭，当出门后，安防系统开启；③客厅：主人最主要的活动区域是客厅，在此区域内设置背景音乐面板、场景面板等装置设备；④卫生间：红外感应器在这设置，进入卫生间时，灯光自动开启的同时马桶盖也自动打开，无人时，灯光自动关闭，马桶盖子也自动合上；⑤浴室：同样设置红外感应设备，有人时，灯光自动开启，花洒自动打开，并且依据语音提示自动设置水温，无人时，系统自动关闭所有设备；⑥卧室：卧室的空调温度、风速、灯光亮度都可根据语音或者遥控设备进行控制和调节；⑦厨房：设置烟雾、CO等传感器，当污染气体比预设值高时，系统自动发出报警信号。
5结束语
物联网技术的应用，给智能家居的推广和普及降低了难度，目前，许多地区初步尝试建立“云社区”，逐步开始物联网技术应用到智能家居，而未来物联网技术会在智能家居中扮演越来越重要的角色，强大的感知技术，赋予智能家居某些“人的思维功能”，提供的服务更加实用，进而智能家居可以更快更好的发展。
参考文献：
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[2]杨莉,郭红英.浅谈光纤通讯传输的常见问题与解决方法[J].通信技术报,2011,6(12):15-22.
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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：
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机遇不仅在C端
随着市场的扩展，越来越多的厂商加入到智能家居战争中。除了海尔、小米等传统家电和IT企业，目前市场上玩家还有传统可视对讲厂家和智能控制类厂商。
对于资金充足、资源丰富的传统家电巨头，要进行物联网的改造并不困难。成立智能家居研究院或者与互联网巨头企业形成联盟都能形成有效帮助。然而，对于中小型家电企业来说，在物联网技术上投入过多并不是一件明智的事情。
因此也催生了一批为传统家电企业转型提供物联网技术支持的服务类公司。这些公司也得到资本的大力支持。
2014年4月Broadlink获得京东与360的1000万美元投资，8月机智云也获得经纬320万美元融资。
这类服务升级公司都能够给企业提供一套完整的硬件设备接入互联网的服务，帮助传统硬件厂商做产品升级换代。
行业内大部分的企业服务大多针对大型企业硬件提供升级解决方案，而更大的市场潜藏在中小型传统家电中。
攀多物联就是为B端客户提供这样一种升级解决方案。
目前的物联网技术包括感知层、传输层和应用层。应用层分硬件和软件，硬件是基础的底层，软件与硬件相连，属于驱动层，一般是靠线路操纵系统实现。而上面一层传输层则是决定产品以何种方式连入互联网，最上面一层就是云端。
业内大部分的物联网企业主要集中在某一层技术上，而攀多则是着力在打通各个技术层，从而给企业提供全套的解决方案。这对于物联网技术来说存在一定创新意义。
攀多物联CEO田龙强告诉《第一财经日报》记者：“目前也没有在这块形成技术的，这是全新的业务应用场景，但没有很好用的技术，我们的技术针对这块。”
这种解决方案能够快速提高传统家电企业互联网改造的时间。田龙强介绍道：“如果是针对企业已有硬件产品做升级，只需要在企业原有的硬件产品上加上我们的联网模块，整个的过程只需要1周以内。”
装置联网模块的家电设备能够用下载App的移动端工具实现远程操控。
传统企业如何借力互联网
除了提供物联网解决方案，攀多同时联手这些企业开发全新的硬件产品，除了联网模块，这个过程还涉及到设计硬件电路板。田龙强毕业于中科院硬件与嵌入式开发专业，负责攀多硬件部分的设计。
目前，业内对物联网技术商业模式还在探寻。虽然硬件设备能够吸引更大的资本青睐，但是由于技术尚处在探索阶段，对于商业模式，攀多团队也有更多尝试。在一些家用的小摆件上通过物联网技术植入一些有趣的创意。
攀多运用硬件开发设计了针对情侣市场的摆件情书。通过移动设备，情侣间可以通过编辑情话发送到硬件上显示。加强热恋期情侣持续交互。“以前情侣礼品都是走商业礼品渠道，里面没有更多的交互内容，像这种内容产品一方面是个硬件，但同时也有互联网的商业模式在，就是增值的一些，编辑贺卡等可以体现产品的不同的体验，这是不同的商业模式。”田龙强说道。
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0074-01
信息社会在改变人们的生活方式和工作习惯的同时，也对传统的建筑住宅、社会、技术和经济的进步提出了挑战，使人们的观念变了。人们对家的要求不仅仅是物理空间，更关心的是一个安全、方便、舒适的家居环境。智能家居技术起源于美国，它被设计成一个平台，用于家庭。
智能家居控制系统由HFC、现场总线、以太网、公共电话网和无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术作为技术平台，作为应用现场总线的操作平台，形成了一套完整的家庭通信和家庭设备自动控制以及提高控制系统的家庭安全防范功能。
1 系统需求分析
1.1 监控功能
（1）监控室内温度；通过对室内温度的温度传感器DS18B20采样时间，如果室内温度超过设定的温度阈值，对室内温度异常自动处理系统（报警蜂鸣器、LED灯闪烁）；（2）监测红外传感器；通过按键模拟红外传感器，阻止或异步通知的红外线传感器监测，如果红外传感器检测到非法进入，系统自动处理异常（报警蜂鸣器，导致灯闪烁）；（3）监控室内烟雾浓度；通过测量电压值来模拟烟雾传感器，室内烟雾浓度的时间进行采样，如果室内烟雾浓度超过设定的烟雾浓度阈值，该系统将自动对室内处理异常（报警蜂鸣器，导致灯闪烁）。
1.2 智能服务器
（1）获取室内参数；通过获取各个芯片的参数，来动态显示室内相关信息，比如当前室内温度，湿度，烟雾浓度，场景状态等；（2）配置管理；通过智能服务器终端界面进行参数配置。
1.3 智能客户端
（1）故障报警；由该系统内部产生各种故障可以上报至操作维护终端，软件支持告警过滤、告警复位等功能，重要告警，存储到FLASH，以备查阅；（2）性能管理；系统内部相关工作参数上报至操作维护终端；（3）配置管理；系统相关参数支持设置和查询；（4）软件版本管理；系统支持软件版本的查询和软件的在线升级；（5）系统自检；系统支持自检，故障定位到模块级。
1.4 软件性能需求
（1）支持3G网；支持3G网络之后，能通过3G网络进行通信，使得通信变得更加快捷和方便；（2）支持视频传输；支持视频输出之后，能用摄像头，通过网络来传输视频信号，使得通信变成可视化。
2 硬件结构
2.1 系统硬框图
智能家居系统是由TPad，3gmodem，ZigBee，电脑三台，硬件框架如图1所示，每一个单元中，除了3gmodem在运行相应的软件。每个单元的电源电流板是一个独立的电源，而不进行有效管理的PMIC的使用。TPAD是家居系统的控制中心和一个处理单元，主要对温度、烟雾、红外采集和分析，并通过视频捕捉的CMOS或CCD摄像头，可以和ZigBee，3gmodem 沟通。3gmodem主要是能够语音通话、网络传输；ZigBee无线通信模块的控制命令的处理。
2.2 硬件接口描述
（1）运行维护计划；包括系统信息监控、设备控制操作和维护，通过上位机软件升级和其他配置和控制，硬件接口。在系统上电时，处理硬件的初始化工作，读取相应的信息，并在LCD上显示，通过上 启动机器的配置、控制命令都有处理统一的分析和处理，然后通过处理来3gmodem，ZigBee配置。（2）控制平面；系统开机后，开始监控软件，监控温度传感器、烟雾传感器、红外传感器等信息，针对不同情况，进行相应的处理。同时，监控和处理主机的请求和服务器智能终端，并做出相应的处理。
3 系统实现
3.1 初始化流程
（1）系统加电；（2）启动引导程序，实现硬件的初始化，加载标识，初始化组合键，通过启动参数内核加载到内存中，启动内核，内核参数和传输；（3）启动内核，主要完成驱动初始化的根文件系统；（4）把根文件系统，进行相关的初始配置，创建设备节点铰接文件系统（sysfs，TMPFS ramfs，等等），配置网络环境；（5）铰接用户分区，智能终端服务器和主要初始化、打开设备，创造监控任务，等待数据交互。
3.2 业务流程
1 智能家居的概念
智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性、舒适性，甚至合理控制各种能源的使用。
2 物联网智能家居控制系统的工作原理
智能家居控制系统是以有线和无线的形式连接起来的信息传输网络为硬件平台，各种网络技术为软件支撑平台，通过现场总线把家庭生活中使用的通信设备、家居设备、家庭安全防范设备连接成一个完整的、能够实现自动控制的一个控制系统。通过这个控制系统将整个家庭中能够连接到网络是的所有电气设备有机的整合到一起，并对这些设备进行有效的控制，形成功能完善的智能家居系统。智能家居在网络的帮助下，形成与外界的沟通渠道，以实现与外界的智能家居电器的信息交互。从而满足用户对家居实行远程监控，对家用电器远程控制和状态查询，满足人们对安全，舒适，便利的生活需求。
3 物联网智能家居控制系统采用的网络技术
基于物联网的智能家居控制系统主要使用了三控制种网络技术，包括RS-485总线技术，以太网联网技术和GSM远程监控报警网络技术。
3.1 RS-485总线的家居设备物联网络技术
RS-485串行总线标准，可以使智能家居设备通信距离从十几米延长为几公里，这完全符合家居设备对互联要求。有线的RS-485总线通信，结构相对简单，价格比较便宜，数据传输速率和通信距离适当。但是，使用RS-485总线技术互联的家居设备的前提，是要确定要互联的设备是即插即用设备。在整个家居系统中，嵌入式系统作为中继器，负责通过与RS-485总线互连的串行端口管理家用终端接入模块的作用。该系统采用嵌入式ARM处理器为总线主控设备，RS-485网络为基础的网络互联主从网络，通过轮询的方式检查各个接入设备的状态信息，无论何时保证仅存在一对主机和从机之间的通信，即接收数据或发送数据。家用设备作为总线从机设备，包括单片机控制器，接入检测电路和信号调节电路。接入检测电路，是为了满足智能家居终端对家居设备移除及新设备接入的检测，实现家居设备的即插即用功能。
3.2 GPRS的远程报警网络技术
GPRS是通用分组无线服务技术的简称，俗称“2.5G”，是位于第二代和第三代移动通讯技术之间的通信技术。是用户可用一种GSM移动数据业务。与GSM的数据业务相比，有以下优点：
（1）传输速率高，连接方便。GPRS通过使用GSM网络中，没有被使用的TDMA信道，传输速率得到保证，可连56至114Kbps。GSM网络使用电路交换数据模式时，在通信两端建立物理链路，并维持该链路到通信结束。GPRS在传送数据过程中，是把数据包划分成若干个分组之后，再进行传送的。这样容易获得更高数据速率，并且投资较小。进一步说，无线通信装置不必在它们之间附加中间设备，就可以方便地传输数据。
（2）资源利用率高。GPRS使用分组交换通信，通信过程中把数据分成具有一定长度的数据包。数据包头部包含了地址信息表明该分组发往的目的地址。当数据包分组到达时，根据该地址信息，寻找临时可用信道资源来传输数据，而无需预先分配信道。
4 控制系统设计研究
所谓智能家居的控制系统实际上充分应用了模块化的设计原理，如此一来其层次相对较为清晰、容易调试、维护以及对其功能进行充分的扩展与程序的不断移植，另外也能够有效的提升处理器的对工作的执行效率。当前控制系统主要以QT/Embedded作为其GUI的研发主要手段，能够充分实现本地图形的用户界面，同时实现系统的控制和设置。在系统充分运行同时初始化顺利完成之后，控制系统会对现阶段的状态实施分析研究，如果为正常运转的状态，那系统会自动运行对应的子程序段。反之则会使用GPRS模块实施报警操作。在警报出现的情况下，其触发的报警操作，此时系统打开全球定位系统设备同时实施初始化，另外依据用户设置的有关信息实施短信报警或者电话报警。需要特别注意的是，为了能够充分保证安全，一般情况下应该使用嵌入式WebServer来对其进行构建，同时可以适当加入密码进行验证。如此，用户可以使用真正认证的密码以及用户名，利用CGI来充分实现建立在WEB远程条件下的系统控制。
5 结束语
人类己进入21世纪，在高度物质文明的今天，追求环境绿色化、生活信息化己开成时尚，安全、舒适、方便、现代成为21世纪居家生活的象征。日益更新的现代科技的力量，打破了传统的时空界线，借助计算机网络和层出不穷的信息技术，改变了人类的生产、生活方式，科技正以超乎想象的速度更深刻地影响到人类的思维模式和生存状态。建设物联网智能家居具有时代的前瞻性，顺应了当今信息社会的潮流，对进一步提高居民水平和生活质量具有非常重要的意义，智能家居具有非常广阔的发展前景。
参考文献
[1]吴波.基于物联网的智能家居控制系统研究[D].江苏大学，2012.
[2]刘余，孟小华.嵌入式智能家居终端通信模块的设计与实现[J].计算机工程与设计，2010（8）：1689-1692.
