引论：我们为您整理了13篇智能家居设计范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
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回到现实，现在家居行业的许多设计方案也越来越趋向于智能家居所给人的方便进行设计，尤其在家庭无障碍设计，半公开半私密设计中，还有在多功能空间设计中表现得更为明显！例如某电视台的一档免费家装节目中的一些知名设计师在解决一些小空间大功能以及老人，孩子和残疾人使用的无障碍设计中都有利用到智能家居设备。由此可见智能家居在现实生活中的运用无疑增加了更多实际价值，解决问题的有效途径乃至是带动一个产业的新的活力点，增加新的利润，开拓新的发展方向。畅想未来这种全面家居智能体系技术一旦成熟，并且普及到每家每户，人们的生活方式都会随之而改变，甚至改变整个世界！
智能家居从概念的提出到实践已经有不少年头了，然而同时在经历了几十年的发展后，智能家居也没能让大众普遍认识，也许这也基于国内的智能家居产业的发展不是太景气的原因。在过去的时间里国内智能家居产业商和网上销售平台也对智能家居设计这项领域产生过浓厚的兴趣，尤其像国美，海尔，格力这样的国内知名品牌，还有像京东这样的销售平台，他们之间都有过不同程度的结盟与合作，但终归由于国内智能技术的实际情况，投入的研究费用又过高，还有各自利益的考量，加之产品的成本价格也一直居高不下，从而使整体产业链结构松散，没有形成一定规模，在国内也没有造成太大的影响力，所以我们就更加所知甚少了。相比国内智能家居产业的发展，国外（美欧）就好的多了，一是国外最先提出家居智能化的概念并早已实践，理论与技术经验积累也相对较多，中国则接触较晚，因此国外整体智能家居行业发展一定程度上很超前了。
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1智能家居的国内外现状及发展趋势
随着社会的快速发展，越来越多的智能化、人性化、自动化的科技产品服务于人们的生活，智能家居已经走进了我们生活。美国在这方面处于国际领先地位，如微软开发的“梦幻之家”等智能系统。
2000年以来我国开始意识到智能小区建设的重要性，逐渐步入智能家居领域，涉及灯光窗帘控制、室内多媒体娱乐、设备安防报警、家居环境监测等方面。但是智能家居设备产品多为有线组网，它的布线设计、连接串口和扩展性能等诸多方面存在很多问题，而无线通信灵活性、使用方便特性和无需布线等，因此很受市场青睐，这表明了无线通信技术是智能家居发展的最终趋势。
2 ZigBee协议体系结构
ZigBee协议的体系结构包括4层，即物理层、MAC层、网络层、应用层。物理层主要功能：负责ZigBee无线发射机的激活、关闭；检测当前信道的能量；接收链路服务质量信息指示（LQI）等。
MAC层包括数据服务和管理服务。数据服务：保证MAC协议数据单元在物理层数据服务中正确收发。MAC层管理服务：维护存储MAC子层协议状态相关信息的数据库。
网络层是ZigBee协议体系核心部分，其主要功能：组建网络路由、实现路由查找及传送数据，接收、抛弃其它的节点等。
ZigBee应用层包含ZigBee设备对象（ADO）、应用支持子层（APS）和技术相关设备制造商定义的应用对象。应用支持层APS用于维持绑定表，根据需求，在绑定的设备之间实现信息互传。
3 智能家居设计系统硬件构成
3.1 系统硬件总体设计思路
本设计智能家居硬件部分主要包括五个部分系统模块：S3C2440主控制器模块、无线射频收发模块、温湿度采集模块、门窗安防模块和GPRS模块。用户可通过GPRS模块上的RS232接口与控制终端连接使用，监控家庭中的各种设备工作。
3.2 智能家居系统硬件服务器
3.2.1 家庭网关
家庭网关是该家庭网络系统的核心设备，其主要功能：连接家居无线网络与外部公共网络连接口，实现两个网络数据信息的交互功能。本设计采用32位ARM处理器S3C2440，其具有2个通道SPI，3个通道UART，4个通道DMA控制器，LCD控制器，还具有MMU虚拟存储器单元等，可用于支持多种主流式嵌入系统[4]。
3.2.2 无线通信收发模块
本设计采用系统芯片CC2430的COMS解决方案，ZigBee无线射频收发器集成在CC2430上。ZigBee无线射频前端CC2430模块，是一款低功耗、低成本、高性价比的射频模块，还可满足ZigBee技术的2.4GHz ISM 波段的应用。
3.2.3 温湿度传感器节点
本设计采用SHT10温湿度传感器构建ZigBee传输温湿度检测节点。SHT10是一种数字式集成温湿度传感器，具有抗干扰能力强，成本低，体积小，适合家居室内温湿度采集。
4智能家居网络软件设计
4.1 ZigBee协调器与网关模块软件设计
本系统的ZigBee协调器主要用于建立无线网络，分配监控ZigBee节点的网络地址，向监控节点发送控制命令和接收来自监控节点的环境信息和安防信息，并将接收到的数据全部上传至ARM9微处理器S3C2440，最后通过移动网络以短信的方式传送到远端的用户端。
4.2 ZigBee终端节点程序
ZigBee终端节点是指ZigBee协调器控制的无线ZigBee节点，首先ZigBee终端节点的初始化，接着尝试加入ZigBee网络。加入网络成功后，ZigBee终端节点将其注册信息发送至ZigBee协调器，ZigBee协调器完成对ZigBee终端节点的注册。ZigBee终端节点每隔一定时间采集一次环境信息，并将该数据信息上传至ZigBee协调器。如果安防信息检测模块检测到有可燃气体泄漏或盗贼入侵，ZigBee终端节点则直接进入中断处理流程，将警报信息上传至智能家居控制器，实现告知用户并启动声光报警装置。
5 总结
本设计是采用将ZigBee技术与嵌入式ARM技术结合起来，通过在家居环境下模拟测试，进行有效地网络信息数据交互通信，本设计系统主要特点有：
（1）采用无线网络设计，结合嵌入式开发Web服务器的引用，使得用户使用起来更加方便，更加人性化。
（2）功能强大，系统可外扩其他功能，可由用户的家居环境的网关IP地址、家电数目、家电具体情况来具体定制。
（3）用户可把家中多台家电都连入到网络中，接受家庭网关的检测和监控。同时，控制终端设备也可在扩展，可把家中PC机、多台移动手机、平板电脑等设备设置接入网络中。
参考文献
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0 引言
在人类科技发展的历史上，互联网的出现促使人们的生活向着信息化、网络化发展，电子信息技术的进步更加推动了社会的信息化，也使人们的日常生活、学习不再局限于传统的方式。随着生活方式的逐步改变，人们对家居环境的追求也在不断提高，对传统家居提出了新的挑战。智能家居是在通信技术、电子技术、自动化技术的基础上进行研究，从而实现智能化操作与管理家庭设备，这样一个舒适、便捷、智能、人性化的生活环境才是人类生活舒适化的最大追求，最初是由美国人提出。与传统的家居环境相比，智能家居无疑将会使人们的生活质量有很大的提高，家庭内的设备将会被赋予智能，他们能够主动监测家庭环境的变化，并同其他设备合作共同完成对家庭设备状态的改变，以使家庭环境对人体更加适宜，使人们生活在一个更加艺术、更加人性化的环境中。
在人类经济不断正常的过程中，人们掌握了越来越多的经济与社会资源。由于越来越多的资金积累，人们对生活的舒适性，便捷化、智能化、和人性化等方面提出了要求，出于对丰富的社会资源和先进的科学技术的利用，人们在通信技术、电子技术和计算机网络技术的基础上，研究了一套解决家庭生活智能化的统筹系统。系统通过人这一核心对家庭的各种小系统进行有机整合，从而促使生活环境更加舒适、便捷、安全。
采用了智能家居系统后，人们对家电产品的控制不再局限于传统的近距离的控制方式，不论主人身处何地，只需一部手机或一台电脑就能随时随地查看家用设备的状态并能对其进行远程控制。
1 家居系统的构成
家居系统通过互联网与家庭成员之间的联系，合理安排了人、网络、硬件结构和家庭设备之间的相互关系，虽然由于个人的差异性导致结构的复杂程度大小不一，但是从大的方面来说，家居系统的目的和整体结构是一致的。都是为了建立一个集家庭安全防护系统、网络反馈系统和家庭可调系统于一体的家庭综合服务系统，为家庭提供可调节、可控制和自动化的人性化家居服务。在图1中，将家居系统分为以下几个方面：电源模块部分、信息采集部分、人机互动部分、开关控制部分、安防报警部分、信息存储部分和控制器控制管理部分。这7个部分以控制器为核心相互联系，实现了信息采集、处理、存储的一体化过程，满足了家庭对安全、舒适、便捷的需求，方便了后续产品的升级更新。图1为家居系统结构示意图。
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图1 家居系统结构示意图
2 智能家居模块设计
智能家居系统的模块组成主要有控制器模块、电源供给模块、开关控制模块和人机互动模块。图2中控制器模块是核心模块，负责信息的采集、处理、交换以及和人之前的互动。整个家居系统进行正常工作需要电源模块提供所需的对应电压。开关模块有助于控制模块实现家庭电器的通断，保证了主人在外时家庭的电力安全问题。人机互动是家居系统极为重要的一部分，它是家居系统智能的体现。
2.1 控制器模块
控制器能够实现外部数据的采集、处理、存储和通信交换等功能，是整个系统中最为关键的一环，它是系统智能化的决定性因素。为了更好地统筹资源与优化电路，控制器的型号选择也极为重要。STM32F103C8T6是32位嵌入式微控制器，工作频率打到72MHz，电源要求是2-3.6V，内部的FLASH程序存储空间为512KB，运行内存RAM的容量为160KB。STM32F103C8T6强大的功能为家居系统的设计提供了高性能、高效率、低功耗的便利。
2.2 电源供给模块
各个模块的工作正常和维持都依靠电源模块有效的电源输入，这是家居系统有序工作的基础部分。电源供给电路的设计是模块高效、低干扰、低损耗的最佳保证。
图2为电源输入部分。
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图2 电源输入部分
2.3 开关控制模块
开关控制模块在整体系统中相当于人的四肢与大脑的延伸和支持，模块会根据来自控制器STM32F1038T6给出的信息命令进行家庭电器的导通和关断操作。开关控制模块需要对控制器传输的高低电平有极高的辨识度，设计了以三极管为响应的开始部分。当低电平信号输入时，三极管T1截止导致三极管T2截止，所以DO11、DO12都处于断开状态;当高电平信号输入时，三极管T1饱和导致三极管T2导通，这样DO11、DO12将处于通电状态。
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图3 开关控制模块电路图
2.4 人机互动模块
为了让主人能够对家庭的电器使用状况进行详细地了解，在家居系统中添加了互动功能。通过GSM无线传输技术（全球移动通信技术）与信号接收器来帮助个人或者多人了解即时家庭电源通断信息和更进一步的命令输入通断控制。GSM无线通信技术作为第二代移动通信技术，研发的目的是让全球共同分享一个移动电话网络标准，避免不同差异的移动通话标准之间的有差对接，增强了了通信信息的正确性和信息对接的方便性。这样只要用户拥有一部可插入GSM卡的移动手机就可以在全球范围内进行信息的交流沟通。我国最早是在20世纪90年代引用了GSM无线通信技术标准，并在2001年关闭了之前一直使用的模拟移动网络，进入了数字移动网络的大家庭中。GSM无线通信技术的广泛应用，加强了人们在对遥远的家庭的控制管理。
3 结论
本文所设计的家庭智能安防控制系统，成功地应用了STM32F1038T6微处理器的强大功能、2.4GHz射频通信和GPRS移动通信的优质传输性能，充分利用了计算机网络技术、GSM无线通信技术和自动化控制技术，具有实时性好、可靠性高、功耗低、扩展方便等优点。该控制系统实现了家庭门禁控制、室内环境参数检测、防盗报警、家用电器控制等功能，为普通家庭的安全防护控制提供了有效途径。智能家居系统的不断发展是人类对生活环境优越性的追求，是对科学技术的完美应用。随着社会生活的发展和科学技术的发展，有理由相信家居系统会越来越智能化、舒适化和便捷化。
参 考 文 献
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由于通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。智能家居控制系统的主要功能包括通信、设备自动控制、安全防范三个方面。
2 系统总体方案
总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的。设计方法大致如下：根据系统的要求，首先确定出系统类型。选择检测元件，在确定总体方案时，必须首先选择好被测参数的测量元件，它是影响控制系统精度的重要因素之一。选择执行机构，执行机构是微控制系统的重要组成部件之一。
本系统特点是体积小，成本低，功能强，功耗低，是微机应用产品化的最佳几种之一，它已广泛地应用在产品智能化和工业自动化上。而把单片机面向工控领域对象，嵌入到工控应用系统中，实现嵌入式应用的计算机称之为嵌入式计算机系统，简称嵌入式系统。
3 硬件电路设计
S3C2440A是韩国三星公司推出的16/32位RISC微控制器，其CPU采用的是ARM920T内核。
特点：具有PLL时钟发生器，主频最高可达533M。内核1.2V供电最高400M，1.3V供电最高533M。存储器支持1.8V、 2.5V、3.0V、3.3V。I/O均支持3.3V供电。s3c2440为单机器周期执行指令集。具有电源管理功能，可以使系统以普通方式、慢速方式、空闲方式和掉电方式工作，降低产品功耗。
GPRS模组介绍，GPRS模组采用SIM300通讯芯片(如图 3.3)，利用无线移动网络实现语音传输和点对点数据传输。同时，模组内具备TCP/IP协议栈，可以直接利用它实现无线上网。模组使用标准的UART串行通信接口(如图3.4)与主芯片进行通信，可以与任何带有通用UART串行通信接口的控制器进行连接。
GPRS模组使用标准串口与主控制器进行通讯。模组带有一个10针的接口，该接口可以直接和MCU相连接。或者用户可以通过模组上的RS232接口和PC机直接相连接使用。
GPRS模组需通过J4的电源开关信号(PWRKEY)输入引脚向GPRS模组输入，上电时序GPRS才能被启动，启动后GPRS的信号指示灯会闪烁。也可以手动按下GPRS模组上的ON/OFF按键，大约2秒之后松开，GPRS模组亦可以被启动。
GPRS模组启动之后，即可通过UART接口发送AT指令来控制语音或数据收发。
电源电路设计，由于本控制系统单元电路较多对且对5V 电源的要求比较高，其中TC35 模块的突发耗电电流峰值可达2.5A，故外加的稳压器件必须达到足以提供TC35 和其他电路额定电流的条件。在本系统中，采用了芯片s3c2440 完成从12V 到5V 的转换，必须特别注意的是， s3c2440芯片完成开关电源转换需要大功率的电感(100uH)和电容，以提高储能的能力，达到单元电路的耗电需求。s3c2440为5.0V3A 开关电源稳压器。
4 软件linux操作系统介绍
Linux是 Unix 的一种，它控制整个系统基本服务的核心程序 (kernel) 是由 Linus 带头开发出来的，“Linux”这个名称便是以“Linus's unix”来命名，Linus 选择用“大众公有版权” (GPL)的方式来发行这份程序，这个版权允许任何人以任何形式复制与散布 Linux 的原始程序，换句话说，Linux 实际上是“免费的”，使用者在网络上就可以抓到 Linux 的原始程序代码，随心所欲的复制与更改 Linux 的原始程序，在因特网的日渐盛行以及 Linux 开放自由的版权之下，吸引了无数计算机高手投入开发、改善 Linux 的核心程序，使得 Linux 的功能日见强大，所以今日我们可以在网络上免费下载 Linux 使用，或者花很少的一点费用就可以取得 Linux 光盘，这都是因为 Linux 是 GPL 版权的缘故。
Boa服务器和普通Web 服务器一样， 能够完成接收客户端请求、分析请求、响应请求、向客户端返回请求结果等任务。
Boa服务器根据请求方法的不同， 做出不同的响应. 如果请求方法为HEAD， 则直接向浏览器返回响应首部; 如果请求方法为GET， 则在返回响应首部的同时， 将客户端请求的URL 目标文件从服务器上读出， 并且发送给客户端浏览器; 如果请求方法为POST， 则将客户发送过来的表单信息传送给相应的CGI 程序， 作为CGI 的参数来执行CGI 程序， 并将执行结果发送给客户端浏览器。 Boa 的功能实现也是通过建立连接、绑定端口、进行侦听、请求处理等来实现的。
CGI是： “公共网关接口”(Common Gateway Interface)的简称，是HTTP服务器与其它程序进行“交谈”的一种工具，其程序须运行在网络服务器上。
CGI是一段程序，它运行在Server上，提供同客户端 Html页面的接口。
CGI的功能：
(1)通常情况下CGI程序被用来解释处理来自表单的输入信息，在服务器产生相应的处理，并将相应的信息反馈给浏览器。
(2)CGI程序使网页具有交互功能。
CGI处理步骤：
通过Internet把用户请求送到服务器。服务器接收用户请求并交给CGI程序处理。CGI程序把处理结果传送给服务器。服务器把结果送回到用户。
CGI可以用任何一种语言编写，只要这种语言具有标准输入、输出和环境变量。
5 结论
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1 设计思路
系统设计目标和原则：本课题的设计目的是实现一个简单的智能家居系统，能够在普通家庭中得到应用，因此在设计的时候遵循以下原则：①简单实用；②价格低廉；③稳定耐用；④可扩展性。文章所设计的智能家居系统由单片机和各种外设组成。单片机作为核心的处理芯片，通过其内部的丰富的接口，连接外围设备，外围器件通过输入信号或输出信号与实际的控制物品相连。其架构如图1所示。
从控制的方式上来看，系统框架分为本地控制单元和远程控制单元。本地控制单元的设计思路是通过接入触摸屏，由触摸屏上的人机交互界面实现；远程控制单元的设计思路可以通过架设Web服务器，远程网络登录网页，来控制系统接入的外设，也可以通过GSM模块，由移动终端通过短信的方式来控制。从功能上大致分为报警传感器（温度，湿度，火警，煤气）、家电控制、开关控制，灯光控制，家庭安全监控。
2 无线照明控制模块设计示例
无线照明在教学中是一个入门的很好经典实例，虽然还没有用到协议栈，但它具有数据发送、接收和用协议栈，而且代码容易学习，如果把这个模块掌握了，到后面的协议栈就比较方便学习。在此需要掌握ZigBee有关内容，ZigBee节点所属类别主要分三种，分别是协调器、路由器、终端。同一网络中至少需要一个协调器，也只能有1个协调器，负责各个节点16位地址分配（自动分配）。理论上可以连上65536个节点，组网方式千变万化。BasicRF软件文件中主要内容有三部分，如图2所示。
讲授思路简要叙述如下：
2.1 工程文件介绍
docs文件夹：主要内容是介绍BasicRF的特点、结构及使用，阅读这个文档就可以做Basic RF里面的实验了。
Ide 文件夹：打开文件夹后会有三个文件夹，及一个cc2530_sw_1.eww工程，其中这个工程是三个实验例程工程的集合，期中包含无线点灯的实验工程。在IAR软件环境中打开，在workspace看到Ide＼Settings文件夹：是在每个基础实验的文件夹里面都会有的，它主要保存有学生自己的IAR环境里面的设置。
2.2 启动
①确保外围器件没有问题。②创建一个basicRfCfg_t的数据结构，并初始化其中的成员。③调用basicRfInit（）函数进行协议的初始化，在basic_rf.c代码中可以找到uint8 basicRfInit（basicRfCfg_t* pRfConfig）。
函数功能：对Basic RF的数据结构初始化，设置模块的传输通道，短地址，PAD ID。
2.3 发送
①创建一个buffer，把Payload放入其中。②调用basicRfSendPacket（）函数发送，并查看其返回值。pPayload指向发送缓冲区的指针length发送数据长度函数功能：给目的短地址发送指定长度的数据，发送成功刚返回SUCCESS，失败则返回FAILED。
2.4 接收
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一、智能家居
智能家居是现代计算机信息技术与传统家居体系结合的产物[1]。家庭成员可以根据自身需要，通过计算机、网络通讯技术将手机、遥控器与灯光、电视等设备相连，再通过网络化综合智能控制和管理，依照事先设定的指令完成一系列操作，从而方便生活。智能家居作为一个新兴产业，随着智能家居市场的推广普及产业前景必然是光明的。国内优秀的智能家居生产企业越来越重视对智能家居市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。一大批国内优秀的智能家居品牌迅速崛起，逐渐成为智能家居产业中的翘楚。智能家居从人们最初的向往，到今天真实的走进了人们的生活，经历了近12年的发展，经历了一个艰难的过程。
二、智能家居在室内设计中的应用
现代房屋装修重点包括卧室、厨房、卫生间等，当然智能家居在这些方面的应用是有所差别的。
1、智能家居在卧室的应用
卧室作为家庭休息的必要部分，卧室的设计就要求其具有相当程度的舒适性。因此在卧室的智能化设计上需要充分考虑卧室内的照明情况和空气质量。从室内照明这个角度出发，现代智能设计通常采用双路开关来控制主卧和客卧的两路灯光。在卧室灯光的设计上可以像现在大多数KTV一样设置多种情景模式，比如看书模式、浪漫模式、睡眠模式、起夜模式、全亮模式等。如果家庭成员选择在卧室内看书，只要按下床头灯的看书模式，室内的灯光就会变得明暗适中；如果选择浪漫模式，室内的灯光就会忽明忽暗，来回闪烁；如果选择起夜模式，卧室通向卫生间的灯就会依次慢慢点亮，随后再依次暗下来，回来时也一样，直到你躺在床上按下睡眠模式，室内的灯就全部熄灭[2]。当然，说到室内光亮就不得不说到窗帘。现在智能家居设计通常会采用自动窗帘对室内采光的强度、角度进行控制，窗帘由单片机控制、电动机驱动，住户可以利用遥控装置来设定窗帘拉合的时间，这样就可以根据一天中太阳在各个方位的时间来设定遥控装置，从而实现窗帘的自动拉合。从空气质量这个角度出发，智能家居设计会采用在室内安装控制系统的方式来提高室内的空气质量。比如，借助遥控装置，业主可以对待定时间段室内氧气含量进行控制，到这个时间点室内的控制系统会自动输送氧气，从而实现卧室内空气的持久清新。
2、智能家居在厨房的应用
随着智能家居被广泛认知，人们在对厨房进行装修时也提出了新的要求，智能厨房开始的被人们所需求，厨房的智能化设计形式也在慢慢发生改变。厨房作为家庭享受三餐的必备房间，在对厨房的智能化设计上需要充分考虑到厨房卫生问题和厨房的安全问题。因此，从厨房的卫生角度出发，智能家居设计可以在厨房安装一个垃圾处理器，通过条件设定，将垃圾进行分类回收。可回收转化的一类还可以安装转化装置，将垃圾装换成其他能源，实现节能环保[3]。从厨房安全角度出发，可以安装智能检测装置，严格监控厨房内燃气的泄露情况，一旦发现泄露情况立刻发出报警信号。同时，这种检测系统也会严格检测各个水龙头的漏水情况，一旦漏水会立即向房主的手机发送短信通知。当然，智能家居对厨房食物烹饪的智能化是必不可少的。在厨房中使用智能电器，只要将做美食所需的食材按量放在智能电器里，轻按开关，即可坐享其成。
3、智能家居在卫生间的应用
依照今天人们对于生活质量的要求，卫生间不再是单纯的用厕、洗澡的场所了，人们会越来越关注它的便捷、健康和舒适程度。从便捷的角度出发，在卫生间的智能化设计上通常会采用红外线感应器和无线开关控制来设置灯光。这样的设置方便用户在使用卫生间的时候便利的灯光开启，用户不再需要亲自触碰开关，而是走进卫生间内，灯自动亮起，马桶等一系列设备开始工作，而当红外线感应器感受不到有人活动的迹象，灯光设备就会自定关闭[4]。健康的角度出发，对卫生间的智能化设计上可以安装自动化设备。比如安装智能马桶，其功能的智能化十分强大，可以对如厕者进行温水清洗处理，又可以对如厕者进行按摩，还可以对人体进行健康监测，远程医疗诊断系统能实时检测使用者的尿样并进行数据传送，监测健康情况。从舒适的角度出发，智能家居在对卫生间的设计上可以通过安装智能控制音乐系统，这样用户在洗浴或如厕时可以播放音乐、收听广播，用以减轻疲劳，转换心情。
三、智能家居在未来室内设计应用上的发展
现代人对智能家居有了越来越多的了解，以前只能在展销会上看到的智能家居设计逐渐走进了我们的生活，就目前的发展情况来看，未来的智能家居在室内设计上的应用将更加灵活多样[5]。未来的智能家居在室内设计上空间将更加灵活，在不同的条件下，可以产生不同的虚实变化。未来的智能家居在室内设计上也将更加注重环保，以不同的监控检查设备对家庭的水、电、空气、阳光等实现监测管理，减少不知不觉中的浪费，实现节能环保。未来智能家居将会呈现出感知更加智能化的趋势。传感技术不断发展进步，智能家居传感终端将对环境感应更加灵敏，加之以现代通讯技术的进步，未来的智能家居将通过4G手机完成可视对讲，家电的远程遥控。
四、结论
时代在进步，经济在发展，科技在进步，人们对于生活质量的要求也在逐年提高。伴随着家居生活水平的不断提高，室内设计也在向着多元化趋势发展，智能家居的问世，让人们看到了便捷、舒适，环保的室内设计风向，尽管现在智能家居在室内设计上的应用还没有实现大众化，但是我相信，在今天这个科技迅猛发展的时代，智能家居在室内设计上的应用总有一天会走进千家万户。
作者:包颖 单位:长春理工大学光电信息学院传媒艺术学院
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随着各种新技术的应用与发展，智能家居的概念已经被很多从所熟知并接受，在进行室内装饰装修的时候，一些设计人员必然会将其应用到设计方案之中，以此来给用户提供更多的智能化体验。在室内设计中智能家居按照区域功能的不同有着一定的区别，下文就针对室内几个不同区域中智能家居的应用展开论述，为相关人员提供参考。
1智能家居的相关理论分析
智能家居理论的提出是与当前计算机技术、网络技术、信息技术密切相关的，结合传统的家居设计而逐步形成。在智能家居中，用户可以根据自身的需求，利用计算机、网络通讯技术将遥控器与灯光、电视等电器设备相联接，发送相应的指令完成对这些电器设备的自动化控制，这样就可以为用户的日常生活提供极大的方便。目前智能家居还属于发展的前期阶段，相关的专家学者与技术人员在不断研发当中，在未来的家居市场中前景也非常广阔。目前越来越多的家居产品生产企业加入到这一阵营当中，许多优秀的品牌在迅速崛起，比如海尔、杜亚、柯帝、京东微联等众多企业快速打入国际市场，成为智能家居的领军企业，而智能家居产品也正在逐步走进人们的生活当中。
2智能家居在室内设计中的应用
2．1应用于卧室当中
卧室的主要功能是家庭成员的休息，在卧室设计中的重点是提高舒适性，所以说室内照明与空气质量成为设计的关键。在室内照明智能化设计方面，一般可采用双路开关的形式实现对主卧与客卧两路灯光的控制，可以借鉴KTV中常用的设计方法设置多个情景模式，按照人们的不同需求设计成看书模式、浪漫模式、睡眠模式、起夜模式、全亮模式等等，这样就可以满足人们的各种情景下的不同需求。当用户需要读书的时候只要将开关转换到看书模式，室内的灯光就会变成明亮适中的亮度;当用户转换到浪漫模式的时候，室内灯光就如霓虹灯般闪烁，给人营造一种浪漫的氛围;假如用户在睡梦中醒来，可以选择起夜模式，这时室内的灯光会沿着卫生间的方向依次点亮，然后再依次暗下来，当回到卧室的时候也是这样，然后再开启睡眠模式，全部灯亮都会熄灭。在室内亮度调节中窗帘也是一个非常重要的部分，在当前智能家居设计中设计师也会采用自动窗帘实现对室内亮度的控制，所利用的主要是单片机、电动机等驱动设备，用户可以使用遥控装置进行控制，可以设定窗帘开合的时间，按照每天太阳所在的不同方位合理设置，从而实现对窗帘的自动化控制。空气质量也是智能家居需要解决的一个重点问题，可以安装专业的控制系统来实现。例如用户可以按照室内各个时间段室内对氧气的需求量来设置遥控装置，控制系统就会按照设置对室内自动输送氧气，以保证室内空气清新。
2．2应用于厨房当中
厨房当然也是人们生活的主要场所，智能厨房的发展也在逐步改变着人们的生活。在厨房设计中重点应关注厨房的卫生与安全问题，基于这方面考虑，首先应配置一个垃圾处理器，通过相应的设置使厨房垃圾得到分类处理或者回收，在智能家居设计中还应安装可回收垃圾转化装置，将可回收垃圾进行转化后转变成可利用能源二次利用，这也完全符合当前节能环保的发展理念。在厨房安全方面可以加装智能检测装置，主要用来对厨房内燃气与水的使用情况进行监测，比如监测到燃气泄露和水管漏水的情况，就可以及时发出警报，可以直接发送到用户的手机端，有助于用户及时排除危险或故障，防止发生事故。还有就是当前一些智能电器在家庭生活中应用越来越普及，比如想享用什么美食就可以将食材放入智能电器，设定好程序，随时满足个人需求。
2．3应用于卫生间当中
智能家居中的卫生间功能已经完全脱离了传统厕所的概念，不再单纯的只是如厕与洗澡，人们更加关注的是卫生间的便捷、健康与舒适。在便捷方面，智能家居可以采用红外线感应或者无线开关来实现对卫生间电力系统的控制，当用户进入的时候不需要直接触碰开关，而是灯光自动亮起、马桶自动运行等等，当感应装置检测不到人的活动时就会自动停止运行。在健康方面，智能家居可以使用自动化的设备或是电器，比如智能马桶就是其中之一，智能化水平非常高，可以完成很多细节问题，比如为如厕者进行温水清洗、按摩，为用户健康状况做出诊断。在诊断过程中通过远程诊断系统对尿样进行相关的检测与数据传输，使用户时刻关注自身健康状况。在舒适方面，智能家居可以对音乐系统进行智能化控制，为身处内部的人提供音乐方面的服务，也可以提供广播或视频。
3智能家居在室内设计中的发展分析
随着科学技术的发展与进步，近几年智能化技术已经进入了寻常百姓家，原来只有在展销会上所见到的各种智能化产品已经进入了千家万户，带给人们各种意想不到的极致体验，在未来的发展中智能家居在空间方面将更加灵活，可以为用户提供各种不同场景变换，给人以不同的虚实感受。在今后的发展中，智能家居也将更加注重环保的理念，通过监测装置减少人们日常生活中的各种浪费，比如对水电、光照、空气等调节，达到环保节能的目的。在未来发展中智能家居的智能化水平将不断提高，比如传感技术的感应将更加灵敏，数据传输也会更加快速、便捷，相信随着通讯技术的发展，用户可以直接通过手机就能实现对家的远程控制。
4结束语
我们处在一个科学技术高速发展的时期，智能家居的发展为人们带来各种极致的体验，提升了人们的生活品质，使人们时刻处于便捷、舒适、健康、环保的环境当中。虽然说当前智能家居在室内设计上还没有实现大众化，但是我们应相信，随着现代科技的快速发展，智能家居在室内设计应用中会很快融入到千家万户当中。
篇8
引言
智能家居系统是以住宅为平台，通过计算机网络把安防系统、家电、娱乐设施及照明设备实现现场或者远程控制等现代智能化家居环境。针对现代家居中譬如家用电器种类繁多，操作繁琐以及难以科学管理等问题，本文结合无线电通信技术和计算机控制等技术，探讨一种无线智能家居控制系统的设计，使该系统实现对家用电器协调统一地控制。
一、概述
现代科技迅猛发展，随之而来的智能家居日渐强势，以其新颖优异的特性为当今社会的人们的家庭起居带来了极大的方便和全新的理念，它注定代表着一种引领未来的趋势。设计者开发的家庭总线技术将把家用电器、通讯设备以及家庭保安装备等多种和信息相关联的智能家居连接到一个智能系统上，然后对其采取集中的或多分散地监控与家务性质的管理，同时还要保证这些智能的家庭设施跟现实中的居住环境相协调。其实，这些功能的实现主要依赖于智能家居控制系统中的家庭网络控制器，家庭总线系统属于这种家庭网络控制器，并通过它来为使用者提供各种优质服务，同时居住地之外的外部环境也与之相通连。换言之，智能住宅的核心就是智能家居系统，因此，智能家居系统在智能家庭中处于异常重要的地位。
有线方式和无线方式是智能家居系统控制的两种解决方法。因为大多智能家居系统在工程布线方面十分麻烦，因此很多智能家居公司就着眼于解决这个问题来研发新的系统。伴随着它的问题是较差的保密性、接入设备甚为昂贵、很难满足音频与视频信号的传输等，虽然这些难题直到目前还没有得到真正的、完美的解决，但是它终将伴随着4G网络技术的逐渐成熟而得到更好的改善和应用。即便价格稍微高一些，无线方式确实能很好地解决布线工程繁琐的问题，并且随着网络技术的进步必能满足音频信号与视频信号的基本传输。接下来将以2.4G射频技术作为基础，介绍一种性价比较高的、性能相对完善的智能家居控制系统。
二、设计方案探讨
2.1 系统总体结构及工作原理
智能家居系统包含各家电设备和接口设备、主机和从机，主机和从机都具有一个无线收发芯片，主从机间通过收发无线数据来构建一种范围较小的的无线智能网络。网络协议、系统软件和系统硬件是无线智能家居控制系统总体设计的三个主要组成部分。
设计电路时的原则是要采用通用性、模块化设备，关于网络协议时参考OSI模型，同时结合nRF24L01芯片的特质。用一个系统主机来构建，本系统是以单片机为核心的，中心处理单元（CPU）的作用是处理系统的信号，选用集中控制技术作为控制方式，系统设备需要进行硬件功能的划分，各硬件模块都具有双向交互通信的能力、互换性和互相操作性，统一设计、统一接口，它们的控制部件都可以进行编程，从而保证了模块的实用性和通用性，有利于系统安全稳定。
nRF24L01（一种新型单片射频收发器件），提供物理层数据服务和物理层管理服务，定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口。nRF24L01是一种2.4GHz单片射频收发芯片，包含频率调制器、合成器、晶体振荡器等功能，采用FSK调制，可实现点对点或是1对6无线通信。程序可以配置nRF24L01的输出功率和通信频道，有125个可选工作频道，可用于跳频，频道切换时间短，通过跳频可以减少干扰。对nRF24L01进行信道参数配置是通过MCU通过串口实现的，由nRF24L01来实施配置任务，然后发送大量数据包的指令由主机完成，最后从机接收数据信息，整个过程从机和主机是借用空中接口来发送与接收数据信息包的，执行MCU的指示任务，故才能完美地控制家电。图l为系统总体框图：
2.2 串口通信单元设计
STC12C5A60S2增强型51芯片有一组串行口接口，3根通信线连接便能实现较普通的串行通信，发送是TXD串行数据，接收是RXD串行数据，还有GND信号地线。
2.3 硬件电路设计
在2.4G网络中控制中心节点如同协调器节点，拥有节点的管理，2.4G网络的建立等任务的功能。在本系统中，控制中心节点对接受的数据进行处理，并通过RS-232串口与PC机连接通信以及通过，以及键盘输入和液晶显示。
2.4 无线收发模块
结合硬件设计要求的多种因素，在智能家居设计中，采用的射频片nRF2401是工作在2.4GHz频段的。
把功率放大器，频率合成器，调制器以及晶体振荡器这些功能模块放置在芯片内，使射频片nRF2401在2.4～2.5GHzISM频段内工作，通过程序配置通信频道和输出功率。工作电流在接收时才18mA，在以-5dBm的功率发射时也仅为10.5mA，芯片的能量损耗不高，多种低功率工作模式很大程度上方便了节能方面的设计。nRF2401可以在使用同一天线的情况下，能够两个不同频道的数据都能被同时接收，这是因为DuoCeiverTM技术使它具有了这样的优点。
2.5 传感器电路设计
时钟模块、电源模块、传感器模块、无线模块构成了主要的传感器节点硬件。各个传感器节点所发送过来的信息是由控制中心节点通过nRF24L01无线模块接收的，并通过串口模块，把信息发送到上位机，使用的人直接从上位机的软件界面上获取所有数据。
三、结语
本文总体设计了一种无线智能家居控制系统，系统节点控制器选用硬件电路中简单的增强型STC芯片，系统的安全性以及效率得到有效提高，数据传输是靠无线网路芯片nRF24L01来完成的。这个系统成本较低，使用方便，功耗超低，有良好的拓展性而且使用效率高、稳定可靠，集便于携带、更加开放、便于协作、交互性强等优秀特点于一身。
参考文献
[1] 黄盛.智能配电网通信业务需求分析及技术方案[J].电力系统通信，2010（6）：10-12；
[2] 木树娟，黄铭，余江，等.智能电网通信标准分析及关键技术探讨[J].电力系统通信，2011，32（7）：76-80；
篇9
完成时间：2013年6月
功能设计：智能照明控制、智能调光控制、智能窗帘控制、空调及电视的智能控制、可视对讲系统、背景音乐系统、无线控制系统。
项目简介
项目位于浙江省东阳市的某别墅小区，项目业主需要打造一个全新的智能化样板房空间，其中包括智能照明控制、智能调光控制、智能窗帘控制、空调及电视的智能控制、可视对讲系统、背景音乐系统、无线控制系统。
业主重点做的空间为客厅和餐厅，因为这两个区域是来访客人所能接触到的最多的地方，也是访者对智能家居的效果体验最合适的地方。所以着重设计这两个区域的智能家居控制。业主所选用的家居和家具的装修风格整体为欧式简约风格，颜色偏深色。根据现有的智能家居产品，为业主配置了黑色5寸触摸面板，白色三联按键面板，将这两个面板安装于客厅和餐厅内，实现对家居的灯光照明和空调、电视等设备的智能控制，既不影响装修的美观，又能彰显尊贵豪华的气质。
在客厅和餐厅分别配备了两个吸顶式天花喇叭，结合背景音乐播放主机，业主无论是在客厅还是餐厅都可以随意的选择自己喜欢的歌曲，享受居家生活的乐趣。
方案概述
客厅
在客厅安装5寸TFT触摸面板1个，触摸面板是一个具备场景控制、空调控制、背景音乐控制、灯光控制、窗帘控制、电视控制、安防控制的集中控制平台，场景控制可以实现，如“会客模式”、“公共空间模式”、“影院模式”、“Party模式”、“休闲模式”、“游戏模式”、“电视模式”、“清洁模式”、“阅读模式”、“全关模式”等智能场景模式。
餐厅
在餐厅安装5寸TFT触摸面板1个、三联按键面板1个、控制灯光、空调、电视以及电动窗帘等。灯光设置多个场景：“家庭模式”、“聚餐模式”、“Party模式”、“清洁模式”、“全开模式”、“全关模式”等。
背景音乐
背景音乐系统主要包含吸顶式天花喇叭、背景音乐播放主机、背景音乐播放主机电源。K—BUS控制系统，可通过RS232模块对背景音乐主机进行联动控制。可以随时随地播放主人喜欢听的音乐，让您无论身在家中的何方，都可以伴随着悦耳动听的音乐，洗涤心灵，享受一天的好心情！
无线控制
在配电箱内安装一个IP转换器，并且安装无线AP，结合K—BUS智能家居安卓手机软件，无论在家中的任何地方都可以通过手机或是平板电脑对家中的空调、电视、窗帘、灯光等进行一键智能控制，方便快捷又智能节能。
施工步骤
项目施工步骤分为三部：
第一：前期和业主洽谈和强电设计方对接，将所有的强电回路都拉到统一的配电箱内，并确定开关面板及天花喇叭等的安装位置。
第二：选购EIB总线，将需要拉到开关面板处的总线由配电箱引至此处。
第三：将产品按照安装方式安装在配电箱内。
调试心得
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Key words： smart home；FPGA；ZigBee；wireless sensor node
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0068-02
0 引言
智能家居系统的概念起源于上世纪70年代的美国，随后，传播到欧洲、日本等国并且得到了很好的发展。在我国，智能家居这一概念推广较晚，约在90年代末家居智能化系统才得以进入国内，但发展速度惊人。随着物联网技术的不断发展，根据人们需求而开发设计的智能家居系统拥有更加优越及复杂的配置，可以将家庭中各种通信设备、家用电器以及家庭保安装置通过物联网技术连接起来，实现环境控制、养鱼养花、烧水煮饭、多媒体控制及安全报警等功能，并可以异地监控、管理、报警，为住户提供安全舒适、高效便利的学习生活及工作环境。
由于智能家居系统还缺乏统一明确的国际标准，许多公司开发出的产品都是基于自己组网和信息交换协议，很多产品是针对特定的组网环境开发的，部分核心技术没有对外公布，技术复杂，直接导致了使用范围的局限性。再者，缺乏对应的第三方产品，各个接入设备之间不能兼容，互操作性差，不利于产品的扩充，因而进一步局限了产品的发展。再加上有的系统成本过高，严重影响了产品的普及。本文通过FPGA构建了一个嵌入式控制处理平台，利用FPGA技术低功耗、定制性高、扩展性强、接口灵活等优点，实现了物联网智能家居控制部分的设计，能够满足家居需要。
1 FPGA在物联网智能家居中的应用
目前常见的智能家居系统大多基于ARM的嵌入式系统，这类系统并不能同时支持多种无线通信协议。通过整合多种无线通信控制方式，来实现基于FPGA的物联网智能家居控制器，为智能家居的控制领域探索了一种新可行性的方法。利用FPGA芯片可自由定制以及接口灵活性的特点，设计智能家居控制器各个模块，相比ARM单片机支持串口少的短板，可以使系统在同一时刻支持多种通信方式，从而使系统具有更高的适应性和可扩展性，能够同时控制多达31个家用电器，基本满足日常家居需要。基于FPGA的物联网智能家居在设计实现的过程中，使用了Quartus II等集成开发环境，以及ModelSim专业仿真工具，利用Verilog HDL硬件描述语言，在Altera公司的DE2开发板上进行开发设计。
2 基于FPGA的物联网智能家居设计
2.1 系统功能
基于FPGA的物联网智能家居系统能够最大限度地使家居更加智能化，其三大关键功能是通过网络信息终端进行信息的获取、处理以及，进行信息的及时反馈；对相应的单元以及一些机构进行控制，实现实时监测；兼容性一定要足够强大。该系统特色功能具体如下：
①环境控制系统：对室内温度、湿度、亮度进行实时测量，通过人设模式控制空调、加湿器、窗帘、灯光等设备达到宜居的室内环境；②智能养花系统：通过测量相关参数，提供浇水、施肥、遮盖阳光等功能，可以远程监控养花，或者自动养花；③智能养鱼系统：通过测量相关参数，提供补氧、喂食、控温、换水等功能，可以远程监控养鱼，或者自动养鱼；④智能餐饮系统：通过控制烧水壶、微波炉、电饭锅等设备电源及煤气开关，完成烧水、蒸煮、烹饪等功能，可以远程监控完成或自动完成；⑤多媒体系统：通过开关控制，可以远程操控电视、音响、电脑等设备；⑥完全报警系统：通过测量相关水电气参数或者红外感知参数，对室内实时监控，如有危险提示则报警。
2.2 系统架构
该系统是以单个家庭为单位进行安装，智能家居控制台采用大唐移动公司研制的智能家居控制试验箱，ZigBee中心节点采集环境信息。FPGA相当于智能家居系统中的管理中心，其核心是采用Altera公司推出的32位高性能软处理器nios2与每个子节点连接。管理中心通过串口可根据接收到的ZigBee中心节点数据进行处理，并通过家庭总线系统与其他节点设备进行关联操作，实现家庭环境的监测与管理，从而为用户提供安全、舒适的生活或工作环境。智能家居控制器系统结构图如图1所示。
2.3 硬件结构
2.3.1 FPGA部分
系统的核心控制部分由FPGA实现，其设计思路是：采用Altera公司DE2-70开发平台来完成系统设计，从ZigBee网络传输过来的数据经过串口后存储到DE2-70开发板上的SDRAM中，在FPGA控制平台上，由Altera的IP核构成Nios II软核，并植入FPGA芯片中，然后通过软件编写来实现FPGA控制平台的功能，然后系统从SDRAM中读取数据后将温度、湿度等信息显示在LCD液晶屏上。FPGA系统的Nios II软核结构如图2所示。
2.3.2 无线传感器节点
无线传感器模块由ATMEGA128和CC2420组成，CC2420通过SPI总线连接到ATMEGA128。CC2420是Chipcon As公司推出的首款符合2.4GHz IEEE802.15.4标准的射频收发器，该器件包括众多额外功能，是第一款适用于ZigBee产品的RF器件。该模块能够在低电压低频率模式下开始工作，同时能够进行低功耗操作，还能够支持许多种不同的低功耗模式，例如睡眠模式以及深度睡眠模式等，都是可以实现的，从而达到系统更加智能化的目的。无线传感器模块如图3所示。
2.3.3 ZigBee中心节点
ZigBee中心节点使用大唐移动公司研制的智能家居控制试验箱配套产品，模块内嵌工作频率2.4GHz基于IEEE802.15.4标准的ZigBee通信协议，支持最新的RS232串行模式，在此标准通信协议下，经测试，ZigBee中心节点每次接力通信都能在75m范围内提供250kbps的速率，能在网状或多次跳接无线网络内支持串行数据路由，速率最高可达38.4kbps，能够达到目前国内产品的最好性能，完整体现了最新ZigBee网络层的强大功能。
3 结论
本系统通过FPGA构建了一个嵌入式控制处理平台， 利用FPGA技术低功耗、定制性高、扩展性强、接口灵活等优点，实现了物联网智能家居控制部分的设计。最终通过Altera公司的DE2开发板验证，本控制系统在板载50MHz的时钟频率下稳定运行，实验结果达到了预期目标。该系统中的部分模块已在我学院SMT实训基地自主开发研制并生产。另外以该系统项目为例，通过翻转课堂教学模式激发了学生的实践操作能力、创新能力，对在研课题具有较好的理论价值和实际意义。
参考文献：
[1]韩德强.嵌入式家庭控制器系统的设计与实现[J].电子技术应用，2008（3）：23-25.
篇11
1 物联网智能家居实训系统组成和内涵
物联网智能家居实训系统由智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统，及物联网应用上位机管理软件组成，各子系统通过连接电缆进线连接，采用 ZigBee、wifi、3G 多种网络技术传输传感及控制信息。系统支持智能家居设计、安装、调试以及应用编程等多种方式来锻炼师生的技术水平，是一套既能展示物联网智能家居应用，又能掌握相应技能和知识的实训系统。
本开发平台实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用，比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet 端应用软件开发教学，设计提供了智能家居多个子系统的应用实训，该系统所涉及到的技术主要包括：电子电路、2.4GHz 高频通讯、ZigBee 无线网络、无线传感器、无线 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射频识别、3G、Ethernet、服务端软件开发。
开发平台提供了功能强大的以 ARM 处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到上位机管理平台，并存入数据库，支持远程访问，并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。
2 系统功能
针对职院学生，主要锻炼的是学生的动手能力和实际操作的技能。学生可以根据自己的设计想法改变模拟房间内环境，也可以通过一体式计算机通过因特网访问房间内自动化服务器，对智能设备、视频监控等远程控制、访问。该装置能进行智能家居系统设计、线路的设计与连接、调试、故障排除、系统配置等实验和实训。
在打分环节考虑到人为因素对比赛结果的影响，在系统中，特别设计了自动评分功能，对各个系统网络连通性、电源接线、软件配置进行自动化检测，为实训成绩提供客观的依据。
2.1 智能照明
包括智能照明管理软件模块、灯控模块/调光模块、通信模块、灯具，通过和网关通信，支持本地控制和管理软件远程控制，本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。
2.2 智能安防
包括智能安防管理软件模块、窗磁、烟雾感应器、主动红外入侵探测器、摄像机、双鉴探测器对非法入侵、火情、烟尘等监测，针对突发事件做出紧急处理，与 GSM/GPRS 短息猫联动，当发现有异常时摄像机自动截取画面并发送消息至指定手机或报警。
2.3 人脸识别门禁
人脸识别门禁系统由主人脸识别门禁机、门禁控制器和电锁组成（联网时外加电脑和网络通讯设备），使用方式属非接触方式，出入人只要在人脸识别门禁机附近（30-80 厘米）晃动一次，人脸识别门禁机就能将识别结果发送到门禁控制器上，然后由门禁控制器进行检查核对合法性，决定是否进行开门动作。整个过程只要在有效的使用范围内均可实现门禁管理功能。人脸识别门禁机安装门边墙内外，而不影响其工作。
人脸作为每个人身体的一部分、不能复制、安全可靠。并通过网络与电脑进行实时监控（可由电脑发指令开/关所有门，并可实时查看所有门的状态）、数据处理、查询、报表输出等。
2.4 智能音响
包括智能音响管理软件模块、情景音乐系统主机、高保真音箱，通过软件平台来控制音乐的播放。
2.5 智能冰箱
包括智能冰箱管理软件模块、RFID 读写器、食物冷藏柜。通过 RFID 技术实现食物管理功能，通过 PC管理平台访问，配合食品图示，能看到冰箱内的食物信息，食品提醒设置，一旦冰箱内食物短缺或过期，就会发送短息到指定手机。
2.6 能耗监测
包括能耗管理软件模块、智能插座、能耗统计模块。通过智能插座实现所有电器通过数据采集终端，无线网络，实现无线抄表、管理功能。可以定制统计分析功能，并通过监控系统控制台、智能手机实现可视化查看和管理，体现绿色节能理念。
2.7 环境监测
本系统包括环境监测管理软件模块、温湿度、光敏无线通信模块。实现温度、湿度、光敏等监测，针对环境参数设备智能开启相关设备自动调节环境温湿度或与其他系统进行联动，对突发事件做出紧急处理。
2.8 智能窗帘
本系统包括智能窗帘管理软件模块、窗帘控制器、电动窗帘，通过和网关通信，支持本地和管理软件远程控制， 本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。
2.9 上位机管理软件
系统包括照明、窗帘、能耗、电器、安防、环境监测、实训评估模块，本实训管理平台是以上各个系统的一个综合性、集中管理平台。内容包括：系统的实时状态查看、远程控制、数据存储、统计分析、参数设置、预警。如图1所示。
3 系统特色
真实的家居环境需要投入大量的人力物力，从实训的角度来说，需要耗费大量的时间和经历建造样板房，投入巨大。因此，设计采用模拟家居环境的智能家居系统，将涉及到的应用及控制模块和设备安装部署在可收缩的网孔板机柜上，减少对空间的占用，并可应用于以后的实训教学中。
智能家居实训系统安装在一个网孔板机柜上，可以收拢展开，展开后尺寸为 2.4m*0.8m*1.9m（长*宽*高），收拢后尺寸为 0.8m*0.8m*1.9m（长*宽*高），实训设备可以自由安装，具有很大的灵活性。
各系统的控制模块均安装在 86 盒内，可灵活部署在网孔板的任意位置，方便师生根据自己的设计完成施工。
4 总结
本文介绍了一个物联网智能家居实训系统的设计与实现，系统中模拟了智能家居中的部分场景，并在实验室环境中做了大量的模拟测试，程序运行良好。总之，进行基于 ZigBee 技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。
参考文献
[1]，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[J].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.
[2]向忠宏.智能家居[M].北京：人民邮电出版社.2002.
[3]陈龙涛，罗桂娥，周卫等.基于ZigBee 技术智能家居系统的研究与设计[J].微型机与应用，2010.29（20）：100-102.
作者简介
篇12
随著微电子技术与计算机技术的发展，智能家居正逐渐成为人们生活中必不可少的一部分。智能家居能够将计算机网络通信技术、嵌入式技术和传感控制技术与家庭生活有关的各种子系统有机地结合起来，通过统筹管理，使家居生活可以更加舒适和方便。目前智能家居是物联网的一个重要研究方向，有着非常优秀的发展前景。
Windows IoT是微软公司推出的一种嵌入式系统。它包含企业版（IoT Enterprise），移动版（IoT Mobile Enterprise）和核心版（IoT Core）。其中核心版本可以用于低内存和存储空间的小型设备，目前开发者可以免费使用。Windows IoT通过为智能设备提供智能化的物联网的解决方案，简化了物联网。Windows IoT能将Windows的各种功能带到物联网设备。包括更新设备，使用强大的工具保护和管理这些设备，并将设备连接到云，并且适用于各种协议和平台。
当今时代，智能手机，平板电脑以及路由器等智能设备的普及给了智能家居的发展提供了各种可能性。本文将利用Windows IoT设计一种智能家居系统，使人们在日常生活中可以非常方便的方式进行多成员、远程和实时的智能家居体验。
1 系统总体设计
本系统由三部分组成，包括受控端、服务端以及控制端。其中受控端由受控器和家居设备两部分组成。本系统的控制端与受控端通过服务端而连接。
1.1 控制端
控制端可以是智能手机、平板电脑或者其他各种智能设备。智能手机和平板电脑通过网络实现与服务端的连接，并且通过客户端通过Web层面对服务端发送数据和添加命令。
1.2 服务端
服务端采用云计算技术，是受控端和控制端之间的桥梁。它可以把控制端的命令和数据传送给受控端，从而实现控制端对受控端的控制，以及对受控端数据的发送。
1.3 受控端
受控端包含受控器和家居设备两部分。受控器中安装Windows 10 IoT Core系统，并与家具设备连接。家具设备可以是各种家用电器。Windows 10 IoT Core可以运行在多款物联网开发板中。在本设计中，以树莓派3（Raspberry Pi 3）为受控器，来控制灯的开关。
2 Windows IoT的安装
2.1 下载工具
在电脑上下载Windows 10 IoT Core的安装工具，工具可以在微软的官方网站上下载到。
2.2 安装系统
打开Windows 10 IoT Core的安装工具，将SD卡插入电脑，点击安装新设备，从下拉列表中选择树莓派3。输入要连接的设备名称和密码。然后点击安装，此时会弹出一个显示进度的窗口。这一步可能需要几分钟，具体时间取决于SD卡的速度如何。
安装完成后，就可以把SD卡插入树莓派3并且运行了。
2.3 连接开发板至互联网
进入“我的设备”，找到开发板的名称，然后单击“配置设备”。树莓派3本身带有WiFi适配器，可以直接连接至WiFi网络。
2.4 配置开发板
进入“我的设备”，在列表中选择开发板，可以进行其它的各种设置。
3 系统软件设计
在软件设计之前，需要配置服务器。本系统需要建立两个程序。一个程序在开发板上运行，接受服务器发来的信息并且控制灯的开关，完成信号收发的功能。另外一个是发送信号的程序。
Windows IoT可以使用Visual Studio Community 2015进行软件开发。建立一个UWP工程，选择“Windows IoT Extensions for the UWP”。
首先定义连接灯的GPIO控制器和PIN，然后配置服务器的属性，构造函数中，启动GPIO控制器和连接灯的PIN。
4 系统测试
系统设计完成后，经过各种充分的实验，系统工作非常稳定。点击开关按钮，灯随着按钮的开关点亮。
5 结语
本文设计了一种基于Windows IoT的智能家居系统，其中介绍了系统的整体框架和软件的设计。相对于其他智能家居系统来说，本系统可以降低系统的操作难度、降低了用户的成本，而且实现了跨平台间的简单操作。采用基于Windows IoT的智能家居系统， 不仅可以实现各种功能，开发还相对简单，使得智能家居的发展更加平民化。
【参考文献】
[1]江宁，桂斌.基于嵌入式的智能家居网关设计[J].科技视界，2016（23）：343-344.
[2]刘忠群.Android智能家居节能提醒自动化系统的算法设计[J].电子测试，2016（24）.
篇13
智能家居就是以住宅为平台，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。它是通过采用先进的计算机、通信、布线和控制技术，建立一个由家庭安全防护、网络服务和家庭自动控制等系统组成的家庭综合服务与管理集成系统，从而实现全面的安全防护、便利的通信网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
二、ZigBee技术简介
ZigBee技术是一种重要的短距离、能实现双向无线通信的技术，由于它具有低成本、低速率、低功耗、低复杂度这些特点，通常被用于自动控制和远程控制领域。ZigBee协议框架结构主要包括物理层、媒体访问控制层、网络层、安全服务层、应用层等五个部分。
ZigBee技术自组网的网络拓扑结构主要有星型、树型和网状三种，在组网时可以根据项目自身的实际需要来选择其中一种或多种网络拓扑结构。与普通网络一样，每个ZigBee网络至少有一个类似于路由器功能的器件——协调器，和若干个终端节点，这样就能建立网络并对网络施行协调功能。
三、智能家居实训系统设计
（一）系统功能需求
根据实现原理及功能来划分，共包含智能网关板、LED灯光控制板、轻触开关控制板、485信号控制板、温湿度光敏采集板、报警监测控制板、节点配置模块、窗磁报警器控制板等八种。系统通过物联网应用上位机管理软件可实现智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统的功能。
（二）系统总体设计
智能家居实训系统是以ZigBee技术为基础，综合网线网络通信技术、建立起来的一套完整的家居控制系统。本系统需要在家居设备之上安装与之功能相对应的节点模块，这些节点模块包括了传感器、执行器和通信模块。各个节点模块将各自采集的信息经过处理之后通过家庭控制子网传输到家庭控制中心，家庭控制中心将信息上传到家庭网关，家庭网关响应用户远程提交的查询指令通过Internet将结果反馈到用户手中的移动终端之上。用广的控制指令按照相同的路径传输给节点模块执行设定操作。
本系统实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用，比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet端应用软件开发教学，设计提供了智能家居多个子系统的应用实训。
系统提供了功能强大的以ARM处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到上位机管理平台，并存入数据库，支持远程访问，并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。
（三）系统详细设计
系统主要包括ARM11 处理器S3C6410和Zigbee模块组成的家庭网关 、无线路由器、Zigbee 终端设备（ 如红外探测器、门磁开关和火灾探测器和烟感燃气探测器等）。
系统的内部结构呈 Zigbee 星型网络结构，由传感器获取的相关数据以及各种电器状态的信息，从终端节点模块传送至家庭网关，用户和家庭网关链接到同一个无线路由器，这样用户就可以通过internet用户界面管理家中电器状态。
1.系统主控制器
智能家居主控制器接收由协调器传输来的各类传感器返回的状态信息，通过事先由用户设定好的各个指标如温度、湿度、光照条件等信息的阈值进行综合智能判断，并采取对应的控制措施发出各类家电控制指令。
家庭网关是以ARM11处理器为核心开发的，管理整个系统的终端节点。实训系统中协调器管理与控制整个Zigbee 无线传感网络，每个终端节点设备都加入网络，并通过此网络进行数据的保存和处理。
2.终端节点
系统中的终端节点采用集微处理器和RF收发芯片一体的SoC芯片 CC2530 作为主要硬件平台，模块不仅具有ZigBee 收发模块，还有一个MCU 内核的单片机，通过继电器采集传感器信息、转发命令和控制设备的运行状态。
系统中的终端节点包括三表计量节点、环境温度湿度监测和控制节点、报警信号采集节点、家电控制节点、灯光控制节点等。主要进行环境中温度、湿度等各种数据的采集、非法闯入、火灾或有毒气体等意外灾难情况的探测以及对各种家电设备的控制。
四、总结
本文在深入了解智能家居系统的基础上，设计出了基于无线传感器网络的智能家居实训系统“设计包括了智能家居系统的硬件设计和软件设计两方面”。与传统的基于综合布线技术的智能家居系统相比，存在一些优势，但智能家居实训系统通信质量及稳定性和可靠性的好坏及用户操作的便利性直接影响了智能家居的品质，因此，我们需要进一步完善系统。
参考文献
[1]满莎，杨恢先，彭友，王绪四.基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计[J].计算机应用，2010.
[2]李强.基于ZigBee技术的智能家居设计方案[A].天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C].
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