对智能家居系统的应用分析

对智能家居系统的应用分析

范霏月

范霏月

深圳市建筑设计研究总院有限公司广东深圳518000

摘要：智能家居从上世界末进入中国以来已逐渐被人们所熟悉，它结合了计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术，是多种先进技术融合的产物。随着相关技术的发展和人们对家居系统不断提出更高的要求，智能家居控制系统必将成为未来住宅的发展趋势，走进普通居民的家居，进一步提高居民的家居生活品质与品味。

关键词：智能家居；系统构成；技术发展预测

1智能家居概述

智能家居系统概念最初是在1984年提出的，美国联合科技公司（UnitedTechno1ogiesBuildingSystem）将建筑设备信息化、整合化概念用到CityPlace—Building，出现了“智能型建筑。到上世纪80年代，开始出现采用电子技术的家电，结合家用电器、通信设备和安全防范设备形成住宅自动化的概念。80年代末，随着通信技术和信息技术的迅猛发展，在美国出现了Smarthouse，是通过总线技术对住宅中的童心、家电、安防设备进行监控与管理的系统。从此，智能家居的概念基本建立。上世纪末，新加坡推出了家庭智能化系统，在现场模拟中看到已有较为晚上的报警、监控、控制功能，同时还有一些使家居生活更加方便、舒适的功三表抄送、电话接入等功能。但由于家庭自动化设备的安装费用较高，市场并未真正打开。

2智能家居系统组网模式

2.1有线组网模式

该系统的所有功能都通过一根总线来控制，可以完成照明、电动百叶窗、供暖系统和新风系统控制、负荷管理、指示、信号、操作控制及安保监控。该系统也可以与建筑设施管理系统的其他系统相连接，应用范围相对广泛。优点：模块集中在弱电箱内，面板通过控制总线相连，信号稳定性强，缺点：不利于扩展，增加强弱电布管布线，造价高，比较适合别墅。

2.2无线组网模式

该系统是一套采用基于WIFI联网技术和RF无线射频传输技术为一体的无线智能家居解决方案。优点：减少强、弱电布线，容易扩展，造价低。缺点：信号比有线系统稳定性相对低，比较适合中小平层住宅。

3智能家居系统的设计

智能家居系统是一个复杂庞大的系统，涉及现代计算机技术、通信技术、智能控制技术等技术含量较高的相关技术。

本系统硬件设计涉及以下几部分：家庭网络终端设备，这是系统的核心。家庭网络终端承担了智能家居系统的核心任务。还有相关的家庭设施控制器：灯光控制器系统、安防控制系统、空调控制器系统、红外线控制器系统、其他家电控制器等。

各控制器系统主要以单片机为控制核心完成控制工作。各系统的硬件组成类似。软件部分包括管理中心应用软件以及各89C52单片机控制软件。管理中心软件考虑到远程控制的安全性及未来的业务发展可能性。涉及小区管理信息系统软件，家庭网络设备控制软件，通信软件等（小区网络除以太网通信外，还可以采用串口总线作为备份通信链路）。由于各单片机软硬件设计类似，下面简要介绍家庭网络终端的组成原理。

3.1硬件构成

家庭网络终端硬件系统主要由以下几大部分模块组成：控制核心89C52模块、串口扩展模块ST16C54、语音处理电路模块SID2590、以太网接口模块、电话网接口模块37M2901和家庭总线接口模块。89C52是一种应用广泛的嵌入式单片机，价格便宜，性能优异，易于采购，且能够满足系统的基本需要，所以选用89C52作为控制核心。

家庭网络终端需要与多种通信介质发生通信联系，所以需要进行串口扩展，选用ST16C545进行四串口扩展。扩展后的串口可以与以太网、电话网、家庭网络总线和笔记本电脑通信。电话网接口模块完成电话的接人控制，远程电话控制信息则通过该模块传递到98C25控制核心。

以太网接口完成RS322和TCPI/P的协议转换。语音提示选用ISD259O完成，一部分用于系统提示音，剩下部分用于处理留言。

3.2软件系统

本系统软件部分涉及多个软件小区管理中心软件单片机控制软件及每一个控制设备都需安专门的控制软件。下面主要介绍家庭网络终端软件，它包括几大模块：系统初始化模块语音录放模块、系统参数配置模块、TCP/IP接人模块、家庭网络总线控制模块、通信转发模块等。

程序编制以消息驱动为线索。消息由计数器中断1、外部中断0和串行中断产生，在中断程序中，将相应的状态标志位置位，在程序主循环中则查询相应的状态位，状态位有效时调用相应的模块函数进行处理。处理完成后将相应状态标志清零并返回，程序继续循环。

4智能家居系统的发展预测

下面本文从消费者和市场影响方面以及技术层面对智能家居控制系统的发展做出预测。

4.1从消费者和市场影响看智能家居控制系统的发展

我国因为人口数量大，的城市住宅以密集型小区为主，因此家具的智能化要结合整个小区的智能化，将智能家居控制系统与小区的智能系统紧密联系，而产生智能小区。

随着智能家电的发展和成本的降低，智能家居控制系统必然会和家电行业结合，从而使智能家居系统配备家电产品。通过系统的整合，使整个系统的安装和调试更加系统，减少重复投资，降低安装和调试的费用，生产物美价廉的产品，使智能家居得到更好的普及，使智能家居走入一般人家，向“平民化”转变。

4.2从相关技术的发展看智能家居控制系统的发展

随着数字技术的发展，智能家居控制系统在电路设计上会更多的采用集成电路，这样可以使线路有很高的集成度，缩小体积，节约安装成本，也有更高的可靠性。采用数字化的显示方式，能提高显示的效果。采用数字化的通信传输方式，例如家电远程控制中就开始利用有线电话、有线网络，结合我国的网络普及程度还开始发展利用了GSM短信息数字通信平台的远程家电控制，具有较高的可靠性。

智能家居控制系统要通过网络的连接实现各种家具设备之间的信息传递和家居系统和外界的信息传递。随着网络技术的不断发展和普及，现有的有线组网技术将逐渐被无线组网技术所取代，克服有线组网技术不限繁琐、影响美观、有剪线危险的缺点，无线组网技术无需布线，有安装周期短、后期维护容易、容易迁移的优点，功能的实现也更容易。基于GSM、GPRS、蓝牙技术、红外技术、WiFi技术等的远程控制较有线电话的远程控制就有诸多优点，GSM在我国覆盖面相当广，易于实现，较有线网络远程控制（如利用英特网和计算机的远程控制）功耗、成本低，安全性更高。今年还兴起了ZigBee技术，有低成本、低功耗、高质量等优势。

社会经济的发展和信息化程度的提高要求只能家居有更强大的功能，传统的单片机已不能满足日益扩大的功能要求，嵌入式控制系统应用到智能家居控制系统中，采用多片单片机联合控制或者是其他嵌入式系统平台，采用一些运算速度快、稳定性高、便于升级、性价比较高的芯片，如PHILIPS公司生产的LPC2131芯片较传统单片机就有很多优势。

智能家居的操作界面也必将更方便简洁，今年来的控制系统中已经开始采用彩色LED触摸面板。控制显示界面方面：加入3D立体成像动交界面的阐述；控制方面：加入声控、动作控制等；远程控制的方式也会更加多样化，从以往的有线电话控制，发展更多的基于INTER网和GSM网络的控制方式。

结语

随着人们生活水平的不断提高，预计智能家居系统会很快得到认可和发展。

现有可用网络资源，电话网络和互联网都是很普遍的现成网络，因组建智能家居网络系统可以减少这一部分的工程投人，从而降低了费用。

参考文献：

[1]周长发.C#面向对象编程.电子工业出版社.

[2]高小平.中国智能家居的现状及发展趋势.中国船舶工业第九设计研究院，上海2011.