物联网传感器技术在智能家居中的应用

物联网传感器技术在智能家居中的应用

金琪

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摘要：智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术及音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性。本文就传感器在智能家居中的具体应用展开讨论。

关键词：智能家居；传感器；应用

智能家居系统能给人类提供一个舒适、便捷、高效、安全的生活环境，如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界研究的一个热点问题，传感器技术的应用能够更好地实现对家居系统的智

能化管理。

1. 物联网传感器技术的分类

1.1智能化的传感器技术

    智能化传感器主要是指，以无线射频识别系统为前提，发展而成的一种新型自动化识别方式以及感知装备，主要是充分应用计算机处理、信息融合的能力，以及在通信连接层面具备的独特优势，针对数据信息完成发送和交换等工作，可以对周围环境信息完成分析、处理、感知等操作的各种类型传感器，之后将其转化成可以对公众的行为实现监测和控制，尤其完成自动化的识别、决策、支持等功能。

1.2非智能化的传感器技术

主要包含无线通信技术、自动化检测技术、生物特征检测技术等。生物检测技术主要包含人体生理参数、外界环境目标位置相互之间的联系测量和记录，同时也包括视觉系统参数。自动化检测技术主要是应用无线射频识别系统、计算机网络技术，针对数据完成传输和交互

等操作，同时还可以将传感器和用户之间的信息通过传输的方式发送到通信管理中心，有助于及时掌控人机界面的具体状况。

2.物联网技术和传感器技术与智能家居设计

2.1  整体设计

智能家居系统主要由网关、外网、内网三个部分共同构成。其中，内网主要负责连接各个家电设备以及各种其他类型的设施设备；外网属于小区内部的局域网络，主要负责对距离较远的信息完成传输操作；网关的主要作用是将内网和外网实现有效连接。现代化背景下的智能家居系统就功能角度来讲，主要涵盖家庭智能安全防控、灯光智能化管控、家电智能化管控。

2.2软件设计

智能家居系统中的软件在设计环节的主要流程如下：对开发平台完成安装操作；编写数据代码用来生成后续家居系统运行期间的可执行文件；编写调试程序，开展调试检验工作；对代码进行修改，再次开展测试工作。总体来讲，主要包含：网关节点、控制节点、采集节点等节点的软件设计工作。

2.3硬件架构设计

系统硬件在设计环节的主要流程如下：按照节点的具体功能，确定用于实现每个节点功能需要应用到的模块；系统性的思考芯片的功能、成本、参数等诸多内容，以此为基础，挑选出适配度最高的芯片；对每个模块的原理图纸展开设计和绘制，再对电路板完成加工制造操作，之后对电路进行调试。

3.智能家居系统中传感器的应用

传感器支撑整个智能家居控制系统的脉络，相当于是整个系统的“神经末梢”，对信息的传递和命令的智能化都有着重要意义。

3.1声音传感器

声音传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒，声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。现在主要用的是压电陶瓷、电容式和磁电式三大类。压电陶瓷传感器的主要工作原理是正压电效应，只能用于测量、感知动态或准静态的应力，主要用于加速度、压力和振动等各种物理量及其变化的测量；电容式传感器是以各种类型的电容器作为传感元件，将被测物理量或机械量转换成为电容量变化的一种转换装置，广泛用于位移、角度、振动、速度、压力、成分分析、介质特性等方面的测量在智能家居中用最广泛的就是声控开关，通过声音传感器实现语音控制，从而实现灯光、电动窗帘、空调、电视、音响、

3.2 光敏传感器

光敏传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器。光敏传感器中最简单的电子器件是光敏电阻，它能感应光线的明暗变化，输出微弱的电信号，通过简单电子线路放大处理，可以控制自动开关。在智能家居中应用最广泛的就是光控开关，通过光敏传感器实现对光的控制，从而实现窗帘、照明灯具、太阳能草坪灯、光控小夜灯及人体感应灯等设备的开启和关闭。

3.3湿度传感器

湿度传感器是能感受湿度并转换成可用输出信号的传感器。湿度传感器有三种基本类型：电容式、电阻式和热能式。电容式传感器一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、

酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比；电阻式传感器，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，湿敏电阻的电阻率和

电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度；热能湿度传感器有两个热传感器，根据周围空气的湿度进行导电，一个传感器装在干燥的氮气中，而另一个则测量环境空气，两者之间产生的差异可测量湿度。湿度传感器是智能家居中必不可少的重要组成部分，人们生活在湿度 40% ～ 80% 之间的环境中最舒适，湿度传感器通过对室内湿度的实时监控，一旦湿度超出限定值，智能家居系统可自动链接启动相关除湿加

湿的装置，如加湿器和空调等。

  3.4温度传感器

温度传感器是能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶。接触式温度传感器的检测部分与被测对象有良

好的接触，又称温度计。温度计通过传导或对流达到热平衡，从而使温度计的示值能直接表示被测对象的温度，一般测量精度较高。非接触式温度传感器的敏感元件与被测对象互不接触，又称非接触式测温仪表。

这种仪表可用来测量运动物体、小目标和热容量小或温度变化迅速（瞬变）对象的表面温度，也可用于测量温度场的温度分布。温度传感器也是智能家居中的重要组成部分。人们生活在温度在 20℃左右的环境中

最舒适，温度传感器通过对室内温度的实时监控，一旦温度超过限定值，智能家居系统可自动链接启动相关降温升温的装置，如空调和电暖器等。

4.物联网传感器技术的发展趋势

4.1无线网络化发展趋势

传感器网络主要是借助嵌入式系统，针对信息完成处理操作，以随机化的方式对无线通信网络完成自组织，对嵌入式计算技术、无线通信技术、现代化网络技术、传感器技术、分布式信息处理技术等诸多技术完成综合性的优化工作，以多跳中继的方法将感知到的数据信息发送到用户终端。对各种类型的集成化微型传感器予以合理应用，可以实时收集、感知、监测各种环境以及监测对象的数据信息。

4.2多功能化发展趋势

随着多功能传感器发展速度不断加快，其中，在工业和农业的生产制造环节发挥了较大的作用。主要是由多种类型的敏感元件共同构成，属于一种功能多样化、体积小的现代化探测系统，传感器不同功能的实现主要是以敏感元件中的不同物理架构，各种不同的表征方式为基础，主要是以一个单独的传感器系统来实现相应的操作。

4.3智能化发展趋势

智能化传感器可以实行逻辑思考、结论判断等诸多操作，未来伴随科学信息技术的持续迭代更新，将会逐渐扩展到核物理、光学、电磁、化学等领域。

4.4 微型化发展趋势

现代化的新型微型传感器主要是由硅胶材料制造而成，具备相对较为显著的优势，例如低成本、轻重量、高灵敏度、小体积、反应快等。近年来，微型传感器在各个应用领域都得到了大范围的研发和应用。传感器的体积也在朝着更小的方向不断发展，而传感器功能的强大主要得益于集成电路技术、计算机技术、微机电系统技术、辅助设计技术等诸多技术的快速发展。

参考文献：

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