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智能家居论文范文1
关键词：家庭控制器自动监控安全防范
l引言
随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、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。
2智能家居控制系统概述
智能家庭控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。
智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。
系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。
3智能家居控制系统功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用电话线路、计算机互联网、CATV线路、无线局域网等方式。
(1)电话线路
通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。
(2)计算机互联网
通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。
(3)CATV线路
通过CATV线路实现VOD点播和多媒体通信。
(4)无线局域网
通过无线收发器、天线、各种无线终端，实现双向传输数据信号。
3．2家庭设备自动监控
家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监视、控制及数据采集。
(1)家用电器的监视和控制
按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。
(2)热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。
(3)空调机的监视、调节和控制
按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。
(4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。
(5)窗帘的控制
按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启／关闭进行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火灾报警、可燃气体泄漏报警、防盗报警、紧急求救、多防区的设置、访客对讲等。家庭控制器内按等级预先设置若干个报警电话号码(如家人单位电话号码、手机电话号码、寻呼机电话号码和小区物业管理安全保卫部门电话号码等)，在有报警发生时，按等级的次序依次不停地拨通上述电话进行报警(可报出家中是哪个系统报警了)。同时，各种报警信号通过控制网络传送至小区物业管理中心，并可与其它功能模块实现可编程的联动(如可燃气体泄漏报警后，联动关闭燃气管道上的电磁阀)。
(1)防火灾发生
通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器，监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号，通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况，自动调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。
(2)防可燃气体泄漏
通过设置在厨房的可燃气体探测器，监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号，并联动关闭燃气管道上的电磁阀，同时通知家人及小区物业管理部门。
(3)防盗报警
防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外／微波双技术探测器)撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。
(4)访客对讲
住宅的主人通过访客对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话，确认是否允许来访者进人。住宅的主人利用访客对讲设备，可以对大楼入口门或单元门的门锁进行开启和关闭控制。
(5)紧急求救
当遇到意外情况(如疾病或有人非法侵入)发生时，按动报警按钮向小区物业管理部门进行紧急求救报警。紧急求救信号在网络传输中具有最高的优先级别，由于是人在紧急情况下的求救信号，其误报的可能性很小。
智能家居控制系统类型
4．1系统类型
智能家庭控制系统可分成采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统、LonWorks的智能家庭控制系统、KS485的智能家庭控制系统、无线网的智能家庭控制系统等类型。
4．2基本特点、功能、适用范围
(1)采用公共电话网的智能家庭控制系统采用公共电话网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第14页。
·基本特点：家庭智能控制器内配置了与电话线连接的收发器，利用电话网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。
·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器(内置了与电话线连接的收发器)、路由器、收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，利用原有的电话线就可实现数据信号的共网传输。
(2)采用HFC的智能家庭控制系统
采用HFC的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第15页。
·基本特点：家庭智能控制器内配置了CableModem，利用有线电视的HFC网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。
HFC网络采用共享方式，其共享带宽为36Mbps。当上网人数较多时，上网的速度会变慢。由于CableModem设备费用较高，用户网络的开通费用高。
·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器(内置了CableModem)、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、有线电视传输网络、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成o
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，仅将原有的有线电视HFC网络进行双向改造，就可实现数据和图像信号的共网传输。
(3)采用以太网的智能家庭控制系统
采用以太网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第16、17页。
·基本特点：家庭智能控制器内配置了以太网网卡，利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和智能家庭控制系统。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。
以太网传输速率较高，传输速率有10Mbps、100Mbps等。根据传输距离的要求，由小区物业管理中心至各楼交换机采用5类以上4对对绞线、多模光缆或单模光缆，由交换机至家庭控制器采用超5类4对对绞电缆。
·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器、路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建和改造的智能化住宅(小区)工程，用以太网实现数据和图像信号的双向传输。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系统采用LonWorks的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计《智能家居控制系统设计施工图集如3X602第21、22、23页。
·基本特点：采用一个覆盖全部ISO／OSI标准七层通信协议、开放性的LonWork总线技术，一台系统服务器最多可连接127台LONWorks路由器，一台LonWorks路由器最多可连接63台家庭控制器。每台家庭控制器为LonWork一个通道上的网络节点，每个网络节点包括有神经元(NEURON)芯片、振荡器、电源、一个通过媒介通信的收发器和与监控设备接口的I／O设备(电路)、存储器等。
LonWorks直接通信距离可达2700m(双绞线、78Kbps)，其通信传输速度最大可达1．25Mbps(此时有效传输距离为130m)。LonWorks路由器至小区物业管理中心线路长度超过2700m时，需在总线上加装中继器。传输线通常采用双绞线，根据需要也可采用同轴电缆或电力线。
·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系统
采用KS485的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第18、19、20页。
·基本特点：KS485串行接口总线为主从式网络，它的通信为半双工、采用双向单信道连接方式。RS485串行接口总线的传输介质采用双绞线，它可以高速地进行远距离传输，传输速度与传输距离的技术指标如下：传输速率为10Mbit／s时，最大传输距离是12m；传输速率为1Mbit／s时，最大传输距离是120m；传输速率为100kbit／s时，最大传输距离是1200m。
·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、通讯器、控制器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。
(6)采用无线网的智能家庭控制系统
采用无线网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第24、25页。
·基本特点：利用无线作为信息传输网，该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且从系统服务器至家庭控制器、家庭控制器至各种现场末端装置均采用无线传输方式，小区、楼内、户内无需布线，施工简单，可以节省施工的投资。
无线网的工作频率符合IEEE802．11b标准要求。
·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，不用敷设线路就可实现数据信号的传输。
5系统设计及产品选用要点
5．1智能家庭控制系统类型的选用
新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统或采用RS485的智能家庭控制系统。改造的智能化住宅(小区)工程，宜采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统或无线网的智能家庭控制系统。
5．2家庭控制器的选用
家庭控制器的选用主要包括功能、总线技术及模块化设计、扩展功能、可按用户的基本要求进行配置等方面的选用要求。
(1)家庭控制器功能的选用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盗报警；
·家庭火灾报警；
·家庭燃气泄露报警；
·家庭紧急求助；
·远程设防与撤防；
·远程报警；
·访客对讲；
·家用电器监控；
·家用表具数据采集及处理；
·空调机监控；
·接入网接口；
·小区电子公告；
·信息查询；
·家用设备报修等。
(2)家庭控制器功能的选择
在工程设计中，家庭控制器功能的选择可参见下表所示。
5．3总线技术及模块化设计
·家庭控制器要求采用总线技术，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模块化设计，以便用户可以根据需求选择不同的模块完成不同的功能。
5．4扩展功能
家庭控制器要有一定的扩展功能，考虑能适应今后发展的需要。
5．5可按用户的基本要求进行配置应能根据用户提出有哪些被控设备及监视控制要求(功能要求)等因素，来对家庭控制器组成进行配置，包含模块种类的选择和各种模块数量的选择。设备的安装
6．1交换机、路由器、控制器、放大箱、分配箱、电话分线箱
2．在住户内安装入侵报警探测器。
具有语音对讲及控制开启楼道人口处防盗门功能。
1~2点
热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。
提高级(2A)
在室内安装可燃气体泄
漏自动报警装置。且能就地
发出声光报警信号。
1．在住户内两处安装紧急按钮开关。
2．在住户内安装入侵报警探测器，在户门、及用台、外窗安装
人侵报警装置。
具有语音对讲及控镧开启楼道人口处防盗门功能。可实
现住户与安防监控中心的直接联系。
2点以上
热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄
收及远传、超限爿断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。
先进级(3A)
1．在室内安装可燃气体泄漏自动报警装置，当燃气体泄漏报警后能自动切断气源、打开捧气装置，且能就地发出声光报警信号。
2．在住户内设置火灾自动报警装置。
1．在住户内不少于两处安装紧急按钮开关。
2．在住户内安装入侵报警探测器，在户门及阳台门、外窗安装入侵报警装置。
具有语音、可视对讲及控翻开启楼道入口处防盗门功能，可实现住户与安防监控中心的直接联系。
2点以上
热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。
这些设备均应安装在电气竖井内或公共走道的墙上(内)。
6．2家庭控制器
暗装(或明装)在墙内(上)，其底边距地面1．4m左右。家庭控制器应设置在住户大门附近(宜距户门0．5m以内)，且容易操作(包括设防与撤防)的地方。
6．3可燃气体探测器
安装在厨房内的燃气管道、灶具附近，当住户使用的是天然气，燃气探测器吸顶棚安装在距顶棚300ram以内的地方；当住户使用的是液化石油气，燃气探测器安装在距地面300mm以内地方。
6．4感温探测器设置在厨房内，它吸顶棚安装。
6．5感烟探测器设置在起居室、卧室等房间内，它吸顶棚安装。
6．6紧急按钮开关
设置在起居室沙发和主卧室床头附近的墙上，及卫生间的墙上。紧急按钮开关暗装在墙内，其底边距地面0．5m~1．2m。
6，门(窗)磁开关
安装在门扇和门框内或窗扇和窗框内。
6．8玻璃破碎探测器
安装在窗户和玻璃门(阳台)附近的墙上或吸顶棚安装。
6．9被动红外侵入探测器和被动红外／微波双技术探测器
安装在住户的主要通道、重要的房间内，它吸顶棚安装或安装在顶棚的墙角处。
6．10红外遥控器
安装在被控电器设备正面附近的墙上，距离不能超过红外线工作范围，且与电器设备之间没有遮挡。
7工程设计实例
以二室户型为例介绍户内的智能家庭控制系统设计，设计标准采用康居住宅先进级(3A)。采用以太网的家居控制系统，家庭控制器与户内各模块之间采用R．$485总线，家庭控制器可通过电话线或计算机网络接收控制指令、发出信息，所选用的家庭控制器具有可视访客对讲功能。家居控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第17页，二室户型家居控制平面图参见图1、2所示，家庭控制器与室内设备的连接参见图3所示。
在起居厅、卧室设置了感烟探测器，厨房设置了感温探测器、可燃气体探测器，各房间的窗户、阳台推拉门上及附近设置了门(窗)磁开关和玻璃破碎探测器，起居厅设置了被动红外侵入探测器，起居厅、卧室、卫生间设置了紧急按钮开关。对电、水、燃气进行计量；可对餐厅、起居厅、卧室的灯进行控制；当可燃气体探测器探测到有燃气泄漏后，联动控制关闭燃气管道上电磁阀、开启排烟风机；当有各种探测器报警后，联动警报发声器发出报警声音。
家庭控制器共提供13路输入：电度表(电度表安装在照明配电箱内)、燃气表、热能表、可燃气体探测器、感温探测器、感烟探测器、紧急按钮开关、被动红外侵入探测器、玻璃破碎探测器各1路，水表、门(窗)磁开关各2路。
家庭控制器共提供7路输出：警报发声器控制1路、燃气管道上电磁阀控制1路、排烟风机控制1路、照明控制4路。
三室户型、复式结构、别墅的智能家庭控制平面图及家庭控制器与室内设备的连接参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602。
智能家居论文范文2
智能家具是在互联网的影响之下物联化体现。智能家具是使用现代通讯技术、数字信息处理技术，实时采集不同的信号，然后使用控制器对信号进行处理、上报到信息管理平台，最终对用户需求作出反应的家具。家具可以与家居环境中其他设备（如音视频设备、照明系统、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。[1]
2智能家具的构成
智能家具应当由控制系统、执行系统、传动系统、传感器、家具本体这五个部分组成。[2]控制系统：即由微处理器、存储器构成的微电子计算机。其任务是对所采集的数据进行数据处理和计算，并向各系统发出控制指令，指挥智能家具系统的运作，是智能家具的“大脑”。执行系统：智能家具的动力源，执行控制系统的指令做出相应的反应，是智能家具的末端元件。传动系统：用以改变智能家具的状态，如高度、角度等。运用传动装置可以使家具产生物理性动作。传感器：智能家具的信息采集工具，通过感知外界的物理条件或化学条件，并把信息传给控制系统。家具本体：即家具产品本身，是其他构件的载负平台。
3智能老年家具的设计原则
人性化：智能老年家具不仅要追求技术上的进步，并且要体现与老年人的关系。高科技与使用者需达到最佳的统一，使家具更易被老年人接受。信息共享：智能老年家具将可实现信息多设备传输，使所获信息不局限于单一家具，而是可以上传到云端，供多设备参考以及社区医疗使用。安全性：老年人因其自身体质的脆弱，故家具安全性十分重要。而智能家具需借助电路、机械构件、电器等危险设备，所以在设计时需充分考虑安全性与功能的协调性、互容性。易用性：老年人对新事物的接受程度不及年轻人，对智能家具的操作需要尽量易懂、易用。高科技材料：所用材料需结合现今的技术，实现自动控制调整，适应外界变化。环保性：结合当今的社会潮流，产品要在整个生命周期贯彻环保意识。环保需要人人参与、人人执行。
4云计算的概念
云技术是一个大型的且可扩展的相关能力的技术，通过互联网技术和以服务的形式提供给外部用户，可以进一步细分云计算和云服务。云计算集中在IT技术方面，通过虚拟化和自动化技术，以创造更多的计算资源，云服务是基于虚拟模型、信息技术、包括计算、存储和带宽，以服务的形式，通过互联网提供测试人员。云计算的重要性，是基于云服务本身和相关的软件和硬件产品制造。广泛接入网络、快速灵活、测量服务，按需服务和资源池是云计算的5种基本性质，云计算的三种服务模式包含软件即服务、平台即服务和基础设施即服务；公共云、专用云、混合云和社区云是其4种部署模型。[3]这部分主要介绍了两种基于云的数据处理技术：个性化数据挖掘技术和个性化数据推送技术。
5云技术的特点
（1）虚拟化：用户利用云计算可以在任何位置、使用各种终端获取应用服务。这种终端可以是一个笔记本电脑，移动电话，以及其他各类电子移动设备。用户可以利用终端通过网络来完成所需要的服务。（2）高可靠性：使用云计算比使用本地计算机可靠，因为云计算使用了计算节点同构可互换、数据多副本容错等措施，来保障服务的高可靠性。（3）普遍性：“云”不是为一个特定的应用，在云计算下可以组合出不断变化的新应用，不同的应用程序能在一个“云”中同时运行。（4）按需服务：“云”像一个巨大的资源池，按需购买，它的资源可以像自来水、电力和天然气定价。
6老年人智能家具设计分析
6.1桌案类老年家具
（1）智能调整系统：当老年人需要吃饭、读书时，智能化家具的桌面可以自动调整，包括桌面高度调整、角度调整、自动旋转等功能，可以确保老年人使用方便，防止老年人使用疲劳。（2）智能化照明系统：老年人对光的反应随年龄的增大变得缓慢，照明灯光过强或过弱都不利于眼睛健康。智能照明系统顾名思义是把照明功能嵌入到家具表面，对光强进行检测、报警、保证老年人光线适度，时长合适，防止眼睛疲劳。智能照明能够进行光强控制、定时控制、亮度梯度控制，也具备延迟熄灭，定时亮灭等控制功能。
6.2坐卧类老年家具
6.2.1座椅、沙发
（1）智能调节系统：功能角度调整：座斜度（座面与水平面的角度）自动调节、背斜角（靠背和水平面角）自动调整、头部角度调整、坐面旋转、为老年人提供合理的位置，并通过调整保证经常改变姿势；高度调整功能：坐高（椅子、凳子、沙发）自动调节，靠背高（肩部，腰部、颈部三个要点）自动调整，扶手高度自动调整。（2）智能按摩系统：座面、靠背面、脚部、腿部、颈部等都可以配备按摩功能，帮助老年人健康按摩。（3）智能识别系统：带有识别系统的“智能沙发”可以识别坐在沙发上的人，甚至根据程序自动唤醒躺在特定位置的老年人。智能轮椅利用导航系统，使用传感器和激光连续搜索周围的障碍，通过一个计算机分析选择在人群中的行径路线。此举可以实现在人群中的自由穿梭。
6.2.2床类老年家具
（1）智能控制系统：控制、调节家具角度和高度，满足不同老人的身体需求。智能调节功能在老年人床类家具中多用于医疗、康复等方面。（2）智能照明系统：床头的照明系统可以从照度、曝光时间、曝光方法进行调整。（3）智能温度控制系统：控温系统可以实现床类的温度控制，确保老人有一个温暖舒适的休息环境。（4）智能提示系统：提醒老年人何时可以醒来，何时睡觉，能够帮助养成健康、规律的好习惯。（5）智能化材料：智能化的材料有益于老年的健康。例如：老年人使用智能材料制作的床垫、枕头，可以改善他们的睡眠质量。
7结束语
智能家居论文范文3
Abstract： With the continuous development of the technology of the Internet of things， people's expectations and definition of the family no longer stick to the traditional way of life. The smart home has become a hot research in the field of information technology in recent years. In this paper， the smart home design of Internet of things is based on FPGA technology. It can collect the information of temperature， humidity and light intensity in real time， implement the environmental control system， intelligent fish raising system， intelligent food and beverage systems， multimedia control system， security alarm system and other functions， and provide new physical network smart home life experience for the users.
关键词：智能家居；FPGA；ZigBee；无线传感器节点
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.
[2]文璧，张洁，徐谦.基于无线射频与FPGA技术的数据采集系统[J].中国测试，2009.
智能家居论文范文4
摘要：本文就智能家居在房屋建筑中的应用做了简单探讨，同时讨论了智能家居在我国的发展现状和发展趋势，以及当前我国智能家居发展存在的问题。介绍了有关楼宇智能化与家居智能化的构成与功能，同时讨论了智能家居系统在“绿色建筑”中的应用，对于节约能源、绿色环保有着很大的贡献。
关键词：智能家居；智慧家庭；绿色建筑；智能化
1 引言
S着经济和科学技术的高速发展，越来越多的科技手段被应用到建筑中，各种风格的智能建筑慢慢兴起。普通的建筑渐渐的无法让当今的人们满意，智能家居与建筑的结合使得许多人眼前一亮。一些互联网科技公司更是开发许多智能家居的硬件，使得近几年“智能家居”受到越来越多的人的关注，让“智能家居”更是成为近些年的热点话题。
2 智能家居简介与发展现状
2.1 智能家居概述
智能家居是指智能系统管理总平台连接控制家庭设施与日常安排事项的各个子系统，在网络通信与自动控制技术的载体上，实现在普通建筑中智能化的系统。智能家居可以通过这个系统能让我们的生活更加科技感，更加智能。建筑中的智能家居的应用一般包含楼宇智能化（家居外部）与家居智能化（家庭内部）。楼宇智能化提升了我们外部环境的质量，而家居智能化优化了我们家居环境的状况。
2.2 智能家居发展现状与问题
智能家居的概念最早起源于1984年美国康涅迪格州出现的一座智能型建筑，它开创性的将智能控制技术与建筑设备相结合，通过计算机控制建筑设备进行控制，同时全天候显示与监测各个设备的信息。从此以后，世界各地如美国，日本，新加坡等都开始将智能化与信息化应用到建筑建设中，而智能家居系统成为了发展智能建筑中的重要方向。
我国在智能化发展的道路中存在了以下几点问题：（1）关于智能家居的科学研究落后，实践时没有好的科学理论指导。（2）智能家居的市场并不十分开放，各厂家没有统一标准的通讯协议，不能够相互兼容。（3）没有完全掌握用户需求，还并没有达到舒适安全且方便的要求。（4）承包商与施工、设计部门缺乏经验，并不能按照标准设计、施工、调试。
3 智能化系统的构成与功能
3.1 楼宇智能化系统概述与功能
在楼宇中应用网络信息技术和智能控制技术，优化建筑中的结构、系统、服务、管理，以此实现建筑的舒适性、绿色性和高效性。楼宇智能化系统对建筑物中的空调设备、热源设备、给排水设备、照明设备、供配电设备实行24小时自动监控和控制，实现集中管理。实现对办公、通信、安全防范和建筑的自动化运行与控制。采用这种系统能大大提高工作效率，减少能耗，节省人力物力，提升楼宇的安全性与环境的舒适性。
3.2 家居智能化系统概述与功能
3.2.1 家居智能化系统构成
一套完整的智能家居系统应包含通信系统，主控系统，物理执行终端，外网与内网互联的网关。主控系统如需要远程控制在通信系统下下达指令，终端执行运行。如手机通过wifi下达开启空调命令，智能空调执行开启命令运行或者空调控制器让空调开启。各种传感信息被各种各样的传感设施接收，然后就会自动引发对应的系统来控制命令。固然也能够手动操控触发控制命令，即使人在外地也能通过网络远程操控家居设备。
3.2.2 家居智能化系统功能
智能家居系统可以实现对诸如空调、电视、灯具、甚至是电饭煲等家用电器的控制。即使主人不在屋内，也可以远程实现对家用电器的启停与控制，极大的方便了用户，提高了我们的生活质量。家居的安全防范是人们关注智能家居的最重要的功能。通过这项系统可以实现家庭现状的监控、自动报警、家庭成员的SOS求助和远程医疗等功能。门磁探测、窗磁探测、烟雾报警器、可燃气体报警器、户内报警装置、安防监控功能。此系统可以与手机或者电脑等智能终端相连接，当出现异常状况时常，自动推送到终端提示消息，提醒家庭成员注意查看异常状况。这样就算人们在外面，即使相隔几千里也能随时看到家里的实时状况，可以做到未雨绸缪。WIFI的发展促进了科技的进步，许多智能终端在WIFI的作用下都能实现它不可思议的功能。手机基于WIFI下能变身遥控器控制电视调节频道，还可以当做游戏手柄玩游戏。当在外突然发现有一部想要看的电影，你可以通过智能路由器将这些影片一键离线下载至路智能路由器自带的存储空间，回到家里我们就能用智能终端欣赏到视频，省下又要下载的等待时间。
4 智能家居在“绿色建筑”中的应用
4.1 “绿色建筑”概述
“绿色建筑”指从建筑的选址、设计、施工、操作、维修、改造、拆除过程中，在保证的质量的前提下，以最大程度节省资源，减少环境污染，是一类使用过程环保和资源节约型的建筑。它的内部耗能是高效的，不浪费能源的，它融入周围环境，与大自然和谐共处。它的“绿色”不是指一般含义的绿化，它是对环境的保护，具有可持续发展，生态，环保等特点。而智能家居本身就具有低碳性，在灯光智能控制、智能用电、空气检测等等都具有很高的节能效果，因此智能家居是绿色建筑的有力帮手。
4.2 智能家居的“绿色”应用
智能家居可以将家中的用电设备如空调、热暖器、加湿器物联起来，当温度、湿度到达我们设定的数值时，家用电器可以自动的休眠或者关闭，物尽其用的使用电器，从而能大大的节约电量、降低能耗。在智能、方便的同时，还能过上低碳生活。将传感技术引入智能家居，室内空气污染包括装修材料污染和呼出气体污染，可以通过空气质量监控传感器对室内的空气质量状况进行实时的检测，塑造舒适、清新、怡人的居家环境。当某项空气超标对人体有害时，系统会自动打开通风系统与窗户，同时向家庭成员的手机推送环境污染危机信息。“绿色建筑”建造时期应该合理考虑使用天然能源，像太阳能、风能、水能等等，结合智能家居系统的调配与控制，这样可以使我们的建筑更加低碳环保且合理利用资源。
5 智能家居的前景展望
随着人们生活水平的提高、电子及信息化技术的发展，越来越多的科技手段被应用到建筑中，各种类型的智能建筑慢慢兴起。由于智能家居系统有着高效、方便和智能等等的优点，无疑让智能家居的开发与建设成为以后房屋建筑必须具备的。物联网的诞生对推动智能家居的发展具有重要的作用。它使得现在当今的任何事物都能够交互，在家庭实现信息化的道路中是一个很好的切入点。我国一直在倡导可持续发展，而智能家居在绿色环保方面优势非常明显，它能够降低能耗，因此发展智能家居的前景非常广阔。国家智慧城市试点名单的披露在国内迅速度兴起一股“智慧城市”建设热潮，多个城市开始把智慧城市当作未来城市发展蓝图来打造。
6 结语
随着经济与科技的发展，智能家居的出现有它的合理性。它提高了人们的生活质量，给人们的生活带来了极大的便利，成为了人们的好帮手。但是我国的智能家居市场不规范且没有统一的标准，还有很多不足之处，因此我国尚处于发展的初级阶段。我们应学习西方的先进技术，努力研发属于我们自己的技术，让中国创造的产品变成中国质造。让国产品牌逐步站稳市场，打败国外品牌。相信以后的智能家居会走进越来越多的家庭，更多的楼宇会采用智能家居系统，人们会越来越喜欢使用它。
参考文献：
[1]陈非.论智能家居现状与发展前景[J].无线互联科技，2016（6）：67-68
[2]马蕊，王福林.智能家居系统的应用[J].节能，2013（10）
智能家居论文范文5
随着网络技术和通信技术的不断发展以及人们对生活要求的不断提高，实现家庭智能的远程控制已经成为必然的趋势。国家建设部住宅产业化促进中心提出住宅小区要实现六项智能化要求，其中包括实行安全防范自动化监控管理：对住宅的火灾、有害气体的泄漏实行自动报警；防盗报警系统应安装红外或微波等各种类型报警探测器；系统应能与计算机安全综合管理系统联网；计算机系统能对防盗报警系统进行集中管理和控制。但由于目前无线通讯技术的不成熟、运行费用高等弊端，智能家居控制器与外网无线通讯技术成为导致市场接受度低的重要因素，而GPRS系统的特点能够很好的解决该问题。GPRS网络通信业务是通讯公司推出的一项数据传输通信业务，在GPRS网络覆盖区域内，传输距离不受限制，通信费用相对低廉，传输速率较快。本文涉及家庭智能系统及GPRS技术相关背景，分析了其各自基本特点和所要实现的基本功能，并在此基础上提出了基于GPRS无线智能家居系统的总体解决方案。最后总结系统核心GPRS芯片软硬件实现方法。
系统总体架构
网络应用的普及以及各种信息家电的产生都使得在家庭内部对Internet的访问不再局限于单个 PC，每个家庭都将面临如何在家庭内部传送 Internet 数据以及如何将各种家电设备连接起来的问题，基于此，智能家居网络应运而生。智能家居网络是信息社会的基本单元。未来的家庭中，各种家电设备将组成一个家庭局域网，并通过智能家居控制器接入互联网。智能家居网络的市场发展潜力极其可观，几家大的厂商 Intel、IBM、Microsoft 及 Sony 都早已涉及其中。
智能家居网络指的是在一个家居中建立一个通信网络，将各种家电设备互相连接起来，实现对所有智能家居网络上的家电设备的远程使用和控制及任何要求的信息交换，如音乐、电视或数据等。智能家居网络的构架包括家庭内部网络系统、智能家居控制器以及智能家居网络与外部Internet网络之间的数据通信。其中，智能家居控制器是智能家庭网络的一个重要组成部分，起到核心的管理、控制和与外部网络通讯作用。它是通过家庭管理平台与家居生活有关的各种子系统有机结合的一个系统，也是连接家庭智能内部和外部网络的物理接口，完成家庭内部同外部通信网络之间的数据交换功能，同时还负责家庭设备的管理和控制。
智能家居控制器一方面需要为家庭内部布线提供通讯接口，能够采集家庭设备的信息，并进行处理，自动控制和调节；另一方面智能家居控制器作为家庭网关，也为外部提供网络接口，连通家庭内部网络和外部Internet 网络，使得用户可以通过网络等方式访问家庭内部网络，实现监视和控制。此外智能家居控制器还应当具备自动报警等功能，即当发现报警信号如：有人恶意闯入，温度超高等，控制器能立即处理并向用户发出报警信号。
如图1所示，智能家居控制器为系统的核心。可采用ARM嵌入式系统设计，能够自动运行、处理数据，通过 RS485 总线管理和控制各控制终端。并且控制器通过 GPRS模块，实现家庭系统与外部网络的通讯，使用户可以通过短信和互联网等方式实现家庭系统的远程控制，同时，控制器还通过键盘和显示屏为用户提供人机界面，方便用户实现本地控制。控制终端为单片机组成若干小的控制系统控制各家用设备，并通过控制总线将这些小的控制系统组成网络，连接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。
智能家居控制器的具体功能包括：
家用设备的数据采集：采集家用设备包括室内温度，灯具家电，防盗门等设备的状态数据，经控制器处理后反馈给用户。
本地控制：用户通过控制器上的键盘和显示屏，对家用设备进行监控。
远程控制：远程用户可以通过发送手机短信或通过互联网对家庭系统进行控制和查询。
自动报警：当控制器检测到非法闯入或温度超高等报警信号时，及时触发室内报警装置，并通过发送报警短信等方式及时通知用户。
温度查询：用户可以通过控制器查询室内温度。
防盗门密码设置：用户可以通过本地或远程方式修改防盗门的密码，在门外输入正确密码后才可打开门。
红外家电控制：接收用户命令，通过红外发射电路控制电视、空调等红外可控的家电设备。
其它灯具等开关量控制：接收用户命令控制灯具等开关量设备。
智能家居控制器通过 GPRS模块，实现家庭系统与外部网络的通讯为系统核心部分，解决以前智能家居系统瓶颈的关键技术。GPRS(通用分组无线业务)的简称，是在现有的GSM系统上新增新GGSN(网关支持节点)和SGSN(服务支持节点)节点发展出来的一种新的分组数据承载业务。GPRS 与现有的 GSM 系统最根本的区别是，GPRS 是一种分组交换系统，特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输，也适用于偶尔的大数据量传输。GPRS网络传输的主要优点有：永远在线、按流量计费、快速登录、高速传输、覆盖范围内不受限制(传输距离、地形、天气等)、数据传输可靠等。
基于ARM及GPRS智能家居控制器的软硬件实现
GPRS通信模块安装在智能家居控制器中，主要功能为通过GPRS网络连接到Internet网络，并主动与监控中心建立通信链路，进行双向数据通信。GPRS通信模块设计采用了Freescale公司生产的内嵌TCP/IP协议的G24 GPRS OEM。该模块尺寸小，功耗低，便于集成。
GPRS通信终端收发模块主要由G24模块、天线、SIM卡、相关的电平转换电路和RS232串口组成。模块的供电电压为5V，可采用USB端口供电。GPRS通信模块通过RS232串行口与智能家居控制器ARM进行通信。 论文基于GPRS的无线智能家居系统方案来自66wen.com免费
G24收发模块采用AT指令操作，通过RS232串行口进行数据通信。GPRS 网络通信原理为：首先通过SGSN节点使通信终端模块附在GPRS网络上；然后通过GGSN节点由PPP(Point to Point Protocol)协议获得一个随机分配的IP地址，连接到Internet上；最后通信终端模块通过Internet，按照监控中心设定的端口号与监控中心建立通信链路。软件流程如图2所示。
(1) 测试G24通信是否正常。首先选择串行口并设置波特率，G24波特率的范围为600到460800bit/s，支持自动波特率侦听，能够自动与监控中心通讯模块的波特率保持一致。发送“AT”，如果模块返回“OK ”，则通信正常，否则重发。
(2)接入Internet。首先测试当地是否有GPRS覆盖，向模块发送 “AT+CGPRS?”，如果返回“+CGPRS:1”，则有GPRS覆盖，否则隔5秒钟后再次检测。然后发送“AT+ CGATT=1”使模块附在GPRS网络上。最后发送“AT+MIPCALL=1，cmnet”通过PPP协议建立与GGSN的无线连接，获得一个动态的IP地址，接入Internet。
(3) 连接监控中心。向模块发送“AT+MIPOPEN= ，，，， ”建立与监控中心通信连接。如果返回“+MIPOPEN: Socket ID，1”，则说明与监控中心建立了通信连接，如果返回“+MIPSTAT: 1，1”，则说明有物理链接中断，须重新进行连接。其中对AT+MIPOPEN指令的参数作以下说明：
Socket ID：G24通信连接的ID号，G24有4个可用Socket，每个Socket有1372Byte缓冲区。
Source Port：G24的数据传输端口号，其值为0~65535。建议采用1024 以上的端口号。
Destination Address：目标端的IP地址，也就是监控中心监控服务器的IP地址。
Destination Port：目标端的数据传输端口号，即监控中心监控服务器设定的传输端口号。
Protocol：传输通信协议，0表示TCP方式，1表示UDP方式。
(4)数据收发。与监控中心建立通信连接后，就可以进行数据收发了。发送数据用“AT+MIPSEND=1， ’Data’; +MIPPUSH=1”。“Data”表示要发送的数据，本设计采用了G24 默认的ASCII码编码，须用十六进制的ASCII码形式表示。一旦有数据到达，G24模块就会通过RS232串行口返回“+MIPRTCP: ，，”。其中Left是一个十进制的数字，表示还有多少个字符在协议栈中尚未接收，如果数据全部接收，则Left为0；接收到的数据“Data”是十六进制的ASCII码形式。
(5)断开通信连接。向模块发送“AT+ MIPCLOSE=Socket ID”，模块返回“OK”，表示断开成功。
结语
智能家居论文范文6
关键词：智能家居；总线；芯片；接口技术
中图分类号：TP311文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2008)05-10000-00
1 问题的提出
伴随着网络技术的发展与迅速普及，人们的生活方式正在发生深刻的变化。特别是计算机技术、通信技术、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、安全、环保、节能。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，家居智能化正是在这种形势下应运而生。
智能家居应该包含三方面的内容：(1)信息产品的家电化，如机顶盒、Web游戏机、Web电视、Web电话，还有PC、掌上电脑、手持PC、可穿戴PC等所有能通过网络系统交互信息的消费类电子产品；(2)传统家电的数字化和网络化，如电冰箱、洗衣机、微波炉、太阳能热水器等植入数字网络技术，使之工作于家庭网络环境的基础上；(3)基于家庭网络环境开发出的新的应用模式，如：家庭设备自动监控、安全防范等。
目前，家居智能化发展的状况如下：
日本是较早推动智能家居发展的国家之一，它较早地提出了家庭总线系统（ Home Bus System， 简称HBS ）的概念，成立了家庭总线(HBS)研究会，并在邮政省和通产省的指导下组成了HBS标准委员会，制定了日本的HBS标准。按照该标准，HBS系统由一条同轴电缆和4对双绞线构成，前者用于传输图像信息，后者用于传输语音、数据及控制信号。
比较成型的总线标准协议主要是美国公司提出的，包括Echelon 公司的LonWorks协议、电子工业协会(EIA)的CE总线协议(CEBuS )、Smart House LP的智能屋协议和X-10公司的X-10协议等。 LonWorks应用范围主要包括楼宇自动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较好的性能，目前全球已建立的LonWorks节点已经超过50万个。在四种协议中，X-10是历史最长且使用最简单的一种，它于1978年诞生于美国，至今仍是美国家庭自动化的主导系统。之所以说X-10协议简单是因为它直接利用住宅电力线作为控制总线，通过电力线将各控制器与各功能接口器相连并实现程序控制，不必再穿墙打孔，更有利于改变结构空间，用户可自己动手安装，价格也比较低廉。而CEBuS 作为电子工业推广协议，与欧洲的EHS标准同为欧美家庭自动化电子产品的行业推荐标准。
EIB欧洲电气接线装置总线智能控制系统，简称EIB?总线系统，是为电气接线装置专业打造的智能化控制系统。EIB总线系统作为欧洲安装总线标准利用一条双绞线作为控制总线，取代了传统数量繁多的导线，使照明、调光、百叶窗、场景控制、用电负荷控制、保安、供热系统实现智能化，并成为一个完整的总线系统。
我国对家居智能化并没有提出了统一的家庭总线系统，家电行业到目前为止，对于家居智能化的发展与先进国家相比，比较落后；科研投入不够，因而，真正家居智能家电产品不多。可以认为，我国对家居智能化研究正处于实验室研究阶段。
2 建立适合中国家庭的智能总线标准的设想
家居智能化有三大作用：其一、实现安全、智能化、人性化的近程及远程控制；其二、实现家用电器的节能；其三、实现信息共享。
家庭智能化要求诸多家电和网络能够彼此相容，总线协议是其精髓所在，只有接口畅通，家电才能“听懂”人发出的指令，因此总线标准的物理层接口形式是智能家居亟待解决的重要问题之一。智能家电控制系统的实现面临着两方面的问题：(1)家庭信息需求的具体化，即数字家庭的概念模型到实际模型，国内外都进行了一些有益的探索；(2)技术解决方案，包括网络接入方案和设备互连方案。
智能家庭控制系统是以网络为物理平台，计算机网络控制技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。其总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。
我们应对建立适合中国家庭的智能总线标准进行深入研究，在了解、研究世界范围智能家庭控制的发展的同时提出并建立中国的智能总线标准，为我国的智能家居发展提供标准和技术指导。笔者认为中国家庭的智能总线可以参照日本的HBS和美国X-10协议制定我国的智能家居标准。通常智能家居系统内部传输接口可以通过两种传输途径来实现：其一是无线传输方式；其二是有线传输方式。我们可将家居用电设备基于控制特性分成若干类，这里包括网络化的信息产品、传统家电和基于家庭网络环境开发出的新的应用产品，由此，可以根据这些家电的特点，建起立家庭的智能总线。
首先建立中国的智能总线标准及协议，目前，家庭有电力线、电话线、网络线以及视频线，这些网线系统，笔者认为可以作为中国家庭的智能总线的载体，标准及协议可以分成三个部分，传统家电以电力线、电话线为控制载体，可以实行短命令控制方式；网络化的信息产品、基于家庭网络环境开发出的新的应用产品以网络线为控制载体，实行计算机系统控制方式；至于视频及安全防范系统，则应以网络线以及视频线为控制载体，实行计算机系统控制方式。下图是智能家居控制系统的框图。
图1 智能家居控制系统的框图
3 实现智能家居控制常见的技术与设想
对于智能家居控制，在建立智能总线标准及协议之后，对家电的控制关键在于接口，目前国际上流行的物理层系列接口主要包含无线射频（RF）、电力载波（PL）、双绞线（RS485等）、专用线IEEE 1394 、IEEE1394b、利用IEEE 1394 的HAVI 、蓝牙技术（Bluetooth）、无线通信以太网（IEEE802.11）、X11、无线通信HomeRF(Home Radio Frequency)、红外线技术等，这些接口涵盖了从以智能设备监控为代表的低速数据链路接口和以家庭多媒体娱乐和视频监控为代表的高速数据链路接口。从过往控制效果分析来看，电力载波（PL）、双绞线（RS485等）、蓝牙技术（Bluetooth）、无线通信以太网（IEEE802.11）、X11、红外线技术等比较适合智能家居控制，因此，在今后的研究中，我们应该加强对相关技术在家居控制的接口的深入研究，制定中国智能家居控制长远规划，统一制定全国的接口技术标准，设计并研发相关的接口IC，以利于中国智能家居控制的发展状大。下面笔者就一些接口技术做一些深入的探讨。
1)电力载波
电力载波主要使用两种方式：窄带通讯方式和扩频通讯方式。窄带通讯技术价格低廉并且较为容易实现；扩频通讯技术在抗干扰性能上扰于窄带通讯，但技术复杂。使用电力载波应用于智能化网络家电控制中有许多优点：（1）可以利用现有的电力线组网；（2）因为不必重新布网，所以可以节约财力、物力和人力；（3）易于实现；（4）目前市场上已经有多种电力载波芯片，可以择优选用。
但是将电力载波应用到智能化网络家电控制中还存在许多技术难点：（1）如何设计基于电力载波控制的智能化家电网络的体系结构；（2）如何制定电力载波通讯协议,使得它们之间能够相互可靠地传递信息；（3）如何克服电力载波固有的信号衰减、阻抗失配以及等幅振荡干扰等问题；（4）如何设计电力线接口（PowerLine Interface,简称PLI）。
2)蓝牙技术
蓝牙技术是由蓝牙SIG(Special Interest Group)联合制定的近距离无线通信技术标准，其目的是实现最高数据传输速率1Mb/s(有效数据传输速率是721kb/s)、最大传输距离为10米(增加功率后可传输100米)的无线通信。蓝牙技术具有以下几个特点：工作于2.4GHz的ISM(工业、科学、医学频段)频段，无需申请频率许可证；采用1600hop/s的快速跳频技术；采用正向纠错编码(FEC)技术；采用FM调制方式，设备简单；支持点到点、点到多点通信；协议体系完备，充分支持现有高层协议；设备体积小,便于携带或移动,成本低廉。基于蓝牙技术的家居智能网络是用近距离的无线通信技术取代线缆，构建智能化的无线家居网络。
蓝牙家居网络使蓝牙网络家电、蓝牙通信控制器和其它嵌入蓝牙模块的设备，利用无线方式连在一起,使之相互通信；同时，利用具有路由功能的蓝牙家庭网关和外部网络相连,构成家庭式网络系统或家庭局域网，提供集中的或异地的音频、视频通信、计算机控制和管理等，使信息在家庭内以及与外部之间充分流通和共享。蓝牙分布式智能家居网络是沿用工业控制方案，将控制功能下放到相当于工业控制中下位机的蓝牙通信控制器上，实现分散控制、集中管理的模式。
蓝牙智能家居网络中由于蓝牙技术和信息处理技术的局限，其缺点也是不可忽视的。其表现如下：由于每台蓝牙设备最多同时只能和7台设备保持连接，而蓝牙通信控制器需要和较多的设备交互，如果想和更多的设备协调，需要工作模式的转换，影响处理效率，甚至导致通信失败；由于同一设备可能接受很多信息，如果微处理器对信息采用排队处理，时间延迟将增加；在蓝牙分布式智能家居网络中，蓝牙通信控制器之间、蓝牙通信控制器和蓝牙设备之间、蓝牙设备都有信息传递，造成串扰，同时通信路数越多，串扰越大，通信距离和传输速率都随之降低。
3)射频（RF）技术与红外技术
射频（RF）技术成熟度高、成本低廉，穿透性也非常好，但缺点是没有统一的标准，各公司的通信协议都不一样；红外技术非常成熟、具有很好的灵活性和可移动性，成本也非常低廉，但受到障碍物的限制，没有穿透性，方向性较差，也没有标准的通信协议。目前，由于无线射频无需增加附加的布线资源，数据传输性能可靠且成本低廉，因而成为目前最现实和最受欢迎的物理层接口形式之一。可以预见，随着无线方式的逐渐成熟，它将在未来取代有线通信，成为家庭网络的最佳连接方式。
家电的控制关键在于接口，接口的关键在于由协议做成的控制集成电路，我国在半导体集成电路生产的研究水平较低，所以，今后，一定要从基础抓起，抓紧对家智能控制集成电路芯片的研究与生产；另外，也可利用现有相关技术，对家智能控制集成电路芯片进行开发，目前，有若干的集成电路芯片，可用于家电的智能控制，如电力载波控制的芯片，ARM技术芯片，以及目前较为常见单片机芯片。
很简单的讲，您家里空调、电视、DVD每样设备都单独使用一台遥控器，我们是否能够把他们几合一呢？岂不是更加方便？管理这么一堆设备从软件上来讲肯定是复杂的多了，从硬件方面当然也需要功能更加强大、功耗极低、价格更廉价的处理器来支持，32位的ARM处理器能够轻松完成以上需求。嵌入式系统领域显然已经成为另一种科学，也由于网络与通讯的高速进步，带动了信息家电，信息工业的潮流，嵌入式系统已经成为不可或缺的生活必需品。
图2ARM嵌入式应用于各行业框图
ARM公司并不生产芯片，他向芯片制造商提供知识产权，优异的体系结构和开放的平台，使ARM处理器应用非常广泛，各大公司都同时投入大量的人力研究ARM内核的处理器，这不同于CPU几乎由2家公司垄断生产，ARM处理器的选择范围非常宽广，同内核可以选择任意一家厂商的芯片。由于多家的支持努力，基于ARM内核的处理器芯片外设非常丰富，这个用户带来了极大的方便，很多情况都可以一个芯片就可以完成全部的资源需求。
ARM处理器的优点，ARM处理器本身是位设计，但也配备16位指令集。一般来讲存储器比等价位代码节省，然而保留了32位系统的所有优势。 ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80％。 CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提高了性能和灵活性。ARM内核最初是位手持通讯设备设计的，所以他的功耗非常低。
由上可看出ARM技术是一个以开放性源代码进行开发设计的芯片，只要抓紧开发，我们就能开发适应与家电智能控制中央处理的芯片。
目前，单片机器件技术发展很快，例如单片机器件STC12C5410AD系列内设置1TCPU、12K闪存、有A/D转换、PWM输出、16位定时器等许多功能，其最大优点是可以用C语言与汇编语言混合编程，这些都为研发智能家电芯片提供方便，因此，笔者认为，单片机器件可以用于家居智能控制的单元型控制芯片。
4 结论
随着智能化技术的发展，实现家居智能控制的各方面条件更加成熟，笔者对家居智能控制的发展提出一些想法，相信对从事家居智能控制设计的人员会有一些帮助。
参考文献：
[1]严厉平.嵌入式智能家庭网关的研究与设计[J].微计算机信息.2005,2:14-16.
[2]STC12C5410AD系列单片机手册[S].宏晶科技,2006-08-07.
[3]ARM嵌入式教学实践教程[M].华中科技大学出版社,2003.11.
[4]张金家.剖析“智能家居集成及其平台技术研究” [J].建筑及住宅社区数字化技术应用研讨会论文集社，2003.
[5]方天培.居住小区智能化系统 [J]城市・建筑智能系统，2002（10）.
