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智能家居系统范文1
关键词：智能家居 构成 技术 发展预测
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—030—02
1 智能家居的国内外发展情况
智能家居是指通过利用电脑、网络、综合布线技术等，建立家庭信息管理平台，将家居生活中的各种子系统（防盗报警系统、家电控制系统等）联系成一个整体，通过一定的媒介平台，如电脑网络、有线电话、GSM网络等，构成家庭信息与外界的沟通的通道，实现家居用品的远程控制和监测，满足人们对家居系统安全、舒适、方便方面越来越高的要求。随着科技的进步和人们对居住环境要求的提高，只能家居系统拥有广阔的发展前景。
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（United Techno1ogies Building System）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。
我国上世纪末引入了智能家居，智能家居在我国发展逐渐被人们熟悉，现在逐步进入快速发展的时期。2000年，我国召开了首届国际建筑智能化峰会，智能化家居开始在国内推广，到2005年，我国信息产业部批准《家庭网络平台》和《信息设备资源共享协同服务》两个技术标准，只能家居在我国取得飞速的发展，到现在，我国已有10余家企业相继加入这个行业，如居美宜家和天津瑞朗智能家居电子科技有限公司，中国的智能家居市场逐渐被打开。智能家居的概念被越来越多的人所熟悉，有不少人在装修时会考虑智能家居的购买，智能家居系统逐渐进入了一些的大型社区，进入市民的生活。近年来我国房地产业的迅速发展也使智能家居受到更多的关注，智能家居成为房地产开发商的炒作的卖点，将智能家居引入新建楼盘中。随着市场的扩大，很多厂家都将自己原来单一的产品进行技术整合，加入智能家居控制使其功能更加完善和人性化，从而取得更好的经济效益，也使智能家居控制更加普及。随着智能家居有其方便、安全、人性化的优点，很多消费者都在考虑选择智能家居产品。
虽然我国智能家居的发展前景令人欣慰，但也存在很多阻碍因素。我国智能家居发展还不成熟，缺乏统一的设计和评价标准，市面上的产品稳定性和可靠性还不够，安装和吊饰成本高，一般公民承担不起，不能大范围普及，另外还缺乏各行业之间的良好的合作体系，这些问题都限制了智能家居的发展。
2 智能家居控制系统的构成
智能家居要实现的主要功能包括：遥控控制功能、高加密（电话识别）多功能语音电话远程控制功能、定时控制功能、集中控控制功能、场景功能、网络远程控制功能、全球网络视频监控功能、安防报警功能、影音设备共享功能、数字家庭客厅娱乐系统、背景音乐系统、指纹锁、新风空气调节方案、宠物保姆，概括起来主要是家庭安全防范、家庭设备自动监控、设备远程控制、家庭通信几方面的功能。
智能家居系统主要的组成部分是：系统服务器、家庭控制器、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、探测器、传感器、执行机构、打印机等。其中系统服务器、家庭控制器、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS将家电设备联系在一个网络中，构成家具设备之间、同外界的信息交流的通道，交换机、通讯器实现信息的交换，探测器、传感器将设备相关的信息传递给控制器或者通讯器，控制器接受设备相关信息输出控制信号实现家居设备的控制、调节，执行机构接受控制器的控制信号，实现家居设备的开关和调节，如继电器等，打印机用于打印一段时间家居控制系统的工作情况。
3 智能家居系统的相关技术
智能家居系统综合了多种先进的技术，包括计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术等，都是较为先进的科学技术，计算机技术、数字技术、网络通信技术是现在的热门技术，还在迅猛的发展中，智能家居系统也会随着这些先进技术的发展和更新换代而发展。
计算机技术是上世纪最伟大的科技发明之一，计算机已被人们大量使用，可完成算数、逻辑运算等，同时有大容量的存储器，配件包括鼠标、键盘、显示器、打印机等，功能强大。但是在智能家居控制系统中有时候会选择功能没有那么强大，体积小、价格便宜的微控制器，如单片机。数字技术是随着计算机技术的发展而产生的技术，主要是将普通信号转换为计算机可识别的二进制码进行运算、存储、传送、还原的技术，在工作过程中还要完成信息的编码、解码和压缩，也被称为数字控制技术。网络通信技术通过计算机和通信设备对图形文字等信息进行采集、处理、存储和传输，达到资源共享，是智能家具控制系统实现远程控制的关键，近年来网络通信技术发展得功能更加强大，形式更多样化。综合布线是建筑物内信息传输的网络，使语音、数据通信设备、交换设备和其他信息管理系统相连，同时与外部网络相连，是建筑物信息传送的神经。
4 智能家居系统的发展预测
智能家居系统是因人们对家居生活的更高要求而产生的，它的发展也会因为人们的要求的变化而发展，把握住消费市场的方向，会跟着人们对家居系统的要求的提高而变得功能更多样化，稳定性和可靠性都大大提高。智能家居是多种技术融合的产物，它的发展速度和发展的方向还会受到这些技术的发展的制约。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
智能家居系统可以提供全方位的信息交换，优化人们的家居生活，提高家居生活的安全性、舒适度，做到能源的节约。因人们对家居生活要求的提高，智能智能家居要做到实用性、易用性和人性化，家居系统操作会越来越简单，功能更加实用、更强大、更智能，扩展更多的生活服务和健康服务，功能会功能将会越来越精彩。
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。智能家居控制系统多为小区配套系统是一段时间内智能家居的发展情况，但最终智能家居会独立出来，可以根据用户的喜好和需求自助选择系统功能。
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。
“可持续发展”是现在的经济和工业发展的主张，智能家居系统要通过智能化的手段达到节能减排，使用户长期受益，智能家居才能在市场中有旺盛的生命力。
4.2 从相关技术的发展看智能家居控制系统的发展
智能家居控制系统涉及的技术领域都处在飞速的发展中，智能家居也会随着这些技术的发展而发展和改变。
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（电话线、以太网、电力线）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，功能需求的多样化对智能家居的硬件平台提出了更高的要求。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。今年兴起的物联网技术也将给智能家居的发展带来新的契机。
5 总结
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。到现在智能家居对人们来说已不是一个陌生的名词，已经开始逐渐进入人们的生活，走进一些新兴的大型小区，但是由于其安装和调试成本较高，没有确定的规范，没有行业间的合作体系，智能家居在我国并没有普及。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。
参考文献：
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智能家居系统范文2
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。
4 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
·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
·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Cable Modem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Cable Modem)、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
·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。 6 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
康居住宅家庭控制器功能设置表
级嗣
消防
安防
访客对讲
家电监控
表具数据远传
基本级(1A)
1．在住户内安装紧急按钮开关。
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
智能家居系统范文3
【关键词】无线控制；远程控制；温度控制；安防控制；能源管理
1.引言
近年来随着人民生活水平和知识层次的不断提高，人们也将注意力越来越多的放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上，因此也就产生了对家居智能化的需求；与此同时，在科学技术方面，计算机控制技术与电子信息通讯技术的飞速发展也促成了智能家居系统的出现。开发智能家居相关产品不仅能够满足人们生活的需要，对整个社会信息化进程的推动作用也不可忽略。
我们基于上海未来伙伴机器人有限公司创新套件设计了一套智能家居控制系统，利用结构部件、连接部件和传动部件以及传感器完美得组合在一起，通过能力风暴控制器、单片机系统、无线模块、GSM模块等，实现了家居的无线控制、远程控制、温控、安防控制等功能，使人们的生活更加便捷、安全、舒适。
2.系统总体设计方案
家居智能的基本目标是，将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安防装置连接到一个家庭智能化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。根据智能家居所需要的功能，我们按照与家庭所处位置的远近，将系统归纳为远程控制、无线遥控控制和本地集中控制三种控制方式。
远程控制通过手机发送短信形式进行控制，此方案主要用到GSM模块和单片机，手机发送指令到GSM模块的SIM卡，然后根据用户的指令来控制家电设备或者接收报警信号并向用户报告。使人们身在外地就可了解家中的各种状态。
无线控制功能是通过无线发射接收模块实现近距离控制功能，主要包括对家电的近距离控制和接收报警信号，节省了无线通信不必要的费用，也省去了花在综合布线上的费用和精力。其主要电路由51单片机模块电路、无线发射接收电路、能力源控制器、AS-UⅢ智能机器人组成。
“自动+手动”控制包括路灯、太阳能草坪灯、走廊灯控制的自动控制，可节约能源。空调、花园浇水、窗帘是采用“自动+手动”控制，既可以自己通过按键控制开关，也可以自动控制。
3.硬件电路设计
3.1 无线控制系统
用户通过终端控制器发射指令，由接收系统对电饭煲、热水器、排风扇进行开关控制。用户通过终端控制器发射相关指令，接收系统对大门、车库门、房门也可进行开关。采用AT89C51单片机，通过功能按键选择以上的开关控制，由12864液晶显示器进行显示相关状态，同时蜂鸣器起到报警的作用，使用2400bit/s无线模块实现近距离无线控制。无线终端控制器的框图如图1（左图）所示。接收系统通过解码实现对家用电器、门等控制。同时门上安装磁敏传感器检测门的位置，使门实现自动开关功能。接收系统的框图如图1（右图）所示。
无线终端器的电路原理图见图2所示，电源为5V直流电，12864液晶显示器中RP1可以调节显示器的亮度，S1-S6为无线终端控制器的功能选项按钮，S7为单片机复位按钮。AY1为蜂鸣器，当单片机20脚输出低电平时，Q1导通，蜂鸣器开始鸣响。2400bit/S为无线模块，当接收到无线信号时，单片机进行解码，并通过12864与蜂鸣器显示相关数据。
3.2 远程控制系统
用户通过手机发送短信，GSM模块接收到手机的指令，通过单片机进行远程控制电饭煲、浴室热水器、浴室换气扇等的开关。控制系统框图如图3所示。
手机发送指令给GSM指定号码，从而实现远程控制的功能。指令表见表1。
3.3 “自动+手动”控制
3.3.1 温控系统
卧室内，用户可以“手动”设定空调的温度，使室内的温度控制在人体舒适度范围之内，当室内温度和设定温度有偏差时，就会“自动”启动空调开关，并且会自动进行制冷或制热的选择。控制框图如图4所示。
3.3.2 自动洒水系统
通过传感器检测土壤湿度，土壤干燥时启动洒水系统为花草浇水，当湿度达到一定值时，洒水机停止工作，或人为进行洒水系统的开关。控制系统的框图如图5所示。
3.3.3 风力发电系统
当风力达到一定时，风力发电系统自动工作，由存储装置储存电能，供电给用电器。
3.3.4 自动太阳能草坪灯系统
白天，通过屋顶上的4块太阳能板进行蓄电，晚上，电池给草坪灯进行供电，控制器采用5251专用芯片进行光线检测、升压驱动。
3.3.5 灯光控制系统
利用光敏传感器检测太阳光，当白天接收到太阳光时，路灯灭。晚上接收不到太阳光时，路灯点亮；利用声音传感器检测走廊声响，当有人走过发出声音时，传感器接收到信号，走廊灯亮，延时10秒后，走廊灯熄灭；利用光敏传感器检测环境明亮程度，当早上接收到太阳光时，电机正转，窗帘打开；晚上光线比较弱时，电机反转，窗帘关闭，框图如图6所示。
3.4 安防系统
本系统设计的安防系统包括防火系统、防盗系统和紧急求救系统。框图如图7所示。
利用温度传感器检测室内温度，当发生火灾时，温度升高，启动报警功能，房屋周围4个LED灯闪烁，喇叭声音报警，同时灭火系统（喷水）启动。并通过无线模块向终端控制器发送一个信号，终端控制器报警以及时提醒房主，同时，GSM模块也向房主发送短信进行提示。
利用红外反射、接收装置安装在门上，当大门关闭时，如果有人进入，启动报警，无线控制终端显示盗贼进入，并报警，提醒房主及时处理，同时，GSM模块也向房主发送短信。
当别墅内人员（尤其是弱势群体的老人和小孩），出现紧急情况时，按下呼叫按钮，启动紧急呼叫系统，报警器会发出“呜呜～”的报警声，同时GSM模块也向房主发送短信，表示家中有紧急情况。
4.软件程序设计
本系统用的软件主要采用上海未来伙伴机器人有限公司提供的VJC流程图编程和单片机C语言编程相结合，VJC流程图编程更加直观形象，流程图采用模块化编程的形式，接近人类自然语言，流程图程序的形式与标准流程图完全一致，简单易学，是学习单片机C语言编程的基础。编译好的流程图下载到能力源控制器，然后进行程序的调试，最后实现其功能。
4.1 走廊灯路灯程序
4.2 风力发电与自动洒水
5.制作和调试
本系统利用上海未来伙伴机器人有限公司创新套件设计了一套智能家居控制系统，将结构部件、连接部件和传动部件以及传感器完美得组合在一起，搭建成一套家居系统的框架，再通过能力风暴控制器、单片机系统、无线模块、GSM模块等，实现了智能家居控制系统。实物如图10所示，经过调试，系统都完成了以上功能。
6.总结
本套智能家居控制系统具有以下创新点：
（1）无线控制和远程控制相结合，既能进行近距离无线遥控控制也能进行远距离控制。
（2）具有太阳能、风力发电装置，为晚上草坪灯供电，起到了很好的节能作用。
本套智能家居控制系统通过模拟实物制作和调试，都能达到智能家居的功能，达到预期的效果。在应用到实际家庭中，也能实现这些功能。因此对开发智能家居控制系统有一定的借鉴意义。
参考文献
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[3]古鹏，温武，陈耀华.新型单片机芯片实现家居智能控制的单元设计[J].电脑知识与技术，2008（7）.
智能家居系统范文4
关键词：智能家居；ZIGBEE；家庭自动化；无线传感网络；Android；移动应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.126
0 引言
随着21世纪社会经济高速发展，人们对智能化生活的要求越来越高，智能家居产品如雨后春笋般发展，之前各式高端大气的智能家居逐渐进入平民家庭。但是传统智能家用电器系统结构复杂，过分注重智能性与用户体验，导致了很多设备在待机状态下能量损耗巨大，在总体上浪费了大量电能。作者马芳在论文[1]中提出过利用智能开关的定时闭合断开来实现节能的方法，这种实现方式虽然断电时效性高，但是缺乏对一些关键电器设备的用电分析，容易造成节能错误而带来的家庭用电质量下降，给客户带来不好的体验。 针对当前智能家居节能形势，本文提出了ZIGBEE与ANDROID平台的智能家居节能系统，通过更有说服力的用户用电习惯数据分析对各智能家居设备分配节能时段，定制更灵活的智能家居待机环境，重点解决智能家居待机功率消耗问题。
1 ZigBee相关技术与待机能耗
1.1 ZigBee技术解析
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入到各种设备中，同时支持地理定位功能。
作为一种无线通信技术，ZigBee具有如下特点：功耗低，成本低，时延短，网络容量大，高可靠性。 同时它也是一种无线连接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和915 MHz（美国流行）3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的传输速率，它的传输距离在10-75m的范围内，但可以继续增加。
1.2 待机功率损耗
待机能量研究。张友军等研究待机能量的专家学者在论文[2]指出电器在待机状态下的消耗功率不容忽视，而所谓的待机状态，指的是电器在不执行任何功率或者执行某些功能时候电器功率都达到最小化的情况。如今的智能家居电器，则大多增加了待机模式，有一些也称为睡眠模式。设计者通常为了追求用户体验和实现产品与协调器的实时通讯，在内部编程设定了电器设备的能耗监测模块，这也就意味着单单依靠粗放的智能家居管理系统，智能性质使得更多的家电始终保持待机状态，以便卫星，微波，WIFI等通讯网络连接，这会大大造成待机功率的损耗。
2 基于ZigBee的智能家居节能系统
2.1 系统架构
从技术架构层面上看，智能家居节能系统分为执行层、通信层和应用层。执行层主要负责环境信息，用电功率信息和上层指令的执行，如各个智能家电。通信层作为应用层和执行层间信息传递的桥梁，比如家庭网关与协调器。应用层则是进行采集数据分析、对情景进行逻辑判断和提供人机交互界面等。
整体系统运作流程分为指令调度方式和智能数据分析方式。指令调度方式：用户通过安卓的APP软件进行3G/WIFI等网络协议进行指令发送，家庭网关接收信息后，进行用户认证，确认用户权限符合后将应用层指令帧转换为硬件的指令编码传递到协调器，最后由协调器判断指令编码进行智能家居的电路开关调节等操作。
智能数据分析方式：协调器通过电路中的功率传感器实时发送指令编码给家庭网关，由家庭网关进行数据收集，并分配时间段与信号帧传输到用户APP上。用户APP后台拥有智能待机规律算法，实时分析获取的数据并进行排序归档，并通过每个时间节点进行决策树运算，得出用电预测结论来提醒用户断电节能。
2.2 硬件架构
ZigBee芯片引用论文[6]硬件设计，选用32位基于Cortex-M3 ARM核心片上系统EM357，集成了2.4G与IEEE802.15.4兼容的无线收发器；使用192KB闪存和12KBRAM存储；具有较高的抗干扰性，可以与其他2.4G网络共存；同时具有产生随机数AES-128的加密引擎；硬件支持网络级调试；可以作为ZigBee协调器，路由器或者终端设备。
硬件的主要设计包括家庭网关和终端节点的硬件设计，下面以家庭网关为例。
为了充分利用Android移动端的资源和高计算能力，家庭网关采用用ZigBee USB Dongle方式实现。Prolific公司的PL2303HXD芯片是一款支持USB转串口的桥控制器，可在Android系统上以USB形式来提供串口功能。
2.3 网关设计
（1）家庭网关软件设计采用了QT这款老牌嵌入式编程工具。控制网关方面QT同时也提供了大量的开发文档和WebKit引擎支持。
（2）设计ZigBee节点控制指令，指令格式：桢头+节电编号+模块ID+传感器ID+命令+桢尾。
（3）QT串口编程：QextSeriaIport类：该类主要是实现串口与串口间的通讯，通过函数openCom（）实现打开设备，再利用readCom（）实现读取串口指令（指令如图）。最后在setLightStates传递各个传感器输送的信号，读取的信息保存在数组中，由槽函数connect（）进行处理。
2.4 移动端与待机规律节能算法实现
移动应用端采用了安卓平台，为了提升移动端运行处理效率，故简化了传统智能家居驱动模块，采用了android-async-http开发框架，降低了数据压缩和排序压力。
关键的算法技术：用户家电待机规律节能算法。
智能家居系统范文5
[关键词]智能家居控制系统 研究 设计
中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）24-0098-01
目前，我国的智能家居控制系统已经得到了一些有益的发展，智能家居市场也相继出现，不断的有相关智能家居产品问世，但是我国的智能家居产业发展前景并不乐观。这种问题聚焦为我国的智能家居产品的生产没有一个全国通用的统一标准，每个智能家居生产厂家都根据自己公司的相关技术能力开发符合本公司特点的智能家居产品，这种产品生产的无规则性严重制约了智能家居的生产和开发。
一、智能家居控制系统的基本概述
（一）优势分析
与普通家居相比，智能家居不但保持了传统家居的居住功能，而且还新增了建筑网络通信，配备了信息化家电，实现了家居设备自动化。智能家居系统成为将系统、结构、服务、管理融合为一体的高效率、高舒适度、高安全感、高方便性和具有环保性的新型居住环境。
（二） 需求分析
智能家居指的是利用嵌入式技术、网络技术与通信技术，将智能家居的各子系统有机地与人们的日常家庭生活联系在一起，通过综合管理，增加人们生活和家居的舒适感与安全度。第一章论述了国内智能家居系统的发展状态。目前，智能家居系统通常是在高端酒店和住宅布局和安装。智能家居系统在普通人家里的大规模推广困难有两个主要原因：布线复杂不利于完成住宅建设布局和安装;系统单调，缺乏可以定制和个性化的服务。
二、智能家居控制系统技术
（一）无线组网技术
常见的构建“无线家居”的无线通信组网技术如下：蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，是由东芝、爱立信、IBM、Intel、和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。HomeRF是由HomeRF工作组开发的，适合家庭区域范围内，在PC和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准[1]。Zigbee是ZigBee联盟建立的技术标准，基于IEEE802.15.4标准，主要适用于自动控制和远程控制领域。
（二）WIFI组网技术
WIFI无线网络的拓扑结构主要有两种：分别是Ad-Hoc结构模式和Infrastructure结构模式。Ad-Hoc结构是一种省去了无线AP（Accesspoint）而搭建起的对等网络结构。Infrastructure结构是WIFI网络应用最为广泛的结构，它是STA（工作站）和无线AP共同搭建起来的网络结构，整个网络成星状，中间的无线AP起桥接作用，这样所有的STA就可以通过无线AP与其它有线或无线网络进行信息交互。本次设计采用的主要也是该模式[2]。
（三）WIFI无线传感器网络的结构
WIFI无线传感器网络由采集系统、WIFI无线网卡、ARM嵌入式系统、无线AP等四部分组成。所有测试节点通过控制WIFI无线网卡将测试数据传输到无线接入点，再由无线接入点桥接转发到远端的控制台。每个测试节点以ARM嵌入式系统作为控制中枢，嵌入式系统通过总线接口控制采集系统的数据采集，同时通过RS232接口控制WIFI无线网卡的数据收发。
三、智能家居控制系统方案设计
（一）智能家居控制系统结构设计
本论文设计主要将智能家居控制系统主要分五个部分组成：电源部分、控制器模块、各个功能子模块、智能家居控制系统内部通信以及智能家居控制系统外部通信。电源部分：电源部分是为整个智能家居控制系统供电，因此是硬件设计的重点，在控制设备设计中是用直流开关电源接220V电压来接入设备为系统供电，现在的ARM处理器为了减少系统的功耗、便于电源管理，采取多组电源供电的方式来工作。控制器核心板：中央控制器是整个智能家居控制系统的核心，本设计采用嵌入式ARM-STM32F103芯片，通过一些预留I/O接口来连接其它功能子模块，并可以在客户需要其他功能时做出设备的扩展。功能子模块：功能子模块以控制器为核心，实现系统所需的特定功能，比如：智能灯光的控制、家庭电器设备的控制、室内温度及气体的采集、远程控制等。每个模块的实现功能都是由控制器来发送指令。智能家居控制系统内部通信：其主要实现的功能是完成中央控制器与功能子模块之间的信息传递。经过前面对有线与无线通信方式的分析与研究，本次设计采用无线通信方式做为智能家居控制系统的内部通信方式，并结合无线通信特点，本设计采用WIFI以及串口通信做为内部通信方式。智能家居控制系统外部通信：主要功能是实现用户通过Internet远程操作与控制家居设备，随着我国目前宽带网络的发展日趋完善，技术的不断成熟，现阶段我国常用的宽带接入方式有两种：ADSL、无线上网及常说的WIFI，因此在控制系统中采用这两种方式，添加W5300网关模块，并将WIFI作为其外部通信，以此来降低系统成本及复杂度。
（二）智能家居控制系统方案框图
经过对智能家居控制系统方案的选择及技术手段的选定，下图给出本次控制系统方案框图。由图可见，本次论文设计旨在实现的功能有：通过温湿度传感器采集房间的温湿度、通过气体传感器采集空气有害气体浓度、通过光照传感器测量房间光照度，通过无线网络实现智能家居统控制系统同Internet网络连接，并通过Yeelink网络实现实时检测与开关控制。
四、结语
总而言之，随着社会的发展，人们的生活环境在受到越来越大的威胁，集中体现为人们的生活环境在不断恶化，如果不对人们的生活环境进行高度重视，人类的可持续发展将受到严重威胁。所以世界各国纷纷采取了节能减排和低碳经济发展的策略。然而建筑作为人们日常生活中的最重要载体，其内的能源消耗和碳排放是低碳经济发展的一个重要方面，所以应该大力发展智能家居，在人们的居住环境方面对生活质量进行改进。人们越来越追求生活质量，所以用家庭智能化系统，具有重要的意义，也符合大众的心声。因此，智能家居控制系统有一个非常光明的前景，这也是本课题研究的意义。
参考文献
智能家居系统范文6
关键词：智能家居；MVC；界面定制；用户界面
中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-1302（2014）10-00-03
0 引 言
随着社会信息化、智能化的快速发展，市场上智能家居应用软件越来越多，控制的设备越来越复杂，给用户操作带来了不便。支持界面定制的智能家居控制系统，可以让用户根据自己的意愿，定制个性化的控制界面，真正给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。目前，只有少数国外公司提供了相应开发工具，但是进口软件价格昂贵，不利于推广，无法满足用户需求。因此，国内智能家居市场急需一种支持界面定制的控制系统，来满足广大用户的需求。
本文提出一种基于智能终端可定制用户界面（User Interface，UI）的智能家居控制系统，并结合 MVC设计模式，展开了对家居设备控制界面定制技术的研究工作。家居设备种类繁多，首先将设备归类，用面向对象的思想将其抽象化，并定义其控制属性、参数和行为等；然后，针对不同种类设备，设计运行在智能终端系统的各个显示界面、操作界面等，将家居设备控件化；最后，将对象控件相关联，设计界面生成器，使用户可以定制个性化界面，极大地提高了界面的友好性。同时，本文还结合Android智能终端，给出了具体设计实例。因此，对基于移动终端设备的智能家居系统界面定制技术的研究，具有很高的现实价值和实际意义。
1 智能家居系统概述
1.1 智能家居系统分类
智能家居系统根据其功能主要可归为以下几大类：
1.1.1 智能照明系统
（1）室内照明灯具
室内照明灯具主要分为：吸顶灯、吊灯、壁灯、台灯、节能灯、落地灯等。
按照光源划分为：1）白炽灯：卤素灯、石英灯；2）荧光灯：日光灯、节能灯等；3）HID：高压汞灯、低压钠灯等；4）LED：二极管、LED系列。
（2）照明控制方式
照明控制方式有两种，即开关控制和调光控制。开关控制主要是开关调控，即静态控制方式，主要利用断路器控制；调光控制是动态控制方式，即要实现改变光源的光通量的输出[1]。
1.1.2 电器控制系统
常见家用电器按控制方式可以分为两种：一种是简单控制电路的通断来控制电器的控制器，主要可控制冰箱、热水器等家电；另一种是模拟红外遥控器发出信号的控制器，主要可控制空调、电视机等使用红外遥控器的家电。
1.1.3 智能遮阳系统（电动窗帘）
系统对电动窗帘的控制，实际上是通过控制电机来实现开、关、停的智能控制。控制对象可以使各种带电机的设备，如电动门、电动窗户、电动投影幕等。
1.1.4 安防监控系统
系统通过燃气探测器、烟雾探测器来监测有无煤气泄漏及起火等危险情况发生；通过红外探测器、门窗磁探测器、网络摄像机、智能门锁来监控有无外来人员入侵[2]。如有发生以上危急情况发生则自动发出报警信号。
1.1.5 环境监测系统
系统主要通过各传感器检测室内环境，包括温度传感器、湿度传感器、PM2.5监测仪、甲醛监测仪等[3]。
1.2 智能家居系统框架
智能家居系统框架可以划为应用层、智能家居控制界面定制平台、网络层、感知层四个组成部分，图1所示是智能家居系统框架图。
2 控制对象分析
2.1 属 性
家居设备定义的属性有以下几方面：
①设备名：用以区分不同设备。
②设备位置：用来说明每个设备在家中所处的位置。
③设备图片：每类设备配置一种图像，用以在智能终端上显示，用户操作时，选择相应图片即可。
④设备种类：设备种类有受无线信号控制的灯类，受红外遥控器控制的电视机空调类、有消息传递到智能终端的传感器类等[4]。
图1 智能家居系统框架图
首先设计一个设备父类，该类为抽象类，家居系统内各类型的可控设备，都可以继承设备类来实现。可设计空调类、灯类、冰箱类、传感器类等继承设备父类。
在操作时，使用类生成的对象描述具体家居设备。例如操作某个灯具时，使用灯类生成对象并分配资源，操作结束后，对象消亡，回收资源。
2.2 操 作
将设备提供的功能，以函数接口的形式对外提供，最终用户也是通过这些接口信息，来定位某个特定设备上的具体功能[5]。该功能函数的基本特性：函数名、功能说明、函数返回值、函数的参数、参数方向、类型和取值范围。
函数返回值的类型主要有：无返回值型、整型、浮点型、字符串型。
函数参数方向有三种：1）参数是由客户端发送给服务器端的，不需要返回值；2）参数是由服务器端发送给客户端；3）参数是由客户端初始化，发送给服务器端，服务器能够修改参数的值。
2.3 状 态
一般情况下，对设备的操作是对设备某一状态的改变。描述设备的状态，状态声明应在操作声明之前。状态的描述包括：状态名、状态说明、状态值类型、期望状态值、实际状态值、异常信息。
状态名与改变该状态的函数名直接相关；状态说明和操作中功能说明一样，是一个字符串对象；状态值类型可以是短整型、浮点型、字符串型和枚举类型。
2.4 常见家居设备功能和参数
家居设备种类繁多，本文针对几种常见家居设备进行了抽象，其功能和参数描述如表1所列。
表1 几种常见家居设备功能和参数描述
设备名 设备位置 功能设置 参数数据类型
灯 整个家 开关状态设置 布尔型
亮度调节 短整型
空调 卧室
客厅 模式调节、风速和风向设置 字符串型
温度设置 短整型
开关状态设置 布尔型
冰箱 厨房 温度设置 短整型
开关状态设置 布尔型
电视机 客厅
卧室 节目菜单
屏幕亮度、音量调节
开关状态设置 字符串型
短整型
布尔型
温度
传感器 整个家 模式设置
温度调节 字符串型
短整型
由表1可知，家居设备控制对象按其功能属性和参数数据类型，主要可以归为以下几类：
（1）开关类：主要是具有请求/响应两种状态的设备，如灯的熄灭、电器电源的通断等。
（2）可调控类：主要是控制和调节具有连续/非连续状态变化的设备，如灯的亮度调节、空调和冰箱的温度调节，电视机的音量调节等。
（3）数值类：主要是包含数据信息的设备，如传感器的数据显示。
（4）菜单类：主要是受红外遥控器控制的设备，如电视机、空调等具有功能设置菜单。
3 智能终端界面设计
3.1 MVC模式
在智能终端用户界面的开发过程中，采用的是MVC的软件开发模式，图2所示是MVC模式结构图。该软件框架中，包含了提供处理用户输入的控制器，显示用户界面和图像的视图以及用来保存数据和代码的模型[6]。根据 MVC 的设计原则，UI与程序逻辑是完全分离的。
3.3 控制对象与控件的映射关系
根据对家居设备功能服务中操作属性以及变量类型的分析，抽象形成的设备功能服务操作属性和智能终端设备UI控件之间的基本映射关系如表2所列。
图2 MVC模式结构图
3.4 业务逻辑控制
业务逻辑控制的自动实现，相当于将家居设备功能服务操作集合的描述信息，映射到UI模块中的控件事件上，以此实现对控件的逻辑控制功能[7]。
首先，根据该操作的输入输出属性的判断完成 UI 模块中的控件的选择和映射；通过控件的状态变化属性事件，自动生成绑定到控件事件的业务逻辑代码；然后，通过操作该控件，调用处理控件事件的逻辑控制代码；最后，采用终端系统中的线程机制完成与设备的通信，获取相关的信息，并将之在用户的控制界面上反映出来。
表2 家居设备操作与UI控件映射关系
设备操作属性 UI控件 设备操作属性 UI控件
布尔型变量请求/响应操作属性 双状态
按钮控件 连续区间
特定变量 滑动条
控件
枚举变量类型
（变量在三个以内） 单状态
按钮控件 非连续区间
特定变量 可调节的
文本框控件
枚举变量类型
（变量在三个以上） 下拉列表
控件 有输入操作
（单参数列表） 单选框
控件
字符串类型
（只有输出操作属性） 文本显示框
控件 有输入操作
（多参数列表） 复选框
控件
字符串类型
（输入输出操作属性） 可编辑文本框控件 图片类型
（输入输出操作） 图片按钮
控件
4 设计实例
本文结合Android平台，将智能家居控制系统UI定制技术实例化。在Android 用户界面设计过程中，都是采用 XML 文件描述和配置用户界面，同时，采用 Java程序代码实现业务逻辑。
4.1 Android布局和基础控件
Android界面设计主要由View和ViewGroup对象构建。View主要完成接受用户参数和实现用户UI对象操作。View对象在设计过程中，被系统作为一个数据流进行处理[8]。 Android平台本身已经内置了丰富的用户界面控件，也可以构建自定义UI控件[9]。用户可通过修改控件属性，以达到想要的效果。控件的基本属性如表3所列。
4.2 Android事件传递和处理
Android系统有多种办法来拦截用户与应用程序交互的事件。View类提供了多个方法来捕获用户的交互事件。组成应用程序用户界面的各种UI控件都包含了与交互事件相关的回调方法[10]。当相应的事件在控件上发生时，系统将会调用这些方法。
表3 控件的基本属性表
属性 说明 属性 说明
ID ID Top Margin 上边距
Height 高度 Bottom Margin 下边距
Widget 宽度 Left Margin 左边距
Background 背景 Right Margin 右边距
Visible 可见性 Text 文本
Font Size 文本字号大小 Text Color 文本颜色
Font Style 文本字体样式 Text Align 文本对齐方式
4.3 控件拖动
在智能家居控制系统使用过程中，用户可通过布局及控件的拖动完善控制系统界面。具体流程如图3所示。
图3 添加控件的工作流程
Android控件拖动的实现，首先要检测触摸事件，主要是实现触摸事件的监听，获取触碰点位置；通过实现onTouch（）方法来处理触摸事件，对触摸事件各种状态进行定义与距离判断；最后，重新设置View的位置。
5 结 语
近几年来，随着4G技术的快速发展，移动终端越来越受到用户的青睐，便捷、友好的操作环境成为智能终端UI设计的核心需求。Android设计实例结果表明，通过UI定制技术，用户能够可视化操纵控制界面的布局生成，即使不熟悉系统操作的用户也实现美观性和交互性强的界面。因此，本文对智能家居控制系统UI定制技术的研究具有重要的市场价值和现实意义。
参考文献
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