熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟，如下是爱岗的小编帮大家找到的15篇智能家居系统设计方案的相关文章，仅供参考。

关键词 树莓派 ZigBee 智能家居

中图分类号：TN873 文献标识码：A

智能家居作为一个新兴产业，正于一个成长发展期，技术的发展更新正是物联网智能家居发展方向。当前，智能家居系统尚未有统一的行业标准，其控制方式也形式多样，但有线连接控制的方式居多，与无线相比，安装工作和使用维护的方便性都要逊一筹。随着近两年Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等技术突飞猛进地发展和广泛应用，无线技术和设备已带给人们诸多便利，悄然改变着人们传统的生活习惯。本方案在现有智能家居技术的背景下，研究无线智能家居的控制。

1 主要开发设备及环境

1.1 系统控制设备

本方案以当前迅速兴起的树莓派（Raspberry Pi）作为系统控制设备。它是一款基于Linux系统的、只有一张信用卡大小的卡片式计算机，内存为256M、CPU为ARM1176JZF-S，具有多媒体处理能力，具有体积小、价格低廉、功能强大的特点。通过通用端口（GPIO）来控制外连设备，简单的说就是给其26个针脚赋值高低电平，以达到对外部设备的控制。

1.2 无线通信设备

随着物联网的发展，衍生出来的无线连接方式多种多样，红外、蓝牙、Wi-Fi和ZigBee等都已成为开发人员研究方向。与蓝牙等相比，ZigBee在家庭自动化控制中，在功耗、距离和组网容量、时延短等方面稍有优势，而Wi-Fi则在连接互联网、智能手机和个人电脑方面表现更好，因此本方案设计使用了两种无线通信技术：Wi-Fi和ZigBee。

2 系统设计

2.1 总体设计目标

图1：系统架构图

本方案的目标是通过树莓派作为服务控制器，与ZigBee（协调器）通过串行端口直连通信。树莓派通过端口通信控制ZigBee协调器向ZigBee路由器发送控制命令，然后由与设备直连的ZigBee路由器控制设备的关断与开启。另一端，由树莓派通过Wi-Fi网卡与家庭路由器进行无线连接，从而使树莓派前端可以接入网络。一旦设备接入网络，手机客户端可以通过APP联网接入树莓派控制系统，普通PC电脑也可以凭身份信息通过登录客户端页面进行控制。其系统架构如图1所示。

2.2 子模块设计

本设计方案以智能家居系统的常用功能的子模块――智能灯光控制、智能门禁、智能窗帘控制进行设计验证，下面以窗帘控制子模块为例进行详细的设计介绍。

2.2.1 窗帘控制子模块的硬件设计

窗帘采用两个减速马达作为动力装置，两条传动线作为传动装置，两个带轴承的支柱作为转子固定。马达型号为N20减速长轴电机马达，轴长26毫米，轴径为3毫米，减速比为1：298，转速为100RPM，工作电压为12V，第三方供电，引入继电器。但为了实现电平控制正反转，采用两个继电器。

首先将N20马达的异侧端分别相连，然后将继电器1和继电器2的其余两个端口按图3与第三方电源（9V/1A）电源相连。VCC接5V控制电压，GND接地，IN1、IN2为控制端口。两个继电器的常闭端口分别为J1和GND、J2和GND，当控制端口IN1、IN2为低电平时，J1、J2和GND相连，减速电机不转动。当IN1为高电平IN2为低电平时，继电器1接通VCC和J1，左侧减速电机顺时针转，右侧减速电机逆时针转，窗帘呈开启状态；当IN2为高电平IN1为低电平时，继电器2接通VCC和J2，左侧减速电机逆时针转，右侧减速电机顺时针转，窗帘呈关闭状态。

2.2.2 窗帘控制子模块的驱动设计

窗帘设计的目标是要实现开闭实时控制。控制开关设计为三种状态：开、关、停。当按 “开”时即接通电源，左电机顺时针转动，右侧电机逆时针转动，从而窗帘内传动带拖着窗帘滑轮打开窗帘；反之，当按“关”键时，两电机转向相反，关闭窗帘；按“停”键，则供电终止，窗帘停在当前位置。

同时，为了避免窗帘全开或全闭时电机继续转动，系统还设计自保护功能，即根据电机角速度 、半径R、窗帘最大开合距离S、窗帘当前开合距离S′（0≤ S′≤S），可以计算最大转动时间T和已经转动t，T为门限值，当t=T时则自动停止。其计算公式和系统工作流程图如公式（1）和图2所示。

最大转动时间： （下转第163页）（上接第160页）

（1）

图2：窗帘控制流程图

2.2.3 系统总体设计

总体接线示意图如图3所示。其中包括了树莓派、ZigBee协调器、ZigBee路由器、继电器模块、调光模块等。树莓派RX端和ZigBee CC2530芯片的TX端相连，TX端和ZigBee的RX端相连。树莓派通过串口通信方式控制作为协调器的ZigBee（C）向作为路由器的ZigBee（R）发送控制命令，从而ZigBee（R）可以通过它的P00、P04、P05、P06、P07口分别控制电灯、电磁锁、窗帘的继电器工作，进而控制各种设备的状态。

3 实验情况及结论

实验测试时，先通过树莓派终端将系统初始化，建立好服务器控制端，通过ZigBee组网连接好子模块设备，通过Wi-Fi连接家庭局域网，然后分别通过PC机和手机APP访问控制，实验验证，本设计方案可以顺畅运行。

本方案集智能家居控制、安全环境监测于一身，是一个方便、舒适、安全的无线智能系统。此外，当下智能家居系统的设计成品还相对较少，成本高，普及率还比较低，本方案设计采用树莓派作为控制服务器，附加一些继电器控制设备开断，也很好地降低了成本预算，而且系统设计了电脑端上位机和手机端软件，更加贴合当下的时尚控制理念。

图3：系统总体接线示意图

易天元ETY2000系统特点

该系统以管理中心为核心，形成楼宇可视对讲和家居安防报警系统两套独立的联网系统，可与计算机系统相连接，实现呼叫、对讲、监视、开锁(钥匙、密码)，三方通话、Ic卡门禁、智能家居安防报警、智能家电控制等多种功能，达到物业综合管理的最佳要求。每个家庭设了一台家庭智能终端，除了具有可视对讲和安防报警、信息功能，、还预留了家电控制、三表抄送等功能接口。各项功能实现了模块化设计。

ETY2000智能家居系统中的可视对讲与家居安防采用各自独立的网络，确保两个系统互不干扰、互不冲突。

对讲系统网络采用开路总线设计．防雷效果好、抗干扰能力强；阻抗匹配合理、图象清晰、稳定；室内分机内置解码，硬编码方式，启动性能好；楼道中没有CPU分机之间干扰小；安装调试方便；多个单元、大型小区联网灵活；

智能家居安防报警网络采用Rs―485工业控制总线和局域网相结合，通过网关(EcG)严格分离上层管理网络和下层控制网络，保证报警系统的实时性、稳定性和网络安全性。系统容量大，可连接1万台家庭安防报警主机，支持各类安防报警、控制、数据采集点达20万以上；

实时报警、安防报警信息上传时间小于3秒。安防报警信息、系统状态(如各种断线、断路、设备故障等)及时反馈到管理中心；管理中心电脑纪录每个住户的撤布防动作和防区状态，确保实时查询和事后备查；管理中心可确认报警点的位置和状态，电脑显示器同时显示住户地址和住宅周围的道路地形图， 以及家庭成员基本状况和联络电话。报警蜂鸣器提醒保安人员，报警信息也可以传送到打印机上。管理中心电脑安装数据库，可记录和翻查报警纪录，显示和记录每个家庭智能终端的布防操作。

多住户同时报警，报警信息先存入报警主机EHIL―c，通过网关将报警信息存入数据库，保证不会丢失信息。控制网络节点网关EcG具有分布式管理主机的功能，使得现场总线子系统和局域网系统的工作量和数据流量得到优化分布， 避免数据冲突和堵塞；报警防区具有防剪、防短路及防破坏功能；报警防区接口加装自恢复过流保护装置，防止短路造成损坏。

易天元ETY2000智能家居系统功能

a、家庭智能终端：

可视对讲功能：

和门口机来访者进行通话、观看来访者的图像，遥控开锁；

接受管理中心呼叫、呼叫管理中心并通话；

图像监视单元门口。

访客留影、访客语音留言。通过#键提取访客留影、访客语音留言。

家居安防报警功能：

具有8路报警防区，可扩充1 6路或32路防区，有线、无线兼容；

可实时接收各种报警信号并及时反应到管理中心，实时将系统状态(如断线、短路、断电、设备故障等等)反馈到管理中心；上报时间小于3秒。不堵塞，不丢失数据。

家居智能终端报警主机具有智能逻辑判断，降低误报。

无线撤布防、密码撤布防、电话、Internet网页撤布防。一键设防；

具有紧急求助按钮；

可以通过键盘单独防区布防、撤防；

有人为胁迫撤防时，撤防不联动现场报警可将报警传到管理中心和约定的电话(可选)

报警发生时，联动警灯、警号和照明灯光，吓退盗贼。

信息功能：接收中西文短信息，支持信息6条，每条71个字；

扩展家电控制功能：

家居智能终端具有8路家电控制功能，红外遥控自学习功能；

键盘控制家电。快捷键控制方式与跟随式汉字提示相结合。

可以扩展电话、手机远程控制，通过语音提示对家电设备进行远程遥控。

互联网浏览器控制家电；

无线遥控器控制家电。

通过事件或时间设定程序自动控制家电电器设备。

家电控制有状态反馈，键盘实时显示家电状态(开或关)；远程遥控带语音有提示。

扩展远程抄表功能：

可扩展4路或1 6路抄表模块联网实现分户(电、水、气)抄表或楼层集中抄表；

住户可以进行三表数据及费用的查询

b、单元门口机：

可以。平叫室内，并进行双向通话。

可以使用密码或Ic卡进行开锁，并将读卡器数据传送到管理中心进行统一处理。

可呼叫小区管理主机，管理主机可看到单元门口机的图像，并实现双向通话。

遇到火警时门口机自动开锁。

访客图象抓拍(储存留像：32幅；)。

访客语音留言(20秒)

c、地下一层单元门口机：

可以呼叫室内，并进行双向通话。

可以使用密码或Ic卡进行开锁，并将读卡器数据传送到管理中心进行统一处理。

可呼叫小区管理主机，管理主机可看到单元门口机的图像，并实现双向通话。

遇到火警时门口机自动开锁。

d、小区管理主机：

接受家庭室内可视对讲分机、单元门口主机和小区入口主机、围墙机的呼叫，并进行双向通话；

可看到单元门口主机的图像。

e、小区入口门口机：

可以与小区管理主机双向通话；可以与小区住户分机双向通话 。

可以使用Ic卡或密码进行开锁。

f、管理中心软件：

具有完善、独立的数据库，具有很好的人机界面、菜单显示，方便使用、操作和维护；

可同时处理报警信息，并具有报警地图显示；

系统可以单个住户或全体住户各类中西文短信息、通

管理中心软件可记录住户的设撤防操作信息。

q、家居智能弱电箱：

为使各种系统智能化的线路能统一规划与布局、集中管理，便于各种智能化子系统线路的分配与保护，在每一个住宅单元设置一个家庭智能接线箱，作为与户外布线系统连接的枢纽。

智能接线箱主要应用于涉及住户户内电话、有线电视、宽带网络、住宅智能化系统等的枢纽。

需求分析与布点配置

xx住宅小区一期由小高层、高层住宅楼宇组成，每户配置智能家居终端和配套功能模块，配置如下：

规划设计方案；

(1)智能家居终端

每产配置智能家居终端一个；含无线布防按钮； 扩展智能控制箱一个，安装8路家电控制模块一个，电话输入输出模块一个。用户可选无线遥控器等设备。智能控制箱内备用后备电源，确保市电停电后，安放系统和正常工作24小时。

(2)联网型可视对讲

在xx小区物业管理中心配置管理员主机l台，

个主出入口各配置l台大门口主机，均可与小区内的所有分机实现双向语音对讲。

在每一个单元的门口配置1台单元门口主机(可选择立柱式大堂型主机)，在有地下停车库的单元地下室配置1台单元门口机作为副机。主、副机均可与单元内的每一台分机及小区管理中心实现可视对讲。

根据可视对讲系统联网的需要，选配系统联网设备。

(3)联网型家居安防

小区物业管理中心配置安防报警管理电脑l台，配置控制网络节点网关3台，每4户配置一台R5斗85总线网络集线器。

预期效果：

(1)联网型可视对讲

在小区入口门口主机， 可与小区内的任一分机及管理中心主机通讯， 当来访的客人到达大门口，首先与住户通话，经住户主人确认后保安人员放行。

在每个单元入口门口讲主机(EDM8611c)，在地下室入口处安装壁挂式数码可视对讲副机(EDM86llc)，主、副机均可实现对讲呼叫和密码开锁。主、副机均可实现与小区内各住户及管理中心通讯，双向可视对讲。

当来访者在单元门口按下住户相应的房间号时，被访住户可通过住户智能家居终端(EHM8281-C)可观察来访者及门口的情况，可按“对讲”键与来访者免提通话，若按下开锁按钮，即可打开单元门口的电锁。按下智能家居终端(EHM828l-C)“监视”键住户可监视门口的情况；住户也可与主机、管理中心实行多方面通话，也可通过c入LL键呼叫保安员实现报警或上报服务请求。对讲动作以免提方式进行，操作方便，音质清晰。管理中心机可开启主、副机所带电锁，对保护业主生命财产能起到积极作用。

(2)免提式可视对讲，嵌入式安装。

来访者与住户通话：来访者通过门口机拨通住户分机，住户分机振铃，同时分机显示来访者图像，住户按通话键可与来访这实现双向对讲。在必要的地下室入口处设单元门口副机，功能于单元主机相同。

来访者与管理员通话：来访者通过门口机，可呼叫管理中心，与管理员实现双向对讲，管理中心机显示来访者图像。经过确认来访者身份，管理员可开启来访者所在的单元门。

管理员与住户通话：管理中心有事通知住户，也可通过管理机拨通住户分机。与住户实现双向对讲，同时不影响单元门口机和其它住户通话。

住户呼叫管理员：住户按呼叫键，可拨通管理员主机，可与管理员实现双向对讲，同时不影响单元门口机和其它住户通话。

门口主机与住户通话：来访者可在小区门口呼叫住户，住户在家中可与来访对讲，并可看到来访者的图像，同时不影响其它单元门口主机和住户通话。

可实现二次确认功能，即住户对住户门外小门口机可视对讲功能．；用于小区内复式房；

可实现一家并两个住户分机的功能；

(3)遥控开锁功能

当确认来访者身份后，住户按开锁键，可遥控开启单元门放行。

管理员可通过管理机遥控开启各楼栋门口电锁。

密码开锁功能：住户通过密码即可开启本楼栋大门。实行一户一码制，且住户能随时更改自己的密码，安全方便。

来访者进入大楼后，大门可自行关闭，确保大楼内部安全。

Ic卡开锁功能：门口主机内置非接触式Ic卡读卡器和控制器，具有Ic卡识别门禁控制功能。住户可通过刷卡直接进入大门和单元门。该卡可以在小区实施一卡通。

(4)求助报警功能

每一台住户分机均与管理中心机实现联网，住户遇紧急情况或需要物业管理部门帮助时，可按呼叫键向管理中心求助。

(5)监视功能

住户监视单元门：住户按监视键，分机显示单元门情况，再按通话键，可监听单元门处声音。当遇有主、副机的情况，住户反复按动监视键，分机轮流显示主、副机的图像。

管理员亦可通过管理机对各楼栋门口情况进行监控。

管理员可通过住宅小区管理主机，对小区内的各住宅楼宇访客对讲系统的工作情况进行监控。

(6)其他功能

停电保护：整个系统配有后备电源。当遇到停电，后备电源会自动开始工作，保证系统正常运行。

防破坏报警功能：若住宅楼入口处、小区的主要出入口被非法打开，对讲主机发出报警信号和显示报警的内容和地点。

故障隔离功能：本方案可视对讲系统采用开路总线设计方式，在每一个楼层控制器、单元联网控制器、小区联网控制器产品内部均装有继电器隔离或光电隔离装置。平时，系统被分割成一段一段，避免大面积故障的发生。同时，由于连线的缩短，使得系统受到雷击和电磁干扰的几率大大减小。只有在对讲发生的时刻， 系统才将主机与选通的分机连通，对讲结束后，系统即刻回复开路状态。

功能概述

一台管理主机可接looo个单元门口主机，适应小区有多个出入口的情况。一个单元门口主机可接9 9 9 9个住户分机，适应高层建筑多户型。系统总容量不少于9999000户。

(1)家庭安防报警

家庭安全及防盗报警系统是为了保护住宅内的人身财产的安全而设计。通过家庭智能终端报警主机和各种报警探测器进行防盗监控和意外事故监控。智能报警主机EHII―I，具有8个独立防区，可按驳紧急呼救、门磁、窗磁、红外探测器、烟感探头、煤气探头等报警装置。

(2)多路报警功能

在布防状态下，一旦发生警情，家居报警主机通过网络向管理中心报警管理电脑发出报警信息。管理电脑具有声光捉示并显式报警信息，在报警管理软件上直观显示报警方位、报警类型和报警住户的信息。

由于采用了工业控制总线网络与高速以太网相结合的方式，系统可容纳10000个住户报警主机，系统允许所有住户同时报警，所有报警信息在3秒之内全部存入报警管理电脑数据库，待处理，确保不丢失信息，

对于同一住户多个防区同时报警，报警主机将触发防区的信息全部上报至管理电脑，在电脑的户型图上，显示报警防区的位置和类型。ETY2000／EuIU-C报警主机内置了逻辑删除误报警的功能，有利于降低误报率。除了家庭内部的防区报警外，管理软件对于报警主机故障、网络故障、网关故障和软件故障均能准确地报出故障的位置和类型。

(3)撤布防功能

具有在家／离家／部分三种布防方式，其中部分布防方式主要用于夜间休息时，部分防区将处于无效状态， 以便于主人可以在户内活动。住户可通过键盘对防区进行设置；

布防方法包括键盘布防和无线按钮布防两种。键盘撤防须输入密码以提高系统的安全性。系统提供电话或网络远程布防；

布防／撤防均有延时时间，延时时间o―255秒可调。

具有防胁迫密码，当用户被迫解除布防，输入防胁迫密码，既可撤方，同时报警至管理中心。

可扩展电话模块TIoM的方式，报警信号除联网上传到管理中心电脑外，还以电话语音的形式报警至用户预先设定的电话。

(4)扩展家电控制

家居智能终端预留控制接口。和家电控制模块连接，方便住户扩展家电控制功能：智能键盘、电话遥控、无线控制器、互联网浏览遥控、开关控制。除了可以控制开关类设备(如灯光)，还可以通过红外学习器，控制空调、窗帘等。

智能家居系统可连接多达三个智能键盘，从而使主人可以在不同的地点控制电器。

(5)小区物业管理中心

小区住宅小区物业管理中心配置可视对讲管理中心机1台(EDM8901)，安防报警管理电脑l台。管理中心机可与管理电脑互连，对整个楼宇可视对讲系统和家居安防报警系统实行集中统一管理。

管理中心安装有控制器，使住户与访客的直接沟通变成住户、管理中心与访客的三方沟通。在楼宇可视对讲监控系统中加入管理中心控制器，相当于增强了系统的安全防范能力，也进一步提高了物业管理部门对于住宅小区的综合治理能力。小区管理机可连接多达looo栋大楼主机及大楼管理机，实现小区管理机呼叫任何大楼管理机及任何分机，并与之通话的功能。

当发生非法入户抢劫盗窃，或发生火灾、煤气泄漏，以及疾病紧急求助时，报警信息立即传送到报警管理中心，报警管理中心计算机显示器上立即弹出报警住户位置图，以及相关的报警住户家庭资料。保安管理人员可以及时准确地了解报警状况和迅速地处理事件。

项目名称：梦湖香郡别墅

完成时间：2013年3月

功能设计：智能安防监控、灯光系统场景控制、多媒体电视控制、全房空调暖气控制、电动窗帘系统控制、多房间背景音乐系统。

项目简介

“梦湖香郡”项目是由香港新世界集团倾力打造的大型别墅住宅区，香港沈埃迪建筑设计公司分别规划建设有独立别墅、联排别墅、叠加别墅等多种不同形态的住宅。所有建筑的外立面采用彩铝断桥隔热门窗配LOW-E中空玻璃。项目地理环境优越，位于汉口城区以北，倚靠新华下路及武汉中环线，距离新世界百货、西北湖仅15分钟车程。

设计概述

21世纪是高科技智能的时代、数字化、网络化、智能化、从智能手机到智能家居体现的不仅是时代的发展，更是满足快节奏生活的追求。智能家居控制系统通过实现对灯光、电器、电动窗帘、影音等设备控制，为用户创造一个方便、智能、时尚、温馨、惬意的居住环境。本项目中设计了智能中控系统，可以控制家居灯光、电器、空调等设备。

智能灯光控制

传统的机械开关多而复杂，可能一个房间有多个面板，例如当您在客厅接待客人时，为了营造一个良好的接待场景需要一个一个去打开机械面板，然后选择调光面板，手动拉开窗帘，操作繁琐。而项目设计的智能中控系统能够很好的解决了这一问题。一个按键，主灯缓缓打开，所有需要光源自动开启，电动窗帘自动拉开，电视自动播放，提高业主的生活品质。房间面板采用蓝色夜光设计，图文结合简单方便操作，触摸控制更是彰显科技时尚。一个触摸按键即可打开所有需要开启的灯光，从而实现场景化，为家居生活营造良好的氛围。

本项目灯光控制主要以智能灯光面板和人体感应灯光的结合。人体感应主要区域包括门厅入口、过道过厅、卫生间、衣帽间、影音室。自动感应灯光系统感应到有人之后自动打开灯带照明，而当有人离开之后灯光自动关闭，节能、环[www.baihuawen.cn]保、方便。

智能安防监控系统

随着人们生活水平的提高，安全问题成了业 根据前期与业主的沟通，世创智能家居在弱电设计中融入了智能安防监控系统来保护家庭的安全。

视频监控系统主要用来监控画面，是对安防报警系统的补充，同时可 而且通过远程监控随时随地可以观看家里的环境，让业主放心外出。同时世创智能监控系统采用avtech摄像头，具有智能视频分析功能，能对监控画面的闯入者报警同时推送15s视频到主人的手机，起到提醒报警作用。

安防报警系统采用加拿大枫叶原装进口探测器，不仅产品性能稳定、功能技术先进、误报率极低而且外观美观大方，配合装修起到了锦上添花的作用。同时保护了业主家庭的安全。有人闯入即可报警。同时世创智能安防解决方案采用多段防范，室内、室外报警结合，室外报警系统采用语音驱赶、室内报警，极大了减少了误报的情况。

全宅智能化管理控制

全宅智能化管理控制包括：灯光系统场景控制、多媒体电视等控制、全房空调暖气控制、电动窗帘系统控制。项目中每个房间安装智能家居灯光控制面板，不仅可以随意控制本房间的灯光，同时可以实现整个家庭集中灯光场景控制以及家电设备和温度等其他设备的控制，例如：门厅的“回家模式”场景模式，可以打开所有房间的灯光，而“离开场景”就可以关闭家中所有打开的灯光和设备。

多房间背景音乐系统

别墅的背景音乐系统采用美国泊声多房间数字背景音乐系统。背景音乐系统让每个房间独立控制歌曲，互不干扰，而且能保证高品质音质效果。例如：在厨房可以边做饭边听舒适的背景音乐，同时在客厅可以把客厅电视的声音通过背景音乐喇叭播放出来。

系统配置

灯光

1罗格朗场景面板：12个

2 罗格朗多功能控制面板：2个

安防报警10区

1 一层门口

2 一层娱乐室

3 一层后院

4 一层外墙空调

5 一层煤气

6 二层过道

7 二层阳台

8 三层过道

9 三层主卧阳台

10 三层主卧外

视频监控4区

防区1：玄关

防区2：门口

防区3：庭院

防区4：后院

背景音乐5区

1 餐厅

2 三楼娱乐室

3 主卧

4 主卫

5 后院

地暖7区

1 室

2 餐厅区

3 客厅区

4 娱乐室

5 长辈房

6 次卧室

秦丹丹，现任广州视声电子实业有限公司技术支持部弱电设计工程师，从业3年，在广州地区智能家居行业有多项成功的案例，持有《智能建筑弱电工程师》资格证。对智能家居的方案设计有着自己独特的见解，喜欢舒适安静的生活，对于智能家居设计的理念是：大道至简。智能家居不仅仅是一种科学技术的开创，更是一种心灵的回归，回归宁静的、自由的、节能的生活。

项目名称：东阳市某别墅

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

项目共调试了一个下午的时间，调试项目配置的多种灯光场景模式，同时结合灯带、灯光、调光、窗帘、空调、电视、DVD等多种电器，在开关执行器和调光执行器上进行整体的调试。

该系统必须保证7×24全天候不间断地工作，核心设备如数据库服务器和存储设备具有全容错结构，并具有热插拔功能，可带电修复有关故障而不影响整个系统的工作，设计应保持一定数量的冗余以保证整体系统的高可靠性和高可用性。即便是在系统建设初期也要着重考虑系统可用性、可靠性问题，防止出现系统停顿等问题造成信息系统的中断服务。通过结合云计算等新技术，可以更好地提高系统的可靠性和可用性。

二、可管理性原则

选择基于国际标准和开放的技术，采用标准化、规范化设计，采用先进的设备，要利于日后扩展，便于向更新技术的升级与衔接，实现系统较长的生命力，保证未来在系统上进行有效的开发和使用，并为今后的发展提供一个良好的环境。在设计、组建云计算系统时，采用先进的、标准的设备。在选购服务器、存储和连接设备时，选用同类型的系列产品，确保系统部件间的严密配合和无缝联接，并获得良好的售后服务和技术支持。整个系统建成后整理一套完整的文档资料，以便提高整个系统的可管理性与可维护性。

三、基于云服务的嵌入式实训室建设的方案

随着信息技术的发展，嵌入式技术与应用专业已成为高职高专信息产业类热门专业之一。其中，智能家居技术在该专业中占有重要位置。智能家居实训室建设因技术更新快，淘汰率高，投入大，是各个高职院校面临的普遍问题。本实训室建设方案的基本思路是在少量的基本智能家居实训设备基础上，利用云服务功能更大程度地节约成本，同时提高实训效率。

（一）云服务平台的搭建

云服务以互联网为载体，国际上已经有Google、Amazon、IBM、微软等一大批知名公司做出来的产品，并且在IaaS、PaaS、SaaS等各个层面形成丰富的应用和成熟的配套商业机制。在我国以中兴通讯股份有限公司（ZTEiRAI虚拟桌面云技术）、华为技术有限公司（华为桌面云解决方案）、中国长城计算机深圳股份有限公司（长城桌面云方案）为代表的IT公司也提出来自己的云服务解决方案。通过对技术资料进行梳理，对当前云计算提供商的典型解决方案分类进行的综合评析，如表1所示。由于云服务涉及的技术细节较多，并要求有很强的灵活性，不适合全部采用某一家公司的解决方案。在前期部分采用公司方案的基础上，通过开源组件搭建自己的私有云平台，积累自己的云技术，可以为后续云服务的研发、人才的培养、技术输出服务做好铺垫。通过对云技术方案的调研及对以上方案的比选，可采用以下开源方案，如下页表2所示。

（二）智能家居实景系统的建设

作为关注住宅社区智能化领域的专业媒体，2012年，《数字社区&智能家居》杂志成功举办了“首届智能家居集成方案设计大赛”，活动得到了国内众多资深集成商的大力支持和踊跃参与，积极投稿参赛。参赛作品刊登《数字社区&智能家居》全年杂志，受到了业内读者的认可与一致好评。全年共选登13篇“智能家居集成方案设计大赛优秀作品”。

中国智能家居产业联盟“CSHIA智能家居工程师培训”日前在北京成功举办，参与此次培训的学员均是来自全国各区域的实力智能家居集成商，部分学员更是“首届智能家居集成方案设计大赛”的参赛作者，在培训会之余，我们在教室举行了小型的颁奖仪式，由中国智能家居产业联盟秘书长周军为获奖参赛作者颁发水晶奖牌。

2013年，我们将继续努力，将更多精彩的智能家居设计方案分享给广大读者。同时，第二届智能家居集成方案大赛已于2013年1月1日正式拉开帷幕，欢迎广大集成商、设计师朋友们踊跃参与。举办集成方案大赛旨在为业内资深集成商搭建展示创意设计的舞台，提供更多学习与交流的机会，共同推进行业的不断向前发展。

2012-2013智能家居集成方案大赛优秀作品奖（以下排名不分先后顺序）

上海棕榈泉别墅智能家居系统解决方案

——上海树创智能科技有限公司 蒋川陵

武汉城投瀚城别墅智能控制解决方案

——武汉世创智能电子科技有限公司 肖静 张顺

昆明南亚之门智能家居样板房设计方案

——昆明振瑞科技有限公司 李论

南京紫金别墅智能家居系统设计方案

——江苏KGO凯歌智能&影音工作室·好享家 孙磊

成都蔚蓝卡地亚别墅智能家居设计方案

——成都众幻智能工程有限公司 蒋伟

西安中海铂宫的比尔盖茨家

——陕西亚都商贸有限公司 翟超

中信庐山西海别墅样板房及半岛餐厅智能家居设计方案

——江西珉轩智能科技有限公司 肖勇

东阳西山花园别墅智能化系统实例解读

——上海超享智能科技有限公司 严建新

赣州云山绿水苑智能家居系统设计方案

——恒业智能安防（深圳）有限公司 王称福

宁波绿城桂花园智能家居系统案例解析

——宁波镇海骆美电器 黄立峰

锦绣山河独栋别墅智能家居系统综合应用方案

——广州市聚晖电子科技有限公司 李远涛

花园别墅豪宅智能家居设计方案

——长沙宜居智能·影音 喻赛

荣和大地三层复式豪宅智能家居解决方案

关键词：家庭网络；WLAN技术；OPNE

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）30-0196-02

1 WLAN概述

近几年，移动通信技术从2G到4G，使移动设备也能享受到有线宽带的网速，但在移动用户较密集的区域网速总是十分慢。其次，在建筑内，网络信号因为穿透性的阻碍，信号强度也不够高。对于室内和人口密集的局部区域，我们的期望不再是网络的移动性，而是更偏向于网络的速度和稳定性。WLAN技术利用射频的技术，使用电磁波，取代旧式碍手碍脚的双绞铜线所构成的局域网络，在空中进行通信连接，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过。

2 家庭网络设计方案及仿真

2.1 仿真软件OPNET简介

OPNET就是一个网络仿真技术软件包，它能够准确的分析复杂网络的性能和行为，在网络模型中的任意位置都可以插入标准的或用户指定的探头，以采集数据和进行统计。通过探头得到的仿真输出可以以图形化显示、数字方式观察、或者输出到第三方的软件包去。其产品结构有ItDecisionGuru、Modeler、Modeler/Radio三个模块组成，能为用户提供一系列的仿真模型库，在电信、军事、航天航空、系统集成、咨询服务、大学、行政机关等方面被广泛应用。

2.2家庭网络设计方案

基于WLAN室内组网设计的应用场景，仿真对象为100*100m的住宅环境，针对家庭网络进行组网设计。首先，对网络设备进行设置，以太网入户，一台以太路由器进行协议转换，并且以太路由器可以将有线信号转换为Wi-Fi信号，提供给家庭移动互联设备使用。其次，若家庭面积较大或因建筑结构问题，有的区域内无法完全被Wi-Fi信号覆盖，则需要进行扩展，这里我们选用10Base-T，即传输速度10Mbps的非屏蔽双绞线进行有线连接，选用3com公司的小型交换机作为以太路由的扩展，实现家庭网络的全覆盖。

本次家庭网络设计的过程是先了解家庭网络的结构，其次进行初步设计。初步设计使用VISIO进行模拟，绘制网络拓扑图，给出家庭网络的初步设计思想，即网络的结构组成。然后通过OPNET进行对应的网络模型搭建，搭建完后选取需要收集的结果统计量，最后进行网络性能分析。

2.3家庭网络建模

2.4 OPNET网络仿真配置及相关数据量的采集

完成建模后，对网络进行参数配置，这里对每个无线节点及路由器选择802.11g协议，传输速率设置为54 Mbps，仿真时间设置为300s，这些在仿真过程中为不变量。为了对比网络性能，可变参数为节点数量及门限值。门限值对比我们选择系统默认的none和门限值256进行对比。

3 仿真的网络性能及结果分析

3.1减少移动节点后的网络的性能变化

移动无线节点的数量变化，会影响家庭网络的性能。因此，减少节点数目后，再次研究网络的数据丢失率，延迟，负载，吞吐量就可以知道节点数目对网络性能的影响。由于节点数量的减少，吞吐量峰值从21000bit/sec下降到13000bit/sec，其次，网络的负载峰值从34000bits/sec降到18000bits/sec。

3.2改变门限值后网络性能的变化

门限值也是影响网络性能的一个重要参数。拆分门限就是指以字节的形式给出拆分门限及除了最后一个包以外的数据的大小，任何从高层接收的数据如果其大小大于此门限值，都要在MAC层进行拆分，在无线接口上分片进行传输。门限值为特殊值none表明不对任何数据分片，门限值256表示以256字节为拆分标准。

由图可以看出，拆分门限值从0变到256时，网络的数据丢失率下降，但是因为对于大于256字节的数据要进行分片传输，因此信道易造成拥堵，导致平均延迟时间变大。其次，门限值的加入使限制了负载和吞吐量，因此门限值为0的负载峰值能达到35000bits/sec，吞吐量峰值能达到22500bits/sec；但是门限值为256的负载峰值达到22000bits/sec，吞吐量峰值达到17000bits/sec。

4 仿真性能分析及结论

网络的整体性能随着负载的增加，吞吐量也逐渐变大。当负载达到某个值时，网络的性能达到最优，但是随着网络负载的继续增加，当负载达到一个峰值时，由于负载过大，延迟也会随着负载的变化逐渐达到最大值，之后随着负载的稳定，延迟也逐渐趋于稳定。

减少网络的节点数目，会导致网络的负载量减小，吞吐量也随之较小，但是网络延迟因为负载的降低而减小，因此节点数目的减小使网络在传输的即时性上性能提高。

增加门限值，由于每次传输前要对数据进行分片，因此使网络延迟增加，降低了即时性。但是同时，由于分片处理，网络的数据丢失率明显降低，提高了网络的可靠性和稳定性。门限值的加入，使负载和吞吐量也受到影响，两者都相应地降低 。

参考文献：

[1] 张雪强。WLAN接入网络组网建设探讨[J].价值工程，2010，29（28）：158-160.

[2] 江涛。无线网络技术导论[M].北京：清华大学出版社，2008.

[3] 杨士元。 智能家庭网络技术及其应用。北京：电子工业出版社，2002.

[4] 何健。 智能小区网络设计规划[J].科技信息，2011（1）.

[5] 李军，陈虎。WLAN网络优化设计[J].现代电信科技，2005（2）：37-40.

[6] 胡祝帮。智能化家庭网络的现状与未来发展[J].建设科技，2002（6）.

记者：随着各一线品牌厂商对区域市场关注度的增加，各地智能家居市场逐渐活跃起来，您能为我们分析一下目前的郑州智能家居市场现状吗？从产品研发、渠道建设和项目应用等方面较往年有怎样的新发展？

李智强：我将从三个方面来谈河南市场的变化和发展：首先，从终端客户到渠道商对智能家居理解的变化。智能家居行业市场的发展需要解决潜在客户需求满意度的问题，经过河南智能家居商家的努力和转型，终端客户对智能家居的理解从电动门窗、数字客厅、背景音乐过渡到更加注重智能照明与智能影音的需求。

渠道商也从以前注重功能的满足到如今更追求产品效果和品质，比如河南当地的装饰公司找到我们会提到智能家居进口品牌产品的要求，他们在建设高端设计部门或者团队时把智能化列为其中很重要的一部分。应该说，和以前相比，渠道和终端客户对智能家居并不陌生；但是真正智能家居能起到什么样的效果或者安装的实用价值，还有待我们在开发市场时进行引导和设计。

其次，项目从别墅整体智能化的设计逐渐覆盖到会所、酒店、企业和政府项目。从项目上来讲，我们并不缺少客户。但是因为智能家居市场准入门槛比较低，相对于技术要求又比较多。同行竞争的新公司陆续增多，导致产品和智能化设计在满足会所、酒店等一些工程时就比较吃力。另一方面，缺少标志性房产商项目，这也是河南市场和北京、深圳等一线城市的区别，本土智能家居公司实力有待考验。

最后，在产品研发上，我们的建议是首先做好集成，再整合产品生产。一直以来很多集成商试图通过OEM或者生产来提升智能家居市场的占有，但是本身不大的市场出现了众多国内或者进口的智能家居品牌。河南也有从事智能家居产品生产的公司找过我们，但是我觉得目前国内产品的设计中缺少了对智能家居市场现状的调研，他们更注重产品技术，往往缺少客户层面的产品定位和外观设计。国内产品技术也比较全面了，但是生产出来的产品在面向智能家居这个相对高端的客户群体时，显得有些不够匹配。更致命的问题是，一个生产企业的拳头产品不够突出，却很全面，最终的结果是品质上不去，销售商利润经常耗费在售后上。所以，我们比较建议做好集成，优秀的集成商可以挑选出好产品，做好智能家居设计，满足市场需要，促进产品研发及软件开发。

记者：在您的眼中“大集成”是智能家居区域市场优质经销商的主要模式，这里面的“大集成”您觉得应该包含哪些要素？

李智强：我觉得“大集成”需要确定的是，在提供客户方案前，要清楚的了解到产品本身的优缺点和目标客户的定位。因此，大集成的要素需要涵盖可靠的技术及售后、标准化运作模式的建立。在此暂时不谈产品方面的内 同时，在产品层面来补充软件的开发及不同品牌产品之间的整合。

记者：一直以来，区域市场发展不均衡，缺乏可复制的区域经销模式是我们智能家居行业发展困境的主要因素之一，您觉得如何解决这一问题？作为商、经销商、集成商、工程商多重角色于一身的瑞讯智能，将准备如何开拓河南地区以外的市场？

李智强：我觉得需要从四个方面来解决市场开拓问题：首先，学习和总结行业经验提供可复制的标准化市场运作；其次，重视客户满意度，提供智能化解决方案，把智能化设计列为公司重点；再次，以合作店面盈利为目的，铺设渠道及省外市场推广；最后，确保核心产品提供，细分市场后不同品牌产品全面且价格合理。

记者：跟开发商的合作一直是智能家居厂家希望的最佳合作模式，但囿于多种原因，目前全国一直缺乏可灵活复制操作的样板，从某种程度上来说，区域经销商跟本地的地产合作的机会更多，在与地产商的合作上，您有着怎样的考量？

李智强：和房产商的合作需要从媒体或者广告投放角度着手，因为开发商需要的是卖点，我们提供的是产品。如果仅仅提品或者服务，无法保证房产商会和系统集成商合作，特别是没有当地案例支持的情况下，不足以打动开发商对整体楼盘建设的定位。为了解决这一问题，我们尝试了样板间的合作，邀请房产商体验智能家居样板间，通过媒体合作变相解决原本没有预算的智能家居投入。当然也有当地几家开发商找到我们，我们也设计了他们的样板间智能化，但是出于产品价格和当地开发商精装修楼盘很少的原因，并没有带来很大的效果。值得庆贺的是，河南出现了别墅楼盘的智能化整体设计项目，某些楼盘也陆续开始尝试投入智能家居概念的宣传。

记者：目前在河南市场，各类装饰公司竞争的也相当激烈，在装饰设计师的业务引导，业务合作这块，您是如何操作的？您发现目前阻碍设计师推动项目成单的主要原因是什么？您总结出与设计师合作成功的要素有哪几点？

李智强：在具体与设计公司或设计师的合作中，我着重抓以下几个要素：

首先是合作前提，以长期合作，简化操作，确保瑞讯智能品牌在渠道的优质形象。

其次是合作重点，要保证统一市场价格，统一报价。确保同样的客户，报同样的方案和价格。重点渠道由专人负责，进行人才培养，执行标准化套装方案，提供培训沟通。

在签单流程上，我们从两个方面着手：

一、客户需求对应方案册里的套装方案，一般情况下直接以套装方案进行签单，如遇调整在合同增减项表里进行备注。适合于平层、复式、300平米别墅、标准视听室、客厅影院、单独的背景音乐、安防监控、电动窗帘。

二、如遇酒店、会所、办公、餐饮、楼盘样板间可以电话通知瑞讯智能专员进行方案设计，需要设计方提供CAD图纸、智能化或影院需求。

在签单后由瑞讯智能提供本项目对应的技术及施工，并支付渠道费用。此外，客户服务可以拨打4007007068，来解决售后服务问题。

采访手记：

应该说从前年开始，各地一些从事智能家居行业较长时间的朋友，经常问我一个问题：“您觉得在区域市场哪类经销商会最终生存发展壮大？”，其实在目前市场相对不成熟的阶段，任何一种言论或判断都有其合理性。这个问题我也一直记在心间，时常拿出来与厂商、经销商、媒介朋友交流。

在国外集成商的名词叫安装商，显然这是国外市场行业细分的结果。而在我国，商、经销商、集成商、工程商这些身份经常是重合在一起的。因此，对于角色公司来说，在自己公司的定位上，是以分销为主，还是工程

最开始，很多区域经销商热衷于拿产品，恨不得一个地区所有产品系列的权都在自己手里，这样即使自己公司的工程项目量不多，也可以通过产品的权保持一定的渠道利润。践行者大有人在，不过根据笔者的走访调查，抱有这种心态的经销商往往过的“并不那么幸福”。在区域市场另外一个模式是，经销商不拿任何产品，以工程 事实证明，在市场启动前期这种做法确实奏效，可一旦区域市场出现多家竞争对手，囿于产品困境，不得不疲于调货、串货了。那么什么最合理的区域经销商生存之道呢？笔者认为是“大集成”。

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 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

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。

【关键词】Zigbee；智能家居；分析设计

智能家居又称住宅智能化，是智能建筑的重要组成部分。它随着科技的高速发展和人们生活要求的不断提高而应运而生，成为21世纪的热点技术。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，该过程（系统）利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术构建与家居生活有关的各种子系统，并将其有机结合在一起，通过统筹管理，将智能家居的被动静止结构转变为具有智慧的新动态，为住户生活提供全方位的信息交换功能，帮助家庭和外部、使用者与家庭环境之间保持信息交流畅通，优化人们的生活方式。

一、智能家居系统结构图的介绍

图1为智能家居的系统结构图，该图列举了典型智能家居的系统组成：家庭网关、电动窗帘和门窗系统、家庭智能照明系统、家庭多媒体系统、可视门禁系统、安防周界系统、环境温度控制系统、视频监控系统等，其中家庭网关是智能家居系统的通信管理单元和子系统控制中心，在家庭网关通信管理体系下，可构建家庭网络通信系统。

通过采用上述功能系统，实现家居智能化和自动化。相对传统家居而言，智能家居通过全新的3C技术（Computer Commun-ication Control Technology），提供了全方位的信息服务，赋予了家居生活安全、舒适、节能的特性。

二、设计原则

（1）功能需求。智能家居注重满足人们在方便性和舒适度方面的需求，如：遥控功能（遥控控制家居范围内所有的灯，窗帘及其他电气设备），网络化控制、场景控制，本地控制等。

（2）高性价比。在系统设计中要充分考虑系统的性能和价格的要求，使系统在较低成本的条件下，尽可能满足用户需求。

（3）通用性。目前所有的智能家居技术都处于发展阶段，所以系统设计时，要注意选择兼容性好，符合国际通用协议的技术。

（4）兼容性和可扩展性。随着智能家居技术的不断发展，会有越来越多的家居智能化产品和技术的诞生，因此，在智能家居系统的设计之初，就必须考虑系统未来的兼容和发展。

（5）布线简洁。易于安装，符合大多数人的习惯。

（6）安全性。包括所进行设计运行过程的安全性和耐久性。

基于以上原则，才能设计出一套完整的智能家居系统。

三、设计依据

设计依据主要有：《全国住宅小区智能化技术示范工程建设要点与技术导则》、《住宅小区安全技术防范综合报警服务系统设计导则》。

四、设计要点

能家居系统设计要点按功能可分为：硬件系统、软件系统、系统集成、控制中心四个方面。

1.硬件系统

硬件系统包括计算机、网络设备、智能家居控制箱、智能家居控制面板、计量仪表和电子器材等。系统硬件需便于升级在短期内不因技术陈旧被淘汰。系统稳定性要好且兼容性要好，便于系统产品更新维护。

2.软件系统

软件系统包括三表（水、电、气表）操作系统、报警网络系统、应用软件及实时监控软件等。软件系统应支持产品的更新，具有可扩充性、远程监测、维护和升级功能。

3.系统集成

根据对家居智能化系统要求的不同，可采取不同的集成技术。在家庭装修阶段制定采用的系统集成方案。提倡采用宽带接入网、控制网、有线电视网、电话网等融合技术，简化小区信息传输通道的布线系统，提高系统性能价格比。在规划阶段应将各子系统内功能模块的各种信息接口标准化。住宅内可采用集各种功能为一体的控制技术，逐步发展采用无线传输技术。

4.控制中心

智能化家庭的数据处理是控制中心的主要工作，这里包括了数据的保存、上传，数据的安全保护，自动报警和信息的功能，支持远程控制终端采用互联设备，如PC、PDA等，增加设备间的互操作特性，同时便于信息的传输和转换。

五、设计内容

从系统功能角度出发，智能家居系统设计包括了家庭通信网络系统（Home Commun-ication Network System，HCS）、家庭安全防范系统（Home Security System，HSS）、家庭设备自动化系统（Home Automation System）和家庭多媒体娱乐系统（Home Multimedia and Entertainment System）等。

家庭通信网络系统包括的子系统有：有线电视网、数据信息网、家电控制网、程控交换网等。

家庭安全防范系统包括的子系统有：门禁、可视对讲、瓦斯报警、火灾报警、红外报警、防盗报警、视频监控、紧急求救报警、周界防越报警等。

家庭设备自动化系统包括的子系统有：信息家电、远程自动抄表、照明自动控制、窗帘自动控制等。

家庭多媒体娱乐系统包括的子系统有：背景音乐等。

六、总体方案设计

对于智能家居系统进行总体方案的设计，主要包括四个部分：系统集成、通信方式选择、子系统规划、系统控制方法。

1.系统集成是贯穿于设计始终的思想方法，是使各子系统相互融合的重要手段。因此，系统集成的设计会体现在智能家居的每一个环节，起到综合并优化系统性能的作用。

2.通信方式选择。智能家居设备有无线和有线两种通信方式，无线方式以其便捷性、移动性和扩展性好的特点，适合旧房的智能化改造。有线方式相对于无线而言，具有稳定性好、建设成本低的特点，适合新建住宅的设计。

3.子系统规划。首先，根据用户的要求进行子系统的来确定子系统，一般来说，均包括1.5小节的子系统。确定子系统功能类型以后，对子系统组成设备进行选型。选型要符合以下的要求：功能使用，性价比高，可扩展性强，可靠性、稳定好，软件升级便利。根据设计要求，对住宅进行总体系统规划，优化并确定节点数量和分布方式。

4.系统控制方法。下面是每一种控制方式的具体控制形式：

（1）按钮式控制器。可以通过设置到点控、区域控制、群控、总控等，另外根据控制模式可设置成开关型，单开、单关、窗帘双向开关等。

（2）触摸屏控制器。可以控制整个系统的任何动作，如点控、区域控制、群控、总控、场景、调光等，通过与电脑连接后实现编程。

（3）场景模块和场景控制器。场景可以在触摸屏上操作，也可以通过四场景控制器进行操作。

（4）红外遥控接收器。通过手持遥控器可以实现点控、调光或者控制不同的场景，一个红外接收器可以设定4个场景。

关键词：智能化家居，装饰设计

中图分类号：S611文献标识码： A

1、引言

所谓的家庭智能化就是通过家居智能管理系统来对家居内各项设施的管理来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。

智能家居装饰

智能装饰设计正在朝着具备无线远程控制等功能的方向发展。所谓智能家居，是利用先进的控制、遥感、探测、计算机、通讯等技术设备组建起来的新型智能化的家庭居住场所。通过家居智能管理系统来对家居内各项设施的管理来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。智能家居系统中室内的门、窗、照明、家电、燃气、水等设施都是通过家庭智能网络联通、联系工作。智能家居系统融合安全防范、智能控制、自动化办公和休闲娱

3、智能家居的背景

我国智能家居的起步相对较晚较晚，但发展什么迅速。我国人口集中，人口密度大的基本国庆特别适合智能住宅小区的建设。我国于1994年正式提出了小康家居的标准，首次将家居的安全性提到了重要的位置上，其目的为了适应新形势下智能住宅小区建设的需要。1997年初开始制定了小康住宅电气设计(标准)导则。1999年初，国家建设部开始组织专家研讨我国智能住宅小区的发展问题，并且着手起草了我国第一部关于智能住宅小区建设的具体技术标准，即全国住宅家居智能化系统示范程建设要点与技术导则，该技术导则于1999年12月底正式出台，它明确规定了我国智能小区的分类方法、具体功能要求以及智能小区建设的总体目标和实施原则；导则明确了智能小区的确切内涵，有力地规范了我国智能小区的开发和建设市场，引导和促进我国住宅产业的健康发展。

最初的民间装修队逐渐发展成我国现在住宅装饰装修， 而如今情况是家庭装饰公司需要做的事情越来越少， 很多家居装饰材料经营商都设置了增值服务， 买材料、橱柜、家具、家用电器等都有专业人员负责安装， 建筑装饰行业专业化与分工的细化是一个发展趋势， 并为现代建筑装饰智能化打下坚实的基础， 智能化目前已

在国外，智能家居的存在已经相当普及，据美国该行业的数据资料显示：到2004年，美国的家庭网络市场总额会达到57亿美元；到2006年，在美国的智能家居的产品销售额也可达到184亿美元；到2008年可达到648亿美元，可见在国外的发达国家智能家居的发展前景也是无限巨大的。在我国，随着人们生活水平的提高，信息化的发展迅速使人们传统的生活方式发生着巨大的改变，出现了具有“智能化住宅”特色的居住小区，中国对智能化住宅的关注力度逐渐加大，对智能化住宅小区的发展政策更加注重环保、智能和可持续性，到2020年，仅在智能化系统所需设备的生产上就会有2500亿左右人民币的市场需求。而目前各地的政府和开发商已经非常的重视智能住宅的开发，并积极的投入市场实践，如深圳市政府已经提出应用信息技术改善业主的居住环境、物业的服务管理，使居住更加舒适、安全、方便、设施更加完善。

住宅智能装饰设计

智能装饰设计的大方向，也是今后家居设计的大潮流， 将体现在“实用”、“舒适”“、简单”三方面。随着信息时代的到来， 设备的智能化、自动化、功能化， 令家居变得科学合理、使用方便。信息时代的网络智能化家居是今后家居装饰的重点发展方向， 使人们追求浪漫生活， 体味科技的力量， 并最根本的满足了现代人的生活需求。智能化家居是现代人追求的最佳生活方式。智能家居是包括建筑结构、网络通信、数字家电、自动化和智能化等内容的以家庭居住单元为主体的综合管理平台。家庭内部的数据通信网络、能够通过这一网络提供各种服务、能够与 INTERNET 相连接是构成智能家居的三个基本条件。智能家居的具体表现形式是具有管理、控制与服务功能的有机系统， 最终实现的目标是建立高效安全、舒适便利、节能环保、健康和谐的居住环境。

（1）住宅智能装饰的设计步骤

智能家居的装饰设计应该以家居的使用功能和业主需求为重，设计中必须经过用户的需求分析、系统设计、施工深化设计等必要环节，既要做到技术先进、经济合理、维修方便，又要留有可扩充改进的余地，根据以上需求一般应具备如下三个主要步骤：

1） 分析客户需求。设计前应与用户进行沟通包括室内环境的布局、家电种类、位置、设备型号、安防级别、控制形式、风格要求等基本内容再此基础上，并与用户进行沟通，认真听取用户最后意见对设计方案进行完善，记录需求说明，完善设计方案。

2) 设计方案系统。方案系统设计阶段是设计人员在用户给定的条件下构思出对应的设计方案，经多次对比分析，从中挑选出一个最佳设计方案。方案系统设计的内容应包括：方案设计规定依据（即依照国家的规定，能够达到的性能指标）、方案功能描述、所需设备清单以及系统设计原理图。

3) 施工深化设计。方案的系统设计只是从理论完成了功能设计，在正式施工前还要对方案进行下一步的深化设计，深化设计方案是对系统设计方案的一步修正、细化和补充阶段，主要内容是：重审系统设计方案；绘制设备布局图和管线图；明确每个设备的具体安装固定、接线方法；制定辅材采购清单；制定施工进度计划表等。

（2）住宅智能装饰的设计方法

1）智能装饰装修的功能要求，主要是指对安防系统、照明系统、环境控制、家电控制、视听系统、办公自动化及智能控制系统等方面性能、档次及数量的要求。

2）选购器材的档次应根据用户经济条件而定。选购器材的原则是应选取那些既能满足设计要求，价格又便宜的器材，即选取性能价格比高的智能器材。

3）智能家居系统布线设计主要包括电源线路、电话线路、电视线路、网络线路、视频线路、音频线路和报警线路等，传输的信号不同，选择线缆的种类和型号也截然不同。

4）安装要注意外观的美观性要求，导线尽量隐蔽；导线要具有质量规范性求；连接处要使用规范的接插件；强电与弱电导线要留有规定距离；应严格按设计图的布线安装。调试应事先准备好调试步骤、调试的组件，并确定最后进行总调的方法，有时还须提前准备模拟方案对项目进行调试。

5）最后阶段将进行综合验收与评估，综合验收是试运行整个系统的运行情况，测试各部分在整个系统中工作的稳定性，通过系统验收以后对系统完成的具体情况进行最终评估，评估其功能是否达到标准，是否合乎用户的要求以及性能价格等综合性的评估。

结语

也许我们并没有感觉到，但我们的生活正在确确实实地随着智能住宅的发展而飞速的改变着，你或许曾下雨忘记关窗；离家忘记关燃气；精彩电视却没能观看，但现在随着智能化家居的普及和应用，这已不再是我们烦恼的问题，甚至是我们无法想象的高效、方便、快捷、舒适的智能生活进入到我们的时代，下班打个电话智能系统会完成你的指令，启动热水器、打开空调、关闭窗户统统为你准备。智能家居的发展不仅方便了人们的日常生活，而且在节能和实用上发挥巨大的作用，智能家居是一个处于成长期的新兴产业，市场消费观念才刚刚形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。因此家居智能化必将成为我们未来家居生活的主流发展趋势，因此说智能化装饰设计也必将成为我们重视的问题。

参考文献

[1] 顾牧君。智能家居设计与施工[M].上海：同济大学出版社，2004．

[2]韩江洪。智能家居系统与技术[M]. 合肥：合肥工业大学出版社，2005．

[3]阎洪林 、 蒋琳峰 . 住宅智能装饰 [ M ] . 北京 ： 中国林业出版社，2006．

[4]周 洪。智能家居控制系统[M].北京：中国电力出版社，2006．

玛歌庄园地处风光秀丽的黄柏河畔，依山傍水，林木葱郁。它不仅具有最佳自然生态环境，而且区域位置优越，交通条件便利。无论是到商业繁华的城区，还是到自然、人文景观荟萃的风景区都十分方便快捷。在这里，既能享受到城市生活的繁荣，又能享有优美的景色，清新的空气，是一块极其适合居住的风水宝地。88栋北美风格的单体别墅随地形顺坡就势自然分布，正看“六”为顺，倒看“九”为尊。作为宜昌市目前唯一在建可售的单体独栋别墅群，庄园的珍稀与纯正，是其价值的自然诠释，是一笔可传承的财富宝藏。

系统简介

中讯威易智能家居系统集系统、结构、服务、管理控制于一体，利用先进的Zigbee无线技术，将居家生活有关的各设备有机地结合起来，通过Zigbee无线技术、计算机网络及移动通讯综合管理家中设备，来创造一个优质、舒适、安全、便利、节能、环保的居住生活空间。

中讯威易智能家居系统在保持了传统居住功能的基础上，优化了人们的生活方式和居住环境，帮助人们有效地安排时间，节约能源，实现了家电(如DVD、空调、热水器)控制、照明控制、室内遥控、窗帘遥控、防盗报警、背景音乐等，提供了全方位的信息交换功能。

技术特点

1.高度可靠，万无一失

Zigbee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。Zigbee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75米到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，Zigbee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。

2.无需布线，即插即用

Zigbee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个Zigbee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75米无限扩展。Zigbee采用无线传输，不需要布线，对原来家居装修不会产生破坏。

3.超级速度，即控即现

Zigbee 的响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms,节点连接进入网络只需30ms,进一步节省了电能。相比较，蓝牙需要3～10s、WiFi需要3s。

4.高容量，低功耗

Zigbee 可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。在低耗电待机模式下，2节5号干电池可支持1个节点工作6～24个月，甚至更长。这是Zigbee的突出优势。

5.高安全，低速率

Zigbee 提供了三级安全模式，包括无安全设定、使用接入控制清单(ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码，以灵活确定其安全属性。Zigbee工作在20～250kbps的较低速率，分别提供250kbps(2.4GHz)、40kbps(915MHz)和20kbps(868 Mhz)的原始数据吞吐率，满足低速率传输数据的应用需求。

6. 前景广阔

Zigbee 并不是用来与蓝牙或者其他已经存在的标准竞争，它的目标定位于现存的系统还不能满足其需求的特定的市场，它有着广阔的应用前景。Zigbee 联盟预言在未来的四到五年，每个家庭将拥有50 个Zigbee 器件，最后将达到每个家庭150 个。其应用领域主要包括：

家庭和楼宇网络：空调系统的温度控制、照明的自动控制、窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制等；

工业控制：各种监控器、传感器的自动化控制；

商业：智慧型标签等；

公共场所：烟雾探测器等；

农业控制：收集各种土壤信息和气候信息；

医疗：老人与行动不便者的紧急呼叫器和医疗传感器等。

方案说明

玛歌庄园的总体设计分类置之，各功能各司其职，又通过智能网关联合为一个统一的整体。

1.智能灯光

智能灯光营造了一个光影的世界，每个房间都是一个小的单元，在替换旧有的机械开关之后，智能开关把灯光组成一个完美的系统。

2.智能安防

智能安防系统是家最忠诚的守卫，当你离开家时，当你在夜晚安然入睡之后，安防系统启动，默默地守护着你。

3.可视对讲系统

不再需要旧式的可视对讲主机，智能网关洞察一切。

4.电动窗帘系统

电动窗帘与智能灯光的组合，为生活增添了更多的情趣。

5. 背景音乐系统

音乐就是一种生活。繁忙了一天，让我们忘掉城市的喧嚣，去体会一下心灵的安宁。

关键词：物联网；智能家居；安全性；认证

中图分类号：TQ174 文献标识码：A

1.概述

作为新兴技术的物联网，在电子消费商品方面具有很大的市场潜力。而物联网发展过程中智能家居是一个很重要的环节。对于普通家庭用户来说，是否愿意去购买这类产品，取决于便捷性和安全性两个方面。本文提出了一个智能家居安全性系统的方案，它使用网关来确保物联网设备之间的安全通信，同时允许用户通过智能设备进行使用和控制，兼具便捷性。

2.系统总体设计

智能家居发展初期，无线连接多采用蓝牙和Zigbee。但Wi-Fi的认证范围普适性强，现已成为主流，故系统选择Wi-Fi作为运行环境。而安全性方面，主要关注点对点通信的安全性认证。系统结构如图1所示，家庭内部由网关和连接网络的物联网设备组成。移动设备只要访问网关，用户即可控制系统。网关融合物联网设备和安全机制帮助设备之间进行认证，每个设备都只能与网关连接。用户控制系统时，设备的信号可通过网关发送给另一个设备。

3.认证过程

物联网中认证很重要，智能家居也是如此。本系统采用双向认证协议，网关和新设备之间产生预共享密钥，如图2所示。此协议使用椭圆曲线密码，密钥安全级别高，预共享密钥的时候它会在产生额外的系统公用密钥以保证系统安全。

4.系统运行过程

系统运行初始，物联网设备未连接网关，用户可通过Wi-Fi连接网关，之后是认证过程，与图2一致。认证包括两部分，一是在移动设备和物联网设备之间，二是在物联网设备和网关之间。前者是为了设备共享网络认证凭证，后者是为后续通信做准备。

移动设备与物联网设备之间认证过程如下：首先用户将物联网设备的ID和密钥存储到移动设备，之后用户打开物联网设备，连接Wi-Fi并与移动设备开始认证；待到所有设备完成认证，移动设备发送给物联网设备的网络通行证。而物联网设备与网关认证过程初始则是将物联网设备信息存储到网关，并且网关认证条件是ID和密钥都具备才会进入认证过程。完成认证后，双方产生的密钥可为之后通信做准备。每个设备只需要存储一个密钥就可以和网关通信，减少了物联网设备的存储负担。在系统进行认证的同时，家庭网络中的设备可以将设备可控的动作发送给网关，形成事件列表。用户使用移动设备访问网关时可见到所有设备控制选项，并设定不同设备的操作。

本系统中，家庭网关可用带有Wi-Fi收发模块的树莓派或者带有ESP8266芯片的Arduino Due单片机来实现。而系统中的智能设备如安卓手机需要安装应用，以便用户输入设备ID和预共享密钥来添加新设备。AllJoyn框架是实现此系统的基础，它是AllSeen联盟开发的开源物联网框架，可以支持多种设备和不同的操作系统，并且不同的平台有不同的软件组件，开发方便。

结语

智能家居领域，安全和便捷是用户最主要的两个需求。本文智能家居安全性系统方案以AllJoyn框架为基础，使用网关来进行安全认证，用户使用智能手机即可便捷操作。而在认证时，可以将认证信息转换为二维码，使用户认证更为方便。

参考文献

[1]孙威。物联网产品特性对消费者购买意愿的影响机制研究[D].华中科技大学，2011.

[2]沈玉龙，裴庆祺，马建峰，等。无线传感器网络安全技术概论[M].北京：人民邮电出版社，2010.

关键词：智能家居；养老；交互式设计原则

中图分类号：C913.6 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2016）01-0171-02

面对老龄化浪潮带来的一系列亟待解决的社会问题，加快科技智能养老体系创新，构建一个温馨、健康的智能居住空间以提高老年人的生活质量，已成为当今全球热点话题。通过广泛结合智能设备的交互式智能家居系统可以更好地完善社会养老服务，和谐养护关

一、智能家居发展现状

（一）智能家居概念

所谓智能家居，是指以家居住宅为平台，运用物联网技术将家中的各种系统设备串联，在控制上进行最优化组合，其主要构成包括：网络通信系统、信息家电控制系统、设备自动化系统、环境监测系统、安全预警系统以及可编程定时控制等全方位的信息交互功能，旨在为居住者提供一个安全、健康、舒适、便捷的居住环境[2]。

（二）智能家居核心技术点

智能家居是通过围绕家庭网关核心，基于物联网布线技术，将各类智能家电和智能穿戴设备串联所实现。在第三代智能家居诞生之前，智能家居一直通过传统的有线联网方式进行集中或者布线控制，其数据线的安装和拆卸都极为烦琐。然而，ZigBee、WiFi等低功耗无线传输技术日趋成熟，智能家居设备摆脱了布线的束缚，带来极大便利。通过无线技术的串联，各类智能终端设备的功能被集成起来。智能终端设备通常是微处理电子技术与传统家具设备的合成体，家庭网关通过无线技术远程控制、维护智能终端设备，以此构建一个自动的或半自动的健康智能家居环境空间。

二、智能家居养老系统

随着经济的发展，中国老龄化加剧，给养老事业带来严峻的挑战。大力发展智能家居技术将会有效缓解养老事业对于人力资本的损耗。

设计以老年人为服务主体的智能家居养老系统，通常要由健康检测子系统、智能护理子系统、环境监控子系统、能耗监控子系统构成，再由网络控制子系统串联[3]。

（一）健康检测子系统

利用最新的传感器技术和无线通信，成功实现在家庭环境中进行卫生远程信息处理和远程医疗检测监控。目前，可穿戴式生物医疗设备已成为健康检测子系统智能技术中最重要的实现路径。可穿戴生物医疗设备支持独立的健康管理工具模型，通过本身所携带的各种传感器，可以实时检测人体的生命体征，从而协助医院诊断出一些潜在的重大疾病并提出治疗方案，也能更好地帮助社区检测和管理老年人。

（二）环境监控子系统

基于计算机网络技术与电子传感技术的开发应用，通过信息传感系统评估老年人住宅环境。智能家居系统领域中，环境类型机器人系统能够采集温湿度、光照、空气等室内环境参数的变化数据，通过自动调节家居设备来改善生活环境。

（三）智能护理子系统

通过护理机以及WiFi的无线系统的串联来构成智能护理。例如，面对火灾、煤气泄漏、非法入侵等突发事件，能将家属、护工、医务人员、老年人穿越空间零距离联系起来，并在突况发生的第一瞬间将信息传送给老年人的监护人员，从而有效降低了人力资本的负担，提高养老服务质量。

（四）能耗监控子系统

对智能家居系统使用中所损耗的电、水、煤气等能源和生活资源进行监测，并定期将数据汇总传给老人们的看护人，有效隔离安全隐患且方便交费和监护。

（五）网络控制子系统

由数个子系统所构成，且必须通过网络控制子系统串联才能成为一个整体。物联网技术将各子系统的传感器传输过来的数据进行汇总并传递至家庭网关进行数据分析，从而提交处理方案去管理各子系统中的功能模块，使各设备之间能够相互协调地工作，为老年人构造一个和谐健康的生活环境。

三、智能家居在养老中的困境和设计解决方案

（一）智能家居在养老中的困境

由多个子系统所组成的智能家居系统具有高智能化的同时也大幅度加剧了其使用的复杂性，往往需要专业人员帮助参与较多。尤其对于老年人来说，普遍不熟悉数字技术，且衰老的生理机能使得个体认知和学习能力不断降低，较难正确地处理数字系统。如果老年人与健康智能家居之间互动出现鸿沟，那么智能家居系统则不能给老年人带来舒适的生活环境。总之，智能家居系统在养老领域的发展前景极为广宽，其潜力还有待进一步深入挖掘，科研人员应将更多的研究重点放在老年人与健康智能家居间的互动和使用[4]。

（二）交互式智能家居系统设计及其未来展望

所谓交互式健康智能家居系统设计，即采用直观和自然的人机交互方式，通过触觉操纵、身体的表现力与数字信息的耦合，加强老年人用户对智能设备的优质体验。其核心在于辅助技术的开发，任何能有效帮助老年人参与日常活动的产品设备都是辅助技术的产物。

通过对相关案例进行研究分析，可以大致构建如下一个交互式健康智能家居的系统设计框架。

1.卫生间电梯系统。通过简单的一键式触控界面降低使用难度，并利用电池供电驱动的升降系统来辅助老年人平顺、轻柔地进行蹲坐运动。

2.洗浴辅助系统。采用橡胶材料制作的防滑手柄和移动部件，让老年人进出浴缸更舒适便捷。

3.呼叫回应系统。通过附加包括GPS定位装置的手机或者其他生活物品，快速地确认老年人的移动位置，在老人需要帮助的时候提供对应的应急服务。

4.Grandcare远程监护系统。GrandCare是一种可以远程监护独居老人并提供远程医疗服务和功能的系统。该系统通过无线传感器监控整个住宅以记录老人在家中的活动情况，当出现异常情况会自动向相关监护人发出预警信息。

5.Xtensor Hand Exerciser系统。穿戴在老年人身上的辅助机械系统，可以加强老年人指关节肌肉和肌腱的握力，以及增加身体的柔韧性和延展性。

6.疼痛管理系统。一种佩戴在老年人腿部的便携式神经刺激器，其通过对人体神经感觉系统中某些影响大脑感觉的化学物质进行刺激，以缓解老年人的慢性疼痛。

7.智能手环。实时记录老年人日常生活中锻炼、睡眠、及饮食等有关数据，并上传至医疗分析系统得出最优的个性化健康生活方案。

交互式智能家居系统在养老领域的应用刻不容缓，要不断优化完善用户接口界面的设计，加强辅助技术的开发，有效利用智能人机交互来构建一个温馨、舒适的生活环境，使居民在轻松、愉悦的环境中实现科技养老新模式[5]。

总而言之，老年人有着与其他年龄层所不同的生理和心理特点，在设计智能家居系统时，必须针对老年人家庭生活环境需求，有效地采取正确的指导方针来设计养老用途的自助智能家居服务系统。

参考文献：

[1] 穆光宗。老年发展论[J].人口研究，2002，（6）：29-37.

[2] 张良。智能家居控制系统的设计与开发[D].重庆：重庆大学硕士学位论文，2011.

[3] 刘金华。中国养老模式选择研究[M].成都：西南财经大学出版社，2011.

[4] 刘莉，李天波。“科技养老”舒心随意[N].科技日报，2012-12-30.

[5] 李秀林，王于，李淮春。辩证唯物主义和历史唯物主义原理[M].北京：中国人民大学出版社，2004.

On Intelligent Technology Assisting Pension

XIA Min-huai

（School of Marxism，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

关键词：智能家居 家庭自动化 设计方案 01背包算法

中图分类号：TP273+14 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0182-02

智能家具的概念最早诞生于美国，最早被运用于实践的是一幢1984年美国联合科技公司的旧式大楼。它是以住宅为平台，兼具建筑设备、通信网络、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、安全、便利、环保的居住环境。随后，人们对智能家居的定义进行了一定的归纳和总结――利用电脑、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活相关的各种子系统有机地

1 智能家居技术初探

1.1 ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，对于在一定空间范围中的智能家居有突出的优点与贡献。ZigBee模块是一种物联网无线数据终端，利用ZigBee网 该产品采用高性能的工业级ZigBee方案，提供多种实用接口，实现数据透明传输功能；ZigBee的使用功耗十分低，最低功耗小于1mA；可实现数字量输入输出、脉冲输出。ZigBee技术在智能家居的掌控性与使用性方面起到了莫大的作用。

1.2 电力载波技术

电力载波通讯即PLC，是英文Power line Communication的简称。电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。其最大特点为：不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。这无疑使电力载波技术成为了解决智能家居数据传输的最佳方案之一。同时因为数据仅在家庭这个范围中传输，远程对家电的控制我们也能通过传统网络先连接到PC然后再控制家电方式实现。电力载波相对于ZigBee来说传输速率还要快，但它的缺点是现有配电变压器对其信号有阻隔作用，这局限了它的传送范围；其次三相电力线间有很大的信号损失，导致设备运行的不稳定性，这也是为什么电力载波技术有诸多优点，在智能家居的应用方面却不能取代ZigBee的原因。

1.3 智能家居在中国

20世纪90年代末，智能家居才逐步走进国人的视线。我国智能家居的建设最初始于广州、上海、深圳等沿海一线城市，之后渐渐向内陆地区发展。人们起初对智能小区这一新兴事物的热情空前高涨，但由于（1）智能化小区缺乏统一的技术标准；（2）智能化相关产品不成熟；（3）房地产开发商盲目追求；（4）智能化专业知识欠缺导致的鉴别能力不足等原因，造成部分建成的小区智能化系统运行不正常、使用频率不高、系统维护无法跟进，没有达到预期的效果。

为此，建设部住宅产业化促进中心颁布了《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》等系列文件对智能小区的建设加以指导。智能家居发展水平较高的上海市也成立了智能建筑试点工作领导小组，并适时颁发了《上海市智能住宅小区功能配置大纲》。近年来，随着科技的发展和普及，人们对智能家居有了理性的认识，智能家居也在不断地在中国得到完善与进步。

2 我们身边的智能家居

2.1 智能家居的基础设施

2.1.1 路由器

路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备，被称为互联网络的枢纽。不少家庭现在已经使用路由器实现了无线网络覆盖，在家中使用手机、平板电脑等智能设备方便地连接到网络。现今，路由器正朝着更加智能的方向发展。

2.1.2 智能开关

智能开关是指利用控制板和电子元器件的组合及编程，以实现电路智能开关控制的单元。它和机械式墙壁开关相比，功能特色多、使用安全，而且式样美观。打破了传统墙壁开关的开与关的单一作用，除了在功能上的创新还赋予了开关装饰点缀的效果。

智能开关被广泛应用于家居智能化改造、办公室智能化改造、工业智能化改造、农林渔牧智能化改造等多个领域，极大节约了能源，提高了生成效率和降低了运营成本，真正的做到了智能行天下。

2.2 智能安防

智能化安防技术的主要内涵是其相关内容和服务的信息化、图像的传输和存储、数据的存储和处理等等。一个完整的智能化安防系统主要包括门禁、报警和监控三大部分。一些新建的小区多半会采用门禁的方式来保证业主的安全，一般采用智能家居的用户则会采用装有自动报警的防盗门，少部分设有摄像装备，以防自己不在家也能通过手机等设备，观察家里的动向。

一个比较常见的智能安防实例便是智能指纹锁。指纹锁依赖的重要载体便是指纹，指纹是手指末端正面皮肤上凹凸不平的纹路。尽管这只是人类皮肤的一小部分，但它所蕴含的信息量却十分巨大――这是因为这些纹路在图案、断点和交点上各不相同，在信息处理中这些被称作特征。智能指纹锁正是运用了指纹的独特性而创造出的智能安防产品。

2.3 智能电器

智能电器，在现代家居中应用广泛，如智能灯具、电冰箱、空调等。

3 智能家居设计方案

针对目前智能家居发展迅猛的趋势，笔者在此尝试为家庭实例设计智能家居方案。本设计方案从现有的一些设计思路出发，分析了现在市场上较为热门的一些智能家居产品，并采用了算法设计中经典的01背包算法计算解决出一定预算下的最优方案。

3.1 智能家居设计的普遍思路

D1为一般家庭的智能家居设备连接图。若对于自己家的户型不想大的改动或修正，即可采用上述图的简便方式来达到使家居智能的目的，通过家居的更换与开关的代替。若是像新房子或偏大的户型，则可采用铺设网线，使整个家居一体化的方式，来完全达到智能家居的目的。

3.2 算法应用与采购方案

在01背包算法中，采用一维数组c来存放物品体积，一维数组w来存放物品价值。除此之外，采用二维数组f存储计算结果――其中f[i][v]来表示前i件物品，（选择其中一部分）放入一个容量为v的背包后可以获得的最大价值。程序使用递推公式f[i][j]=max（f[i-1][j]，f[i-1][j-c[i]]+w[i]）来完成计算。

针对本课题的现实意义，笔者对01背包算法进行了修改。采用一维数组c来存放商品价格，一维数组w来存放物品所带来的幸福感，二维数组中的f[i][v]则表示前i件物品，（选择其中一部分）购买，所花价格上限为v后所能获得的最大幸福感。递推公式与经典01背包相同。

4 结语

4.1 结论与收获

通过本课题的研究，我有如下体会和收获。

一是通过对智能家居幸福感算法的设计，对01背包算法有了更多的了解和认识，并学习了C++语言的基础知识。

二是对智能家居市场的调查，给我自身的数据提取能力和分析能力有了一定的提升，对目前的智能家居有了一个大致的了解。除此之外，本课题的设计到研究，使我了解并掌握了论文提纲设计等相关知识和文献阅读等研究方法。

三是明白了科学来源于生活，而应用于生活，通过一系列的调查与分析、计算与总结，灵活运用01背包算法，将其运用于实践上，虽然有不足，但可以解决一些资金不足问题，在一定范围内，使你的资金发挥最大价值，让你物有所值，只有在生活中合理恰当的运用一些我们学到的科学知识，才会提高我们生活水平与效率。

4.2 不足与展望

虽然本文所提出的方法具有较为广泛的应用价值，但该方法进行了一系列简化。在实际情况中，购置智能产品并设计智能家居还可能出现更为复杂的情况。

一些产品之间可能存在依赖性。例如智能插座依赖于Wi-Fi网络连接，那么必须在购买智能插座的同时购置路由器。仅购买智能插座，则它无法发挥任何效用。本文所提出的方法未将这种情况纳入考虑。一些产品的功能可能互斥。例如购置了智能路由器之后，便不再需要普通路由器，它们的功能有所重复，但本文所提出的方法并没有排除两者同时购置的方案。一些产品组合购置，可能会产生更大的幸福感……

这些在实际情况中可能出现的复杂情况，还有待通过算法的修改和优化来解决。背包算法是算法设计中的一个经典模型，目前对于背包算法已有不少研究。这些研究成果，对于本文尚未解决的种种情况有很大借鉴价值。

参考文献

[1]高小平。中国智能家居的现状及发展趋势[J].低压电器，2005（4）：18-21.

[2]张桂青，鹿曼，汪明，等。智能家居的“春天”来了[J].计算机科学，2013，40（06A）：398-402.

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