智能家居控制系统设计和应用

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2023年12月13日发(作者：)

行业应用与交流IndustrialApplicationsandCommunications《自动化技术与应用》2021年第40卷第3期智能家居控制系统设计和应用张津瑜(青海建筑职业技术学院,青海西宁810001)摘要:随着科技的不断发展，人们对居住环境的要求越来越高，因此智能家居应运而生。文中以智能家居控制系统设计为主要研究对象，论述了智能家居系统结构，包括：传感器、执行器、控制中枢、通信网络和人机接口等。给出了智能家居系统设计方法，例如：智能灯光、智能窗帘、智能安防、远程监控等。最后，进行了模拟验证。结果表明：智能家居模拟系统便于操作、信息准确、智能化程度较高，可在一定程度上验证所述智能家居系统的可行性和有效性。所述智能家居控制方案具有一定借鉴意义，可供相关从业人员参考。关键词:智能家居；控制系统；传感器；安防设备；远程监控中图分类号：TP273文献标识码:A文章编号:1003-7241(2021)003-0141-04DesignandApplicationofIntelligentHomeControlSystemZHANGJin-yu(QinghaiCollegeofArchitecturalTechnology,Xining810001China)Abstract:Therequirementoflivingenvironmentisbecominghigheralongwiththecontinuousdevelopmentoftechnology,telligenthomecontrolsystemdesignasthemainresearchobject,thestructureofintelligenthomesystemarediscussed,including:sensor,actuator,controlcenter,ignmethodofintelligenthomesystemisgiven,suchasintelligentlight,intelligentcurtain,intelli-gentsecurity,y,ultsshowthatthein-telligenthomesimulationsystemiseasytooperate,theinformationisaccurateandtheintelligencedegreeishigh,whichcanverifythefeasibilityaelligenthomecontrolschemehascertainreferds:smarthome;controlsystem;sensor;securityequipment;remotemonitoring1引言目前，科学技术发展十分迅速，其渗透到各行各业以及生活的方方面面，室内设计和高科技结合便出现了“智能家居”。所谓智能家居就是以居住场所为平台，利用物联网、传感器、智能控制技术将各种家用电器联系起来，实现居住环境的智能化、自动化、人性化[1-2]。通过语音控制、远程控制、预约控制、个性化设计、一键控制等功能进一步提高生活的舒适性、便利性、安全性[3-5]。具体而言，利用多种传感器监测室内温度、湿度、光线强度、声音分贝数、室内是否有人等信息自动调整空调、加湿器、灯具、家庭影院等电器。利用人机交互设备、语音识别设备实现智能电器的语音控制。利用手机终收稿日期:2020-04-20端、电脑终端等方式实现智能电器的远程控制[6-7]。家用电器运行情况、监控画面、智能抓拍、报警等信息会实时反馈到用户手中，用户可随时随地了解家中具体情况，让用户体验“离家如在家”的感觉。与传统家居相比，智能家居有利于提高家居生活的便利性、舒适性、安全性，众多新建小区多多少收配备了部分智能家居设备，但是距离真正的智能家居仍有一段距离。未来智能家居一定会成为现代生活的标配[8-9]。文中以智能家居为主要研究对象，论述其结构和智能控制系统，并进行模拟验证。2智能家居系统结构从系统结构的角度来讲，智能家居系统可以分为传141《自动化技术与应用》2021年第40卷第3期行业应用与交流IndustrialApplicationsandCommunications感器、执行器、控制中枢、通信网络和人机接口，结构如图1所示。传感器：主要是将环境中的各种量收集起来，常见的量有：温度、湿度、亮度、音量、是否有人、水浸、燃气等。传感器将收集的这些量发送给控制中枢。执行器：用于根据控制中枢发出的指令来完成动作，执行器主要是智能插座、智能开关、万能遥控器、电动窗帘、推窗器、智能门锁和智能家电等。控制中枢：用于根据用户的需求和设定，判断传感器发送来的条件变量是否满足要求，如果满足的话就发出控制指令让执行器执行，或者协调一些执行器按顺序执行某些场景动作。有的厂家会将控制中心独立出来，称为智慧中心或者网关，有的厂家会将控制中心将传感器做在一起，也有的厂家将控制中心和执行器做在一起，但实现的功能都是一样的。有的厂家会给控制中心单独制作一个显示屏，直接安装在墙壁上，用于控制整个智能家居，更多的厂家是直接使用手机APP控制，两种方式各有利弊，显示屏操作方便但位置固定，手机携带方便但不便于多人操作，两者结合倒是不错的选择，当然这个还要按照自己的需求来确定。通信网络：智能家居组件之间的通讯以及和用户之间的通讯都需要网络支持。智能家居组件之间一般使用专用的网络通讯方式，例如ZigBee、433MHz的射频、蓝牙MESH等等，这些是智能组件之间的通讯，用户一般不需要考虑细节。智能家居系统一般使用WiFi或者网线接入网络，可以和系统的后台服务器通讯，同时还可以和用户的手机APP、智能音箱等设备通讯。人机接口：人机接口用于将用户的指令发送给智能家居系统，同时将智能家居系统的反馈和何种状态信息告知用户。常见的人机接口有手机APP、智能音箱、智能控制器。近年来，智能音箱发展迅速，因为自然语音是人类用起来最舒服的方式，用自然语言的方式和智能家居系统沟通，不但轻松上手，还不需要改变生活习惯。3系统设计3.1智能灯光照明系统主要由1键开关面板、2键开关面板、3键开关面板及情景面板组成。通过灯光面板或手机APP可以控制灯的开关。通过情景面板，灯光可做出相应的调整，在家中营造出不同的气氛。(1)主卧室灯具类型主要包括：暗藏灯带、射灯、筒灯、吊灯、床头灯、落地灯等白炽灯源。可设置场景包括：阅读场景、睡眠场景、夜起场景。整个灯光的开启过程均为平滑渐变方式进行，不仅最大程度地避免了突现强光对眼睛的伤害，而且可让用户提供智能、舒适和自然的体验。(2)客厅灯具类型主要包括：暗藏荧光灯带、壁画装饰射灯、天花筒灯、中央大吊灯、台灯等灯源。可设置场景包括：会客场景、聚会场景、休闲场景、浪漫场景等。图1142智能家居系统结构行业应用与交流IndustrialApplicationsandCommunications《自动化技术与应用》2021年第40卷第3期3.2智能窗帘智能窗帘可主要由窗帘面板、窗帘电机及窗帘轨道移动式视频监控摄像机及触摸屏，您可以对家中情况进行实时监控如监控房门、儿童房、阳台各种房间和户外的情况，方便查看家中老人、小孩的状况，保障居家安全。当入侵报警、远程求助、煤气泄漏报警系统触发时，家庭网关上的I/O端口可以接收来自入侵报警、远程求助、煤气泄漏报警系统的感应电平信号，并且进行处理后触发相应动作通过网络联动视频监控摄像机，并立即激活视频监控功能，自动拍摄事件现场的图片和录像，并将报警现场信息以图片、视频片段等方式发送至预定位置当预设的视频布防区域内有人非法入侵时或不明物体移动时，视频监控摄像机将检测到，将感应电平传送到家庭网关的进行处理，并根据需要触发录像和报警功能。组成。用户可以通过智能家居APP触控，实现对所有电动窗帘的单独控制与集中控制。当觉得外面阳光太大时，可通过面板关闭窗帘，避免太多光线进入室内。智能窗帘系统可调节的透光度去适应不同天气下的是室内环境。光感可在天暗时自动将客厅或卧室的窗帘关闭，温感可在夏天室内温度过高时自动将客厅或卧室的窗帘关闭。可在特定的时间，调节窗帘开闭，保障你的室内私隐，室内自由度。3.3红外设备红外设备控制系统由红外转发器组成；红外转发器主要学习红外遥控器的红外编码；通过网关的数据转换实现手机APP本地和远程控制红外设备的开关等。(例如空调、电视、DVD等)。3.6指纹锁指纹锁是计算机信息技术、电子技术、机械技术的完美结合。指纹认证具有方便、快速、精确等特点。随着科技技术的普及，智能家居的发展，越来越多的人群也开始选择指纹锁。通过手机APP进行远程控制。3.4智能安防安防系统是由家庭报警器、各类传感器和传输缆线组成。各类传感器对家庭重要地点和区域布防，品种齐全的传感器能代替传统家居内钢筋防盗网。智能家居家庭网关将安防系统中的各类传感器(如烟感，移动探测，玻璃破碎探测、幕帘探测、门磁等)和门禁、可视对讲、监控录相等系统连接起来，通过智能家居触摸屏可以随时监控和操作，并且可实现远程控制。集中所有的安防系统可以让居家的环境中减少墙面上各种显示设备，只需使用触摸屏控制所有的安防系统，使操作也变得非常简单。3.7远程控制可通过远程控制技术对居家的任何情况进行远程控制。利用远程控制技术，不用再忧虑家中的安全情况，因为不管身在何处，一切均在掌控之中。通过搭建服务器平台，专用的远程控制应用软件，实现可以通过远程上网监视住宅、控制家居设备、和查询家居设备的状态。4系统验证文中以STM32开发板为主控制器，搭配相关传感器模拟智能家居系统，并进行相关验证工作。验证系统中的传感器包括：灯光照明模块，用LED灯代替；环境监测模块，采用DHT11传感器实现温湿度采集；视频监控模3.5视频监控智能家居技术集成了对安防监控的控制技术，通过(a)APP界面图2(b)实验效果功能模块(下转第165页)143行业应用与交流IndustrialApplicationsandCommunications《自动化技术与应用》2021年第40卷第3期常状况。然后通过测试用例测试系统用户基本信息，保证系统关键数据的准确性。计完善了思政教育师资质量评价系统，且系统测试结果表明，其规范化、智能化师资质量评价整个过程，还可自动化分析并反馈评价结果，并通过评价结果了解师资质量影响要素，据此提升思政教学整体效果。5.3结果系统利用黑盒测试方法，基于测试用例编写，测试系统鲁棒性与安全性，实现方式为针对用户ID与密码测试，以评估系统用户的安全性与完整性。利用白盒测试方式，基于用户登录模块模块，设置不同状况，以测试系统运行时存在的潜藏问题。通过黑盒测试与白盒测试，验证了系统安全性、可靠性与实际运行状况，从而充分了解了系统实际运行，全面评估了系统整体性与稳定性。系统测试结果表明，其不仅可规范化、智能化师资质量评价整个过程，还可自动化分析并反馈评价结果，且能通过评价结果了解师资质量影响要素，据此提升思政教学整体效果。参考文献:[1]李超.美国中小学教师评价改革的实践经验及启示——以马萨诸塞州为例[J].教育导刊(上半月),2019(5):90-96.[2]李政威.基于JavaEE的教师授课质量评价系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2014.[3]吴慧源,侯莉敏.高校“双师型”师资队伍的教学评估机制完善[J].黑龙江高教研究,2019(7):116-119.[4]王明帅.基于J2EE架构的校园课评系统的设计与实现[D].陕西:西安电子科技大学,2014.[5]胡国强,弋顺超.基于层次分析法和熵权法的高校教师教学质量评价——以学生评价教师为例[J].内蒙古师范大学学报(教育科学版),2019,32(8):62-66.[6]张志莹,吴亮.民族高校教师教学质量绩效评价及其影响因素研究[J].北方民族大学学报(哲学社会科学版),2019(4):72-78.[7]吕健安.现代教学质量观视角下的应用型院校教师教学质量评价[J].教育与职业,2019(6):45-47.6结束语综上所述，评估教师教学质量是衡量高校师资质量的重要组成部分，教学管理人员向教师实时反馈评价信息，促使教师优化教学方式与内容，以提高思政教学效果。而高校教育师资质量评价指标是开展思政教育师资质量评价的重要基础，大体分为教学方案规划与实施、多元化教学方式方法的应用、教学实践开展状况、教学资源运用情况、教师科研成果等等，以保证师资质量评价的完善性、公正性、严谨性。因此，基于VS与SQLServer设(上接第143页)块，采用OV7670摄像头实现食品数据采集；WIFI模块；客户端APP。实验效果如图2所示。实验结果表明：智能家居模拟系统便于操作、信息准确、智能化程度较高，可在一定程度上验证所述智能家居系统的可行性和有效性。作者简介:蒙静（1981-），女，硕士，讲师，研究方向：思政教育教学及科研。居百叶窗设计[J].中国科技信息,2020(6):82-83,85.[3]王森.基于物联网的多功能智能家居系统设计[J].电子世界,2020(5):122-123,126.[4]曹海洋,金世成.论智能化家居对于室内设计的适应性发展[J].山西建筑,2016,42(25):22-24.[5]邓昀,李朝庆,程小辉.基于物联网的智能家居远程无线监控系统设计[J].计算机应用,2017(1):159-165.[6]王基策,李意莲,贾岩,等.智能家居安全综述[J].计算机研究与发展,2018(10):2111-2114.[7]宁芳,金旦亮.基于UCD的智能家居控制系统界面交互设计[J].包装工程,2016(2):5.[8]李立新,李艳文,蔡刚毅,等.基于物联网技术的智能家居安防系统的研究与开发[J].控制工程,2015(5):1001-1005.[9]张晓诺.基于Android的智能家居环境监测系统APP设计与实现[J].软件,2015(2):77-79.5结束语以智能家居及其在室内设计领域的应用为研究对象。重点论述了智能家居系统的结构组成。在此基础上，讨论了智能家居控制系统各模块组成。通过模拟验证表明：所述智能控制系统具有可行性和有效性，可为相关从业者提供借鉴和参考。参考文献:[1]林娟娟.我国室内设计智能化发展演变及未来趋势[J].泉州师范学院学报,2019,37(2):99-102.[2]马其才,刘玉英,王宇石,等.一种基于ZigBee的智能家作者简介:张津瑜（1988-）,女，讲师，硕士，研究方向:建筑室内设计。165

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