嵌入式技术在智能家居中的应用

嵌入式技术在智能居家控制系统中的应用

班级：软工四班

学号：20117610821

姓名：李萃萃

嵌入式技术在智能居家控制系统中的应用

摘要：介绍了智能家居的发展历程，阐述了智能家居的定义和功能，介绍嵌入

式技术在智能家居中的应用以及智能家居控制系统的基本设计思想;并对嵌入式技术在家居智能控制系统中的应用进行了探讨。采用嵌入式技术，可以将多元化的网络信息、多样化的自动化控制以及节能环保等功能，整合到一体化的家庭智能信息管理与自动化监控平台上，从而实现高效、舒适、安全、环保的居住环境。

关键词:智能家居；智能控制系统；嵌入式技术；家庭网关

一．引言：

随着科学技术的迅猛发展，人们开始步入网络化和数字化的智能化社会，对生活环境和工作环境的质量不断提高。伴随着数字化和信息化的进程，智能化成为不可抵挡的趋势，也是新世纪的发展趋势。

智能家居是指将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器、家庭安防装置等，通过家庭总线技术(Hbus)连接到一个家庭智能化平台上，进行集中或远程监视、控制和家庭事务管理，并保持这些家庭设施与生活需求和住宅环境的和谐与协调。智能家居可以使人们足不出户就进行网上购物、视频点播、网上医疗诊断，在千里之外就可以对家里电器的进行控制，当家庭发生安全问题时(如盗警、火警、煤气泄漏、疾病紧急呼救等)，在外的家庭成员可以在接到报警信息后，通过电话和Internet等手段查询和确认家庭的安全状况。

智能家居概念的起源甚早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。智能家居在美国、新加坡、日本等国都有广泛应用。1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电了消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统。最著名的智能家居要算比尔.盖茨的豪宅，在他的《未来之路》.书中描绘了他在华盛顿湖建造的智能家居私人豪宅。随着Internet的发展，“智能家居”的内涵也随之有了新的扩展，逐渐形成了一个以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、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、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

目前，美国有全球最大的智能化住宅群，其占地3359公顷，由约8000栋小别墅组成。而欧洲、日本、新加坡和韩国等地，智能家居的建设也日渐兴起。近几年来，智能家居产业的市场每年都以20%的速度增长。到2010年，全球50%以上的新建房已具有一定的智能家居功能。在中国，智能家居发展始于上世纪末，虽然是刚刚起步，但经过近几年的发展，无论专业厂商还是代理商、工程商的数量都在大大增加。智能家居产品正成为一种家居潮流产品不断涌入市场，虽然形态各异，但其内容都离不开智能电器控制和安防管理。现在中国的房地产业发展迅速，因此中国的智能家居市场潜力巨大，作为其下游产业，智能家居市场前景非常看好。目前，涉及智能家居产品生产与销售的企业在全国已超过一千家，大部分集中在上海、北京、深圳等地，如上海复瑞华、深圳康帕斯等。2002年以

来，来自IT、家电业以及电工行业的多家知名企业都开始进军这一领域，海尔、清华同方、奇胜、TCL等都有了自己的智能家居产品。

二.概述智能家居系统工作原理及常见的解决方案：

1.智能家居系统的工作原理：

小区管理中心是智能家居系统连接外界的途径，在此建立基于Web服务器的小区管理信息系统，当家庭发生意外情况时，相关传感器会将报警信息自动通过家庭总线系统发向网络终端，终端通过电话接口可以把报警信息直接发向用户的手机，同时还通过小区网络将报警信息发向小区管理中心。

用户可以通过Internet用浏览器直接浏览家庭设备的当前状况，并可以通过web直接控制家庭设备。家庭网络终端可以通过电话接口直接连接到PSTN上，当用户拨打家庭电话对家用设备进行控制时，控制信息通过浏览器提交给Web 服务器，然后小区管理中心计算机将控制信息转发给相应的网络终端，终端将控制信息直接转发给相关控制设备，完成控制工作。控制完成后，网络终端再将结果信息反馈回小区管理中心计算机，小区管理中心将其写入数据库，并反馈给发出控制请求的用户。通过电话控制家用电器设置有密码功能，只有密码比较成功后才能够进入控制模块，使操作更加安全。

系统的工作流程如图所示：

2.家庭智能化系统的解决方案：

家居智能化控制系统有三种解决方案，即基于PC机、单片机和嵌入式系统的三种家居智能化控制系统解决方案分别代表了中国智能家居行业不同时期的技术特点。

基于PC机架构智能家居

PC机架构系统是以基于PC作为整个家庭智能控制系统的服务器。系统出现于中国智能家居的萌芽阶段，基本停留在向使用者展示智能家居的概念，实用

性不强。且由于系统容易受到病毒的攻击，稳定性也很差。

基于单片机架构系统

它是以单片机作为核心处理单元，加上定制的硬件和软件，共同组成控制系统。其实用性、易用性和专业性都有了很大程度的提高，但由于电路设计一般较复杂，故稳定性不高，且扩展能力不强。

基于嵌入式系统智能家居

嵌入式架构系统是以嵌入式系统作为核心，能够适合比较复杂的应用，扩展能力强，功耗低，且由于采用的是数字电路设计，结构简单，稳定性强。随着嵌入式技术的更加广泛的应用，及成本的降低，基于嵌入式系统的家庭智能控制系统将会有更广阔的发展空间。

三．嵌入式技术在家庭智能控制系统中的应用：

嵌入式系统一般指非PC系统，按照历史性、本质性、普遍性要求，嵌入式系统应定义为:“嵌入到对象体系中的专用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。一般说来，嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

1.智能家居总体控制系统设计：

智能家居控制系统主要包括ARM9核心控制模块，无线通信模块、LCD触摸屏模块和家居电器，另外还有传感检测，语音报警和电源等模块。系统总体结构模型图如图所示：

其中ARM是整个系统的控制核心，通过GPRS和ZigBee无线通信网络收发控制指令实现对家居电器进行综合监控，同时提供防火墙的功能，阻止外界对家庭