物联网的智能家居控制系统设计分析
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摘 要 物联网以其高可靠性和低成本等优势应用于智能家居领域，可以利用物联网和云计算研发智能家居控制系统，探索嵌入式家庭网关、GPRS模块、RFID模块和ZigBee终端家庭设备模块的构成及应用原理，较好地实现整个系统的远程访问、监控和报警。
关键词 物联网 智能家居 控制系统 设计
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A
将物联网融入到智能家居控制系统领域引发极大关注，在物联网、云计算、嵌入式技术和无线传感器网络技术的支撑下，可以设计功能完善、性能稳定的智能家居控制系统，使之更加便利、自动化、低成本和灵活配置，提升人们的家居生活质量。
1系统相关技术概述
（1）嵌入式技术。智能家居控制系统中的嵌入式系统体现出体积小、成本低、功能齐备等优点，主要由嵌入式处理器、存储器、时钟、电源、其他外围电路所构成，其核心是嵌入式处理器，支持实时多任务处理、中断响应时间短，通常采用ARM嵌入式微处理器作为核心处理器，由寄存器实现数据操作和指令执行。
（2）无线网络技术。由于无线网络具有良好的灵活性和流动性，可以较好地提升家居的智能性和安全性，对于便捷用户操作、降低功耗有重要的作用，并体现出良好的灵活性和可扩展性。常用的有超宽带技术、ZigBee技术、Wi-Fi技术、蓝牙技术、红外通信技术等。
（3）云计算技术。这是由虚拟化技术向用户提供网络、计算和存储等服务，由基础设施即服务、平台即服务、软件即服务等架构组成，可以使终端客户实现随时随地的访问和控制，体现出良好的远程性、实时性和直观性。
2基于物联网的智能家居控制系统硬件设计分析
2.1总体架构
物联网的智能家居控制系统实现对家庭设备的统一联网和集中操作管理，体现出可扩展性、灵活性和稳定性，系统将用户和家庭内部设备相链接，实现集中统一通信、管理和控制。家庭网关主要实现家庭内部设备网络与外部网络之间的通信和数据交互，内部模块包括有主处理器、外部SDRAM、Flash存储器、LCD触摸屏、复位电路等，GPRS、RFID和ZigBee通过串口通信的方式与家庭网关相链接，实现集中统一的数据交换、存储和处理。
2.2系统模块硬件设计
（1） GPRS通信模块。基于物联网的智能家居控制系统采用M35 GSM/GPRS无线通信模块，支持GPRS多时隙和GPRS编码格式，并通过串口RART1控制GPRS模块，利用AT指令实现嵌入式网关与GPRS模块的通信，完成指令和数据的双向传输，能够对家庭发生突发情况下的报警、信息发送，体现出高实时性和高可靠性的远程报警功能。
（2）ZigBee家庭设备控制网络。物联网的智能家居控制系统采用ZigBee通信技术实现室内无线组网，其家庭设备网络主要由协调器、路由器、终端节点构成，由各个传感器节点采集室内相关信息并上传给协调器，由报告节点接收协调器发送的指令并进行动作控制。协调器节点则进行家庭网关的控制指令转发，并实现各节点之间的信息共享和链接，完成数据的上传与下发。其中包括有以下内容：①ZigBee处理器硬件设计。通常选取CC2530芯片作为家庭設备控制网络节点的核心处理器，包括有增强型8051微控制器内核、具有捕获功能的32kHz睡眠定时器、2-3.3V的适用电源、具有SMA接口的陶瓷天线等。②无线通信模块的硬件设计。该模块包括有RF射频电路和CC2530最小系统。③终端节点的硬件设计。由协调器或路由器将终端节点添加到网络之中，位于网络的最底端，用于对用户指令的获取和控制。内部构成包括有CC2530无线通信模块、传感器或执行器模块、电源管理模块，内部执行节点有空调控制节点、照明控制节点、窗帘控制节点、门锁控制节点等，传感器节点有烟雾报警传感器节点、人体红外线传感器节点、温湿度传感器节点等。
2.3系统软件设计
（1） 云平台的设计。基于物联网的智能家居控制系统利用云平台实现数据存储、分析和服务，主要包括有云计算服务系统平台、智能家居家庭内部网络、用户移动应用系统，并以云计算平台服务为核心，通过物联网接收家庭网络传送的环境信息数据、用户终端控制信息数据，对海量数据进行挖掘、分析和优化控制，较好地为智能家居用户提供决策依据和智能服务。
（2）智能家居云服务系统结构设计。IaaS利用虚拟化技术进行资源透明化管理，实现对智能家居用户提供基础设施即服务，为智能家居用户按需提供云服务。PaaS则通过资源虚拟化方式为用户提供资源安全管理，其资源管理功能包括有资源负载平衡、故障检测、图像创建等，并通过限制用户访问和认证等方式，实现对系统的数据安全管理。SaaS为智能家居用户提供安全认证的云服务，远程访问控制家居系统并获悉相关数据信息，如：图片拍照、家居环境等。
3结语
综上所述，基于物联网的智能家居控制系统通过系统结构和总体方案设计，实现人性化、智能化、便捷化、安全化的家居服务，能够使用户通过终端设备进行远程访问，并基于物联网获取的各种有用信息为用户提供更加宽泛的服务体验。
参考文献
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[2] 杨堤.基于物联网的智能家居控制系统设计与实现[J].电子世界，2012（21）：16-17.
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