以物联网为核心的智能家居控制系统研制

    钱百静

    

    

    摘? 要：在当前物联网技术不断进步和发展的背景下，物联网技术在人们日常生活中的应用随处可见，物联网技术的出现和广泛应用使得人们日常生活的便捷性得到大幅度提升。如今，人们对于生活质量的要求不断提高，以物联网为核心的智能家居控制系统的开发与研制成为了当下物联网技术研究的主要方向，基于此，该文以智能马桶的物联网化为例，分析探讨了利用智能手环对智能马桶进行控制的有效性，以供参考。

    关键词：物联网;智能家居;控制系统;手环

    中图分类号：TP29? ? ? ? ? 文献标志码：A

    物联网技术是指将网络与具备独立功能的物体相连接，使该独立物体能够被网络所控制的一种技术，如今，物联网技术已经广泛应用到智能家居之中，并极大地推动着家居控制技术的智能化发展。在各类智能化家居之中，智能马桶较具代表性，在对智能马桶进行研制时，如何更好地对智能马桶进行控制，实现智能马桶的物联网化，使其自动保健、节水、除臭等功能得到最大程度的发挥，以满足人们对于智能家居生活的要求是重点所在。下面，该文将基于物联网技术，对智能马桶的控制系统研究展开了分析和论述。

    1 系统结构及工作原理

    为了保证智能马桶控制系统得到准确测试，该次研究选择了手机与智能手环这一最常用的智能控制终端，通过将智能马桶与家庭网络相连接的方式，实现设备之间数据交换、传输的目的，主要结构如图1所示。在终端设备与智能马桶之间利用了GPRS、高性能处理器、网络协调器以及ZigBee SoC模块，实现了多芯片器件的有效集成，这一方面能够保证二者之间紧密结合;另一方面，也可以有效提高整个网络系统的安全性。

    此外，该系统同时具有较完善的反馈系统，简言之，一旦智能马桶出现问题，就可以通过反馈系统将问题反馈至手机终端，此时，家庭成员可根据反馈信息对设备进行维护和维修。另一方面，该系统除了能够与手机相连以外，同时也可以利用手机App连接至配套的智能手环（如图2所示），在使用智能马桶的过程中，智能马桶可自动开启各个传感器和检测装置读取手环内的家庭成员信息，并根据识别到的成员马桶使用习惯对水温、座温、档位等参数进行自动调节。与此同时，还可对家庭成员的体脂等健康参数进行测量，通过手环和手机上报到服务器后台或者医疗单位后，家庭成员可通过手机App对自身的健康情况进行查看或者医疗单位可在第一时间为使用者提供相关的帮助。

    2 系统硬件设计

    2.1 中央控制器

    为了确保系统拥有更加良好的稳定性，选择了STM32F103作为主控芯片。另外，智能马桶的中央控制器主要通过FreeRTOS系统运行，FreeRTOS系统具有兼容性高、功耗低等优势，可根据不同任务优先级设定进行快速切换，及时响应用户操作，同时在发生故障时起到保护作用。

    2.2 数据传输与通信

    在选择数据传输与通信时，为了进一步提升数据传输的便捷性，选择了基于紫蜂无线上网协议的无线传感技术（如图3所示），相较于其他无线技术，虽然该技术仅能进行短距离的传输，但其优势在于功耗极低，因此用于智能马桶的设计之中，能够在确保满足数据传输需求的基础上，有效降低能耗。与此同时，该技术的延时相对较短，能够较好地满足即时通信和瞬间反应的需求，有利于提升客户使用体验。另外，该技术有着较强的灵活性且容量极大，不仅能够轻松地对200个以上的设备进行控制，避免多个数据传输时混乱情形的发生;且能够根据具体需要对设备数量进行动态增减。最后，该技术符合国家多重监测标准，能够满足，智能马桶安全性的需求。在通信模块的选择上，为了丰富通信方式选择了ZXGM18G技术，同时使用了AT技术进一步强化了对于设备的控制力度，有效满足了多方式远程控制和数据通信的要求。

    2.3 电源

    为进一步降低智能马桶的能耗，开关电源、电池等多种电源供电是该次电源模块设计的主要标准，在具体设计的过程中，为了实现智能马桶的完整功能，除了选择传统开关供电的模式以外，同时在智能马桶的内部安装了电池组，当停电时，智能马桶可自动切换到电池组实现无电冲水，以此确保智能马桶能够始终正常使用。

    3 系统软件设计

    在对智能马桶的软件进行设计时，基本原则在于满足客户的使用便利性需求，对此，除了应当根据客户的使用习惯对每个程序进行优化以外，还应当保留一定的调整空间，确保客户能够根据使用过程中的实际体验，对智能马桶的相关参数、模式等进行动态调整。基于上述分析，本次智能马桶的设计选择了FreeRTOS系统开发软件，一方面能够有效降低开发使用成本、降低使用功耗;另一方面，能够提升系统软件的稳定性和灵活性，保证整个设备良好的性能。在网络通信方面，选择了GPRS技术，这有利于提升设备信息反馈及时性，避免延迟等问题的发生。另外，在上述软件技术的支持下，用户可通过手机APP和智能手环及时了解智能马桶的使用情况和自身的健康状况;最后，智能马桶也可自动识别智能手环内成员的各项信息并自动根据成员习惯对相关马桶参数进行调节和优化，确保用户得到良好的使用体验。

    4 结语

    综上所述，家居物联网化是未来家居发展的重要方向，相较于传统控制系统，该文所论述的基于物联网技术的智能马桶控制系统的设计具有更简化、更精密的优势;与此同时，远程控制技术的加入，能够更加有效地满足家庭成员对智能马桶进行实时动态控制的要求。在未来的发展中，可将物联网技术进一步应用到其他智能家居的设计与研发之中。

    参考文献

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