微管家--基于物联网的智能家居系统设计与实现

吴越鸿 王喆 张一然 付丽华 沈阳工学院信息与控制学院

微管家
--基于物联网的智能家居系统设计与实现

吴越鸿 王喆 张一然 付丽华 沈阳工学院信息与控制学院

随着科技的飞速发展，人们的生活水平越来越高，身边的一切事物也在向着智能化方向发展。基于这一背景，进行了智能家居系统的设计和制作-----智能管家系统。本系统包括三部分，分别为智能终端、超低功耗的UART-WiFi模块及家庭数据采集与家电控制设备。物联网连接部分的协调器为基于具有低功耗模式的CC2530的模块；在云数据传输部分，使用私有云(Private Clouds)作为服务器，从而构建一个具有安全性和隐私性的保障的智能家居系统；在物联网与云数据的连接中使用的具有UART-WiFi透传功能的ESP8266模块，可将物理设备连接到Wi-Fi无线网络上，进行物联网或局域网通信，实现物联网功能。

智能管家系统 物联网 私有云

1 智能管家系统设计方案

该系统主要由三部分构成，分别为智能终端、超低功耗的UART-WiFi ESP8266模块及家庭数据采集与家电控制设备CC2530模块。

整个系统网络可以分为家庭内部网络和家庭外部网络两部分。內部网络由wifi无线通信网络构成，主要提供本地用户对智能家居控制系统的访问与控制；家庭外部网络则通过微信终端连接ESP8266模块，以提供远程用户对智能家居控制系统的访问与控制。

进行智能管家系统设计的主要任务是将包含的各功能子系统进行整合集成，智能管家系统示意图如图1所示。

图1 智能管家系统示意图

2 智能管家系统总体设计方案

2.1 硬件组成部分

2．1．1 核心板设计

核心处理模块是整个智能管家控制系统的核心，本设计采用ESP8266和CC2530模块为核心，协调器接收各个节点终端模块所采集的数据信息进行分析，对分析结果和客户所需要实现的功能，然后发送指令控制终端节点从而达到对家电设备进行控制。

2．1．2 智能开锁模块

外部开门：人们通过微信将开锁指令发送到云端，当开锁模块接收到开门指令时后台自动记录开门的时间和开门的人物，并控制单片机使其控制步进电机开门。

内部开门：使用人体红外传感器，当人走到人体红外传感器的感应范围内则门自动打开；

2．1．3 留言显示模块

留言显示：当模块接收到留言指令时后台将留言的时间和留言的人物记录下来，留言模块将留言内容显示在oled显示屏上。

2．1．4 温湿度检测模块

温湿度传感器检测周围环境的温湿度，将检测的结果传给CC2530协调器模块，CC2530协调器模块对数据进行处理并将其信息显示在oled屏幕上。

2．1．5 智能家电控制模块

由CC2530协调器控制多个节点，每个节点通过控制继电器来间接控制家用电器，或者通过节点连接传感器来实现智能控制。

2.2 软件组成部分

2．2．1 私有云技术

私有云（PrivateClouds）是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。私有云可部署在企业数据中心的防火墙内，也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所。

2．2．2 ZigBee 技术

ZigBee是IEEE802．15．4协议的代名词。根据送个协议规定的技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，主要适合于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。

2．2．3 ESP8266 模块

ESP8266 系列模组是深圳市安信可科技有限公司开发的一系列基于乐鑫ESP8266的超低功耗的UART-WiFi模块的模组，可以方便地进行二次开发，接入云端服务，实现手机3/4G全球随时随地的控制，加速产品原型设计。

3 总结与展望

智能管家系统是以住宅为平台家庭为最小设计单元，综合利用了多种先迸技术将家居生活有关的设施集成，构成高效的住宅设施与家庭日程事务管理系统，集系统、结构、服务、管理、控制与一体，提高家居安全性、可靠性、方便性、舒适性，并实现环保节能的健康居住环境。

在当前大力提倡环保的背景下，智能系统能很好的践行节能环保、低碳生活的值导，伴随着人们对生活质量要求的不断提高，将智能家居应用于家庭住宅中是时代发展的潮流，智能管家系统使用的硬件设备便宜、节能、环保更有利于进行全面推广，未来智能家居将步入寻常百姓家中，由此可见开发出一款高性价比的智能管家系统对加快智能家居的推广和普及具有重要意义。

吴越鸿、王喆，张一然，沈阳工学院，学生；付丽华（通讯作者），1972年6月，女，满族，辽宁人，沈阳工学院，教师，副教授。