基于Linux的智能家居控制终端系统的设计

摘 要

随着科技的快速发展，在家居生活中也有了非常广泛的应用，实现居住生态系统的智能化已经成为了家居生活未来的发展方向。随着智能家具的出现，人们的家居生活方式开始出现了转变，通过家居控制终端实现对家电的控制、防护等。本文针对基于嵌入式Linus操作系统平台下的智能家居控制终端系统的设计进行了分析，为智能家居控制终端系统的发展与完善提供借鉴。

【关键词】Linux 智能家居 控制终端系统

在智能家居中，控制终端是非常重要的组成部分，随着智能家居系统的发展而不断完善。当前智能终端的功能已经从最初简单的室内模块连接增加到家电控制、远程控制等。随着人们生活水平的提高，对生活品质与家居环境的要求也越来越高。本文针对智能家居的需求，以嵌入式Linus操作系统平台为基础实现了基于Linux的智能家居控制终端系统的设计。

1 智能家居控制终端概述

智能家居控制终端是智能家居的“心脏”，是智能家居中的核心部分，负责信息的收集、转发、控制与协调等。智能家居控制终端属于集中智能家居管理系统，通过计算机实现了智能家居各个子系统的协调与控制。智能家居控制终端是为用户服务的，用户通过智能家居控制终端对智能家居中的各个子系统依据自身的需求进行调节。

智能家居控制终端在不断的发展过程中积累了丰富的经验，也取得了一定的成果。但是依旧存在以下几个方面的问题：第一，行业中并未形成统一的标准，导致智能家居系统内部各个模块的标准与协议难以统一与协调；第二，智能家居控制终端的成本过高，与智能家居系统进行捆绑销售，导致市场价格较高。

2 智能家居控制终端系统的分析

2.1 系统场景分析

选取普通住宅作为场景，在了解住户基本需求的基础上对智能家居控制终端系统进行模拟。智能家居最为基本的目的就是为住户提供舒适、实用、安全、高效的生活环境，其中实用最为关键。智能家居控制系统通常包括监测控制、安防控制、电器控制、环境控制与信息控制等。

第一，安防控制场景分析。家庭安防控制场景中主要包括以下几个方面的内容：普通住户在进入家门之前需要对身份进行验证，例如通过在读卡器中刷卡的方式进行验证；在身份验证完成之后需要通过门内的开关实现门禁系统的开启；如果未进行身份验证而强行进入室内需要及时地进行报警，在房门、阳台、窗户等位置安放红外传感器；通过烟雾传感器的装置对火灾易发地点进行检测，避免室内出现火灾；一旦出现意外情况，应该向用户示警，应在卧室、客厅等区域安装报警器。第二，环境控制场景分析。照明系统依据光照情况实现开启或者调控，在需要照明的地方安装光亮传感器。窗帘依据室内光照强度进行自动调节。第三，检测控制场景分析。在用户进入到室内之后希望对室内的环境有所了解，例如温度、湿度等。可以通过温湿度检测传感器的安装让住户了解更多的室内环境情况。

2.2 系统需求分析

嵌入式系统需求主要包括两种类型，一种是功能性需求，另一种是非功能性需求。本文将功能性需求作为研究的重点。系统需求主要包括身份认证需求、门禁控制需求、照明控制需求、空调调节需求、窗帘控制需求、烟雾控制需求、红外控制需求、警报控制需求、温湿度控制需求与短信发送需求。在这些功能中，烟雾控制与红外控制是在后台进行处理的，后台会在一定的时间间隔内自动实现状态的刷新，从而对入侵或者火灾进行检测。

3 基于Linux的智能家居控制终端系统的优势

智能家居网络控制系统的解决方案包括PC机、单片机与Linux系统三种，不同的解决方案有着不同的技术特点。

基于PC机架构系统的主控制器为家用电脑，通过总线实现设备与以太网之间的连接，在整个系统中电脑发挥着网关与处理器的角色，对各个设备进行管理。这种智能家居网络控制系统虽然充分发挥了计算机的强大功能，开发的周期与难度都较低，但是需要电脑始终处于开机状态中，会消耗大量的电能，造成智能家居控制系统成本变高、适用性降低的问题。同时，PC机架构系统还处于向使用者展示的阶段，其实用性、稳定性都较差。

基于单片机架构系统的核心处理单元为单片机，相对于PC机机构系统在适用性、方便性与专业性方面都得到了有效的提高。但是随着应用需求的增加，基于单片机架构系统中增加了很多的功能，导致其在使用的过程中必须与单片机实现联合控制，出现了电路复杂、稳定性差、扩展能力不强等问题。

基于Linux的智能家居控制终端系统的核心为Linux系统，通过该系统实现家居内部、外部网络的相互联结。基于Linux的系统具有实用性强、扩展能力强、功耗低等特点，同时，基于Linux的系统采用的是数字电路设计方案，使其结构得到了简化，稳定性也不断提高，当前已经成为了家具控制器的首选。

4 总结

本文对智能家居控制终端的需求进行了分析，提出了智能家居控制终端软件的设计方案，为控制终端的发展与完善奠定了基础。通过与其他智能家居控制系统解决方案的对比，指出了基于Linux的智能家居控制终端系统所具有的优越性。

参考文献

[1]金鑫.基于ARM-Linux的智能家居网络终端的设计与实现[J].电脑知识与技术，2010，07（64）：1612-1613+1618.

[2]彭建盛.基于Symbian平台智能家居控制系统的设计与实现[J].天津师范大学学报（自然科学版），2011，02（59）：55-58.

[3]向军，谢赞福.基于嵌入式Internet/Intranet的智能家居系统模型及实现[J]. 计算机工程与设计，2014，09（58）：2425-2427+2496.

作者单位

山东理工大学 山东省淄博市 255049