智能家居设计范文 -欧洲杯买球平台

导语：如何才能写好一篇智能家居设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： wsn智能安防联网

1、引言

智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。

20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（he,homen electronics）出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（ha,home automation）。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为smart home，也就是现在智能家居的原型。

无线传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和通信技术，能够协作地实时监测、感知和采集网络分布区域内的各种环境或监测对象的信息，并对这些信息进行处理，获得详尽而准确的信息，传送到需要这些信息的用户。 将wsn技术与传统智能家居相结合形成了目前主流的智能家居系统，本文给出了一种基于wsn的智能家居系统设计。

2、系统结构设计

智能家居系统具有对家庭中的各种设备远程控制、远程查询、 集中管理功能， 为用户提供更为舒适， 方便的生活方式。

本系统由无线网关总控台、分布式家电控制、网络接口、遥控设备等部分组成。

无线网关总控台是整个网络平台的核心，各个不同协议子网之间的互连和信息共享都需要通过网关进行，它可以接收各种家电、 灯具、 安防监控设备、 居室环境监控单元等分布式家电控制系统以及通用遥控器无线发送上来的信息，对这些信息进行处理后反馈给相应的设备。另一方面，无线网关总控台还可以同局域网/互联网、公用电话网、短信系统等连接，在非现场区域对智能家居网络进行监测和遥控。在智能家居网络平台中，通用遥控设备上有gui，它不仅可以控制各种家用电器以及各种监测控制单元的运行状态，还可以对各种受控设备进行设备添加、 删除、 参数设置等操作，实现对智能家居网络平台的现场控制。在网络平台中，各种家电设备，例如冰箱、空调、热水器等，形成了一个应用平台。这些设备可以接受通用遥控器的控制，也可以把自身的工作状态信息上传到无线网关总控台，进而通过互联网或电话网告知相关人员。安防监控子网用来对家庭的门、窗等监测和控制。一旦有人非法入侵，安防单元就会立即启动报警系统，并通过无线网关总控台把安防告警信息传递给相关人员或部门。居室环境监控子网对家庭内的co有害气体、火灾等进行监视和报警。这个单元采用了模糊智能控制技术，预测到有灾情发生，会进行关联控制。如启动通风设备减小有害气体浓度，启动灭火装置消除隐患。灯光控制子网可以提供舒适的光源和有效的节能措施，方便用户的生活和工作。

3、硬件平台设计

传感器网络硬件平台的设计主要是传感器节点的设计，研究设计出具有微型化、扩展性和灵活性、稳定性和安全性及低成本特点的传感器节点。研究无线传感器网络中间件技术，建立无线测控网络系统，实现信息采集自动部署、自组织 传输和智能控制。

（1）信息感知节点硬件系统

在系统和国外相应产品的基础上，选择功耗低、尺寸小、性能优良的处理器、无线收发和存储芯片，设计构建适用于矿井环境下的信息感知节点的硬件框架，并实现信息感知节点的硬件设计，信息感知节点基本配置示意如上图所示。同时密切关注超宽带和ieee802.15.4等技术的发展，并寻求应用到网络中的可能性。

(2）接入网关

接入网关应具有无线收发和接入煤矿通信网络的能力。依据目前煤矿通信网络采用环形冗余工业以太网的实际，如图示，设计的sink使用的32位arm9芯片作为系统控制核心，采用嵌入式linux实时操作系统，支持10/100m以太网接口，而且增加了必要的数据采集和处理部分。

参考文献：

[1]宋文.无线传感器网络技术与应用[m].北京：电子工业出版社.2007(3）

[2]李晓维.无线传感器网络技术[m].北京：北京理工大学出版社.2007（8）.

[3]孙利民,李建中,陈渝,等.无线传感器网络[m].北京:清华大学出版社. 2005.

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学生用灯色温要低

陈理事长认为现在的灯具市场处于转型升级的阶段，中国灯具的水平在提高，装饰用灯向意大利、西班牙等国际先进水平靠拢。常见的白炽灯靠钨丝发热而发光，色彩还原度可达百分之百，色温为2800k左右。白炽灯缺点是耗能，虽然现在提倡淘汰白炽灯，但只能逐渐减少用量，传统灯具被完全替代也不太可能。此外，荧光灯也叫日光灯，是由灯管内表面的荧光物质吸收紫外光后，释放出的可见光。荧光灯的色温可达6000k，而led灯的色温则更高。由于高色温光线含有一种蓝光的成分，会对小孩的眼睛造成伤害，学生最好选用4000k以下色温的灯。

灯具产品性价比的提高，使得照明产品能够上扬，也越来越有竞争力。作为新的照明方式，led逐渐被用户认识和接受。再加上全球淘汰白炽灯的外部条件，陈理事长断定，未来的两三年仍是led照明高速增长的阶段。

水晶灯档次有高低

通过跟企业接触，陈理事长认为高端灯饰市场的需求还可以，铜灯、水晶灯出口也很好。现在国产灯具的水平跟进口灯具差别不大，常见高档灯具的灯体一般都是国产。他继续介绍说：“比如水晶挂件，大概分三个档次：最高档次是施华洛世奇，其次是埃及水晶，第三个是国产的。通常说的水晶灯都是含铅量达30%的铅玻璃，没有用天然水晶的。”水晶可像钻石一样修出多面体，光线打到磨好的水晶珠上，呈现五光十色的闪烁效果。

智能照明是趋势

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1. korner窗户传感器

korner看起来就像是一个简单的小三角，但却内含玄机。实际上，它是一款窗户安全传感器，可以方便地安装到窗户的边角，一旦窗户被盗贼打开，便会通过wifi网络向用户手机发送警报，不论你身处何方。简约、流线型的设计可完美贴合窗户，让人难以发现它的存在。

2. nanoleaf bloom智能灯泡

这款设计前卫的智能灯泡，并不需要你使用任何开关来控制，只需双击灯罩，就可以逐级调整亮度，在不同的照明模式间无缝切换，非常方便。另外，它还拥有白、红、紫、蓝、绿、黑等多种可选颜，充分满足不同的装饰需求。

3. athom homey声控智能家居中心

athom homey是一款采用圆球形设计的梦幻智能家居中心，可以支持多种智能家居设备，兼容品牌包括飞利、kwikset、nest、sonos、bose、三星等等，也兼容苹果airplay或是nfc标准，用户可以通过ios或android应用使用语音来控制各种设备，非常方便。另外，设备本身也是一款极具装饰性的家居产品，散发出的幽幽光芒令人十分放松。

4. nline智能开关

这款设计简约的智能开关，可以通过红外线传感器监测主人活动，从而自动开关灯。同时，你也可以使用它来控制音乐播放、或是设置一个闹钟，只要通过内置的扬声器及麦克风就可轻松实现。

5. kronosight sentri智能监控系统

这款漂亮的智能监控系统拥有丰富的功能，不仅内置了摄像头，可以实现运动监测、夜视仪及双向通话功能，同时还是一款恒温器，能够显示天气预报、房间温度、湿度等，并具备智能学习功能，直观的设计风格也让它非常容易上手。

6. orbnext智能灯

这款充满魅力的小方块，实际上是一台智能灯，可以显示10多种颜色，并且支持ifttt标准，可以通过自行设定来实现非常丰富的应用形式，比如“播放碧昂斯的歌曲时、显示充满活力的红色”、或是“晚上10点后，散发助眠的幽兰色”，十分有趣。

7. bloomsky个人气象站

漂亮的bloomsky是一款个人气象站，同时也配备了高清摄像头、fm电台及网络功能，可以说是非常有用的全能家居小帮手。你可要把它放在户外院子中、阳台上或是厨房里，先进的传感器能够监测环境温度、降水率及气压湿度等，还能够提供简单的娱乐，非常全面。

8. honeywell lyric恒温器

漂亮的honeywell lyric恒温器可以说是nest的有力竞争者，它提供了直观的操作界面及形式，让你可以方便地通过机身或是手机来调节家中温度。当然，它也具备智能学习功能，实现自动化温度控制。

9. vorm lab温度传感器

这款低成本的温度传感器，可以监测温度、光线、运动、湿度、二氧化碳等数据，并通过蓝牙4.0发送到你的手机上。兼容ifttt及第三方设备，也能够让你与其他恒温器进行联动，实现更加智能的应用形式。当然，我们也非常喜欢它可爱小巧的造型设计。

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[关键词]智能家居控制系统 研究 设计

中图分类号：tu855 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2016）24-0098-01

目前，我国的智能家居控制系统已经得到了一些有益的发展，智能家居市场也相继出现，不断的有相关智能家居产品问世，但是我国的智能家居产业发展前景并不乐观。这种问题聚焦为我国的智能家居产品的生产没有一个全国通用的统一标准，每个智能家居生产厂家都根据自己公司的相关技术能力开发符合本公司特点的智能家居产品，这种产品生产的无规则性严重制约了智能家居的生产和开发。

一、智能家居控制系统的基本概述

（一）优势分析

与普通家居相比，智能家居不但保持了传统家居的居住功能，而且还新增了建筑网络通信，配备了信息化家电，实现了家居设备自动化。智能家居系统成为将系统、结构、服务、管理融合为一体的高效率、高舒适度、高安全感、高方便性和具有环保性的新型居住环境。

（二） 需求分析

智能家居指的是利用嵌入式技术、网络技术与通信技术，将智能家居的各子系统有机地与人们的日常家庭生活联系在一起，通过综合管理，增加人们生活和家居的舒适感与安全度。第一章论述了国内智能家居系统的发展状态。目前，智能家居系统通常是在高端酒店和住宅布局和安装。智能家居系统在普通人家里的大规模推广困难有两个主要原因：布线复杂不利于完成住宅建设布局和安装;系统单调，缺乏可以定制和个性化的服务。

二、智能家居控制系统技术

（一）无线组网技术

常见的构建“无线家居”的无线通信组网技术如下：蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，是由东芝、爱立信、ibm、intel、和诺基亚于1998年5月共同提出的近距离无线数据通讯技术标准。homerf是由homerf工作组开发的，适合家庭区域范围内，在pc和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准[1]。zigbee是zigbee联盟建立的技术标准，基于ieee802.15.4标准，主要适用于自动控制和远程控制领域。

（二）wifi组网技术

wifi无线网络的拓扑结构主要有两种：分别是ad-hoc结构模式和infrastructure结构模式。ad-hoc结构是一种省去了无线ap（accesspoint）而搭建起的对等网络结构。infrastructure结构是wifi网络应用最为广泛的结构，它是sta（工作站）和无线ap共同搭建起来的网络结构，整个网络成星状，中间的无线ap起桥接作用，这样所有的sta就可以通过无线ap与其它有线或无线网络进行信息交互。本次设计采用的主要也是该模式[2]。

（三）wifi无线传感器网络的结构

wifi无线传感器网络由采集系统、wifi无线网卡、arm嵌入式系统、无线ap等四部分组成。所有测试节点通过控制wifi无线网卡将测试数据传输到无线接入点，再由无线接入点桥接转发到远端的控制台。每个测试节点以arm嵌入式系统作为控制中枢，嵌入式系统通过总线接口控制采集系统的数据采集，同时通过rs232接口控制wifi无线网卡的数据收发。

三、智能家居控制系统方案设计

（一）智能家居控制系统结构设计

本论文设计主要将智能家居控制系统主要分五个部分组成：电源部分、控制器模块、各个功能子模块、智能家居控制系统内部通信以及智能家居控制系统外部通信。电源部分：电源部分是为整个智能家居控制系统供电，因此是硬件设计的重点，在控制设备设计中是用直流开关电源接220v电压来接入设备为系统供电，现在的arm处理器为了减少系统的功耗、便于电源管理，采取多组电源供电的方式来工作。控制器核心板：中央控制器是整个智能家居控制系统的核心，本设计采用嵌入式arm-stm32f103芯片，通过一些预留i/o接口来连接其它功能子模块，并可以在客户需要其他功能时做出设备的扩展。功能子模块：功能子模块以控制器为核心，实现系统所需的特定功能，比如：智能灯光的控制、家庭电器设备的控制、室内温度及气体的采集、远程控制等。每个模块的实现功能都是由控制器来发送指令。智能家居控制系统内部通信：其主要实现的功能是完成中央控制器与功能子模块之间的信息传递。经过前面对有线与无线通信方式的分析与研究，本次设计采用无线通信方式做为智能家居控制系统的内部通信方式，并结合无线通信特点，本设计采用wifi以及串口通信做为内部通信方式。智能家居控制系统外部通信：主要功能是实现用户通过internet远程操作与控制家居设备，随着我国目前宽带网络的发展日趋完善，技术的不断成熟，现阶段我国常用的宽带接入方式有两种：adsl、无线上网及常说的wifi，因此在控制系统中采用这两种方式，添加w5300网关模块，并将wifi作为其外部通信，以此来降低系统成本及复杂度。

（二）智能家居控制系统方案框图

经过对智能家居控制系统方案的选择及技术手段的选定，下图给出本次控制系统方案框图。由图可见，本次论文设计旨在实现的功能有：通过温湿度传感器采集房间的温湿度、通过气体传感器采集空气有害气体浓度、通过光照传感器测量房间光照度，通过无线网络实现智能家居统控制系统同internet网络连接，并通过yeelink网络实现实时检测与开关控制。

四、结语

总而言之，随着社会的发展，人们的生活环境在受到越来越大的威胁，集中体现为人们的生活环境在不断恶化，如果不对人们的生活环境进行高度重视，人类的可持续发展将受到严重威胁。所以世界各国纷纷采取了节能减排和低碳经济发展的策略。然而建筑作为人们日常生活中的最重要载体，其内的能源消耗和碳排放是低碳经济发展的一个重要方面，所以应该大力发展智能家居，在人们的居住环境方面对生活质量进行改进。人们越来越追求生活质量，所以用家庭智能化系统，具有重要的意义，也符合大众的心声。因此，智能家居控制系统有一个非常光明的前景，这也是本课题研究的意义。

参考文献

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【关键词】：智能家居系统 设计原则 实现

中图分类号：tu2 文献标识码：a

引言

随着现代社会从数字化、信息化迈向智能时代，人们的生活也变得智能化。智能家居就是人类生活智能化的具体手段之一，也是人类生活环境日趋优越的体现。智能家居本质上是工业自动化向日常生活的延伸，也是智能控制技术从工业生产领域走向家庭应用的体现。目前，智能家居作为一个新兴行业，存在标准不统一、成本高等局限性，本文对智能家居系统从设计原则、缺点及实现三方面进行分析。

一、智能家居系统设计原则分析

衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否，并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度，而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行，系统的使用、管理和维护是否方便，系统或产品的技术是否成熟适用，换句话说，就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效，实现便捷高质量的生活。为了实现上述目标，智能家居系统设计时要遵循以下原则：

1、实用性

在设计智能家居系统时，应根据用户对智能家居功能的需求，整合以下最实用最基本的功能：包括智能家电控制、智能灯光控制、电动窗帘控制、防盗报警、门禁对讲、煤气泄露等，同时还可以拓展诸如三表抄送、视频点播等服务增值功能。对很多个性化智能家居的控制方式很丰富多样，比如：本地控制、遥控控制、集中控制、手机远程控制、感应控制、网络控制、定时控制等等，其本意是让人们摆脱繁琐的事务，提高效率，如果操作过程和程序设置过于繁琐，容易让用户产生排斥心理。所以在对智能家居的设计时一定要充分考虑到用户体验，注重操作的便利化和直观性，最好能采用图形图像化的控制界面，让操作所见即所得。

2、标准性

智能家居系统方案的设计应依照国家和地区的有关标准进行，确保系统的扩充性和扩展性，在系统传输上采用标准的tcp/ip协议网络技术，保证不同产商之间系统可以兼容与互联。系统的前端设备是多功能的、开放的、可以扩展的设备。如系统主机、终端与模块采用标准化接口设计，为家居智能系统外部厂商提供集成的平台，而且其功能可以扩展，当需要增加功能时，不必再开挖管网，简单可靠、方便节约。设计选用的系统和产品能够使本系统与未来不断发展的第三方受控设备进行互通互连。

3、便利性

家庭智能化有一个显著的特点，就是安装、调试与维护的工作量非常大，需要大量的人力物力投入，成为制约行业发展的瓶颈。针对这个问题，系统在设计时，就应考虑安装与维护的方便性，比如系统可以通过internet远程调试与维护。通过网络，不仅使住户能够实现家庭智能化系统的控制功能，还允许工程人员在远程检查系统的工作状况，对系统出现的故障进行诊断。这样，系统设置与版本更新可以在异地进行，从而大大方便了系统的应用与维护，提高了响应速度，降低了维护成本。

4、先进性

在满足用户现有需求的前提下，设计时应充分考虑各种智能化适应技术迅猛发展的趋势，不仅在技术上保持最先进和适度超前，而且更注重采用最先进的技术标准和规范，以适应未来技术发展的趋势，以使整个系统可以随着技术的发展和进步，具有更新、扩充和升级的能力;系统设计遵循开放性原则，软件、硬件、通信接口、网络操作系统和数据库管理系统等符合国际标准，使系统具备良好的兼容性和扩展性。

5、可靠性

整个建筑的各个智能化子系统应能二十四小时运转，系统的安全性、可靠性和容错能力必须予以高度重视。对各个子系统，以电源、系统备份等方面采取相应的容错措施，保证系统正常安全使用、质量、性能良好，具备应付各种复杂环境变化的能力。

二、智能家居系统缺点分析

虽然更广泛的技术应用和技术进步促使人们关注到智能家居拥有的诸多优点，例如用先进的灯光元素和安全系统，智能家居各种顶级创新产品给人们带来舒适方便的生活体验。但是一些因素仍然使百姓对购买智能家居产品保持冷眼旁观的态度。

1、“智能”费用昂贵

智能家居产品无可非议是相较其他产品目前功能最先进的一类产品，较新的技术理所当然使其拥有较昂贵的价格，我们想要的方便舒适的“智能”生活是建立在较高经济成本上的。无线摄像头、光线感应器、中央触摸屏和自动化系统是一个智能家居家庭的标准配置，这样的标准配置动辄以万为计算单位，让众多普通人望而却步，真正意义上的智能家居屋始终在高端盘旋，未曾青睐“下阶凡人”，加之后期维护和修理的费用，这样的成本实乃普通老百姓可以消费得起。

2、掌握使用有难度

不同于传统的家庭，智能家居产品技术下的家庭，需要你去适应，如安全系统、控制系统、远程控制等。假如你拥有一个智能家居的家庭，你需要学习如何使用你的家。娴熟掌握智能家居的各项功能可以有助于人们更方便舒适的享受科技带来的福音。

学习掌握智能家居产品操作手段对于普通人虽不成问题，他们可以根据阅读手册实现家居控制，但阅读说明的过程中难免无法及时100%掌握技巧，最重要的是家中的老人、小孩，对于他们，家居控制操作似乎就更不容易了。配备了一些列高科技产物，却不能物尽其用未免遗憾。目前国内的智能家居产品还并未做到完全的智能化，所谓“聪明”的家只是蜻蜓点水的初体验。傻瓜式的全自动化实现还在实验的温室里培育，没有大规模的渗入到现在市场上智能家居的每个环节。手拿操作手册玩转智能家居的时代仍离国人很遥远。

3、监控系统引发隐私担忧

智能家居产品的门和墙壁内都安装有无线安全传感器，信号传输到一个中央控制单元，任何活动异常都可以及时通知户主甚至与公安系统联网，视频监控的无线传输可以监视家里的任何部分。但如果此监控系统落入坏人之手，成功破解监控系统并控制住，视频和传感器可以监测你的智能家居，您与您家人的生活安全将受到巨大威胁。

三、智能家居实现研究

尽管智能家居在我国好几年前已经出现，但至今仍是防盗和监控这两个功能的接受程度最高，这是由国情所决定的。由于系统的不同，造价也高低有差。虽然家庭安防系统偶尔有时会出现误报情况，但是随着科技的进步，相信精确率会越来越高。

在家居娱乐和电器控制方面，智能家居也有突出表现，包括背景音乐系统、数字网络客厅、家居综合布线、灯光控制和电器控制等功能在内的系统，使人们的生活从各个方面变得更加安全、舒适、简单。

娱乐和电器方面的智能家居系统必须要走人性化路线，智能家居具有易于操作控制的特性，只要一块控制模板，就可以在家里的任意一个角落随意控制家里的电器、灯光、电脑。远程控制还可以做到使你在外(如办公室)通过电话控制家里电器的开关，或者在外地能够上网的地方对自家家居进行监控，就如同从前科幻片里的情节一般。

目前市场上，智能家居的主要接受人群仍然是一部分高端人群。业内人士认为，阻挠智能家居发展脚步的主要是价格和消费理念两方面的原因。智能家居还属于高档消费，一套系统要几万元不等。尽管接受度和认同度与以前相比已经大有提高，但仍主要局限于买别墅的高端人群和热爱生活、享受生活的年轻白领一族。

另外，目前许多人对智能家居系统功能的认识不足，许多设计师也缺乏相应的专业知识去向业主推广，导致一部分实际上有需求的业主对智能家居还一无所知。但是近年来，智能家居的普及度正在慢慢提高，随着国外同行业产品不断涌入我国，以及与国内智能家居行业的竞争加剧，客观上逐渐加大了宣传力度，并产生互补。今后我国的智能家居应走品质与服务并重的路线，未来智能家居发展前景广阔。

结束语

智能家居系统拥有很多优点，也是现代社会人们追求的生活品质之一，在关注该领域的迅速发展的同时，也不能忽视智能家居存在的问题和局限以及缺点，只有及时发现问题，克服缺点，才能利用高科技让人们安享智能家居带来的优越环境，智能家居系统未来发展空间才更加广阔。

参考文献：

【1】蔡自兴.智能控制系统，清华大学出版社，2006.

【2】熊江.数字信息家电和智能家居系统的产业化研究[j].电脑知识与技术，2007

【3】高晓苗.浅谈智能家居的设计[j].信息与电脑，2012

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关键词：物联网；智能家居；课程建设；项目式教学

中图分类号：g712文献标识码：a文章编号：1672-5727（2014）07-0107-03

“智能家居”的概念自20世纪80年代被提出后，进入21世纪才引起社会的广泛关注。随着智能家居技术的不断成熟、产品不断完善、市场不断发展，人们对它由陌生变熟悉，逐渐地由“远观”到真正应用于家庭生活。正是因此，以往对智能家居的定义已经不够准确而详尽，现在非常有必要重新审视智能家居的定义，以适应智能家居行业的新发展。特别是“物联网”概念提出以后，学术界开始大量探讨与物联网智能家居相关的概念、技术及标准，产业界也开始在多个领域加强对智能家居技术的应用，数百所高等院校相关专业都开设了“智能家居”课程。

目前物联网的现状与当初的互联网非常相似，今天的互联网已经形成了巨大的产业规模并衍生出很多行业。作为物联网最主要、最重要的组成部分，物联网智能家居也将经历这样一次升级。家用电器的数量远远超过电脑、手机的总和，如果再加上各种诸如智能眼镜和智能手表之类的无线传感器、控制器，数量上就会是传统电脑及手机的几十倍甚至上百倍，可以说，单单一个物联网智能家居的市场可能就是传统互联网及移动互联网总和的几十倍以上。从某种程度上来讲，离开了智能家居，智慧城市或者智慧地球就失去了存在的基础，可以说智能家居将成为物联网最主流的应用市场。

课程开发

为了体现工学结合的办学特色，我院在开设“物联网应用技术专业”之初，就坚持以职业岗位能力为核心的人才培养模式，开发了体现工学结合的课程体系，并根据技术领域和职业岗位的人才需求，突出专业技能的培养，形成了“理论与实践相融合，以职业岗位作业流程为导向”的模块化课程体系。通过开设一体化的专业实践技能课程，将理论与实践相结合，加强学生的综合技能训练；推进课程与企业岗位技能需求相互融合，与就业岗位相互衔接，突出培养学生的实际操作经验；将职业资格、职业技能教育与院校日常教学相结合，大力推进实务专题、顶岗实习，培养学生专业岗位的实践能力。

物联网的行业应用包括智能交通、智能大棚、智能电网、智能家居、智能医疗等等，对于具有交通行业背景的院校而言，一般要开设“智能交通”课程；对于农业类院校而言，一般应开设“智能农业大棚”课程；对于电力行业院校而言，可能就要开设“智能电网”课程。而我院是信息类院校，没有专门的行业背景，所以根据福建省产业发展特点及我院的实际情况，并征求企业专家和专业教师的意见，制定了专业培养方案和课程体系，其中包括“智能家居”课程。

课程建设

物联网智能家居的内涵究竟是什么？哪些技术是核心技术？哪些产业或产值才真正属于“智能家居”？这些问题看似简单，但又难以回答。当前，从技术发展、产业规模、行业标准等方面还不能明确回答上述疑问。也正是因此，市场上关于“智能家居”的技术及应用各不相同，能够作为高职院校教学材料的资料、书籍及实验设备就更加少之又少。只有从务实的角度考虑，将智能家居引向以“实际应用”为目标的发展思路上，夯实智能家居的核心技术，抛开概念，注重应用，智能家居才能成为独立的学科专业，具有明确的科研方向，为物联网新兴产业服务。

因此，我院成立了“智能家居”课程建设小组，明确责任，分工合作，从案例资料收集、企业调研、教材编写、实验室建设等多方面推进课程的建设。截至目前，已完成课程标准（教学大纲）的制定、校本教材的编写及实验室的建设，圆满完成了课程建设任务。

课程设计

本课程依据企业对物联网智能家居系统工程实施过程中的技能要求，以项目为单位组织教学，将智能家居各子系统的相关知识点和技能要素直接融入项目教学和实验实训的各个环节中，让学生在技能训练过程中加深对专业知识和技能的理解与应用，培养学生的关键能力，满足学生职业生涯发展的需要。

学习情境设计根据智能家居系统的实际工作岗位需求，以培养学生职业能力为重点，引入具有一定代表性的行业应用项目案例，从中分解知识点作为子项目，从简单到复杂，将该学习领域课程划分为5个学习情境，各学习情境的教学过程以行动为导向，以学生为主体，基于工作过程加以完成，如表1所示。

教学设计以智能家居的相应子系统为项目，采用一体化教学模式，边学边做。以实际工程建设过程为切入点，选取典型工作情境，分组实施。按照情境导入、项目分析、方案制定、项目实施、小结评价5个教学环节进行教学设计。以视频监控项目为例进行的教学过程设计，如图1所示。当然，项目的选取要根据各院校的实际情况（包括实验实训设备、专业教师能力以及合作企业等）而定。

教学方法与手段“智能家居”课程是一门理论性与实践性相结合的课程，有些学生在此之前可能对“智能家居”知之甚少，因此授课过程中应以实际应用为主，以理论讲授为辅，灵活运用多种教学模式，充分发挥传统教学与现代教学的优势。（1）课堂讲授。要将原理和概念深入浅出地讲清、讲透，并引导学生逐步理解课程的重点和难点，让学生掌握基本概念、基本理论和基本技术，但不能讲得太深，够用即可。（2）实际工程项目参观。在课程讲授过程中，可安排并带领学生参观相关企业的建设项目和样板演示，目的是使学生对智能家居有感性认识。（3）实际练习。充分利用本校实验环境，在任务驱动课程设计理念的指导下，根据实际案例，按照工作过程步骤连贯进行，使理论与实践的结合更紧密。（4）相互评估。在学生完成相关任务后，采用小组成员间和小组间相互检查、测试、评分的方法，让学生了解自己的不足，相互学习，取长补短，共同进步。（5）课外阅读指导。目前物联网智能家居技术及应用多样化，但标准不统一，所以要鼓励学生查阅相关的网络资源和辅助文献，以进一步拓展学生的知识面。

教学成效

从理论到实践，变被动为主动培养高技能应用型人才，需要加强学生实践操作、团队合作等关键能力的培养，特别是对于一些课程的学习，许多学生只有在理解课程与未来工作的相关性之后，才能够有目的、有意识地积极学习。因此，针对“智能家居”课程，应采取以实践教学为主、以理论教学为辅的教学方式，体现“做中学、学中做”的思想，激发学生的学习热情，使学生从传统的“要我学”转变为“我要学”，从而变被动教为主动学。

形式多样、思想开放结合每节课学习的实践和理论知识，课后组织讨论，师生座谈，积极阅读物联网和智能家居方面的资料书刊，结合学生的兴趣，在课程组教师的带领下或自发地成立智能家居相关子系统的项目小组，如“视频监控小组”、“门禁系统小组”、“环境监测小组”、“智能窗帘小组”等，对智能家居进行多角度的深入探讨。

校企合作、提高能力在“智能家居”课程教学过程中要加强对学生实践能力的培养，通过到企业参观、到工程现场实践、请企业管理人员介绍系统建设经验及存在问题与原因分析等方式，培养学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，其效果主要体现在两个方面：其一，使学生明确自己的兴趣取向及理论知识的掌握情况，为学生选择毕业论文题目及就业方向打下良好的基础；其二，通过参加课外参观实践活动，增加学生关于智能家居工程项目建设的经验。

存在问题

第一，本课程采用分组项目教学，学生需要通过团队协作完成相关任务，因此出现一些学生依赖小组其他成员完成任务的情况，需要在教学过程中加强引导。

第二，项目式教学需要更好的场地和设备，因此要完善实训教学条件，加强互动教学模式建设，不断改进校企合作模式。

第三，项目式教学需要更多的现场指导和手把手的示范，教师的工作量增加，由一个任课教师讲授、指导，难免顾此失彼，因此可组织课程教学团队，由几个教师共同完成同一教学任务，同时引入企业人员参与部分教学，教学效果更佳。

第四，本课程涉及的知识面广、技能复杂，如何协调好有限的教学课时与多而广的教学内容之间的矛盾，进行适当的内容增减，是今后教学中需要不断探讨的

问题。

第五，目前关于智能家居的相关教材资料很少，能够适合项目式教学需要的教材更是少之又少。因此编写高职院校学生适用的“智能家居”教材非常必要，任务紧迫，与智能家居相关的技术及国家标准也在不断改进和完善过程中，所以教材及课程内容要实时跟踪、不断改进。

“十二五”期间，由于物联网起步伊始，智能家居行业方兴未艾，而我国真正从事该行业的人才极其匮乏，智能家居行业不仅是我国物联网产业的重要组成部分，也是未来社会发展的必然趋势。可以断定，物联网技术必将不断升级，发展成为“国家战略性新兴产业”，国家对物联网行业的推动及智能家居行业本身巨大的市场需求和广阔的发展空间，必将产生对该行业人才的巨大需求。

参考文献：

[1]于军琪，孙继武，等.智能建筑课程设计与项目实例[m].北京：中国电力出版社，2010.

[2]张家群.视频监控技术在家庭中的应用[j].科技咨询导报，2007（2）.

[3]黎连业，王超成，苏畅.智能建筑弱电工程设计与实施[m].北京：中国电力出版社，2006.

[4]吴秀华.远程智能化家庭安防系统的设计与实现[d].厦门：厦门大学，2006.

[5]朱金秀，韩光洁，，吴迪.物联网工程专业课程体系的研究与探索[j].中国电力教育，2012（16）.

[6]崔艳荣，陈勇.物联网工程专业课程体系设置探究[j].长江大学学报（自然科学版），2010，7（2）.

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关键词：智能家居;plc控制器;gsm模块

中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1006-8937（2016）03-0001-01

1 国内智能家居系统的总体环境

随着科技的不断发展与进步，居民对其居住环境的要求越来越高，舒适、方便、高效、安全已经成为现代居住环境的必备条件。传统建筑只能满足居民的基本需求，在满足感上不足以让对现代居住环境要求越来越高的居民满意。传统建筑设备无法对居住环境内的设备进行自动控制;无法远距离监测燃气泄漏和电器起火等各种危险;无法远距离监测住宅的各种环境信息;无法远程向居民手机发送报警短信等问题。通过基于物联网的网络通信技术将家庭智能影院、卡拉ok、防盗报警、智能窗帘、智能开关、智能空气处理等系统有机结合，通过综合布线与智能管理，将原本被动静态的结构转变为主动智慧的具有人文关怀的情境化结构体系，提供全方位的信息交互功能，让居住环境变得灵动、智慧、安全、便捷，从而实现愉悦的生活体验。

国内智能家居行业主要是由智能小区和家庭安全防范系统发展演变而来的，具有一定的特殊性。近十年，越来越多的企业、专家开始关注智能家居行业，国家有关部门也在逐步制定和完善该行业的技术标准，使之能健康发展。2000年，智能化示范小区被列入国家小康型城市住宅项目中的大力发展项目，使得国内智能建筑从智能大厦走向智能小区，最后走到每家每户，这是智能家居必然的发展路线。2014年召开的“国际智能家居高峰论坛”上，专家们讨论了中国智能化家居未来的发展方向。并指出在中国智能家居已经有了初步发展，但并不乐观，投入的资金和数量有惊人的增长，但是系统工程质量不理想，国内的智能家居产业还有很大的努力空间。

2 智能家居控制系统的应用现状

国内外研究智能家居的机构有很多，现有的产品以单片机或者arm作为核心控制器的较多。从产品的测试到系统的运行调研来看，稳定可靠是现在智能家居急需解决的问题。plc在稳定性、可靠性与功能上远胜单片机或者arm，同时小型plc在价格上也可以与普通的控制系统竞争。因此，小型plc与单片机、arm进行比较更加稳定实用。网络的选取上，gsm网络覆盖面广并具备很强的网络通信能力，在全国范围内都可以联网，不必组建额外的网络系统，对智能家居中的联网设备数额不做限定，可以满足各个用户的不同需求;同时，能实现设备与用户之间的短信通信业务，使之成为系统设计中通信网络的首选。系统中plc与gsm网络通过串口进行连接，当居住环境中有信息需要传输时，可实现远程发送短信到用户手机。

3 智能家居plc控制系统的设计与实现

本系统的设计理念是利用plc控制技术，将家居设备自动化、家居安全防范技术和家居环境监测等功能集成到一个综合管理平台上，在保证系统的稳定可靠、节能环保和低成本性的同时，兼顾系统的扩展性、兼容性、适用性，保证系统功能的可增选性，以提高了居住环境的方便性、舒适性、安全性和智能性。

智能家居plc控制系统主要分为居住环境信息采集传送、建筑设备自动控制和远程监测显示三部分。建筑设备自动控制部分以对车库自动门的控制为例，采用plc作为系统控制核心，电动机的正转、反转和停止等控制由接触器的主触点控制，电动机转轴与相关的机械传动装置相连，从而控制自动门的升降与停止。自动门关闭后，用户在门外用采用手机信号、钥匙将门锁打开或者用户在门内将门锁采用机械方式开启时，系统产生一个开门信号。cpu收到开门信号，输出开门信号，门打开，当门运行至开门极限位置sq1时会停止运行。延时1s后，输出关门信号。为了电机堵转现象的产生，系统设计了电流保护模块。在整个关门过程中电机控制的主干线路由电流保护模块进行检测，如果超过电动机的额定电流6～7倍时，plc接收到电流保护模块输出的ttl信号，执行开门动作，可有效的防止电动机过载导致的损坏，检测电路当运行至关门极限位置sq2时，plc输出信号控制电动机停止运行，同时输出信号控制电磁锁工作上锁。

系统中电流保护模块、gsm短信模块以及plc模块分别使用5 v、12 v和24 v的直流电。对此，本系统设有直流稳压电源电路，通过电路对单相交流电进行降压、整流、滤波、稳压等处理，确保系统供电电源的稳定性。

智能家居系统中环境信息的采集信号主要基于烟雾传感器、可燃性气体探测器和温湿度传感器等多种类别的传感器。烟雾传感器和可燃性气体探测器主要安装于厨房，分别用于检测烟雾和燃气值，当检测到含量超标时，发信号至plc，plc通过gsm短信模块发送报警信息至用户手机，从而避免危险的发生。同时，用户还可通过监控画面远程观看家居实时环境状态，也可发送短信至gsm模块，通过gsm模块与plc之间的通信，获取家居环境的具体信息参数。用户也可通过短信的模式发送命令通过gsm模块给plc，从而控制各类电气设备的运行。譬如：可燃性气体探测器检测到燃气泄漏，plc收到异常报警信号，通过gsm模块进行通讯，gsm模块将短信通过网络发送给用户，用户接收到信息后，可发送短信至gsm模块命令plc做出控制，打开电动窗户，排出可燃性气体，从而实现家居的安全防范技术。

以火灾报警信息推送过程为例。烟雾传感器或可燃性气体探测器等传感器都有一个可预设的值，当检测当前值超过设定值时，plc产生中断事件，执行中断处理程序，中断子程序进行串口通讯发送报警短信。同时，gsm模块是否有接收到查询短信会由主控器plc循环检测，当接收到用户的查询状态短信时，plc读取传感器数值，将相关的数据以短信的形式发送给用户。程序流程图如图1所示。

gsm模块采用取得siemens公司推出的tc35i模块，该模块已经获得国内无线电设备入网证，并且符合etsi标准的gsm7.07和gsm7.05。tc35i系列模块是西门子公司推出的基于gsm900移动通信网络系统的oem模块，可适应各专业领域对于语音传输和无线数据传输及可开发性的需求的。tc35i模块集成了射频电路和基带，同时为用户提供标准的at命令接口，可稳定、安全、快速的传输数据、语音、短消息等信号。并且接口协议公开，满足各种用户开发、设计和应用的需求。当gsm模块接收到短信息时，plc就会向gsm模块写入命令控制字，gsm模块通过串口向plc发送短信数据。反之，plc要向用户发送消息时，plc会先通过串口发送数据给gsm模块，gsm模块再将信息数据发送至用户的手机。

4 结 语

综上所述，本设计主要基于plc和gsm技术，开发智能家居控制系统，将plc自动控制技术与gsm远程监测技术融合对接，以实现plc对智能家居终端设备的自动控制、远程报警、环境监测等功能。主控器plc主要用于完成发送和接受数据以及解析接收到的短消息数据。而系统的远程监测部分则用gsm短信模块来完成。通过gsm模块接收用户手机的消息数据和发送消息到用户手机，从而建立用户手机和plc控制系统的远程通信关系。

参考文献：

[1] 王明秋.智能家居控制系统的设计与实现研究[d].武汉：华中师范大

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关键词：zigbee；智能家居；物联网；无线通信技术

中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2016）07-0249-01

物联网的问世与发展打破了“物理基础设施与it基础设施分开”的传统思维方式，将其应用到智能家居中将有效的提供家庭数据网络的数据传输服务（如电脑、电视等数字媒体），同时，针对于家庭中的灯光照明、环境监测、家居安防、家庭应急处理等功能通过控制网络使其具备互联和通信功能，实现更高效、更便捷、更节能的家居生活与工作[1]。

1 基于zigbee的智能家居设计与实现

zigbee技术具有通信可靠性高、网络扩展容量大、系统运行功耗低、系统通信时延短、有效通信范围大、专注与低传输速率、应用成本低、网络安全性高等特点和优势。

1.1 智能家居系统结构设计

智能家居系统分为五个大的部分：家庭网关部分、嵌入式主控机部门、zigbee无线网络部分、数据采集传感器控制系统部分和节点控制设备部分，整体系统结构如图1所示：

1.2 智能家居系统事件设计

结合家居的环境及其特性，并根据我们的生活方式和生活习惯我们为系统设计了三种运行模式，而根据每个模式所设定的场景不同，我们要为每个场景设计不同的工作模式，这需要我们为每个模式设定相应的操作事件。设计中的无线网络事件分为用户指定事件和自发事件两种：用户指定事件采用的是按键或界面发送方式，例如用户选择睡眠模式，此时系统切断相应用电器电源，灯光熄灭、安防系统工作；而自发事件是指zigbee网络节点检测到某种情况或接收到其他节点信息后自发产生的相应动作，例如火警触发，此时报警器拉响、灭火水阀开启、给用户发送短信报警。

除了上述的这些事件外，用户也可以在人机界面上对每个家庭设施单独发送指令。以上这些功能设计已经满足了绝大多数的家庭生活习惯，而且操作简单，比较符合智能家居的功能和人性化的要求。

1.3 通信协议的实现

为了实现数据在模块之间的传输，对无线模块内的参数和硬件资源标准化，从而可以采用相同的方法访问和控制各模块的内部资源，串口控制协议为用户提供了对模块的控制访问通道，从而可以实现串口对无线通信进行控制完成数据源的传递，参数的访问等。

2 zigbee网络拓扑的构建

本文采用网状拓扑结构构建网络，其中我们可以加入路由的算法让节点可以根据每条信道的数据流量大小和拥堵情况进行判断，让节点智能地选择最短而且信道最为畅通的路由进行数据的快速转发，从而减小路由开销，同时保证数据的可靠性。而且假设在某个节点的设备出现故障时，与其相连的子节点会寻找另一个父节点重新接入网络，因此网络的健壮性较强。

综合考虑到智能家居中终端节点的变动很小，而且布局较为固定，其大规模的扩展可能性较小，在尽可能的降低系统的运行功耗和成本的情况下又必需保证高的通信成功率，网状拓扑结构的网络性能是比较适合的。

3 系统性能测试及结论

根据上述的网络部署方案我们对系统的网络性能进行了全立体方位的综合测试，在性能测试的过程中去全面了解该网络系统的功能。我们首先在不同的应用环境中的点对点通信进行了通信距离的测试，平均最大通讯距离可达到82米，最小通讯距离是3.1米。

通过一系列实验得出的数据得出结论：zigbee网络的信号穿透性是满足实际要求的，对信号的贯通阻碍较大的环境可以通过设置多个网络节点的方式来进行数据的中转，这也表示zigbee网络是可以用于智能家居的无线网络中的。

4 结束语

本文针对于zigbee无线通信技术的特征，通过微缩模型模拟家居环境，研究并实现利用zigbee无线通信技术构建智能家居系统。通过分析并定义了智能家居系统的标准化通信协议，实现串口对无线通信进行控制完成数据源的传递、参数的访问，并根据实际应用情况采用了健壮性、扩展性较强的网状拓扑结构来构建zigbee网络。通过在不同真实家居环境中测试相邻节点的通信距离来验证系统的性能，从其结果来看该系统是可行的。

参考文献：

[1] 金纯，罗祖秋，罗凤.zigbee技术基础及案例分析[m].北京：国防工业出版社，2008.

[2] 黄磊，付菲闵，华松.基于zigbee技术的智能家居方案研究[j].嵌入式网络技术应用，2009，25（52）：71-73.

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关键词：智能家居；身份验证；数据加密；数字签名

中图分类号：tp393 文献标识码：a 文章编号：1009-3044（2016）17-0179-03

abstract： smart home as the current hot iot applications， we are looking forward to it brings intelligent life. at the same time， it should be aware of its potential security risks. the main purpose of this paper is to research on the security scheme of smart home system. in the user authentication， using the double factor authentication mode based on the device mac and dynamic password， combined with digital signature technology， to prevent the intrusion of illegal users. after the authentication is passed， the system assigns permissions for each role. in the data transmission of different security levels， using different encryption schemes to protect the security of data communication in smart home system. in the home system， each security module of the program design， they are interrelated and mutually cooperate. theoretically， this strategy to meet the needs of home security.

key words： smart home； authentication； data encryption； digital signature

在这个信息化、数据化的互联网通信大时代，物联网正以各种形式出现在我们日常生活中的各个方面，正逐渐改变我们生活和工作方式[1]。物联网通俗点理解就是互联网基础上形成的物物相连的网络，是指通过在物体内嵌入感应芯片，采用rfid射频技术，无线传感技术，红外感应技术和跟踪定位技术，将这物体与互联网连接，实现对物体信息的实时采集、处理、传输和监控管理等功能。

智能家居作为物联网的一个重要应用，目前各大it界巨头，家电大佬们纷纷涉足，展开了一场家居市场的争夺战，由此可见，智能家居的前景是十分可观的。智能家居实际上是以家居环境为基础，通过物物相连的无线传感网络来管理我们的衣食住行，实现人们家居生活的智能化、安全化和时尚化。我们可以想象：在未来的某一天，当你下班回到家里，随着智能门禁系统的安全开启，家里的灯光缓缓点亮，空调、热水器根据你的体温自动控温，背景音乐缓缓响起，一个控制器或者一部手机就可以操控家中所有的电器[2]。而当你在外工作时，你也可以打开手机或者电脑远程查看家居环境，操控家里的电器设备……这样的生活正是智能家居正在努力实现的方向。

当人们沉浸在对智能家居生活的美好设想中时，它所存在的安全隐患却给人们当头一棒。不久前，苹果公司固若金汤的ios系统深陷xcodeghost感染门事件后，这就不得不引发我们对智能家居系统的担忧。根据惠普的调查报告，十大著名的智能家居产品存在不同的250个安全隐患。令人震惊的是，在黑帽子安全大会上，黑客轻松的破解了nest恒温器的安全防范，使恒温器变成了可以掌握家居一切动向的“监视器”。而英国早前就曝出了被攻击的家庭摄像头泄漏用户隐私数据的事件[3]。智能家居出现的这一系列的安全问题，引发人们思考：我们该怎样对待智能家居？或许智能家居的未来，亟待解决的是如何加强安全性这一课题。

1 智能家居系统架构的分析

目前，智能家居大多采用zigbee无线传感网络实现家居与互联网连接，实现实时数据共享。zigbee是普遍认为安全性能很好的低功耗协议，被定义为一种基于自动化控制的无线数传技术[4]。本系统的设计方案中，主要采用基于zigbee无线传感网络来采集智能家居的环境信息，系统整体架构如图1所示。

整个智能家居系统主要由zigbee无线传感网络、智能网关和远程终端控制平台三大部分组成。其中，zigbee无线传感网络和智能网关是智能家居的硬件平台，所有家居数据的采集、处理和传输都由它们实现。zigbee无线网络主要由协调器、路由器和终端节点组成，其中协调器是网络中的核心设备，负责整个无线传感网络的组建、配置、管理和维护；路由器负责数据包的转发，并执行最佳的路由策略；终端设备主要负责数据的采集和传输[5]。在家居的硬件平台中，智能网关是系统中最核心的设备，不仅负责控制zigbee无线网络的正常工作，完成信息传输和指令控制；还要控制与internet连接，实现与远程终端设备的数据实时传输、指令的接收与实现等操作。智能网关作为家居系统的核心部件，是实现zigbee无线传感网络与互联网连接的中间桥梁。

2 智能家居的安全性模型分析

智能家居系统目前大多采用linux、android系统，由于其系统的开放性，存在很多难以预料的安全隐患。智能家居根据组网的方式不同，采用的设备、协议的标准不一，也会出现一些安全隐患。本文主要将系统划分成家居环境模块、数据模块和控制指令三个安全模块进行结构分析，如图2所示。

2.1家居环境的安全性

智能家居负责管控人们家居生活的各种电器和智能门禁系统，相当家庭智能化的大管家。目前智能家居行业缺乏一个统一的行业安全标准，大多数智能家居生产厂商的产品安全性能不够强，暴露出诸多的硬件设备的安全隐患。如果黑客或不法分子对设备硬件的漏洞遭进行攻击，获得了家居的控制权的话，后果是不堪设想的。家居的安防系统一旦被破解，智能家居相当于是“大门敞开”的，人们的生命财产都将受到严重的威胁，这是不容忽视的。

2.2 数据的安全性

数据是信息的一种表现形式。在任何通信系统的设计中，都必须强调数据的安全性。在智能家居通信中，采集和上传的数据是有关用户家居和用户身份的重要信息，因此，保障数据的安全性显得尤为重要。在整个智能家居系统中，数据的安全性包括用户的账户信息、隐私数据和普通数据这三个部分。

2.2.1 用户登录账户的安全性

用户的账户信息是识别用户身份的重要凭证，也是用户登录家居系统的一把关键“钥匙”。首先，在家居系统中，需要合法用户进行身份信息的注册，系统会依据用户的身份级别，给每个合法用户分配相应的系统操作权限。用户身份界别越高，获得的管理权限就越高。因此，在系统中，用户的账户信息是至关重要的。一旦高级别账户的密码信息泄露，对整个系统的危害是相当大的。因此，在智能家居系统中，必须要保证每一个用户的账户信息的安全，防止非法用户登录系统。

2.2.2 通信数据的安全性

在这个it化的大时代，数据的安全或更胜于金钱，这是由数据的具体价值来决定的。在智能家居系统中，数据是用户信息的具体体现，由zigbee模块收集上传的数据都是家居中的隐私数据，关系到家居信息或者用户的各种隐私信息，这也是黑客用尽手段想要窃取的“肥肉”。在通信过程中的数据需要进行适当的变换处理，让攻击者无法知晓其真实含义。

2.3 控制指令的安全性

在整个智能家居系统中，用户可以通过远程终端或者内网设备进行访问或者控制。在内网控制时，由于zigbee网络本身的安全性，指令传输的安全有一定的保障。而在外网的远程终端进行指令控制时，由于internet的开放性，就会遭受到诸多的攻击，因此，在指令传输过程中的安全亟待解决。

3 智能家居系统安全性方案设计

在智能家居系统中，将由外及内采取一系列的安全机制，确保整个通信过程的安全性。首先，在用户使用系统之前，终端设备登录环节需进行身份合法性的验证。在用户成功登录后，实行级别化“角色-权限”模式，即根据该用户的角色级别，为其开放对应的功能权限。在数据传输过程中，根据数据的隐私级别，采用不同的加密方式，确保重要数据的安全性。智能家居系统安全方案如图3所示。

3.1 身份验证环节

在用户设备登录系统之前，需要进行设备身份验证，在这个环节中，主要采用基于双因子认证模式，结合数字签名技术，防止非法用户的入侵。所谓双因子认证模式，即采用“设备mac地址 动态口令”机制。整个身份验证的过程包括两部分：设备首次注册和设备登录验证。

3.1.1 设备首次注册

用户终端设备第一次登录智能家居系统之前，需要在智能网关上进行设备的首次注册，通过家居主人的许可，将设备的原始mac设备编号存储在智能家居后台的数据库中，根据主人确认并设置的角色，为其分配相应的系统操作权限。同时，在用户终端设备上安装动态口令校验软件。

3.1.2 设备登录验证

当设备首次注册完成后，再次登录系统将会实行身份验证。用户设备验证时，智能网关和用户设备之间的信息传输均采用单向散列函数进行加密处理。单向散列函数的安全性在于其产生散列值的操作过程具有较强的单向性。并使用数字签名技术对账户信息进行签名，确保身份验证过程中登录信息的完整性和安全性。设备身份验证过程如图4所示。

（1）用户终端设备首先需要向智能网关发送身份验证的请求，智能网关收到请求后，做出响应，开放认证系统。

（2）用户将本设备的mac编号使用md5算法生成mac摘要，并对数据的真实性进行签名，攻击方无法伪造，发送的信息也具备不可抵赖性。

（3）智能网关在接收到经过数字签名后mac信息后，首先通过比对数据库用户设备mac编号，在验证数字签名签名的真实性。如果验证通过，则生成本次验证登录的动态口令，采用md5算法生成动态口令摘要，发送给用户终端设备。

（4）用户设备在收到动态口令摘要后，调用在设备注册时安装的口令校验软件，计算得到本次登录的动态口令，并发送给智能网关验证。

（5）智能网关设备验证动态口令，如果验证成功，则为该用户设备开放相应的角色权限，可以进行数据传输。

图4 用户设备身份验证过程图

3.2 数据加密环节

在智能家居系统中，对所有传输的数据进行级别划分，级别越高，采用的加密手段就越复杂。对于用户的账户登录信息这类数据，属于ⅰ级加密数据，级别最高，使用md5算法和aes加密技术进行处理，并进行数字签名，以保证数据在传输过程中的安全性、完整性和不可否认性。控制指令属于ⅱ级数据，包括对系统做出的一系列的控制操作，必须保证使用该功能的是合法用户，因此采用md5算法和数字签名保证控制指令的安全传输[6]。系统里隐私数据属于ⅲ级数据，采用md5算法和aes加密算法进行加密处理。最后，对于一些普通数据的传输，进行速度较快，加密效率高的aes算法进行处理。

在智能家居系统中，日志审查和分析模块具有很高的价值。日志可以记录系统的运行状态，各种系统的运行参数；记录用户终端设备登录、访问的系统的时间、ip地址和执行的一系列操作；记录当前系统响应和处理的用户请求的具体描述等。通过日志记录，可以定期进行的分析和审计[7]，它的具体功能有如下几点：

（1）通过日志分析工具，管理员对日志记录进行安全分析对比，实现日志的审查，使管理员实时掌握系统的运行情况。

（2）系统管理员通过日志的审查，及时了解到当前系统的运行状态和安全状态，分析当前系统的安全级别，进行入侵检测，实现入侵危机的自动预警。

（3）如果系统遇到运行或安全故障，管理员通过对系统日志的故障分析，能够对故障进行高速定位，继而启动故障应急预案，及时恢复系统正常功能。

4 结论

本文在基于物联网的智能家居系统中，对整体的安全方案进行了分析与设计，采用了一系列的安全策略保障系统的安全性。各个安全模块之间相互联系，相互作用，共同实现系统的安全性。但本文仍有不足，有待在今后的研究工作中对各个安全模块更加细节化，并投入到实际环境中进行调试。

参考文献：

[1] 张维华.皇晓琳.物联网智能家居技术与标准化综述[j].信息技术与标准化， 2012（7）：35-38.

[2] 沈杰，陈秋歌，刘会方.基于智能家居系统可靠性测试分析[j].电子技术，2015（4）：147-148.

[3] 田丰庆.家居智能安全系统设计[d].南京：南京理工大学，2012.

[4] 王一棋，何丽莉，胡成全.基于zigbee和internet的无线智能家居网关系统[j].吉林大学学报，2015（53）：302-306.

[5] 魏芳波.智能家居构架中关键技术的研究[j].电子制作， 2015（5）：155-156.

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关键词：智能家居；综合布线；弱电设计

中图分类号：tu855 文献标识码：a 文章编号：1007-9599 （2012） 17-0000-02

现在的家居装修布线要考虑的因素很多，除了要布设电线、电视有线电缆和电话线、音响线、视频线等，还要布设智能终端的连接线。估计数年后，没有家庭智能综合布线系统的房子，与未来市场需求率将背道而驰，这类的家居就会像过时了的产品一样，慢慢被市场淘汰。我们在装修的时候，就要有目的的就将各种音频，视频，网络等强弱电线缆布置在一个合理的环境下，为以后的增添新设备、提高生活质量做准备。

现代生活娱乐、信息通信、安防监控需求在不断增长，依赖现有的网络资源加上可触控屏幕平板电脑终端可远程控制各种家用物联网相关的电器设备、并提供智能监控，自动报警功能，这都需要组建一个的智能综合布线系统。这种家庭综合布线系统就成为目前人们生活质量提高迫切的需求，所以使用行业标准的家用综合布线系统逐渐成为继水、电、气之后第四种必不可少的家庭基础设施。

1 智能家居综合布线

智能家居是一个典型的3c（computer， communication 和 consumer）系统，即利用现代化通讯技术，把带有电子通讯设备的家电产品有机联系在一起，实现家电产品设备之间的智能化及网络化的控制，提高消费者的生活质量，也为提供一个方便、快捷、安全及高效率的生活环境。要完成这样一个复杂系统，智能综合布线系统要优先考虑。

所谓的智能家居综合布线系统是将家庭用多媒体设备通过中央控制装置进行集中管理的电子系统，也就是说把家庭中的通讯家电设备通过线缆连接后统统交由智能控制装置来控制。这种系统往往传输的电压低，我们称这类线缆为弱电布线系统。而综合布线系统则是由通讯接入点、信息传输线和信息接收接口组成，假使把综合布线系统比作家居的神经系统，通讯接入点就是中央神经控制中枢，而信息传输线和信息接收接口就是神经网络和神经末梢。终端设备就是接受这些信号的神经元，把这些应用在家居的不同地点，就构成了一个家庭智能综合网络系统。（图1）

2 家居装修综合布线

信息系统集成自动化发展使得居家固定电话、数字有线电视、多媒体计算机等通讯设备通过智能化综合布线管理系统将智能电网、智能水泵、防火报警装置控制等设备组合成一体，并通过网络与外网建立连接，真正实现家居防盗、防火的智能控制，也可利用web浏览器远程控制家用设备等，并且随着信息化科技的不断进步，将会实现如在家办公，网络课堂、网络医院等，使人们在家中可以充分享受多层次、多品位的生活形式。

故而，智能化综合布线系统应该包括物联网络设备。网络是智能电器对外通讯的桥梁，通过网络可以轻松实现家居生活用品与外界网络的通讯以达到控制的目的。在进行家居综合布线时，应尽可能地考虑家庭未来的需求与变化，以迎接即将到来的家庭智能化。如果使用智能化综合布线管理系统可预埋通讯线路或实现无络网络，进行组网，用网则可省去了拉明线的麻烦，保证了家庭环境的美观和舒适。

与传统的布线方式相比，智能综合布线系统进行家居布线采用统一控制和管理，设备使用、管理和维修十分方便，且扩展性强，可以在更大程度上满足当前人们的家居生活需求，同时也更加亲近于未来物发展需要。

3 综合布线工程实例

以图1户型为例，在综合布线设计方案中共包括了信息点有35个，信息面板28个，各种音频，视频，数字同轴线缆、中央控制器、安防设备若干。具体分布如下图2所示。

该方案可实现的功能如下：

a.客厅、主卧、书房、儿童房均配备了数字电视端口，可独立观看数字节目信息。

b.能够利用无线控制器控制房间内的灯光、影音、自动窗帘等可遥控设备。

c.客厅、主卧、书房、儿童房等均有五类网络线到达，可选择在不同的位置上网；也为网络家电的接入使用预留了接口。通过网络交换机，可组成家庭局域网，从而实现资源共享，网络游戏等功能。

d.用户能够按照不同要求对线路进行重新调整。比如家长可以在学童学习的时候，切断其所在房间的相关线路，使其不能操作电视机、电脑等设备，也可以对某条线路进行功能上的调整。

e.如果选择成型的信息家电与智能家庭系统连接，包括网络家电（网络冰箱、网络微波炉等）则可实现整个居室的集中控制。

f.选用嵌入式智能控制设备作为安防的控制中心，当室内发生紧急情况（火灾、盗窃等），控制中心将信息已短信的方式告知，直至收到确认信息才停止发送。

4 实施过程

4.1 工程前期准备

家居智能化设计首先讲求实用，其次应当具有一定的超前性，并根据家庭的需求和实际消费水平来确定设计方案。工程前期的准备是工程成功的第一步，从家电设备的摆放到电气布线方案的设计与施工，都要准确定位，符合相关规范。

对居室的平面布置，首先应在平面图上将所设计的信息点进行标识，并粗略计算出各种线缆的长度。因为各种线缆要预埋在地下或墙体内长期使用，无法随意更换，因此，线缆的质量就显得尤为重要。在经济条件允许的范围内，采购并实施综合布线管理系统时，配备一个“智能家居分线箱”，组建智能家居综合布线系统，既方例使用，也为未来升级智能分线箱做准备。

4.2 开始工程施工

根据设计平面图，将所有需要准备的线材进行分类，在线材的两端贴上相应的标签。进行线材路线的统一分类，并按照实施计划将它们安排好。综合布线管理系统要根据建筑图及使用选择合适的地点。弱电线路要采用星型布线，从交换、分频设备向各个端口放射。端口的接头要在工程的最后阶段制作完成，有些特殊接头在穿线之前最好只做出一个，因为两个都做的话就无法顺利穿过管线。三室一厅的房间一般可在客厅、主卧、次卧留网络、电话、电视接口。在厨房要留出控制线，如果房间更多，可以选择预留。音频和视频设备会稍有不同，在技术上实现分频共享虽然没有困难，但在家庭生活中一般在同一时间段只为音频或视频其中一个终端提供信号。视频设备包括电视机顶盒、卫星接收器、电脑、dvd等信号源和电视、显示器、投影仪等播放终端。视频输入输出的线缆和接口种类很多，主要有15 pin接口、rca接口、s端口、分量视频端口等。如果使用投影仪，视频信号源和播放终端不放在一个地方，就要事先布线。工程布线过程中，从布线施工简单、维护方便考虑，最好各种设备放在同一个地方。如果你对日后的弱电走线还没有考虑清楚，可以布置好管道和暗盒，管道里预先放好铁丝，一头留在暗盒里盖上空白面板；一头留在配电箱中，方便以后扩展。居室装修结束后，就可以进行各种家居设备的连接了。在这期间需要准备一些常用的工具，包括电工钳、螺丝刀，还有一些专用工具像电话线、网线水晶头线钳。然后在各个房间安装电话设备和网络接口，并在交换机上进行设置，基本操作可按说明书来进行部署。

5 结束语

随着智能建筑的不断发展，家居智能化综合布线系统设计将成为未来社会发展的趋势，并逐步为人们所接受，相信未来几年，一个运行稳定化、系统集成化、功能使用化、操作人性化、应用个性化的家居智能系统将在人们的生活中起着它不平凡的作用。

参考文献：

[1]钟建国.基于internet的智能家居控制终端的设计与实现[j].现代电子技术.2008（16）：109-111.