杨少歌

河南正阳建设工程有限公司

智能家居系统中情景感知技术的研究与应用

杨少歌

河南正阳建设工程有限公司

近年来，智能家居已经受到人们的关注，而大量的智能家居产品也随之产生，逐渐渗入人们的生活。例如，智能空调系统能够根据环境温度自动的选择其工作模式，使得室内温度能够保持在让人感觉到舒适的恒温状态；智能灯光控制可以根据人的行为习惯自动的进行调控，当有人出现时自动变亮，而没有人时则始终保持在关闭的状态，从而在满足人生活需求的前提下达到节省电量的目的；智能安防系统能够根据指纹或者人脸识别自动判断来人是否为非法闯入，当有人入侵房屋时进行报警。

智能家居系统；情景感知技术；研究与应用

1 引言

按GB50314—2015《智能建筑设计标准》，智能家居是以住宅家居为平台，基于对各类智能化信息的综合应用，集架构、系统、应用、管理及优化组合为一体，具有感知、传输、记忆、推理、判断和决策的综合智慧能力，形成人、建筑、环境互为协调的整合体，提供安全、高效、便利及可持续发展的家居产品。

2 整体设计方案

智能家居安全防护系统以物联网的感知层、网络层、应用层的三层体系结构为依据，感知层通过人体探测器、烟雾探测器、可燃气体探测器、门磁探测器、温度传感器等传感器实现安全防护信息的实时采集，采取ZigBee技术构成无线传感器网络；网络层通过嵌入式网关与感知层相连，通信网络包括宽带无线网络、光纤网络和蜂窝网络，本层实现数据交换与通信，将大量感知信息传输给应用层；应用层提供家居安全防护管理平台和运行平台，用户可以在PC机或手机端实时查看家居安全状况，在出现安全问题时，安防系统会及时报警，并通过无线通信网络通知用户，用户可以通过PC机或手机端对传感设备进行开关控制。将无线传感器网络布设在家居环境中，实现无需人为干预、自动检测数据并根据信息处理情况进行预/报警的智能家居安防系统。

3 传感器技术

3.1 温度传感器

温度传感器技术目前已经相当成熟，在人们的生活中得到广泛的应用。当温度变化时，传感器中的敏感元件感受到这一变化，并产生相应的信号进行输出，随着温度的不同，输出的信号大小也互不相同，从而可以得到温度的测量值。根据它对温度测量方式的不同，温度传感器包括接触式和非接触式两种，在使用过程中按照具体的使用场景进行合理的选择。虽然绝大多数空调都有测温功能，但是由于其体积的限制，一般测得的只是排风口近距离的温度，所以需要另外安装温度传感器。传感器将室内温度上传到家庭网络中，用户可以实时监测家庭温度状况。开启温度自动控制的时候，只需要将空调设定的温度值上传到家庭网关中与传感器测得的实际温度相比较，从而进一步控制空调的制冷制热，保证家居环境保持在适宜温度，达到家居温度的智能化控制。其中，数字温度传感器能够将温度转化为方便计算机处理的数字量，处理速率快且接线简单方便，因此适合用于智能家居中。

3.2 气敏传感器

气敏传感器能够利用相应的敏感元件检测特定的气体，并输出相应的电信号，该电信号的强弱由气体含量的不同来决定。因此，气敏传感器能够测得气体在空气中所占的比例大小，达到检测某种气体、监控其浓度的目的。

家居作为人们最多接触、也是最信赖的生活方面，更加要求安全化，这也是对于智能家居的一个要求。气敏传感器可以对环境中的有害气体含量进行检测，当浓度高于一定值的时候，迅速的进行报警并且及时的做出相应的应急措施，尽量的使危害降到最低。气敏传感器包括多种类型。其中，固体电解质传感器可检测气体太少，常见的二氧化碳气体和甲烷都不能检测，而电化学传感器不能检测一氧化碳和甲烷，因此两者均不适合用在智能家居中。经过对比，发现半导体气敏传感器检测范围广，优点更加突出。它利用的是当待测的气体与半导体表面发生接触时，半导体的电导率会发生相应的变化，通过检测这一变化就可以测得气体的浓度。因此，在智能家居设计中可采用半导体气敏传感器作为气体信息采集部分的核心。

3.3 红外传感器

红外传感器主要运用于家居安防系统，防止非法入侵，可以在家庭的窗户、阳台等地设置多个红外传感器，当客户外出设防后，有人非法入侵就会发出报警信号并灯光照明、视频监控系统拍摄等。同时还可以通过无线网络向手机、物业公司发出报警指令等。

3.4 光照传感器

光照传感器主要用来监测室内的光照强度，当光照强度大的时候，能根据设定值或者客户根据自己的需求通过手机APP自动关闭百叶窗或者是窗帘，达到人体最舒适的状态。客户还可以通过手机APP设置各种灯光模式，符合人体的需求。

3.5 安全系统

安全系统包括火灾自动报警系统、入侵报警系统、视频安防监控系统、访客对讲系统。智能安防报警系统协同各种安防传感器、探测器、视频摄像机、防区设置键盘及执行器共同组成家庭的安防体系，是家居安防的核心。安全报警功能包括防火、防盗、煤气泄露报警及紧急求助等功能，报警系统采用网络控制设备，实现对上述意外事故的自动报警。

户内每个门窗都应安装感应性门窗磁和红外幕帘，声光报警系统安装在户内和户外。设置安防日程管理模式，布防后若以上任意防区出现情况都会立即报警，触动所有声光报警装置，阻止非法入侵，让保安迅速找到闯入者。

智能烟感和煤气感应探测器反应灵敏，在发生火灾和煤气泄漏时会立即报警，自动关闭燃气阀。防漏水报警装置在水管破裂等情况时，就会立即报警，并自动关闭水阀。

4 结束语

随着传感器技术的成熟发展，它在智能家居中占据着越来越重要的地位，利用各种类型的传感器进行智能家居系统的设计能够提高系统的安全性、舒适性，为智能家居的应用打下坚实的基础。

[1]苏娜.基于物联网技术的智能家居系统设计[J].科技尚品,2016(7):129～130.

[2]阮礼鹏.传感器技术研究现状与展望[J].科学与财富,2015(8):144～145.

[3]王园,刘宝霞.基于无线传感器网络的智能家居安防系统探讨[J].科技创新与应用,2016(20):46.