黄利华

摘 要 随着物联网的发展，物联网这种赋予物体智慧与通讯的独特功能，使其不仅在物流行业获得相当成就，在家居生活中也将展其骥足。本系统将移动互联网与物联网相结合，以微信公众号为入口，通过收集用户行为习惯，依托云服务做出智能化行为预测。云服务器接收到用户通过微信公众号发送的指令后将转发到家居主控，主控解析指令后将分发到各个家居终端，以此实现对智能家居的行为控制。系统提供一种新的智能家居入口，具有较强的参考意义与商业开发潜力。

【关键词】智能家居 物联网 微信公众平台

1 前言

广义上，人们将集成了智能组件，让家居产生智慧，使生活变得更加舒适智能的系统称为智能家居，其包括了家电控制，网络服务，设备智能化和的房屋基建的相关新技术。在现代家居生活中，家居智能化是未来的趋势同时也是不可避免的。智能家居预计也是继移动互联网后的下一个风口。当前，包括美的，海尔等国内家电巨头已经推出自家的网络控制化家电，可以说智能化家居是趋势，各家也在争夺用户，希望尽快实现生态化。但考虑到价格，售后等商业因素，目前实现一家独大的生态化家居系统是不现实的。

本系统以微信公众号为入口，通过部署第三方服务器，以及家局主控，实现家居环境的智能检测与控制，营造智能化家居生活。实现远程控制，环境改变预警以及环境智能调整。以微信公众号为入口不仅可以凭借微信庞大的用户群体实现推广，而且免去了开发维护客户端的繁琐工作。

2 系统设计

2.1 分布式设计

智能家居系统采用分布式设计，通过基于STM32的主控与各家电通信与进行控制。主控与家电进行点对点通信，间隔时间内可以检测每个家电的状态，并且向云服务器发送其状态。家电与家电间并不会进行通信，一切指令由云服务器下发到主控，主控进行消息的分发。采用分布式的设计减轻了云服务器的压力，并且减少消息并发的可能性。如图1所示。

2.2 事件过程与驱动架构

在申请微信公众号后，通过启用开发模式可以将用户发送的信息转传到云服务器。而云服务器将数据解析处理后将指令发送到主控中。

当用户通过微信公众号发送指令时，数据将以通用标记语言格式傳输到云服务器，在验证了消息的正确性后检索数据库并且匹配用户名。要是匹配不成功则用户说明尚未注册，此时会提示用户注册。一切正常后，云服务器将发送指令到主控，主控检测数据库改变后依照数据库更改执行操作，也即发送对应指令到对应的家居终端，而后终端返回执行结果。如图2所示。

大多数的智能家居系统会遍历每个家电设备，获取其工作状态和工作参数，这种方式下各个模块的耦合度高，相应速度大大降低，十分不利于自身扩展和维护。故本系统在设计主控的时候采用事件驱动的软件架构。基于事件驱动的编程包含了一个事件总线，用于对不同的模版发送或监听事件，各模块不需要了解具体的内部逻辑，只需要监听触发事件的动作并响应。

2.3 系统通信协议

为解决不同平台间的协议问题，本系统采用集成的通用机制Web Service数据交换技术，相比传统的轮训轮询Polling技术，即特定的时间间隔内向服务器发出请求，然后服务器返回最新的数据到客户端，在高请求下更抗崩溃。在数据传输方面，基于XML通用标记语言和HTTP协议实现数据的跨平台传输。采用XML技术将信息格式化，为平台将信息的封装与解析提供了唯一标准。并且XML技术的高扩容性满足大量信息的传递需求。以微信服务器与云服务器之间数据传输为例子，说明数据传输过程。当用户通过公众号发送指令时，微信服务器将组装一条包含发送者，接受者，内容，类型，时间，ID的XML信息。当然系统之间的通信协议Http协议将数据传输给云服务器。

3 主控的设计与硬件通信原理

3.1 硬件通信设计

硬件主控采用了意法半导体公司的stm32系列单片机，该系列单片机基于ARM cortex M3内核，具有高性能、低功耗和价格便宜等优点。主控与服务器之间采用Wi-Fi进行通信，通信方式基于TCP/IP协议，主控与服务器握手成功后，由服务器提供接口，主控对接口进行访问得到相应的数据，经过处理后发给各个节点。其中，主控访问服务器是基于HTTP协议，向服务器提交GET请求后获得数据。得到数据后由stm32单片机进行处理并通过ZigBee网络发送到相应的节点。节点收到主控发送的数据后进行判断，确定数据有效后执行相应操作，并向主控发送状态信息，主控通过POST请求向服务器提交数据。

3.2 主控的设计

如图3所示，主控的电路由三部分构成，分别为Wi-Fi模块、ZigBee模块和主控芯片，Wi-Fi模块负责向服务器请求和提交数据，ZigBee模块负责向节点下发请求，主控芯片负责对数据进行处理。节点则有控制模块和ZigBee模块组成，控制模块负责在接收到指令后进行相应的动作对插座等设备进行操作。

3.3 硬件中的ZigBee通信

主控与各节点间使用ZigBee进行通信，ZigBee是一种基于802.15.4标准的低功耗局域网协议，该协议具有自组织、低功耗、低复杂度等优点，十分适合使用于智能家居的网络构建上。ZigBee采用的通信方式是组网通信，组成网络后即使某一通道干扰严重或是已经断开，ZigBee也能通过组成的网络的其他通道将数据顺利发送。

4 总结

智能家居是人们享受科技发展成果的最直接体现，服务于人们生活起居。实事求是的说目前产品的开发还未形成生态化，也只有形成生态化才能使智能家居得到长足发展。本文完成了云服务器和微信公众平台服务器的设计与开发；针对智能家居提出了新的入口和管理平台；

通过设计分布式主控系统实现智能家局的高效管理；云服务器上收集用户使用数据，实现智能适时自启动。

作者单位

广东石油化工学院 广东省茂名市 525000