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物联网技术在智能家居安防系统中的应用研究赖志良

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摘要：设计一套方便、易用、安全、可靠、可维护、可扩展的安防系统是智能家居安防系统设计的一个重要方向。目前，物联网技术以其明显优势在智能家居安防领域得到越来越多的应用，结合相关技术经验，在概述性分析智能家居安防系统功能需求的基础上，从系统组成及模块设计方法以及系统总体架构设计两大方面，就物联网技术在智能家居安防系统中的应用进行分析探讨。

关键词：物联网技术；智能家居；安防系统

智能家居通过利用高效的计算机信息管理系统对人们的家居生活进行协调控制，能有效提升住户的舒适性、安全性及便利性。实践中，传统的智能家居安防系统主要有以全球移动通信系统（GSM）为核心以及以以局域网为核心两种监控模式，均有明显不足，前者主要表现为成本高、短信收发效率低且不能实现实时监控，后者主要表现为数据传输距离受限且不能进行真正的远程监控[1]。而物联网技术的发展则有效弥补了以上两大技术的不足，ZigBee技术作为物联网最基础、核心、广泛的传感单元，具有功耗低，抗干扰能力强、扩容性好、使用方便、维护方便，能够快速大规模部署等明显优势，目前已在智能家居安防领域中得到普遍应用。现笔者结合相关技术经验，就该问题进行分析探讨。

1智能家居安防系统功能需求分析

智能家居安防系统的设计开发涉及到计算机技术、嵌入式技术、通信技术及信息管理科学等多项技术，具有严格的复杂性，因为为保证系统长期有效且稳定易用，必须进行严谨的功能需求分析。有调研结果显示[2]，实践中不同人群往往对智能家居设备的要求不尽相同，普通收入阶层更倾向于只需具有简单报警功能的安防设备即可，高收入阶层则对安防系统要求更高，但总体而言均表现出一个共同点，即家居的舒适性、安全性以及设备的智能性以及个性化。结合当前家居中最通用的功能需求，客户对智能家居安防系统的需求主要集中为能够实现身份识别、家庭异常环境监测与报警处理、移动物体定位等功能。以用户身份识别为例，实践中系统通过对人脸、语音、指纹等数据的一种或多种个人特征进行感知、采集、分析，若发现监测目标存在异常（如多次验证失败）则第一时间及时准确发出警报，向用户或者小区保安发出预警信号。又如家庭异常环境监测，主要是通过对家居环境中的燃气浓度、烟雾浓度、火焰浓度情况等情况进行实时监测，以高效的自动监控功能有效保证家居环境的安全。

2系统组成及模块设计方法

概括而言，智能家居安防系统其实主要表现为实时监控及报警处理两大功能，近年来随着网络信息技术的迅猛发展和硬件设备的快速更新换代，各智能家居安防系统的构造原理也越来越具备较强的个性化，但虽然构造原理存在一定差别，但在设计上其实大部分的智能家居安防系统功能模块的设计仍是相似的。众所周知，物联网的体系架构一般分为感知层、网络层（传输层）、应用层三大模块，三大模块分别担负不同的重要功能，其中感知层的功能主要表现为利用传感器节点实现对家居环境的物理世界范围内各类信息的全方位地感知和采集，并在此基础上利用网络层实现物理实体和网络的连接；网络层的功能主要表现为完成信息的传递、路由和控制；应用层的主要功能则是由各种物联网应用、基础设施和中间件构成[2]。同样基于文献1的研究调查显示，当前大部分基于物联网的智能家居安防系统的功能模块主要由中央控制系统、无线传感器网络监测子系统、移动物体定位子系统、门禁控制子系统和B/S远程监控子系统等构成，具体如图1所示。实践中，这五大系统通过发挥各自功能实现对系统的环境信息感知、处理与控制等，最大限度地实现家居环境的安全保障。以无线传感器网络监测子系统为例，该系统主要是利用各种传感器节点，通过对家居环境中燃气、火焰、烟雾以及人体红外线等各方面信息的感知，通过Zigbee网络技术将采集到的数据信息传输至中央控制器进行统一的数据分析和处理，若存在异常情况则通过Zigbee网络发出相应的报警命令或自动采取相应的安全防护措施，进而保证家居环境的安全。实践中，在设计各系统模块时我们可以灵活性地根据客户的需要进行合理设定，以刚好地构建起一个有效、可靠而又稳定易用的智能家居安防系统。

3智能家居安防系统总体架构设计

智能家居安防系统设计的一个基本目标即是构造一个低成本、低功耗和可靠性的安防环境，以切实满足客户对家居环境健康、安全的基本需求以及实用、低廉等市场推广要求，因此，在进行系统总体架构设计时，应切实注意系统应具有安防系统最基本的功能、系统的可扩展性、系统网关的组件、系统的视频实时监控和录制功能以及系统的易用性等关键问题[3]。同样，实践中不同的安防系统方案在架构设计上均不相同，现本文结合上文提出的五大功能模块，将系统体系结构设计如下（图2），其结构原理主要是利用多媒体计算机作为中央控制器，为促进各子系统之间的良好协调工作，将服务器端软件