基于物聯網技術的智慧家庭能源中心研究與應用

陸厚成

（南通同洲電子有限責任公司，江蘇 南通 226014）

引言

在二十世紀八十年代，智慧家庭系統的概念就已經初步得到了形成，西方發達國家也逐漸開始普及，因此同時，傳感器件的發展速度也逐漸加快，這為整個社會都帶來了直觀的經濟效益和巨大的影響，在當時國內的經濟為落后，但是隨著我國社會的發展，人們生活水平的快速提高，生活質量逐漸受到了人們的重視，這在一定程度上為智慧家庭能源中心的發展提供了相應的基礎。隨著人們對能源的需求量不斷提升，全球能源的儲備量不斷下降，智慧家庭能源中心開始基于物聯網技術，建立起一個智能平臺，在實現智能化的同時達到節約能源的目的，達到資源的最大化利用。

一、智慧家庭能源中心概念

智慧家庭能源中心指的是一種將智慧家庭終端與配電箱相結合在一起的一類產品，其架構總共包括電源、自動開關、空氣開關以及電壓電流互感器等等，它可以將記錄得到的各個數據以及檢測得到的信息上傳到相應的數據平臺之上，將智慧家庭與實際的各種家庭設備進行有效的結合。建立起智慧家庭能源中心，包括智能插座、空調等等，能源中心對于整個智慧家庭的建設有著至關重要的作用，很好地實現了信息流的交互。

二、物聯網技術的智慧家庭能源系統設計

在進行智慧家庭能源中心設計的過程中，根據目前技術的發展現狀并充分結合住宅區居民樓的能源使用情況，從而分析得到最終的設計結果，其中包括家庭網關、PC機、手機、燃氣表、水表以及電表，同時包括硬件和軟件，其基本的運行原理在于：家庭網關會通過PC機對各個儀表進行控制，對其表盤上的示數進行記錄，同時將這些數據同步傳輸到互聯網上，使用者就可以通過移動設備對儀表示數進行查詢，實時了解能源的使用情況，同時移動設備還可以在電費、水費和燃費不足的時候對使用者進行欠費提醒。就整個系統來看，家庭網關屬于核心部分，在一定程度上保證了系統設備的有序進行，同時也充當著連接中轉的作用，所以在對家庭網關進行設計的時候應該完成相應的通信協議，保證通訊協議之間的順利轉換。

三、物聯網技術的智慧家庭能源系統實現

（一）硬件實現

基于物聯網技術的智慧家庭能源系統應該包括有MCU、以太網、顯示模塊、RF模塊、儲存模塊、GPRS、電源模塊、IrDA以及ZigBee這個個部分共同組成，廣泛使用的是ARM9系列的微處理器，而中央控制器使用的往往是將ARM920T看作是中心部分，其頻率最高能夠有533MHz，，其外圍接口也比較良好，能夠支持多個通信模塊，包括WiFi、GPS等等。

（二）無線傳感網絡實現

無線傳感網絡比方說IrDA技術，就可以明確看出無線傳感網絡的整體設計，IrDA技術同時也被稱作紅外數據組織技術，就目前來看，紅外數據組織技術的傳輸速率有了大幅度的提高，在過去其傳輸速率只有115.2kbps，而現在已經有了16Mbps，在遙控領域的應用也逐漸變得廣泛。紅外數據組織技術的工作原理就是將信號發射出去，與載波之間形成脈沖，之后轉換成為紅外信號發射出去，其過程包括光電轉換、放大濾波、解調和二進制輸出信號。

（三）軟件實現

基于物聯網技術的智慧家庭能源系統主要針對家庭網關來設計的智能網關管理系統，系統軟件對于整個家庭寬帶都具有至關重要的影響，在一定程度上能夠為實現遠程控制奠定基礎。本操作系統是在Linux的系統平臺上得到的，為了搭建系統的環境用到了嵌入式的Qt以及BootootLoader平臺以及相應的文件和數據庫等。然后在此之上做了與之配套的網關的設計研發。能夠較好的應對不同通信協議之間的相互轉換，具有較好的兼容性。其主要功能是實現對家庭的用電的統計，及時的進行危險預警比計算其能效量。該系統的統計能夠便于對方案進行分析和掌控。

四、物聯網技術的智慧家庭能源中心應用

基于物聯網技術的智慧家庭能源系統不僅能夠應用于窗簾控制、家電控制、報警功能以及燃氣控制等等，同時還可以應用于健康醫療方面，有相關學者曾提出一種基于物聯網技術的智慧家庭健康醫療系統，這種系統主要由三個部分組成：網關、服務器以及醫療終端，醫療終端可以用來對人體的各項活動數據進行收集記錄，包括使用者的血壓、血脂和血糖等等，而網關就可以通過各種無線傳輸技術，比方說WiFi、藍牙等將使用者的身體數據傳輸到服務器中，幫助醫生完成工作，這樣也可以給予醫生一個較為準確的治療方案，最終實現遠程醫療?；谖锫摼W技術的智慧家庭能源系統能夠很好地幫助實現生活的便捷性和舒適性，其功能也在不斷地進行完善，同樣的，基于物聯網技術的智慧家庭能源系統對于生態環境的構建也十分重要，有學者曾提出一種智慧家庭體系，實現了物聯網信息的充分融合，為基于物聯網技術的智慧家庭能源系統的具體應用提供了更好地服務。

結語

綜上所述，智慧家庭能源系統是順應時代發展的產物，在一定程度上改善了人們的生活質量，隨著需求量的不斷提高，越來越多的智能化系統開始涌入到市場中，基于物聯網技術的智慧家庭能源系統的應用也逐漸廣泛，我們也逐漸習慣身邊這些智能家居的存在，在未來可能我們的家庭中大部分都是智慧家居，甚至會擁有思考的能力，它們不僅能夠了解我們的生活軌跡，同時還可以為我們的飲食起居提供幫助，給予我們一種舒適的居住環境，因此有關于基于物聯網技術的智慧家庭能源中心的研究已經迫在眉睫。