李亚慧，刘娜，刘国权，温丹丽
(沈阳师范大学软件学院，沈阳110034)
摘要：5G技术与物联网技术的愈发成熟，使得人们在点滴生活中感受高科技带来的便利，智能家居逐渐深入人们的生活中。基于物联网技术，采用结构化设计方案，完成智能家居系统的设计，该系统包括网络通信、家电智能控制和安全保护功能部分。相比于市面上大多智能家居系统，该系统还着重考虑了住宅环境的安全防范问题，采用门窗配有红外检测仪、室內地板配有重力感应设备等，优化和提升了用户的居住体验。 关键词：智能家居；网络控制；物联网技术
1概述
智能家居(smart home,home automation)是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、首视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。现阶段的智能家居仍处于发展期，智能家居与某些地区的住房条件整合度还不够好、安全性欠缺、识别不灵敏等问题
造成智能家居仍存在问题。该系统除了实现常规的管理外，还在安全防盗、灵敏度控制等方面做了优化。
物联网技术简单来说是在互联网的基础上，利用无线数据通信技术、射频识别技术等构建一个以实现物与物，人与物的智能化连接系统。具体来讲是通过各种信息传感器、定位系统、红外感应设备等按规定的协议实时采集需要监控的物体或过程信息，通过服务器平台呈现给用户操作。
2系统设计与实现
2.1系统设计
设计的智能家居系统包括网络通信、家电智能控制和安全保护功能。分别由无线传输模块、设备控制模块 和手动控制模块、智能安防模块实现，并配备其他模块以实现具体功能。 网络通信方面，采用无线传输模块兼具两种模式，AP模式使得手机，平板电脑等支持WiFi通信的设备可以连接到当前模式。家电智能控制方面采用家电通过语音识别人类发出的指令以进行人机对话；采用步进电机控制门窗的开启与关闭；矩阵键盘来对本系统的窗帘、开关灯、开关门、开关风扇、灯的亮度和风扇风力强度实现手动控制。在安全保护方面，采用人体检测以及视 频采集，当有人来时，人体检测模块输出高电平，同时，摄像头开启，监控进入家里的人的活动，并将录像保存视频的显示屏还会显示摄像头采集到的异常图像，用于后期将图像传送至手机端。
2.2系统实现
系统实现分别为上位机，下位机和终端控制3个方面的实现。
2.2.1上位机层面
主要包括网页控制模块、APP控制模块、前端控制和数据交互。其中前端Vue.js+后端Django的技术来实现网页的开发。APP通过APICloud进行Android APP开发，该平台提供前端框架以及封装的内部引擎，能够用直接通过引擎生成的对象API以减少对后台繁琐的管理。采用Window+Frame+Html代码的布局方式，通过APICloud平台进行APP前端布局和数据交互并采用API.Ajax与服务器进行通信，同步到云端SVN/GIT服务器。
2.2.2下位机层面
下位机主要有单片机系统模块、备用电源模块、语音播放模块、语音识别模块、设备控制模块、手动控制模块、智能安防模块和无线传输模块。
单片机采用STM32F103VET6单片机，属于中低端的32位控制器，512K的Flash。备用电源电路设计采用PNP型三极管作为开关来驱动一个继电器，并在继 电器两端添加一个反向二极管，起到消除线圈断电时产生的反向感生电流，保护驱动继电器的半导体元件。语
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实用第一f 智慧密集
音播放模块使用科大讯飞中英文合成XFS5152-TTS(v2) 语音合成模块，配合3瓦4欧的橡皮胶边扬声器完成语
音部分的工作。语音识别模块采用微雪LD3320语音识
别模块，使用的芯片由ICRoute 公司设计生产。该芯片
不需要外接任何的辅助芯片如Flash 、RAM 等。设备控
制均采用步进电机控制门与窗帘的开启与关闭。驱动步
进电机使用TB6600HG 芯片，该芯片采用BiCD 0.13工 艺，耐压可高达50V ，峰值电流为5Ao 驱动自带5种
细分模式(1/1, 1/2, 1/4, 1/8, 1/16步)可在低振动， 高效率的环境下工作。手动控制模块采用矩阵按键。键
盘模块采用的是外扩的直插按键4*4矩阵键盘，矩阵结 构的键盘相比独立按键的识别较为复杂，列线连接电阻
接入电源正级，并且将行线所接单片机的I/O 口作为输基督教圣歌
过氧化值出端，而列线上的I/O 口作为输入端。智能安防主要由
人体检测与视频采集两部分组成。人体检测模块采用
强的医保活水器RCWL-0516人体感应模块。视频采集模块采用OV7725
摄像头模块。无线传输模块采用ESP8266模块。
2.2.3终端控制
终端控制模块采用TFT LCD 液晶显示屏。FT LCD 液晶显示屏是ALIENTEK 推出的一款具有低功耗、较宽
的视角、可在低温下工作的液晶模块，它还可以显示家 中空气质量、光照强度、温湿度的数据，并且还可以显
示摄像头采集到的图像， 方便用户。
图 1 是远程控制模块电路原理图。
ESP2S66
图1远程控制模块原理图
GPIO16 4 GPIO14 5 GPlQir6GPIO13 7
RST TXD0ADC RXD0EN GPIO5GPIO16GPIO4GPIO14GPIOO GPIO12GPIO2GPIO13GPIO15VCC GND
系统选取科大讯飞中英文合成 XFS5152-TTS (v2)
语音合成模块， 其优势在于集成度高， 可实现中英文语
夏利7131音合成，支持录音和播放功能，用于语音报警；除此之
外，该模块还支持30个命令词识别，语音识别范围更大。
驱动步进电机使用TB6600HG 芯片，是一款PWM 恒流双极正弦波微步进电机驱动单芯片。内置过热欠压
保护及电流检测 功能， 具有使能待机和复位 功能。 TB6600HG 步进电机驱动来控制自身的正反转， 实现窗
帘的升降。
ESP8266无线传输模块支持两种模式：STA 模式和
AP 模式。AP 模式相当于热点模式，手机、平板电脑等
任何支持WiFi 通信的设备都可以连接到当前模式； STA 模式相当于是网络中的底层设备模式。本系
统中,
ESP8266 使用 USART3 与单片机进行通信； 也可通过手
机端的WiFi 的SSID 与密码以UDP 广播形式，广播给
ESP8266模块，使其连接到路由器进行上网，从而可以
使用手机进行远程控制。
除此之外，系统还在安全防盗、灵敏度控制等方面
做了优化。
在能源方面， 除了智能系统日常工作需要的电源以
外，还添加了一块备用电源，用于家庭意外断电时保存
未能执行的指令和未被存储的数据，以保障电力恢复后
智能系统能在最短时间内进入正常的工作状态。
在防盗系统方面， 除了传统的图像监控等技术， 还 开发了基于重力感应技术和红外检测技术的安保系统。
住宅的门锁采用人脸识别技术，方便住户的同时也保留
了原始的钥匙进入的功能。另外，门板顶部和门板上方
的天花板上，分别安装了红外发射模块和红外接收模 块， 连接到门锁开关， 门锁正常打开时， 红外探测器被
短暂关闭，等待住户进入后重启，进行全天候持久监 测。若有非住户人员非法进入，两个红外装置的开关不
会正常关闭， 门板打开后， 天花板处的红外装置接受到
门板上方发出的红外信号，安保系统会提醒住户。在住
宅暴露在外界环境中的窗口处，也放置了交叉结构的红
外检测模块并连接报警系统。(下转第139页
)
图形处理与多媒体技术
在交通行业，计算机图形图像处理技术应用就有着非常重要的现实意义。交警部门为了有效改善当下严峻的交通问题，提高交通管理质量，通常会在每个路口安装监控摄像头。利用这些监控摄像头可以有效监控交通行驶过程中闯红灯、违规变道及违章停车等各种不规范的行为，并及时锁定违反交通法律法规的车辆信息，从而对违法违规车主给予相应的处罚，有效地震慑了交通不法行为的出现。
4结语
计算机图形图像处理技术在当下社会生产及生活中得到了非常广泛的应用，并且也极大地提高了各行各业的工作效率及质量。鉴于此，相关技术人员必须要加大计算机图形图像处理技术的研究力度，熟练掌握该技术应用的各个要点，确保计算机图形图像处理技术应用的质量及效果，同时也要积极创新或者积极引入先进的科学技术，提高计算机图形图像处理技术水平，从而使其在现实生产及生活中发挥出更大的价值。
参考文献
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(上接第126页)
除了门窗处的红外检测技术，在室内地板下分散放 置重力感应装置，实现对住宅地板的全覆盖监测，并连接到报警系统，确保在检测到重力变化时触发报警。其在用户进入住宅后可自动或手动关闭，住户外出时开启全天候检测。
无线技术模块控制的用以远程通信的网页，可以在手机等智能终端上实现远程操控，不仅如此，安保系统也与远程控制终端相连，通过数据可视化技术显示到远程的控制终端。
3结语
在智慧化生活不断普及的过程中，虽然已经有相关的智能产品投入市场，但是其在用户体验和实际细节方面的需求上仍然存在许多不足，该系统虽然在安全保护等方面做了优化，但还有许多新问题需要进一步的研究和完善。
参考文献
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