【关键词】MSP430；智能鞋柜；家庭保卫系统
Abstract：In order to make the function of traditional shoe ark is just on the store shoes，and introduces the design with MSP430 as control center of smart shoe ark，the intelligent shoe ark is not only a general intelligent shoe market has functions such as sterilization，disinfection，also equipped with family environment and family security alarm alarm function、
Key works：MSP430；Intelligent shoe ark；Home security system
0、引言
智能家居越来越多应用在人们的日常生活中，智能家具的评定指标就是使家具具有自动化、人性化、便捷化。而智能鞋柜[1]作为智能家具大家族的一员，具有广阔的市场前景；其具有烘干、杀毒、除臭功能被都市白领、小康家庭所中意，尤其是在阴雨连绵的春天更是受广大用户的青睐。而本文的智能鞋柜不仅具有上述功能，还具有家庭环境报警和家庭防盗报警的功能；极易操作且性价比高。
1、智能鞋柜系统构架
本款智能鞋柜采用MSP430低功耗芯片作为核心处理器，系统主要由人机交互界面、消毒系统、烘干系统、环境监控系统和家庭预警系统组成；其整体的硬件结构图如图1所示。用户可通过触屏界面来完成该鞋柜的功能，同时还能实时家庭环境和家庭安防的监控。
1、1 烘干系统
当用户外出归来弄湿鞋子时，通过触屏板给予主控中心一个电信号，则使能烘干系统，烘干电路对鞋子进行烘干处理，烘干电路送出的烘干风力温和轻柔，不会对鞋子造成损伤，并且用户还可自由调整风力大小值。其系统结构图如图2所示。
1、2 消毒系统
长期穿在脚上的鞋子看起来或许很干净，但是很可能已滋生细菌，因此采用臭氧对鞋子进行消毒，通过操作触屏板选择消毒功能，一旦鞋柜臭氧泄露，更有报警信号做出处理，安全可靠。其系统结构图如图3所示。
1、3 家庭环境报警
智能鞋柜安放的位置一般位于门旁，而家庭环境报警[2]则是通过NRF905无线模块，与模块1通信，模块1可放在家庭任意位置，一旦家庭环境改变，如煤气泄漏，氧气减少等；一旦超过设定标准，则发送信号回到智能鞋柜，智能鞋柜当即发出报警信号提醒户主来做出相应措施。其系统结构图如图4所示。
1、4 家庭防盗系统
家庭防盗系统[3]同样是通过NRF905模块与模块通过，模块2可安放在窗户、侧门等地，当有人感应到模块上的红外人体感应装置时，模块2发送信号回到智能鞋柜，智能鞋柜当即发出尖锐的报警信号来提醒户主[2]，其系统结构图如图5所示。
2、软件编程
本文设计的智能鞋柜比市面上的智能鞋柜功能多，在对系统进行软件设计时我们采用了分模块化设计的方法。整个系统分为主机和从机，主机主要掌控消毒、烘干、人机交互、与从机通信等功能；从机主要包括检测家庭环境、监控家庭安全、与主机通信等功能；根据系统的分工流程，在IAR环境下编写C语言程序。主机程序流程图如图6所示，列出家庭环境监控从机程序流程图如图7所示。
3、结束语
随着智能化家居概念的不断推广及电子信息产业快速向生活领域渗透，实现家居信息化、网络化、智能化已成为家居系统发展的新趋势、家庭智能防盗报警系统可对家居的安全环境进行实时监控。本文设计的智能鞋柜不仅功能齐全，还增加了现有智能鞋柜没有的功能，性价比极高；并且具良好的操作界面，适合各种年龄段的人；主控芯片采用的MSP430属于低功耗芯片，在待机时耗电量极小，且稳定性极高，具有多组IO口方便二次开发，具有广阔的市场。
参考文献
[1]贺婷、基于FPGA的智能鞋柜控制系统设计[J]、电脑知识与技术，2012，8（7）：1581-1582、
关键词；智慧社区；云计算；云服务
中图分类号：F287、4 文献标识码： A
1、研究目的及意义
智慧社区和智慧家庭是智慧城市重要的组成部分，是智慧城市建设成果展现的核心窗口，是市民体验、享受智慧城市带来的幸福生活的核心渠道。建设智慧社区服务平台将智慧延伸至城市末梢，用信息技术支撑社区服务管理改革创新，提升社区管理能力和服务水平，体现智慧为民、服务到家的理念，为社区居民提供安全、高效、便捷的智慧化服务，全面满足社会发展和居民生活的需要。
智慧社区服务建设满足：信息基础设施 、两化融合战略实施、第一支柱产业、深化电子政务、物联网、民生信息化 、农村信息化 、信息安全保障体系，推动宽带信息服务领域从基础设施域向客户化域(家庭、社区)、服务域（通信、娱乐、信息）的多层次发展机遇这“十二五”的8项关键任务。
2、云计算发展现状与趋势
目前，国内外在云计算上的研究已越来越成熟，并且已逐渐具备了进入主流的趋势。
值得指出的是，随着云计算相关技术的不断发展与完善，用户对全球云计算的标准的要求也呼声渐高。在将来，天空中不会只有一朵云，而是有多片云，云与云之间的互联要靠标准的支撑才能得以实现。当云计算被普及应用的时候，云计算的标准也应该已经成熟，至于何时会制定出来，还取决于市场的发展情况和厂商的积极推动。至少在可预见的时间内，云计算已经被很多企业和政府探讨、验证并实践，许多厂商业看到了这一趋势，正在积极推动云计算的研究和市场推广。
3、智慧社区的发展现状与趋势
随着物联网、云计算及移动互联网等新一代信息技术在社区的应用不断发展，社区将变得更加智慧，根据有关调查显示智慧社区正处于发展初期阶段，未来发展潜力巨大，智慧化应用将渗透到居民生活的各个方面。
智慧社区典型应用包括智慧家居、智慧物业、智慧政务、智慧公共服务。智慧家居是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的一个家庭信息化网络平台。家庭控制网络通过有线或无线的方式接入因特网（Internet）、公众电话网、广电网、社区局域网等网络，通过家庭网关实现电子信息设备、通讯设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表（或概称的三表三防设备）的控制与设备间协同。智慧物业利用小区视频监控网络、各种传感器网络及小区宽带网络构成物联网系统，实现智慧的保安消防、垃圾回收清运、停车场管理、日常设备检修与维护、环境监测、电梯管理等智慧服务。智慧公共服务利用信息共享与集成技术，实现社区医疗服务、“一站式”缴费服务、电子商务服务、养老服务。特别是通过智能感知、识别技术使得居家养老和社区养老实现智能化，打破老人独自居家活动的状态，老人的各种诉求被感知：身体健康状况被社区医院和医护人员感知；居家安全和出行安全被社区服务人员和家属感知。智慧政务对部门、科室、社区业务进行科学分类、梳理、规范，创新服务管理模式，提高服务管理的规范化、精细化水平。实现社区一站式服务、社区经费管理、综治维稳、社会救助等社会管理与公共服务职能。
4、主要研究内容
本文所述的基于云计算的智慧社区一体化服务，突破云计算平台、流媒体传输、多网融合通信等关键技术，研发一系列的终端承载电子政务、电子商务、娱乐、教育以及安防等业务。研究一体化服务总体架构图如下：
图2-1 总体架构图
智慧社区系统主要由以下三部分内容组成：
图2-2 智慧社区系统图
基础平台部分，即智慧社区云服务平台：采用先进的云计算技术，配套安全、支付、用户服务、物联管理等运营资源，面向各类服务提供商提供统一的服务接入和服务管理。
服务与管理部分：即智慧社区云服务平台聚合的服务及相应的管理系统，聚合的内容包括：智慧政务、智慧社区、智慧家庭、智慧商业等服务与管理系统，为社区居民全面享受智慧城市新生活提供支撑保障。
服务界面部分：包括：1、智慧社区服务站，即提供社区综合服务的实体服务站，能够提供政务窗口服务、政务自助服务、社区服务、互助服务、健康服务、智慧家庭体验服务、便民服务等等；2、家庭智能终端，即各类具有计算能力的物联网信息终端，如：智能家庭中控器、平板电脑、智能手机、智能电视等。通过这些物联终端，为家庭用户提供一个虚拟的一体化的“综合服务站”。
5、其主要功能研究
服务聚合及社区服务门户：智慧社区云服务平台作为各类第三方服务的聚合平台，使用云计算技术，提供基于PaaS、SaaS的应用服务。
智慧家庭物联：智慧社区云服务平台基于闪联标准协议，同时提供了物联平台，将智能社区和家居的各类智能信息终端进行物联，构成应用服务的普及计算环境，能够支持设备间的互联互通。
社区综合事务管理功能：建设具有人口管理、党群管理、社会保障管理、文化与教育管理、环境与卫生管理、计划生育管理、服务网络与志愿者管理、社区自治管理、公共信息管理、系统推护管理以及网上办公汇总等功能模的社区综合管理平台。
社区服务管理信息系统：整合业务部门延伸到街道社区的政务服务，为市民提供一站式综合服务。由综合服务系统、自助服务系统、综合管理系统、应用支撑平台、社区服务管理对象信息库组成。
多级电话联动系统：市民服务热线与社区实现呼叫和电子信息联动，在社区安装电子工单，呼叫中心采用语音和电子工单两种方式把政务服务项目转办到社区。
6、平台需解决的关键技术
本文研究的基于云计算的智慧社区一体化服务以社区管理服务中心为主，为用户级管理者提供社区物业服务、政务服务、商业服务、金融服务和信息服务等多种应用服务。基于云计算的智慧社区一体化服务需要逐步实现以下三方面内容：（1）实现社区云平台所有软硬件设备以及相应的数据资源的整合和虚拟池化。解决异构、孤岛、虚拟化等问题，从而形成一个云数据中心。（2）架设服务平台接口层，用来接入第三方平台、系统或者服务，使云平台具有良好的系统扩展性和耦合性。（3）开发支持智慧社区的家庭智能终端、远程监控终端、物联终端、社区自控终端等，负责与终端设备的连接、协议适配与信息控制处理，以及根据业务需求进行服务处理。（4）将直接面对用户的应用服务迁移到云端。为社区居民、物业管理部门、社区公共服务机构等终端用户提供个性化的信息服务。（5）形成多方共赢的创新应用效果，创造一个具有高经济价值的产业环境和更加和谐的社会环境。
结束语
总的来说通过研究基于云计算的智慧社区一体化服务可带来以下创新应用效果：
政务服务可以扩展延伸到自助终端、用户手持移动终端，政府服务由原来市民上网被动查询延展到服务主动推送到户；全面实现家居设备物联，通过多屏互动、资源共享带来智慧生活享受，提升市民幸福生活感知；互联网积累的海量服务资源，不再局限在PC上进行访问；而是通过家庭信息终端轻松访问，实现了真正意义上的三网融合；智能家居的更多产品，为细分的客户市场提供了更多智能化生活的选择；智慧云服务平台和智能社区、家庭解决方案，为聚合更多服务提供方法；使得更多的传统产业可以向现代服务业转型，促进智慧产业向结构化纵深发展。
参考文献：
[1]胥静、 基于云计算平台的社区体育信息资源管理探析[J]、中国科技信息,2011,(14):116-117
[2]秦洪花,李汉清,赵霞、 "智慧城市”的国内外发展现状[J]、信息化建设,2010,(09)
[3]谢昕、 我国智慧城市发展现状及相关建议[J]、上海信息化,2012,(01):12-15
【关键词】别墅智能化；智能控制；系统设计
1、引言
随着网络在家庭生活中的不断普及，消费电子、计算机、通讯一体化的理念逐渐被人们所接受，智能化家居系统在社会和家庭中的应用也越来越广，一场关于家居智能化的革命正在上演。由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特点，智能化别墅设计将成为新世纪的风向标。
与普通住宅相比，别墅智能化不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。
智能别墅设计利用中央控制系统，将家居中各种各样的智能化设备、信息化家电通过智能化控制总线技术连接在一起，构成功能强大、高度智能化的家居系统。智能化别墅系统强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室内居住环境。
2、智能化别墅需求分析
本文以杭州某区别墅智能化系统为例，首先进行智能化设计需求分析。该别墅地处西子河畔，为一幢独立的别墅，占地面积1038、5平方，建筑面积为1200平方，建筑庭院的主要设施包括有：游泳池、嬉水池、后花园、餐厅、厨房、客厅，健身房、房、家庭影院、主卧、次卧、书房、阳光房、空中花园等。智能别墅控制中心设在一楼贮藏室，其设计一方面能让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能别墅内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。
系统拟采用先进的远程集成控制系统，并配合计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将家居生活中六大子系统有机地结合在一起，包括有智能灯光控制系统、安防监控与防卫报警系统、家庭背景音乐系统、家庭影院、空调系统以及联动系统等，通过统筹的智能化管理，实现智能化家居生活。
3、智能别墅系统组成
该别墅智能化系统主要由远程网络遥控系统和六大子系统组成，如图3-1所示。
3、1 智能灯光系统设计
智能灯光系统的整体中央控制通过简单明了的触摸屏界面，省去了墙面安装的各式开关面板，调光面板等，使家居中墙面简单整洁。同时也省去了您奔跑于各个房间或各个区域甚至各个楼层的灯光开关。这一切都只需在触摸屏界面轻轻点击一下就可以实现，该系统可以设定休闲娱乐模式、电视模式、会客模式等多种场景模式随时选用。
3、2 空调系统设计
别墅智能化空调系统利用自动调温器和感应器，使室内温度控制同自动化家居无缝集成。通过触摸屏界面轻松控制室内温度环境，营造良好的居家氛围。通过与中央空调系统的接口通信，可以实时探测到室内的温/湿度值，还可以根据季节情况或选择的温度、湿度模式实现对房间的自动恒温调节。此外该系统还可以和任何支持Lonwork，RS232C，EIB或通用空调总线的空调相配合使用，其设计平面图如图3-2所示。
3、3 背景音乐系统设计
背景音乐系统通过中央音源可以在住宅内的公共区域提供悠扬的背景音乐，或者可设置在业主需要的地方，各个地方可以选择不同的音源，并且可随意控制音量的大小以及曲目的选择。通过设置的触摸屏可以详细了解到各个区域的音量、音乐播放情况。同时，该系统可纳入别墅中控系统里，与灯光系统、安防系统相整合，即通过触摸屏可实现各种音源的切换，音量的调节等，真正打造完美的智能家居系统。
3、4 安防及摄像监控系统设计
别墅智能化安防系统通过中央控制器可以将各类传感器（如烟感，移动探测，玻璃破碎探测，门磁等）和门禁、可视对讲、监控录相等系统连接起来，通过中央控制器的I/O端口将接收到的各种传感器感应信号进行处理，并触发相应动作（如报警、摄像等）。整个系统通过触摸屏都可以随时进行监控，并且还可实现远程控制，其设计系统图如图3-3所示。
3、5 家庭影院系统设计
家庭影院的灯光、窗帘、投影仪等设备可以集中通过中央控制系统进行控制，例如你只要按下观看电影的按钮，灯光自动调节到你最舒适的亮度，窗帘自动合上，投影幕布自动降下，开始播放电影。
3、6 远程网络控制系统及联动设计
别墅智能化远程网络控制系统主要包括两个部分，一是远程的智能化控制系统，二是集成的中央控制器。利用远程网络控制系统可以对各子系统进行集中控制，把家里的全部子系统集中到一个触摸屏里面进行控制，不仅可以设置不同的控制模式，触摸屏界面还可以根据业主需求随意进行编辑，实现各子系统之间的联动控制，如家庭影院系统联动及安防系统联动等。此外利用远程无线的监控功能，还可以随时随地了解家里情况。
4、别墅智能化系统预算分析
表4-1给出了整个别墅智能化系统总预算。通过预算分析，别墅集成化中央控制系统除了可以节省整体成本外，既降低了布线的复杂度，同时又美化了室内空间。
5、小结
通过阐述别墅智能化系统设计的需求与组成，以及各子系统设计的要点与预算，让读者对智能化别墅设计有了整体的概念。别墅智能化系统设计的核心就是通过集成的中央控制器，将家居各子系统进行集成与联动控制，既节省了成本，又优化了布局，且联动控制能更好地为家庭提供舒适、安全、方便的居住环境。
参考文献：
[1] 戚振兴、 浅议我国智能家居发展、 广西轻工业、 2009年10期、
[2] 罗达，付蔚、 一种智能家居系统的集群识别调度的研究、 电视技术、 2012年19期、
[3] 徐锋，刘欣，方加宝、 智能家居远程控制系统设计、 低压电器、 2009年4期、
关键词：智能 家庭 药品 交互设计
中国分类号：TB47
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）10-0143-03
一 背景
随着互联网技术的日益发展，互联网、智能化产品对人们生活的影响也日益加深。物联网、智能家居、以及最近提出的“互联网+”等概念的提出，更是催生了一大批智能硬件产品，如智能空调、智能冰箱、智能水杯等。而另一方面，智能手机的普及又催生了一大批各式各样的应用，人们已经可以通过智能手机来付款、记账、控制电器、甚至远程遥控家里的空调，可以说智能手机已经成为人类不可或缺的一个处理事项的终端了。
而药物则是人类目前最主要的医疗手段之一。无论是需要在医院进行深度治疗的重症，还是可以在家吃点非处方药就可以康复的轻症，药物治疗总是不可或缺的一环。但当前，虽然医学的发展使得药物的丰富度已经大大增加，可治疗的病症也大大增多，但药物治疗在人们生活中仍然存在一些用户体验方面的弱项，比如药品的错误使用、因种种原因无法及时用药、在没有医生的情况下即使是针对小病也不知如何用药、药品的管理等等。而这样的问题应该是可以通过设计的力量来进行改善的。
因此，本文尝试利用物联网的思维和智能手机这一终端，通过对家庭药品管理系统的目标人群、使用场景等因素进行分析，并考察现存产品存在的改进空间，通过交互设计的思路来提高智能家庭药品管理系统的用户体验。
二 现存产品
在智能家庭药品管理系统、家庭医疗服务这一领域，目前存在的产品主要是智能药箱和智能手机上的医疗类应用，这两类产品分别从硬件和软件的角度呼应了家庭药品医疗这一需求。而本文对此领域现存产品的考察也从这两个方向着手进行。
2、1智能药箱
在与家庭或个人医疗产品中，药箱是与药品接触最为紧密的产品。因此，在考虑智能化医疗产品时，对药箱进行智能化，是最为直接的思路。笔者对市面上的智能药箱进行了调研。
目前市面上的智能药箱大多是以如下的设计：
1）一个可以感知用户是否服药并把数据上传网络的药箱
2）一款配套的用以提醒用户按时服药的手机应用
这类智能药箱可以借鉴的地方在于，此类药箱使用了传感器和无线数据传输，从而在用户无需主动做什么操作的前提下感知用户的服药情况，并据此进行提醒或记录数据的自动操作；而自动数据传输也可以方便地记录用户的服药情况，为后续治疗保存相应的数据。自动化是智能硬件的一大特点，也正是这一功能使得这类产品可以被称为智能药箱。
但此类智能药箱的局限之处在于，一次只能装载一种药品的设计使得一套产品只能满足单个用户在单次疗程中的服药。在用户完成一次治疗，下一次生了不同的病要吃不同的药品时，就必须把上一次的药品从药箱中取出，再更换下一次的药品，这样在使用时就显得十分麻烦。同时，这样的设计也无法满足家庭中多用户同时服药的需求。
2、2医疗类手机应用
目前国内有多款医疗类手机应用，如《春雨医生》、《丁香医生》等等，已经发展了若干年，并且在国内都有一定的用户量。这类医疗类手机应用大多涉及多个或全部以下功能：
1）简单病症的用药指引
2）药品正伪辨别
3）药房位置呈现
4）用药提醒
5）药品管理记录
6）医患问答
7）求医指引
8）医疗知识普及
9）医疗相关社区
可以看出，其中第1到5点主要是与药品相关，围绕如何用药、用什么药、去哪里买药等问题为用户提供帮助。而第6、7两点主要是为患者提供病症求医方面的指引。第8点是起到了传播、科普医学知识的作用。最后一点则是提供医疗相关的网络社区，促进用户之间的交流。
此类应用主要思路是从医疗出发，通过为用户提供辅助医疗的服务来帮助用户更好地保持健康。由于大众缺乏对正确健康生活方式的认知，而专家（营养学家、生理学家、健康养生专家等）掌握专业知识却缺乏与大众有效交流互动的方式。因此在之前，普通大众对于药品（尤其是非处方药）的使用和认识一直处于较低的状态。而此类应用起到了普罗大众和专业医学知识之间的连接桥梁的作用，使得普通大众也能利用专业医学和药学知识来进行一些基础的治疗。
可以看出，目前的智能药箱的主要作用还是局限于“服药”这一点上，把用户的服药行为进行了优化；而目前的医疗类手机应用则立足于向用户传授一定的医学药学知识的出发点，虽然由于条件限制（只作为软件存在）而只能通过抽象的信息层面的角度来引导用户，但立足于让用户拥有一定医学知识的这一出发点，应该是家庭药品管理系统更进一步的智能化设计所应重点考虑的关键点。
因此，在对目前市面上存在的家庭医疗相关的产品进行调研后，笔者初步认为，智能家庭药品管理系统的设计应基于为用户带来一定的专业用药知识，并能够与药品的承载硬件――药箱紧密结合。
三 目标人群与使用场景分析
与目前市面上的智能药箱大多针对个人用户的单疗程治疗使用场景相比，人们更多与药品的交互方式是通过家用式的备用药箱来进行，而且服药的场景也更多是处于较为固定的室内。因此，本文将针对家庭用户的家用式药品管理系统这一适用性更为广泛的定位进行分析。
3、1目标人群：家庭用户
当把家庭用户设置为目标人群时，那就意味着这一产品的适用人群必须覆盖所有年龄与性别的用户，从婴儿到儿童、青壮年、中年、老年、孕妇等都需要考虑，而不同的用户在产品使用上的情况也是不同的。
3、1、1婴儿
婴儿无法自行服药，因此婴儿用户的服药情况和服药操作应该是由父母或其他照顾人员来进行的。对于帮婴儿进行服药的用户，需要考虑到该用户可能会需要同时管理他自己与婴儿两份药物的情况。
3、1、2儿童
儿童的情况与婴儿类似，但对于一些较轻的病症和药性较温和的药物，儿童可以自行服药。只是此时父母虽然不需要作为直接帮助儿童服药的角色，也需要作为监督和监护的角色。表现在产品功能上，可能需要为父母提供查看儿童服药情况和服药提醒的功能。
另外，儿童与婴儿服用的药物一般与成年人的药物会有所不同，如果误服了成年人的药物可能会造成严重后果，因此在设计时需要明确区分两者的药物。
3、1、3老年人
老年人的情况与儿童有一定相似。在步入老年期后，人体的视听能力就会逐渐衰退，身体的各个部分也逐渐变得不灵活了，而且对电子产品的使用不太熟练，因此在服药说明中需要用较大的字体明确告诉老年用户服药的指引。另外作为子女的对于老年人也会十分关心，因此可能也需要为子女提供老人的服药情况。
3、1、4孕妇
孕妇用户在用药上有诸多限制，原则上孕妇用户的用药情况应当依照医嘱，但也有部分用户可能会自行服药。因此对于家庭药品管理系统，应当及时指出相应的物品是否有可能对孕妇的健康造成影响。
3、1、5长期病患者
对于长期病患者用户，他们需要长期服药，而且服用的药物组合较为稳定，这一点与其他用户一般为了应对突发疾病而服药不同。一般而言，对于长期病患者用户主要提供的是服药提醒功能，如若此类用户另外患上了其他病症，最好与医生联系，而非自行选药，以免不同药物之间药性相冲。
3、2使用场景
围绕“药品”、“家庭”这两点，并且结合之前对于目前市面上现存的同类产品的调研，笔者认为智能家庭药品管理系统的使用场景应该包括如下三个场景：
3、2、1轻症寻求服药指引
家庭备用药的存在很大程度上就是为了应对突发的一些轻度病症，如感冒发热、肠胃不适、烫伤等，因此这会是智能家庭药品管理系统最主要的使用场景之一。
当用户需要从备用药品中寻找可以治疗他当前的病症时，智能家庭药品管理系统应该能够根据用户所患的病症，给出若干个用药方案，并与当前的备用药品库存进行对比，得出一个可行的服药指引。如果当前药品库中缺少部分药品，也应提醒用户进行购买。
需要注意的是，在目前的科技条件限制下，用户在家中无法完成对疾病的精准检测，因此智能家庭药品管理系统只能辅助用户进行一些较轻病症的处理。如若用户可能已经患上较为严重的病症，又或者用户目前的症状难以识别出病症，都应当提醒用户及时就医。
3、2、2服药
当用户已经从系统中获得服药指引或从医院带回来处方药物之后，接下来就是服药治疗过程。在服药这一使用场景中，智能家庭药品管理系统可起到提醒服药和服药情况记录的作用，在对应的时间提醒用户服药，并记录服药情况。
在这一场景中，通过什么途径提醒用户服药，通过什么方式记录服药情况，是需要在产品设计中加以考虑的。
3、2、3药品日常管理
除了生病受伤的时候以外，药品的日常管理是目前家庭备用药相关使用的一个经常被忽略的方面。药品是否过期、是否有一些药品不能放在一起、家庭备用药库中的药品种类是否齐全，是否有一些重要的药已经用完（比如经常会用到的创可贴），这都是与家庭备用药库相关的药品管理的使用场景。
作为智能家庭药品管理系统，应当能够监测家庭备用药库中药品的情况，并且对于目前已有的药品的种类有一个概括性的展示，让用户能够方便了解目前家中药品的情况。
四 具体的软硬件产品设计
根据上述的用户群体和使用场景研究，能够为进一步的智能家庭药品管理系统的设计提供依据。由于备用药箱作为储存药物的产品，一般而言会放置在家里特定的位置，而这一位置不一定能够让用户随时注意到。因此，考虑到服药提醒等功能需要保证信息传达给用户，并且智能手机已经成为现代人的随身智能终端，药箱硬件和手机软件结合的形式是智能家庭药品管理系统一个较为合适的产品形态。
4、1硬件设计
产品外观设计的目的是解决好美学要求与产品功能、结构和工艺要求之间的关系。对于药箱硬件的产品设计，根据之前的调研结果，需要满足以下几个设计目标：
1）不同药品之间要隔离开，防止药品之间药性相互影响；
2）考虑到药品性状不同、大小不同、固液不同等，药箱要能够收纳不同种类的药品；
3）取放药品要方便
4）由于属于医疗产品，因此外观设计上应以干净、整洁的风格为主。
从以上的设计目标出发，本研究最终的硬件设计采用了模块化的设计思路（如图1）。整体结构分为内外两层。外层大箱体作为整体药箱的收纳体，采用白色磨砂的PP材料，干净整洁，同时也保证了强度。内层采用模块化的方形玻璃盒来收纳各种药品，以一个正方形格子为单位，根据药品的包装形状不同可以换用1×1、1×2、2×2等不同尺寸的玻璃盒，这样就保证了不同药品之间的分隔，并且在整体效果上也仍旧是干净整洁的。另外，双层结构还进一步保证了药品和外界空气的隔绝。
4、2软件设计
回顾之前调研的三个主要使用场景，会发现用户与智能家庭药品管理系统的交互主要集中在软件上。而考虑到软件的交互时，则需要考虑使用流程与信息架构。本研究的软件设计以调研中的三个主要使用场景为主要设计依据，包含四个主要的使用流程（如图2）。
4、2、1主界面
作为用户进入软件后第一时间会接触到的界面，主界面承担着展示当前概况的任务。这一概况既包括药箱中药品的整体概况（如过期药物提醒），也包括当前用户的概况（如服药时间），某些情况下还会包括其他用户（如需要照看的婴儿或老人）的概况。
4、2、2药品列表
在药品列表的界面中以格子的方式具象地呈现了当前药箱中的情况（如图3），这是因为相比文本而言，可视化的图形利用视觉通道的快速感知能力，可以提高人们观察、识别和加工信息的能力。通过把软件中的格子与硬件中的玻璃盒相对应，用户可以非常直观地把软件中的提示对应到硬件中的药品上。这一设计被应用在软件中各个需要让用户与硬件药箱进行交互的界面中，从而使交互体验更直观。
4、2、3处方
软件设计中一个疗程以一张处方为单位。通过处方来把自行服药和从医院带回来的处方药这两种情况统一到一个交互流程中，简化了软件的操作，降低了学习成本。
4、2、4服药提醒
由于智能手机自带的通知功能，服药提醒便可以很方便地整合到通知功能中。
关键词：智能家居；云计算；家庭网关；物联网
中图分类号：
文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2014）003-0080-03
0 引言
在智能家居领域，各个家居之间的通信都是通过网络实现的。智能家居中数据的存储、可视化需要进行合理、统一的处理。云计算可以提供一个虚拟基础设施以处理和整合智能家居中的监控设备、存储设备、分析工具、可视化平台。
云计算作为一种基于互联网的大众参与的计算模式，是在互联网对低成本海量数据存储以及大规模并行计算需求快速增长的背景下出现的新型IT服务架构。云计算服务不仅包括网络上以应用方式提供的服务，还包括以提供数据中心的硬件或者系统软件为内容的服务。如今，人们把数据中心的软件和硬件称为云。所有服务均放置于服务器端，用户可以通过网络按需使用。
智慧家居这个概念的提出，让家庭生活开始走向数据化和信息化，采用各类传感器采集家庭生活中的信息，并联动相关的控制器对家庭生活进行智能处理，并且采用专用网关，将其与互联网连接起来，在家庭中构建出一个家庭互联网，以真正实现“智慧家庭”，也即智能家居在物联网时代的应用。
智能家居作为物联网时代的重要组成部分，其业务平台是智慧家庭的后端管理平台，是连接千家万户乃至各种与生活相关的机构的枢纽。由于光纤到户政策的推出，以及移动互联网的发展，互联网已经无处不在，并具备了广泛的受众基础。因此，将家庭物联网与互联网相连之后，智慧家庭业务平台将会承载海量数据，并且需要对海量数据进行存储、分析、应用，从而使得云计算引入此业务平台成为必然。在这样的趋势下，智能家居云作为家庭信息业务的基础应运而生。
智能家居云在为用户提供基础设施（包括处理器、内存、存储、网络接口）的基础上，结合用户的普遍应用类型，开发用户所需要的各种应用，同时有针对性地为不同的用户提供应用，让用户自主选择。
智能家居已不仅仅是家庭生活的自动化，更加涵盖了安全监控、医疗护理、便利舒适以及节能环保等内容，甚至还在不断扩展中。比如，物联传感已经将智能家居与智慧交通实现接轨。随着该概念的兴起，一系列的智能设备如同雨后春笋，比如各种智能锁、智能门禁，安防报警、远程监控等。但是，这些孤立的产品对于用户而言，并不如厂家演示的那样神奇。
在这种情况下，基于智能家居云的智能家居解决方案，将那些孤立的产品通过网络互联互通，并集中控制，赋予家居设备真正的智慧，让用户体验到真正的未来之家。
在该系统中，用户将会享受到智能安防、智能医疗、环境监控、场景控制、节能减排等服务，以及一系列的信息服务。智能家居云作为智能家居的业务服务平台，起到了承上启下的作用。智能家居云对下可以管理单个智慧家庭内的智慧产品，甚至可以综合管理整个智能社区乃至整个智慧城市；对上则可以支持多种行业应用，同时与第三方功能业务平台进行对接，将各种垂直的物联网应用，整合成一个完善的应用网络体系。比如，因为智能家居平台具备7*24小时在线的特性。因此，智能家居云平台可作为一个网络社区，实现购物、交友、教育、娱乐等多方功能，让家庭成为生活的中心。
1 智能家居云架构
整个智能家居系统分成3部分：移动终端应用系统、云平台、家庭网关。整体架构如图1所示。
智能家居云主要是为了解决智能家居环境中数据存储和数据处理方面的工作，当用户需要向智能家居云服务提供者获得控制、存储等业务云服务时，首先在家庭网关中进行身份注册，随后添加家庭中的智能设备，下载家居应用。当用户通过Android客户端或电脑客户端登录智能家居应用获取云服务，用户即可控制家居设备、监控家居环境，如图2所示。
1、1 云平台构建
云平台总架构采用IaaS（Infrastructure as a Service）与PaaS（Platform as a Service）整合的方式来构建应用平台，如图3所示。
IaaS基础设施云为上层平台提供处理、存储、网络、操作系统和其它必要的应用程序。PaaS在IaaS提供的虚拟机集群基础上为客户提供开发语言工具Web服务器和数据库等应用。这样，只需要在PaaS平台上开发对应的智能家居云服务应用即可。
1、2 云应用系统架构
根据上图所示，用户通过家庭网关WebOS向云端Home App注册帐号密码，并选择所需控制的家电应用，同时云端实时更新该用户家庭网关webOS执行列表并实时采集家电信息。之后用户使用移动终端设备对家电进行控制操作，则直接访问云端所选择的家电应用实例，实现家居智能控制。
以JavaWeb为例，结合传统移动服务与JavaEE标准，对于云端每个家电应用均采用系统分层结构模型。如图5所示，系统模型按照逻辑结构分为6层，安全过滤层、访问控制层、异常处理层、日志处理层、业务逻辑层和数据访问层。通过该分层模型，可以层层处理数据，充分保证数据的安全和有效性。
2 家庭网关
家庭网关作为连接公网（云平台）和家庭私网（家庭内部ZigBee网络）的枢纽，既负责家庭内部对云端的访问和交互，又负责用户从云端对家庭网络的访问和控制，另外还需要负责家庭内部设备的互联、互控等操作。因此，家庭网关在智能家居系统中起到了至关重要的作用。家庭网关的通信主要包括云端与家庭网关、家庭网关与Zigbee网络两部分。
2、1 家庭网关设计
家庭网关可以随时查看各网络摄像头监控画面，并接收各传感器、探测器节点的报警信号，一旦监测到险情，立即与云平台通信并发送短信或拨打电话给用户或110报警中心。
由于系统需要处理较大的视频数据，采用ARM+DSP应用处理器加上丰富的外部接口，用户可以方便与电视等媒体介质连接，硬件结构如图6所示。
2、2 各种传感节点和网络摄像头设计
可选择煤气、烟感等传感器来实时监测家庭可能出现的险情，同时选择门磁、红外等探测器监测非法入侵，将这些传感器、探测器与Zigbee的终端节点连接，从而实时将报警信息发送给协调器。其结构如图7所示。
网络摄像机安装非常简单，不需要传统模拟摄像机专业布线，只需要电源就可以通过有线或WiFi无线连接，用户随时随地就能通过手机或电脑查看监控画面。
2、3 家庭无线网络设计
家庭网络采用两种网络数据传输，各个传感器和探测器与家庭网关通过Zigbee协议来进行数据通信，采用树状结构。Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的无线通信技术。它应用简单、组网能力强、可靠性高，拥有一套非常完整的协议层次结构。其网状结构如图8所示。
3 结语
现在智能家居的云架构原型基本完成，随着云计算和高速网络接入的逐渐发展，该系统模型将越来越来凸显其优势。在云平台上开发家庭娱乐、公共信息服务等应用为用户提供了更广阔的服务体验。云存储各个家庭的水电等数据，结合数据挖掘和大数据分析技术，宏观统筹实现节能环保。将云计算和智能家居整合形成智能小区乃至智慧城市，将是下一个IT技术浪潮。
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关键词：智能家居；自动化；介
引言
智能家居起源于上世纪八十年代的美国，我国引进的时间是在九十年代末期。智能家居设计可以使生活更便捷、舒适，更加智能化、个性化，逐渐成为现代社会人们追求时尚生活和完美生活的必需品。
1 智能家居的发展现状及概念
1、1 发展现状
智能家居的概念起源很早，但是一直没有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司第一次将智能家居变为现实，成为国际上首个智能家居住宅案例。智能家居真正引进到我国是在20世纪90年代的中后期，国内的一些高档住宅小区开始使用智能家居，并将智能家居作为楼盘优势进行售卖。也掀起了国内民众对智能家居的推崇大潮。但是就目前而言，智能家居发展时间比较短，没有形成一定的规模，技术标准和行业规范相对不完善，也给很多家庭带来了困扰，许多开发商没有成熟的技术和对智能家居鉴别的经验，就对住宅大规模的智能化，导致很多智能系统不能正常运转，造成很多系统浪费现象。近几年，国家制定了《全国住宅小区智能化系统示范工程建设药店与技术导则》等相关规定，对目前市场进行了规划，也使得房地产商对智能家居的使用慎重了不少，智能家居的技术也进一步得到了完善，一些高端房产项目已经开始实施科学完善的智能家居理念了。
1、2 智能家居概念
智能家居首先是一个居住环境，其次是在居住环境的基础上安装一些智能家居系统，如：通过网络技术、人工智能技术、数字技术、安全防范技术、自动控制技术等高新科技，将家居生活一切有关设施进行整合，组建一套住宅生活的管理系统，也就是形成物联网。一般在国外称为”Smart Home”。智能家居的出现极大的提高了人们的生活品质。不论是我们家庭中平时必备的一些智能电器，如：冰箱、洗衣机、空调等，还是一些不智能的，如电灯、电视等电器，从系统的角度看整个家庭设施都是零散的，没有顺序，但是加入智能家居设计后，就可以有效将这些设施串联起来，形成一个整体，住户就可以对它们进行统一控制、管理。
2 目前智能家居的四种主要系统
2、1 家庭自动化
家庭自动化是将电灯、电脑、安防系统、空调、电视、音箱等家里必备的电子产品或电器利用电子技术进行串联整合，使住户能够整体进行控制的系统。这套系统的核心是建立中央微处理机（CPU），通过微处理机接收来自相关室内设施的产品信息后，利用已经设置好的程序根据得到的信息对设施进行控制、操作。CPU接收电子电器上界面发来的信息，这些界面可以是键盘、触摸屏，也可以是按钮、遥控器，住户可以通过这些界面发送信号到CPU，也可以利用它接收CPU的信息。家庭自动化的功能随着住户的不同要求产生不同程度的变化。
例如在我家可以安装对电饭煲、电灯的远程控制功能。妈妈在下班回家的路上就可以对家里的煤气、电饭煲、微波炉等做饭装置进行控制，走进家门时，直接可以享受现成的餐饮，也可以安装热水自动化系统，设置定时装置和远程操控装置，给回家的人带来便捷，还可以安装防控装置，对火灾、煤气泄漏、漏水、漏电等问题及时报警。这些都是家庭需要的主要功能，给用户带来极大的方便。家庭自动化是智能家居别重要的系统，在整个家庭住宅环境中能够发挥巨大的作用。
2、2 家庭网络
家庭网络是在家庭范围内将PC、家电、安全系统、照明系统和广域网相连接的新技术，也可将范围扩大至邻居和小区内。家庭网络涉及到电信、家电、IT等行业。目前家庭网络的连接方式分为两种：有线和无线。有线又可分为费用昂贵的总线制和普及率比较高的电力载波两种。总线制虽然功能多、性能平稳，但是价格偏高，相对一般家庭难以承担总线制的费用，意味着它的发展受到了费用方面的制约。布线复杂是造成总线制费用高昂的最大原因，它需要布置两路线，一路线供电，另一路控制线路，所以施工复杂，工程量大，也就造成了费用上升。电力载波相比总线制更容易被寻常百姓家接受，它是在住宅原有电力线的基础上，形成网络控制，功能方面也足够满足家庭使用了，目前已经有厂家与商专门针对国内的现有情况对电力载波进行改装，以做到更好的适应中国市场。相比前两种方案，无线方案更加灵活，并且可以移动，但是无线所需要的红外通信会受到障碍物和带宽等因素影响，所以目前只要适用在小型系统上，技术方面主要依靠无线射频来实现。例如，目前十分流行的家庭监控布置，一方面可以利用电力载波实现，也可以用红外线的方式。家庭网络是将智能家居的系统整体化，因此是以后的发展大趋势。
2、3 网络家电
网络家电首先需要利用网络科技、数字科技和智能控制等技术将住宅中的普通家电进行设计改装组合，从而实现组成家庭内部网络的目的，使家电互相串联。网络家电要求家电之间可以互相识别，达到协同工作的目的，并且可以保持与外部网络的通信功能，更加方便我们的使用和远程操控，目前已经实现了的网络家电包括冰箱、洗衣机、空调、热水器等。
2、4 信息家电
信息家电在我们日常生活中是比较常见的一种智能家居，例如目前数字电视中使用的机顶盒、DVD都属于信息家电，它有操作简单、实用性强的优点，主要是在传统家电基础上加入电脑、电信等技术进行升级改装，使其更加智能化、人性化，功能更加强大，同时操作更加简单、实用。这一技术目前主要应用在音频、视频和通信设备上，近几年在冰箱、洗衣机和微波炉等方面也有所开发。信息家电的出现，以其操作简单、价格低廉的特点迅速的融入我们的生活，给人们带来方便的同时，也推动了家庭网络市场的扩大。
3 我发现的智能家居的发展前景与它的自身优势
3、1 发展前景
目前，虽然智能家居设计进入我国的时间不长，却受到了非常高的重视。
智能家居设计在我国的市场是广阔的，首先在我国智能家居有社会基础。这是因为经过了改革开放的大潮，我国人民的生活水平日益提高，各家庭的经济基础越来越牢固，人们对提高生活质量方面的投资越来越重视，此时智能家居的出现合乎大众口味。并且80后和90后正逐渐成为消费的主力，他们对新鲜事物的接受能力比较强，对高科技产品更感兴趣。因此说智能家居的发展是有社会基础的。其次，智能家居进入市场有技术基础。智能家居的出现是科技进步的表现，它的发展进步需要技术做支撑。目前数字化技术、网络技术、智能化操作技术正在逐渐成熟与完善，有了技术做支撑，智能家居设计会越来越完善。再次，智能家居的发展得到了政府的扶持。从2009年开始，中央政府不断推出各项政策用以支持智能家居市场的发展，在国家的十二五发展规划中就指出要加强重点领域的物联网应用示范工程，尤其是“智能家居”更应作为物联网的重中之重。2012年住建部还制定了《国家智慧城市试点暂行管理办法》以及《国家智慧城市（区、镇）试点指标体系（试行）》，紧接着在2013年又在全国智能建筑及居住区数字化标准技术委员会的支持下了《中国智慧城市标准体系研究》。这些重要会议的指示和政策的出台为智能家居的发展开辟了康庄大道，成为智能家居设计发展的重要基础。
3、2 智能家居的优势
智能家居的优势是非常明显的。智能家居使生活更加便捷。传统的电器开关、控制方式等具有制订性和单一性，是特定的某一个开关控制特定的某一个电器，但是智能家居可以将电气控制、报警以及对当时状态的显示等功能集为一体，统一协调、统一控制、统一管理，同时通过电信技术将电话、网络连接在一起，实现了动用一个开关就可以控制住宅里的所有电器。例如，可以在卧室的时候将整个房间的空调系统打开，调节整个住宅环境的温度、湿度。再如，住户在厨房做饭听到敲门声就可以用远程操作系统打开入户门；或者根据读书、会客、影音播放等场景的不同灯光需求，对灯光进行控制调节。这些方面都极大的满足了住户的生活需求，使生活更加便捷、简单。
另外，智能家居的运用使生活更加舒适。智能家居设计可以根据住户的需要对环境进行自主调节，可以通过光、风和雨等室外传感器监测室外环境，针对室内环境可以通过光、温度、湿度等室内传感器进行监测。继而根据自身需要通过智能家居上的控制开关对室内环境进行调节。并且可以对总控制器进行参数设置，使传感器自动调节到住户需要的环境。
移动物体感应功能就是安装移动物体传感器，从而对一个房间内的移动物体――主要对象是人进行监测，当人进入该房间时，相应的系统设备会自动开启，比如灯光、空调等，当人离开房间时，相应设备自动关闭，这样的功能系统主要用在卫生间、楼梯等住户频繁出入的空间。
自动调节环境亮度功能是在室外安装光传感器和温度感器，用以监测室外的光照强度和温度，当室外的温度和光照对室内适应环境产生影响时，系统会自动打开和关闭遮阳系统及灯光系统。
自动调节环境温度、湿度功能是在室内安装温度、湿度传感器，对室内整体环境进行监控，当室内环境发生变化或不适宜人体最佳环境时，系统会自动打开或关闭，对室内湿度、温度进行调节。
水温调节是利用水温传感器对生活中使用的热水温度进行调节。
这些是智能家居中经常用到的一些设计，它们的应用可以将使用者的生活变得更加舒适。
最后，智能家居最重要的另一个优势是节能环保，通过传感器和执行器对住宅环境的监控与调节，在便捷和舒适人们生活之余，最大限度的节约能源，将能源的作用发挥到需要的地方，避免不必要的浪费。
4 结束语
智能家居在我们的生活中发挥的作用越来越大，在智能家居设计上以实用、便捷和操作简便为原则，极大的节省了住户在生活中不必要浪费的时间，满足了住户的多种设计要求。在未来的时间里，智能家居必将更好的为人们服务，为人们的生活带来更多的便捷和舒适，为节约更多的能源做贡献。
参考文献
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关键词：家庭控制器自动监控安全防范
l引言
随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。
2智能家居控制系统概述
智能家庭控制系统是以HFC、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。
智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。
系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。
3智能家居控制系统功能
智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。
3、1家庭通信
家庭通信可采用电话线路、计算机互联网、CATV线路、无线局域网等方式。
(1)电话线路
通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。
(2)计算机互联网
通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。
(3)CATV线路
通过CATV线路实现VOD点播和多媒体通信。
(4)无线局域网
通过无线收发器、天线、各种无线终端，实现双向传输数据信号。
3、2家庭设备自动监控
家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或Internet)的监视、控制及数据采集。
(1)家用电器的监视和控制
按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。
(2)热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。
(3)空调机的监视、调节和控制
按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。
(4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。
(5)窗帘的控制
按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启／关闭进行控制。
3、3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火灾报警、可燃气体泄漏报警、防盗报警、紧急求救、多防区的设置、访客对讲等。家庭控制器内按等级预先设置若干个报警电话号码(如家人单位电话号码、手机电话号码、寻呼机电话号码和小区物业管理安全保卫部门电话号码等)，在有报警发生时，按等级的次序依次不停地拨通上述电话进行报警(可报出家中是哪个系统报警了)。同时，各种报警信号通过控制网络传送至小区物业管理中心，并可与其它功能模块实现可编程的联动(如可燃气体泄漏报警后，联动关闭燃气管道上的电磁阀)。
(1)防火灾发生
通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器，监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号，通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况，自动调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。
(2)防可燃气体泄漏
通过设置在厨房的可燃气体探测器，监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号，并联动关闭燃气管道上的电磁阀，同时通知家人及小区物业管理部门。
(3)防盗报警
防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外／微波双技术探测器)撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。
(4)访客对讲
住宅的主人通过访客对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话，确认是否允许来访者进人。住宅的主人利用访客对讲设备，可以对大楼入口门或单元门的门锁进行开启和关闭控制。
(5)紧急求救
当遇到意外情况(如疾病或有人非法侵入)发生时，按动报警按钮向小区物业管理部门进行紧急求救报警。紧急求救信号在网络传输中具有最高的优先级别，由于是人在紧急情况下的求救信号，其误报的可能性很小
4智能家居控制系统类型
4、1系统类型
智能家庭控制系统可分成采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统、LonWorks的智能家庭控制系统、KS485的智能家庭控制系统、无线网的智能家庭控制系统等类型。
4、2基本特点、功能、适用范围
(1)采用公共电话网的智能家庭控制系统采用公共电话网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第14页。
·基本特点：家庭智能控制器内配置了与电话线连接的收发器，利用电话网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。
·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器(内置了与电话线连接的收发器)、路由器、收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，利用原有的电话线就可实现数据信号的共网传输。
(2)采用HFC的智能家庭控制系统
采用HFC的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第15页。
·基本特点：家庭智能控制器内配置了CableModem，利用有线电视的HFC网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。
HFC网络采用共享方式，其共享带宽为36Mbps。当上网人数较多时，上网的速度会变慢。由于CableModem设备费用较高，用户网络的开通费用高。
·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器(内置了CableModem)、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、有线电视传输网络、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成o
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，仅将原有的有线电视HFC网络进行双向改造，就可实现数据和图像信号的共网传输。
(3)采用以太网的智能家庭控制系统
采用以太网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602第16、17页。
·基本特点：家庭智能控制器内配置了以太网网卡，利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和智能家庭控制系统。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。
以太网传输速率较高，传输速率有10Mbps、100Mbps等。根据传输距离的要求，由小区物业管理中心至各楼交换机采用5类以上4对对绞线、多模光缆或单模光缆，由交换机至家庭控制器采用超5类4对对绞电缆。
·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器、路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建和改造的智能化住宅(小区)工程，用以太网实现数据和图像信号的双向传输。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系统采用LonWorks的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计《智能家居控制系统设计施工图集如3X602第21、22、23页。
·基本特点：采用一个覆盖全部ISO／OSI标准七层通信协议、开放性的LonWork总线技术，一台系统服务器最多可连接127台LONWorks路由器，一台LonWorks路由器最多可连接63台家庭控制器。每台家庭控制器为LonWork一个通道上的网络节点，每个网络节点包括有神经元(NEURON)芯片、振荡器、电源、一个通过媒介通信的收发器和与监控设备接口的I／O设备(电路)、存储器等。
LonWorks直接通信距离可达2700m(双绞线、78Kbps)，其通信传输速度最大可达1、25Mbps(此时有效传输距离为130m)。LonWorks路由器至小区物业管理中心线路长度超过2700m时，需在总线上加装中继器。传输线通常采用双绞线，根据需要也可采用同轴电缆或电力线。
·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系统
采用KS485的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第18、19、20页。
·基本特点：KS485串行接口总线为主从式网络，它的通信为半双工、采用双向单信道连接方式。RS485串行接口总线的传输介质采用双绞线，它可以高速地进行远距离传输，传输速度与传输距离的技术指标如下：传输速率为10Mbit／s时，最大传输距离是12m；传输速率为1Mbit／s时，最大传输距离是120m；传输速率为100kbit／s时，最大传输距离是1200m。
·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、通讯器、控制器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。
(6)采用无线网的智能家庭控制系统
采用无线网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第24、25页。
·基本特点：利用无线作为信息传输网，该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且从系统服务器至家庭控制器、家庭控制器至各种现场末端装置均采用无线传输方式，小区、楼内、户内无需布线，施工简单，可以节省施工的投资。
无线网的工作频率符合IEEE802、11b标准要求。
·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。
·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。
·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，不用敷设线路就可实现数据信号的传输。
5系统设计及产品选用要点
5、1智能家庭控制系统类型的选用
新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统或采用RS485的智能家庭控制系统。改造的智能化住宅(小区)工程，宜采用公共电话网的智能家庭控制系统、HFC的智能家庭控制系统或无线网的智能家庭控制系统。
5、2家庭控制器的选用
家庭控制器的选用主要包括功能、总线技术及模块化设计、扩展功能、可按用户的基本要求进行配置等方面的选用要求。
(1)家庭控制器功能的选用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盗报警；
·家庭火灾报警；
·家庭燃气泄露报警；
·家庭紧急求助；
·远程设防与撤防；
·远程报警；
·访客对讲；
·家用电器监控；
·家用表具数据采集及处理；
·空调机监控；
·接入网接口；
·小区电子公告；
·信息查询；
·家用设备报修等。
(2)家庭控制器功能的选择
在工程设计中，家庭控制器功能的选择可参见下表所示。
5、3总线技术及模块化设计
·家庭控制器要求采用总线技术，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模块化设计，以便用户可以根据需求选择不同的模块完成不同的功能。
5、4扩展功能
家庭控制器要有一定的扩展功能，考虑能适应今后发展的需要。
5、5可按用户的基本要求进行配置应能根据用户提出有哪些被控设备及监视控制要求(功能要求)等因素，来对家庭控制器组成进行配置，包含模块种类的选择和各种模块数量的选择。6设备的安装
6、1交换机、路由器、控制器、放大箱、分配箱、电话分线箱
这些设备均应安装在电气竖井内或公共走道的墙上(内)。
6、2家庭控制器
暗装(或明装)在墙内(上)，其底边距地面1、4m左右。家庭控制器应设置在住户大门附近(宜距户门0、5m以内)，且容易操作(包括设防与撤防)的地方。
6、3可燃气体探测器
安装在厨房内的燃气管道、灶具附近，当住户使用的是天然气，燃气探测器吸顶棚安装在距顶棚300ram以内的地方；当住户使用的是液化石油气，燃气探测器安装在距地面300mm以内地方。
6、4感温探测器设置在厨房内，它吸顶棚安装。
6、5感烟探测器设置在起居室、卧室等房间内，它吸顶棚安装。
6、6紧急按钮开关
设置在起居室沙发和主卧室床头附近的墙上，及卫生间的墙上。紧急按钮开关暗装在墙内，其底边距地面0、5m~1、2m。
6，门(窗)磁开关
安装在门扇和门框内或窗扇和窗框内。
6、8玻璃破碎探测器
安装在窗户和玻璃门(阳台)附近的墙上或吸顶棚安装。
6、9被动红外侵入探测器和被动红外／微波双技术探测器
安装在住户的主要通道、重要的房间内，它吸顶棚安装或安装在顶棚的墙角处。
6、10红外遥控器
安装在被控电器设备正面附近的墙上，距离不能超过红外线工作范围，且与电器设备之间没有遮挡。
7工程设计实例
以二室户型为例介绍户内的智能家庭控制系统设计，设计标准采用康居住宅先进级(3A)。采用以太网的家居控制系统，家庭控制器与户内各模块之间采用R、$485总线，家庭控制器可通过电话线或计算机网络接收控制指令、发出信息，所选用的家庭控制器具有可视访客对讲功能。家居控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03X602第17页，二室户型家居控制平面图参见图1、2所示，家庭控制器与室内设备的连接参见图3所示。
在起居厅、卧室设置了感烟探测器，厨房设置了感温探测器、可燃气体探测器，各房间的窗户、阳台推拉门上及附近设置了门(窗)磁开关和玻璃破碎探测器，起居厅设置了被动红外侵入探测器，起居厅、卧室、卫生间设置了紧急按钮开关。对电、水、燃气进行计量；可对餐厅、起居厅、卧室的灯进行控制；当可燃气体探测器探测到有燃气泄漏后，联动控制关闭燃气管道上电磁阀、开启排烟风机；当有各种探测器报警后，联动警报发声器发出报警声音。
家庭控制器共提供13路输入：电度表(电度表安装在照明配电箱内)、燃气表、热能表、可燃气体探测器、感温探测器、感烟探测器、紧急按钮开关、被动红外侵入探测器、玻璃破碎探测器各1路，水表、门(窗)磁开关各2路。
家庭控制器共提供7路输出：警报发声器控制1路、燃气管道上电磁阀控制1路、排烟风机控制1路、照明控制4路。
三室户型、复式结构、别墅的智能家庭控制平面图及家庭控制器与室内设备的连接参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03X602。
关键词：家庭智能终端；ARM；通讯模块；嵌入式开发；智能控制
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）11-0003-02
随着生产技术的发展，一方面由于实现大规模复杂系统的控制需要，另一方面由于现代计算机技术、人工智能等学科的高速发展，使得控制科学进入了一个智能化的时代，智能控制作为一门独立学科应运而生。
人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈入以数字化和网络化为平台的智能化社会，开始出现了诸如“智能化仪表、智能化机器人、智能化汽车”等具有不同智能程度的产品、设备、工具，并且呈现出迅猛发展的趋势。家庭智能终端装置是20世纪70年代后期开始出现的，80年代在许多国家兴起，各种家庭智能终端装置应运而生。
家庭智能终端装置是指将家庭内部所有的设备和应用系统通过网络数据终端连接成一体，以实现安全、经济、舒适、方便等指标综合平衡的家庭系统，它是计算机、通信及控制等相关技术与传统家庭系统相结合的产物。随着全球信息化时代的到来，以往的家庭已不再满足于高质量的电器设备，而是逐步融入到信息社会中来。家庭智能控制网络已成为信息技术领域中一个跨世纪的研究热点。家庭智能控制网络的普及将大大提高人们的生活水平和质量。
一、家庭智能终端装置的主要功能
使用家庭智能终端装置最重要的目的就是为了保障居民人身和财产的安全。因此安防报警和可视化对讲，是必须具有的功能模块。
家居安防功能是通过外接报警传感器探头来实现的，报警器的种类主要有门磁、红外栅窗、烟温感、燃气和水位传感器。当有警情发生的时候，传感器发出报警信号，并将报警信号传至智能终端，并由智能终端对报警信号进行记录和判断后上传至门口机。家庭智能终端还在内部安装有一个撬壳开关，当有人恶意破坏智能终端的时候，只要外壳被撬开就会立即发出报警信号。
可视对讲功能使住户在家里通过智能终端的显示屏就可看到门口的状况，看到访客后再决定是否打开单元门锁。这一功能使住户避免在不知来访者身份的情况下开门而产生的安全隐患，也使访客不必费力解释自己的身份，为住户提供了更好的安全保障，也为访客提供了方便。
住宅小区的管理员可以通过上位机可以向住户家里的智能终端如天气预报、缴费通知、设备检修等重要的公共信息和个人信息。用户也可以定制新闻业务，不必出屋即可知天下事。对于这些信息，用户可以根据自己的需求，通过菜单提示进行信息的查看、读取、删除、清空等操作。
智能终端的家电控制功能则可以使用户对家电进行集中操作。首先将各家电的开关线路集中到一个家电控制装置中，住户通过智能终端对这个家电控制装置命令，从而达到控制家用电器的目的。有了这种功能，用户在开车回家途中，用手机打个电话就可以提前打开家里的空调，让榨汁机准备一杯新鲜的果汁，再让家庭音响准备好最喜欢的音乐等。
高档智能终端还可以具有留言的功能。当住户不在家而又有客人来访的时候，通过留言功能，可简单描述身份以及来访的主要目的。此外，如果主人临时有事而又暂时没有联络的其他家庭成员的时候，可以在智能终端里给家人留下口讯。
随着我国网络技术的发展，宽带网已经进入了一般居民的住宅和小区，使家庭智能终端具有上网功能将成为其今后发展的一个趋势。有了这一功能，即使身在千里之外，只要登陆到自己的家庭网站，用户就可以对家庭的智能终端进行家电控制、查看消息和留言，甚至可以查看家庭安全防护系统的摄像记录。
二、家庭智能终端装置的硬件设计
（一）ARM微控制器介绍
此芯片作为整个家庭信息中心的主控制器，对整个家庭信息中心的数据进行处理，ARM（Advanced RISC Machines）是精简指令集计算机（RISC），其设计实现了外型非常小但性能高的结构。
ARM内核分为ARM7、ARM9、ARM10以及StrongARM等几类。其中每一类又根据其各自包含的功能模块而分成多种构成。ARM是目前应用很广的嵌入式RISC处理器。T：表示Thumb，该内核可从16位指令集扩充到32位ARM指令集。D：表示Debug，该内核中放置了用于调试的结构，通常它为一个边界扫描链JTAG，可使CPU处在实时调试模式，从而可方便地进行断点设置、单步调试。M：表示Multiplier，是8位乘法器。I：表示EmbedbediceLogic，用于实现断点观测及变量观测的逻辑电路部分，其中的TAP控制器可接入到边界扫描链。
ARM处理器结构的简单使ARM的内核非常小，这样使器件的功耗非常低。因此，在本设计中，采用了基于ARM体系结构的32位微控制器。
（二）家庭智能化终端装置的主要功能模块
1、微控制器：它是家庭智能终端装置的核心部分。微处理器将接收到的外部信号进行处理后发出数据或控制信号给芯片外部的各个模块，使之进行相应的操作。
目前在嵌入式开发应用上，32位嵌入式RISC领域中，ARM体系结构有着极大的影响力，并几乎成为了事实上的标准。家庭智能终端装置的功能较多，对微控制器资源（如GPIO、RAM和Flash等）的需求自然比较高。如果选用资源丰富的高端8位单片机产品如CygnalF020，其价格要比ARM芯片如LPC2214的价格高，而芯片资源不如LPC2214丰富，在运行速度上更无法与ARM芯片相比。而用于ARM内核的标准单片机开发工具也可以很方便地找到。
2、通信模块：用来实现智能终端与门口机之间的通信，以及与家电控制装置进行通信。
智能终端与家电控制模块之间由数据通信线相连，当用户通过操作触摸屏向智能终端发出各种指示，这些命令也按照通信协议发给家电控制装置，并由家电控制装置对家电进行控制。
3、音频处理模块：实现终端与门口机的对讲。门口机的麦克和喇叭通过音频总线与本单元内每户家里的智能终端的喇叭和麦克相连，当门口机与终端接通后，家里的住户即可与单元门口的访客进行对讲。
4、防区报警模块：由微处理器对各防区（如栅窗、门磁、烟温感、燃气和防水）的报警信号进行识别，向用户发出报警音，并通过通信模块上传至门口机，然后再由门口机传给园区管理处。
由于烟温感、燃气和防水传感器传来的报警信号，产生的警情破坏力大，且误报率低，一检测到就立即上传通知管理处。
5、视频叠加模块：在屏幕上显示文字信息和门口机传来的视频图像。这一部分主要用来实现在智能终端的液晶屏上显示管理处的公共和个人信息。此外，由于终端采用触摸屏操作方式，当接通门口的视频画面后，需要在画面叠加接听、挂机等文字来提示用户的下一步操作。
6、触摸屏及按键扫描模块：用户只需根据终端屏幕上的提示点击屏幕的相应位置，就可以很方便地查看单元门口的景象，对上位机发来的信息进行查看、读取、翻页、删除、清空等操作。
7、远程家电控制模块：用来实现用户不在家时对家用电器的控制。用户拨打家里的电话，智能终端接通后，用户按照语音提示进行按键操作，智能终端根据用户的要求向家电控制模块发出命令，即可实现对家用电器进行远程控制。
8、语音留言模块：通过智能终端可以实现语音留言功能。当有客来访而住户不在家，且无法与住户取得联系的时候，来访者可以通过智能终端给住户留下口信以表明身份及来访目的。
9、JTAG接口：对32位微处理器进行程序下载调试的专用接口。JTAG（Jonit Test Action Group）接口主要应用于电路的边界扫描测试和可编程芯系统编程。JTAG编程方式是在线编程，它的出现改变了传统生产流程中，先对芯片进行预编程后再装到板子上的方式，减小了芯片被损坏的机率，减少了工作量。
三、家庭智能终端装置的软件设计
1、基于ARM的嵌入式操作系统。此设计采用嵌入式Linux内核系统作为整个家庭信息中心的控制操作系统，它不仅要满足面向信息设备的实时控制的要求，同时还要满足强大的网络功能，以满足家庭各个信息设备的智能化控制。并且此系统是精简的且可以添加和减少多种终端，具有统一的微内核技术。
家庭信息中心软件总体结构主要包括：（1）嵌入式Linux内核有进程调度、内存管理、文件管理等；（2）设备底层包括对IC卡读写的支持软件、内外网通信协议支持软件、底层协议与应用层协议的交互软件；（3）应用层包括界面设计与实现、输入方式的设计与选择，信息检索和功能的设计等。
2、图形界面GUI系统。便于实现人机交换，增强操作界面友好程度，能够实现傻瓜操作。
3、启动程序、触摸屏驱动软件、手写驱动软件。
4、一套通信协议（在此上可完成家庭信息中心与各种通信物理层进行通信）。
5、各种智能卡如非接触式逻辑加密卡向非接触式CUP卡的转换软件和各种数据的计量转换软件。家庭数据中心的这2个软件，可以将金额转换成各种数据值（水的流量、电量、煤气量等），并随时接收各个计量仪表传送来的数据，然后从总的金额中减去消耗量，一张卡可以替代所有的其他计量收费卡（水卡、电卡、煤气卡）。
四、结语
家庭智能终端装置将会得到不断的发展和完善，为人提供更为安全、舒适、便利的生活环境，而且该系统的使用会更加方便、价格更低、性能更可靠，本文给出基于ARM芯片实现家庭智能化的设计模型，并提供一个比较实用的系统设计方案，在理论和实践上都解决了嵌入式家庭智能化项目研制的关键技术难题，预计在现实中有很大的应用前景。
参考文献
[1]王永初、智能控制理论与系统的发展评述[J]、华侨大学学报，2004，（1）、
[2]周立功，等、ARM嵌入式系统基础教程[M]、北京：北京航空航天大学出版社，2005、