智能家居安防系统论文：智能家居控制系统设计论文
罗 欣，高 娃（南京林业大学家居与工业设计学院，南京210037）摘 要：智能化技术的发展，使智能家居生活受到广泛欢迎如何降低智能家居的制造成本、扩展其系统类型，使系统更具普适
罗 欣，高 娃（南京林业大学家居与工业设计学院，南京210037）摘 要：智能化技术的发展，使智能家居生活受到广泛欢迎如何降低智能家居的制造成本、扩展其系统类型，使系统更具普适性、性价比更高，是该领域的专家学者所探究的问题之一。
Arduino以其开源、低成本等多种优势，成为研发对象笔者从文献计量和分析的角度客观展示Arduino在智能家居领域的研究和发展趋势，并广泛阅读与家居系统或产品相关的文献资料，总结出智能家居系统发展现状。
分析结果表明，Arduino技术的应用和研究越来越多元化，基于Arduino技术的智能家居领域研究、应用规模不断扩大、产品种类多样化，并且从理论研究快速向实际应用中转变关键词：Arduino；智能家居；文献分析；发展脉络
智能家居是以住宅为核心载体、以智能为特点的，其通过自动控制技术、计算机技术、物联网技术、人工智能技术及大数据等技术，将环境控制与监测、智能家电控制、娱乐影音等功能高度集成，为用户打造便捷、舒适、安全、人性化的家居环境，塑造“具有思考能力”的家。
智能家居这一概念起源较早，但直至1984年美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州（Connecticut
）哈特佛市（Hartford）的City Place Building时，才出现了首栋的“智能型建筑”近年来，伴随着社会信息化进程不断加速，多个领域的研究学者都在为创建更加舒适、安全、高效、便捷的家居生活而不。
断尝试与试验在智能家居设计过程中，设计师需要考虑到受众和功能集成度等问题，同时也需遵循低成本、高防护、可扩充等特点Arduino 作为一款开源平台，具有开放性高、低成本、易学易用等多种优势Arduino IDE能够在Windows、Macintosh OS X、Linux 3大主流操作系统上运行。
由于Arduino代码开源及软硬件低成本的优势，国内基于Arduino进行设计的智能家居研究热度正在逐年上升笔者以Arduino技术为出发点，从文献分析角度客观展示国内基于Arduino技术的智能家居研究历程，梳理Arduino技术在国内智能家居领域的发展脉络，为今后相关研究提供参考。
1、Arduino 研究趋势概述 通过在中国知网上检索主题“Arduino”，发现针对 Arduino 展开研究的文献年份最早从2007年开始，主要包括期刊、硕博士论文、会议文章3种类型从2007年至今，基于Arduino展开研究的关注点已经过多方转换。
2007—2009年间研究主题主要为“虚拟现实”“互动媒体”“设计师”“艺术家”“人文特征”“Processing”6个方面，与实际应用领域联系较少例如，2009年，江南大学孔晶晶硕士论文《基于Processing。
的互动媒体设计研究》中通过Ar‐duino和Processing平台，分析当时互动媒体的交互核心观，并设计了思路完整的互动媒体实例图1是2009—2019年间Arduino研究论文主题数目变化情况，表1是针对2009—2019年Arduino。
研究主题的聚类解读从图1的趋势变化曲线可以看出，2010年基于Arduino的研究主题开始增加，由6个增长到11个2011年则开始出现迅猛增长，Arduino被运用到多个领域研究中在2012 ~ 2019年间，Arduino的研究主题数目整体呈现上升趋势，但并无明显变化。
据表1的研究主题聚类解读可知，Arduino技术最初应用于创意性设想，如在多媒体，交互行为等方面的研究；自2011年开始，Ardui‐no研究开始转向机器人、控制器等应用领域，2013年以后，Arduino技术更多应用于系统化设计中，如智能家居系统、传感器数据处理系统等。
图1 2009—2019 与Arduino 相关研究论文主题数目变化Fig. 1 Number variance of topics in Arduino related research papers from 2009 to 2019
表1 2009—2019 年Arduino 研究主题聚类解读Table 1 Clustering interpretation of Arduino research topics from 2009 to 2019
图2展示了2009—2019 年间Arduino 研究主题演变情况在这些研究主题中有近几年被提出研究的，如“防撞系统”“创客教育”“智能插座”等；也有一直被各界关注的，如“Android”“LED”“ 传感。
器”“单片微型计算机”“机器人”“智能小车”“智能家居”“物联网”等；有些主题早期研究过，近期又再次获得关注的，如“红外传感器”“数据采集”等。
图2 Arduino 研究主题演变（2009—2019）Fig. 2 Evolution of Arduino research topics（2009—2019）图3是2007—2019年间Arduino相关主题文献百分比数据展示。
由图3可见，智能家居是Arduino应用研究的一个重要方向自2013 年起，基于Arduino 的智能家居方面的研究开始受到研究人员关注，从最初发表的2篇相关文献，到2014的14篇，2015的27篇时至今日，已有相关研究文献
127篇，其中博硕士论文30篇，期刊论文66篇，其余为会议报告、专著等。
图3 Arduino 各类主题文献研究篇数占比（2007—2019）Fig. 3 Arduino research papers of various subjects（2007—2019）2、Arduino 在智能家居领域的应用
基于Arduino的智能家居研究主要包括3个方向，分别为智能家居安防系统、智能家居控制系统和智能家居产品研究智能家居控制系统又可进一步细分为温度调节系统、湿度调节系统、光调节系统、家用电器控制系统等Arduino
不仅能通过系统化设计建立智能家居环境，也能够通过智能家居产品提升用户居家体验感2.1 智能安防系统智能安防系统主要通过在室内关键位置安装多种传感器，不间断采集家中的各种环境信息，当发生盗情、火灾、产生烟雾等安全隐患时，由传感器感知到环境信息的变化，通过网络向控制终端发送报警信息。
控制终端接收处理信息后发出声光报警，同时将报警信息用例如短信等形式，发送到用户手机上例如，2014 年，北京工业大学张迪基于REST（Representational State Transfer）架构，。
以Ar‐duino开源硬件为核心，与GSM模块、ZigBee模块连接组成报警系统传感器采集的温度、红外、烟雾和煤气等异常数据可通过ZigBee、GSM模块发送通知给用户2016年，南华大学华春梦采用Android
和Arduino接以太网模块实现小型智能家居本地控制和安卓客户端或微信公众账号的远程控制该研究实验测试验证基于Arduino技术的控制系统运行稳定且控制灵活同年，哈尔滨理工大学姚金山、天津工业大学郑骏、南京邮电大学王。
胜等分别在各自硕士论文中采用Arduino作为核心控制器与网络通信模块2.2 智能家居控制系统智能家居控制系统主要对家居生活中温度、湿度、光、电器等进行智能调节，通过信息交互营造更具舒适性和个性化的、符合用户生活习惯的家居环境空间。
例如，2015年，吉林大学张秋波采用Arduino控制板和WiFi无线模块相连接，并结合Android技术实现了实时控制家居电器的开关控制；2016年，扬州大学吴思楠设计了以Arduino控制器为核心，通过外围温湿度、光照、可燃气体等一系列传感器组合采集家居环境数据的系统，并实现了移动手机端对家居的实时监控；2017 年，西安科技大学魏超进行了路由器二次开发，结合OpenWrt 系统、Arduino、Android技术实现了智能家居远程监控；2018年，武汉邮电科学院朱晨基于低能耗、便操作理念，采用Arduino Mega 2560作为核心主控板，使用WiFi模块、ZigBee模块等，搭建了基于Arduino Mega 2560的智能家居控制系统，能够对温度、湿度、光等进行控制，具有易扩展、低成本等突出优势。
2.3 智能家居产品近年来，Arduino技术在智能家居产品中的运用主要偏向于2个方面：其一是家庭基础设施，如插座、门锁、报警器等；其二是实用型家居生活产品，如花盆、垃圾桶、台灯、衣架等当前，Arduino技术在娱乐型家居产品研究方面应用较少。
在面向家庭基础设施研究方面，2016 年，谭笑玥等基于Arduino UNO开发板，结合继电器模块、以太网通信模块、电源模块、电能传感模块等，设计了能够通过手机APP远程开关控制的智能插座2018年，颜少华等利用Arduino设计了一款智能垃圾桶，能够实现感应开盖、检测盈满程度，发送清洗请求，现实状态情况的功能，使垃圾桶更人性化、更环保；2019年，胡傲等人基于Arduino研究的垃圾桶除了上述功能还增加了语音交互方式，通过语音。
来提醒人们正确分类垃圾以及及时清洗；同年，恽奕翀等人采用Arduino设计了一款压电式智能门锁系统，能够通过压电传感器获取敲门的节奏控制门锁的开关在面向实用型家居生活产品的研究方面，2016年，徐征武以植物叶面的养护角度为思考点，设计了一种基于Arduino的智能盆栽。
该产品能够实时检测周围环境温度变化情况，根据传感器数据使ArduinoUNO开发板控制电机实现植物叶面自动喷湿2018年，朱晨设计了一款基于Android和Arduino的智能婴儿床，能够提高婴儿睡眠质量，减轻父母的负担。
该婴儿床由Arduino主控板接收各种传感器采集的数据并处理分析，由WIFI模块发送到Android端，同时用户通过Android端设置阈值然后将命令发送给Arduino主控板，打开或关闭相应的设备，实现智能婴儿床的实时监测与控制；2018年，李翔宇等人将Arduino技术用于智能温控冲奶器研究中，使之冲泡奶粉更加快速、科学、简单且便于携带。
从上述在智能安防系统、智能家电控制系统和智能家居产品的研究可见，当前Arduino技术在智能家居领域中更倾向于实际应用，充分体现了Arduino低成本、易扩展、使用灵活的优势通过检索Arduino智能家居文献，可以客观分析国内Arduino技术在智能家居领域的应用情况，在对上述研究的分析中可发现，传感器在家居环境中的检测数据为智能家居提供了不可或缺的重要依据，这也说明在未来基于Arduino技术的智能家居研究中，传感器的广泛使用会促使智能家居进一步发展。
3、结语 近年来，基于Arduino技术的智能家居研究得到了迅速发展笔者对Arduino和智能家居进行了文献计量及分析，对Arduino技术的应用研究和其在智能家居领域的发展脉络进行了梳理发现，Arduino技术受到国内研究人员的普遍重视，其应用的研究领域逐年增加，在智能家居领域也引起研究人员的关注。
当前，基于Arduino的智能家居系统设计主要使用Arduino作为控制板，通过连接GSM模块、Zig Bee模块、WiFi模块等外围设备，结合An‐droid，实现了对智能家居系统的本地控制和远程控制。
通过Arduino技术开发的智能家居系统具有开发周期短、操作便捷、可扩展性良好等优点，是实现未来普及智能家居系统的可行途径中英文引文格式：罗欣,高娃.基于Arduino技术的智能家居研究现状和发展态势[J].家具，2020，41（02）：7-11.
LUO Xin，GAO Wa.The Research Status and Development Trend of the Arduino based Smart Home[J]. Furniture，2020，41（02）：7-11.
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