基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)

引言

由于我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平和生活質(zhì)量也得到了大幅度的提升，人們的生活節(jié)奏也在不斷加快,信息化的發(fā)展日益滲入人們的生活和工作叫因此，人們對于家居等與日常生活息息相關(guān)的物品已經(jīng)不僅局限于一些物質(zhì)方面的享受，他們更多地希望這些物品能夠提升他們在精神層次的享受，營造一種安全而舒適的生活環(huán)境。而且，現(xiàn)在的家居設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸趨向便捷和高效以及智能化，很多計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行緊密的結(jié)合來對家居產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)代化的改造，這對于家居產(chǎn)品來說是一種科技變革。另外，由于傳感器等基礎(chǔ)性的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，我國基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居的系統(tǒng)已經(jīng)愈加受到人們的歡迎，這將成為智能化家居發(fā)展的新趨勢。

1物聯(lián)網(wǎng)

1.1物聯(lián)網(wǎng)理論分析

物聯(lián)網(wǎng)(TheInternetofthings)是新形勢下信息技術(shù)的主要發(fā)展部分，能夠充分運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)信息化變革叫物聯(lián)網(wǎng)從簡單意義上說指的是一種將物和物相連接的一種互聯(lián)網(wǎng)國。物聯(lián)網(wǎng)的核心以及基礎(chǔ)部分還是互聯(lián)網(wǎng)，這是一種在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行脫產(chǎn)或者是延伸的一種新型的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的用戶端已經(jīng)延展到了任意物品之間，并使用虛擬的網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行連接，使人能夠超越時(shí)空的局限性有效地控制物理實(shí)體，之后再進(jìn)行信息流的交換。物聯(lián)網(wǎng)主要運(yùn)用一些類似于紅外感應(yīng)器等信息的傳感設(shè)備來根據(jù)一定的協(xié)議來將物體和網(wǎng)絡(luò)相連接，再實(shí)現(xiàn)信息之間的交換的一種智能化管理的網(wǎng)絡(luò)。這里說的物理實(shí)體必須具備一定的條件：具有唯一的設(shè)備標(biāo)識(shí)mac；具有CPU存儲(chǔ)功能；包含通信模塊(信息的傳輸和接收)；遵守物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)協(xié)議；實(shí)現(xiàn)控制的功能。

1.2物聯(lián)網(wǎng)的分層

根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)方面的知識(shí)來看，物聯(lián)網(wǎng)可以分為3個(gè)層次，分別為應(yīng)用層［51、網(wǎng)絡(luò)層和感知層，列舉的順序是從下至上。

應(yīng)用層指的是物聯(lián)網(wǎng)以及用戶的連接口，它能夠和市場的需求相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能化運(yùn)用。

網(wǎng)絡(luò)層一般由各種私有的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)等引起組成,其所為物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞的以及服務(wù)支撐的一種基礎(chǔ)性設(shè)施，可以視作為人類的神經(jīng)中樞以及人類的大腦，能夠負(fù)責(zé)傳遞以及處理一些獲得的信息。

(3)感知層作為物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分，一般由傳感器和一些傳感器的網(wǎng)關(guān)所組成，主要的作用是識(shí)別物體，采集信息。例如：CO2濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、攝像頭、GPS等感知終端。

1.3智能家居的概念

智能家居在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中是屬于一種基礎(chǔ)性的構(gòu)成單位,它能夠具有家庭管理和服務(wù)以及居民自助和互助的服務(wù)，這是一種新型的技術(shù)運(yùn)用。智能家居主要以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ),使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)把家居系統(tǒng)與家庭中的服務(wù)進(jìn)行整理和結(jié)合,讓用戶與各種職能化的系統(tǒng)能夠正常進(jìn)行信息的交流，從而獲得更加便利的管理方法，為用戶提供更加方便的信息化服務(wù)。

2基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

本文討論的是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)，為了把家庭中的家居設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)家居設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化和智能化發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)能夠根據(jù)其特點(diǎn)，把它分類為設(shè)備層和應(yīng)用層以及增值服務(wù)層。具體的物聯(lián)網(wǎng)職能家居系統(tǒng)的構(gòu)造如圖1所示。

設(shè)備層一般由家居系統(tǒng)的一些電氣化設(shè)備來構(gòu)成，主要包括家庭數(shù)字照明的設(shè)備以及停車管理的設(shè)備和家庭自動(dòng)化的設(shè)備等。

應(yīng)用層指的是每一個(gè)用戶智能家居中的智能單元。它具有家庭娛樂、場景管理以及安防聯(lián)動(dòng)等各方面的功能，對用戶的家居服務(wù)十分全面，能夠有效提高用戶的生活質(zhì)量。

增值服務(wù)一般有綜合服務(wù)器來提供接口，它可以是物業(yè)或者是外面的專門的提供商來提供。增值服務(wù)層次的服務(wù)能夠?yàn)橛脩籼岣哂芍悄芗揖酉到y(tǒng)多提供的服務(wù)。

2.2智能家居中的云計(jì)算平臺(tái)

為了更加有效地提高家庭生活中的智慧程度，綜合性的云計(jì)算平臺(tái)能夠兼顧建立家庭的計(jì)算和處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，讓用戶得到更好的享受。智能家居中的云計(jì)算平臺(tái)主要為智能家居、智慧養(yǎng)老、智慧安防等提供數(shù)據(jù)服務(wù)。家庭智能家居中的云計(jì)算平臺(tái)主要包括3個(gè)部分，第一是軟件或者是各個(gè)服務(wù)層所表現(xiàn)的各種服務(wù)，能夠?yàn)橛脩籼峁┮恍┥詈团c娛樂方面的全面性服務(wù)。第二，基礎(chǔ)設(shè)施以及一些服務(wù)層都包含著家庭智能化，它作為云家庭的基礎(chǔ)部分，為整個(gè)平臺(tái)提供基礎(chǔ)設(shè)備和智能化系統(tǒng)等。第三，平臺(tái)和服務(wù)層作為整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，它能夠承擔(dān)著互聯(lián)網(wǎng)中的各種服務(wù)，并向用戶完整性地展示網(wǎng)絡(luò)中的各種服務(wù)資源。

3物聯(lián)網(wǎng)智能家居中的家庭智能終端

3.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)

物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的智能家居能夠從其設(shè)置上分為感知和傳遞以及應(yīng)用三個(gè)部分。感知指的是一些能夠?qū)揖拥哪┒水a(chǎn)生感應(yīng)以及采集信息和受到控制等的設(shè)備；傳輸指的是對于一些家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)資源和外部的一些公共的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和資源進(jìn)行匯總和傳遞；應(yīng)用指的是一種信息應(yīng)用，它主要指的是一種智能家居應(yīng)用服務(wù)的運(yùn)營商所提供的一系列業(yè)務(wù)活動(dòng)。物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的具體構(gòu)造如圖2所示。

3.2基于家庭智能終端的智能家居解決策略

圖3是智能家居集成系統(tǒng)圖，它指的是一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的家用型的電子系統(tǒng)的運(yùn)用平臺(tái)，能夠以一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)關(guān)作為核心部分。智能家居系統(tǒng)內(nèi)部一般包含著三網(wǎng)融合并且?guī)в芯W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的一種家庭網(wǎng)關(guān)，它能夠在家庭內(nèi)部實(shí)現(xiàn)三種網(wǎng)絡(luò)的融合，這是一種技術(shù)型的方案。

根據(jù)圖3可知，智能化的家居集成管理的系統(tǒng)能夠使用寬帶或者是無線網(wǎng)絡(luò)作為主要的網(wǎng)絡(luò)來源來進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)。家庭內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)可以通過一些快速以太網(wǎng)或者是無線的局域網(wǎng)來使用IP協(xié)議等進(jìn)行連接和信息的交流。智能家居系統(tǒng)的底層的網(wǎng)絡(luò)主要作為家庭的各種子網(wǎng)絡(luò)，其主要包含有監(jiān)控系統(tǒng)以及信息管理系統(tǒng)等，讓它們能夠使用各自的網(wǎng)絡(luò)關(guān)口來和物聯(lián)網(wǎng)相連接，并最終組成一個(gè)智能化的家居管理系統(tǒng)。每個(gè)用戶的家庭網(wǎng)絡(luò)關(guān)口都是將控制網(wǎng)以及通信網(wǎng)和AV網(wǎng)進(jìn)行融合的一種家庭式的網(wǎng)絡(luò)關(guān)口。在用戶的家庭內(nèi)部，一般的家庭聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備都需要具有一定的發(fā)布機(jī)制，并實(shí)現(xiàn)即插即用的效果。網(wǎng)絡(luò)關(guān)口具有網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的作用，還具有發(fā)現(xiàn)設(shè)備以及遠(yuǎn)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)型傳輸?shù)男Ч?，它還能作為一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的平臺(tái)來使用。

4物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)集成技術(shù)與服務(wù)體系

4.1家庭網(wǎng)絡(luò)關(guān)口的規(guī)范

(1)家庭網(wǎng)絡(luò)關(guān)口的的接入技術(shù)

家庭網(wǎng)絡(luò)關(guān)口在目前來看可以使用xDSL等的有線接入方法以及GPRS、EDGE等無線接入方式，它能夠把家庭的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部的網(wǎng)絡(luò)相連接，從而實(shí)現(xiàn)接入網(wǎng)以及家庭網(wǎng)絡(luò)方面的網(wǎng)絡(luò)關(guān)口功能，有關(guān)家庭網(wǎng)絡(luò)關(guān)口的接入技術(shù)如表1所示。

(2)家庭無線組網(wǎng)技術(shù)

我國在近幾年來，HomeRF、UWB、ZigBee等技術(shù)發(fā)展很快，在數(shù)字化的家庭發(fā)展過程中取得十分有效的領(lǐng)導(dǎo)作用。HomeRF、UWB、ZigBee等技術(shù)能夠?qū)⒏鞣N數(shù)字化的娛樂設(shè)備相連接。家庭無線組網(wǎng)技術(shù)組成見表2。

（3）家庭有線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

普遍情況下，我國大多數(shù)人群認(rèn)為在家庭內(nèi)假如不是必要的條件下，盡量不去使用無線或者是布置新的線路，而要盡量使用一些家庭內(nèi)現(xiàn)有的線路，這些線路可以包括電話線和網(wǎng)線等。另外，很多有線聯(lián)網(wǎng)的方式會(huì)在逐漸的發(fā)展過程中將無線局域網(wǎng)取代。家庭網(wǎng)絡(luò)有線聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具體見表3。

4.2終端服務(wù)的規(guī)范化

物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)要建立一個(gè)完善的運(yùn)營服務(wù)的體系，進(jìn)而探索一些可行性高的具體運(yùn)營模式，向廣大的家庭用戶來提供關(guān)于安防和健康以及節(jié)能等方面的信息交流相關(guān)的運(yùn)營服務(wù)方式。另外，可以使用的發(fā)展模式可以是家庭智能終端制造商以及運(yùn)營商等。

4.3智能家居的標(biāo)準(zhǔn)化體系

智能家居的標(biāo)準(zhǔn)化體系一般由基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、專用型規(guī)范以及通用型規(guī)范所構(gòu)成。智能家居的標(biāo)準(zhǔn)需要制定一些例如智能家居安全體系以及智能家居樓宇之間交換機(jī)的設(shè)備技術(shù)方面的要求；還要實(shí)行自動(dòng)抄表和能源的自動(dòng)化管理，在家庭內(nèi)安裝安防監(jiān)控以及信息家電的管理；還要制定一些跟智能家居應(yīng)用層次相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一的管理，并在應(yīng)用層之間實(shí)現(xiàn)不同的變化和融合。

4.4智能家居設(shè)備的開發(fā)

有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備的研究和開發(fā)的工作需要進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟贾谩Ｊ紫?，需要突破一些傳統(tǒng)的家庭異構(gòu)傳感器的網(wǎng)絡(luò)融合和一些自主性的標(biāo)識(shí)認(rèn)證服務(wù)等；其次要研究出一些家庭內(nèi)的無線物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)關(guān)口的設(shè)備和一些低耗能的傳感器的節(jié)點(diǎn)設(shè)備等。還需要提高一些安全又健康的感知信息并支持跨越性的網(wǎng)絡(luò)互連，使用一些信息整合和處理等方式來向家庭用戶提供一些有效的信息服務(wù)功能；最后，制定出家庭無線物理網(wǎng)的具體應(yīng)用方案和運(yùn)營方案，并建立一個(gè)超大容量的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全面的服務(wù)工作。

5結(jié)語

首先，物聯(lián)網(wǎng)智能家居要得到成功的應(yīng)用，需要建立一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的集成化的服務(wù)體系，其主要包含著智能化的家居網(wǎng)絡(luò)關(guān)口和一些終端化的服務(wù)規(guī)范以及一些設(shè)備的研發(fā)等。

其次，物聯(lián)網(wǎng)智能家居需要結(jié)合我國城市建設(shè)的實(shí)際智能家居綜合組網(wǎng)的情況和家居信息服務(wù)的一些實(shí)際性需求來對網(wǎng)關(guān)設(shè)備和傳感器的階段進(jìn)行建立，并面向家庭服務(wù)。它能夠全面地感受家居中有關(guān)安全和節(jié)能等方面的信息，并將信息進(jìn)行整合和處理，為家庭用戶提供及時(shí)而全面的信息化服務(wù)。

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