智能家庭網(wǎng)關(guān)

【摘要】本文簡(jiǎn)要介紹了物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)及其重要組成部分，分析了智能家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的用戶接口和功能需求，并給出了智能家居系統(tǒng)的主要架構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】智能家居物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)

近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的興起與發(fā)展為智能家居引入了新的概念及發(fā)展空間，越來(lái)越多的消費(fèi)者喜歡從物聯(lián)網(wǎng)的角度對(duì)智能家居提出要求，希望智能家居是無(wú)線的、安全的、并且能夠用手機(jī)感知、控制的。另外，基于Android操作系統(tǒng)日益流行，本文將其與智能家居聯(lián)系起來(lái)，研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于Android系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)。

一、物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介

物聯(lián)網(wǎng)的英文名稱為“The Internet of Things”，其較為普遍認(rèn)同的定義是：物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等各種傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)線連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

二、智能家居系統(tǒng)的定義

智能家居系統(tǒng)是集遠(yuǎn)程控制，能耗管理，智能用電于一身的綜合管理系統(tǒng)。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居，表現(xiàn)為利用信息傳感設(shè)備將家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，并與互聯(lián)網(wǎng)連接，進(jìn)行監(jiān)控、管理信息交換和通訊、實(shí)現(xiàn)家居智能化。

三、智能家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的定義與功能需求

家庭智能網(wǎng)關(guān)是整個(gè)智能家庭網(wǎng)絡(luò)的核心，通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)才能實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部多種智能設(shè)備之間的聯(lián)網(wǎng)，以及從家庭內(nèi)部到外部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，因此設(shè)計(jì)性價(jià)比高的家庭網(wǎng)關(guān)是實(shí)現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的關(guān)鍵。

一個(gè)智能家庭網(wǎng)關(guān)可以看成是一個(gè)信息處理系統(tǒng)。其軟件部分為家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用平臺(tái)，輔助不具備信息化條件的設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息化，即提供信息處理的能力；硬件部分即家庭網(wǎng)關(guān)，為與其相連的各家庭設(shè)備提供統(tǒng)一的信息交換接口及控制規(guī)則?？傮w而言，網(wǎng)關(guān)要起到三個(gè)功能：（1）Internet接入功能，包括路由、NAT（地址轉(zhuǎn)換）等等；（2）家庭網(wǎng)絡(luò)中各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，以及家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與TCP/IP協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；（3）運(yùn)行家電管理軟件，將使用不同通信協(xié)議的家用電器接入到家庭網(wǎng)絡(luò)中，并統(tǒng)一管理起來(lái)。

四、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)流程

整個(gè)智能家居系統(tǒng)需要解決的技術(shù)難題主要包括以下幾個(gè)方面。（1）數(shù)據(jù)采集：需要有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集方法。統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集方法來(lái)有效管理和利用各家庭設(shè)備。（2）數(shù)據(jù)傳送：形成有效的公共數(shù)據(jù)傳送基礎(chǔ)傳輸網(wǎng)絡(luò)，讓?xiě)?yīng)用提供者以可控、安全、高效的方式獲取數(shù)據(jù)并發(fā)送反饋。（3）應(yīng)用擴(kuò)展：需要有多個(gè)層面的應(yīng)用提供與擴(kuò)展能力，即隨著家庭傳感網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)在家庭內(nèi)部、運(yùn)營(yíng)商公共服務(wù)和第三方等方面進(jìn)行應(yīng)用功能的有效、方便靈活、低成本的擴(kuò)充。

因此，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)可以由以下三個(gè)層次組成：（1）第一層是傳感網(wǎng)絡(luò)，包括智能家電、生活用品、家居設(shè)備、家用健康設(shè)備、RF讀寫(xiě)器等，這些設(shè)備或帶有RF讀寫(xiě)器，或帶有RFID、傳感器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭用品、家居設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控以及家庭成員的健康數(shù)據(jù)采集等；（2）第二層是傳輸網(wǎng)絡(luò)，由家庭網(wǎng)關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)傳送功能、寬帶網(wǎng)絡(luò)和家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用平臺(tái)的傳送功能組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與計(jì)算；（3）第三層是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)，主要包括家庭網(wǎng)關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能、家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用平臺(tái)的應(yīng)用功能和由媒體內(nèi)容提供商、應(yīng)用提供商和用戶終端組成的第三方應(yīng)用功能。

系統(tǒng)工作流程：

用戶在手機(jī)終端中輸入控制命令，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綉?yīng)用平臺(tái)系統(tǒng)。家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)用平臺(tái)的中央控制器接收到信息后，進(jìn)行必要的處理和分析。而后通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)接口控制與其相連的相應(yīng)家庭設(shè)備，從而達(dá)到對(duì)智能家居的控制與操作。完成相應(yīng)操作后，設(shè)備返回一條完成指令，由中央控制器反饋給使用者。用戶不操作的情況下，中央控制器會(huì)自動(dòng)接受、監(jiān)控各類(lèi)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控各類(lèi)環(huán)境數(shù)據(jù)。一旦變化超出設(shè)定范圍，自動(dòng)產(chǎn)生指令，發(fā)送告警信息給終端用戶，并調(diào)節(jié)相應(yīng)的智能設(shè)備，從而營(yíng)造安全舒適的家居條件。

五、結(jié)束語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)提升為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，進(jìn)入家庭應(yīng)用是其成熟與成功的標(biāo)志。隨著技術(shù)的成熟與規(guī)模應(yīng)用，核心器件的成本會(huì)極大地下降，建立起物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)將是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要組成部分。

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