物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

文/陳一鵬

隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，僅僅舒適安全的普通家居已經(jīng)不能滿足人們的需求。在當(dāng)今這個(gè)電氣技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)被廣泛應(yīng)用的世紀(jì)，人們需要的是一個(gè)具有能動(dòng)智慧的家庭環(huán)境，于是，智能家居(smart home)應(yīng)運(yùn)而生。

智能家居是以住宅為平臺，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，并將與家庭生活有關(guān)的設(shè)備進(jìn)行集成，以構(gòu)建高效、舒適、安全的生活環(huán)境。除了提供舒適、安全、高品位的家庭生活空間外，智能家居還可將家居生活由原來被動(dòng)靜止的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，從而提供全方位的信息交換功能。事實(shí)上，智能家居系統(tǒng)是用于實(shí)現(xiàn)家居智能功能的設(shè)施。

1999年，美國麻省理工學(xué)院首次提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念，國際電信聯(lián)盟(ITU)在2005年的年度報(bào)告中對物聯(lián)網(wǎng)的概念進(jìn)行了擴(kuò)展，認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。這樣，在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，只要通過在各種各樣的日常用品上嵌入一種短距離的移動(dòng)收發(fā)器，世界上的所有物體都可以通過Internet進(jìn)行信息交換。從智能家居的角度，可以通過一個(gè)例子形象地描述物聯(lián)網(wǎng)。周末的早晨，當(dāng)你還在熟睡的時(shí)候，你預(yù)定的鬧鈴響了，如果你按掉了鬧鈴，這個(gè)時(shí)候，鬧鐘會(huì)送出一個(gè)信息給咖啡機(jī)說：“先等一會(huì)，這個(gè)家伙又賴床了，15分鐘后再煮咖啡。”咖啡機(jī)接到信息的同時(shí)又會(huì)發(fā)送一個(gè)信息給烤面包機(jī)等15分鐘再烤面包，通過這樣的物與物的交流，我們的居家生活將變得智能和有趣。

物聯(lián)網(wǎng)是通過許多技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，從應(yīng)用末端感知的核心技術(shù)角度，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為以下三大類：

第一，基于RFID的應(yīng)用。在想要監(jiān)控和管理的對象上嵌入RFID智能標(biāo)簽，這樣，借助已有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、中間件技術(shù)，就可以構(gòu)建一個(gè)由大量的讀寫器和無數(shù)移動(dòng)的電子標(biāo)簽組成的物聯(lián)網(wǎng)，也就是基于RFID的物聯(lián)網(wǎng)。

第二，基于傳感器的應(yīng)用。在想要控制和管理的對象周圍布置大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，通過節(jié)點(diǎn)采集監(jiān)控對象的信息，并將這些采集到的信息傳送到信息處理中心，從而根據(jù)采集到的信息構(gòu)建一個(gè)對“物”進(jìn)行監(jiān)控和管理的物聯(lián)網(wǎng)。

第三，基于M2M的應(yīng)用。這里的M既可以是人(Man)，也可以是機(jī)器(Machine)，M2M泛指人、機(jī)器之間建立連接的所有手段和技術(shù)，涵蓋了增強(qiáng)機(jī)器設(shè)備通信和網(wǎng)絡(luò)能力的技術(shù)，其技術(shù)目標(biāo)是促進(jìn)設(shè)備的智能化。通過M2M技術(shù)，可以構(gòu)建人對機(jī)器(Man to Machine)、機(jī)器對人(Mac hine toMan)和機(jī)器對機(jī)器(Machine to Machine)的物聯(lián)網(wǎng)。

傳統(tǒng)的智能家居大部分是通過有線的方式組成智能家居系統(tǒng)，這種方式不僅需要專業(yè)人員的參與，專業(yè)公司的維護(hù)，而且施工周期長，系統(tǒng)靈活性差。而物聯(lián)網(wǎng)智能家居則是將無線物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能家居有機(jī)地融合在一起，構(gòu)建一個(gè)安裝簡單、使用方便、維護(hù)容易和擴(kuò)展隨心所欲的智能家居系統(tǒng)。

依據(jù)業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為的物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)，家居物聯(lián)網(wǎng)可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層

全面感知是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一個(gè)特征，即利用射頻識別(RFID)、二維碼、GPS、攝像頭、傳感器等感知、捕獲、測量技術(shù)手段，隨時(shí)隨地地對感知對象進(jìn)行信息采集和獲取。在智能家居中，感知對象分為人們所生活的家庭環(huán)境和人本身，傳統(tǒng)智能家居中的8大子系統(tǒng)可作為感知層的執(zhí)行設(shè)備。除此之外，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)還應(yīng)用了許多典型的感知技術(shù)，比如無線溫濕度傳感器，無線門磁、窗磁，無線燃?xì)庑孤﹤鞲衅鞯取?/p>

網(wǎng)絡(luò)層

物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)層包括各種通信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)形成的融合網(wǎng)絡(luò)。除此之外，還包括家居物聯(lián)網(wǎng)管理中心、信息中心、云計(jì)算平臺、專家系統(tǒng)等對海量信息進(jìn)行智能處理的部分。在智能家居中，網(wǎng)絡(luò)層不但要具備網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營的能力，還要提升信息運(yùn)營的能力，如對數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用等。在網(wǎng)絡(luò)層中，尤其要處理好可靠傳送和智能處理這兩個(gè)問題。

應(yīng)用層

應(yīng)用層是將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能家居專業(yè)技術(shù)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)家居智能化應(yīng)用的解決方案集。物聯(lián)網(wǎng)通過應(yīng)用層最終實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和傳統(tǒng)家居的深度融合，這主要體現(xiàn)在智能電網(wǎng)應(yīng)用、家庭醫(yī)療應(yīng)用、多媒體娛樂應(yīng)用、家庭安防應(yīng)用和家庭控制應(yīng)用等。除此之外，應(yīng)用層還為家庭服務(wù)商提供有第三方接口，以提供便于人們生活的各種服務(wù)。

目前， 嚴(yán)格地說，物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用還主要集中在感知層的應(yīng)用方面，只能說應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的某項(xiàng)技術(shù)，離一個(gè)真正意義上、無處不在的物聯(lián)網(wǎng)智能家居還有一段距離，尤其是在應(yīng)用層的融合方面，還需要多行業(yè)深度合作，才能提供一個(gè)全方位的智能家居。此外，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一也是制約物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展的一大瓶頸。而在未來，物聯(lián)網(wǎng)智能家居離開云是不可想象的，每一個(gè)家庭其實(shí)就是一個(gè)“云家”，不管你身在何地，家里的風(fēng)吹草動(dòng)對你都是透明的，所以，除了制定標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)多行業(yè)的深度合作外，云技術(shù)的研究和應(yīng)用也是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)智能家居的一個(gè)關(guān)鍵所在。