物聯(lián)網(wǎng)智能家居的研究

王淑華

摘 要：闡述智能家居系統(tǒng)的基本功能，以智能家居為核心，簡(jiǎn)述了相關(guān)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在模塊架構(gòu)方面詳細(xì)說(shuō)明了家居物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)組成框架，并且分析了當(dāng)前智能家居發(fā)展的主要瓶頸問(wèn)題，表明物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)于智能家居行業(yè)發(fā)展具有的重要意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；家居物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；云計(jì)算

中圖分類(lèi)號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）01-0126-03

智能建筑1984年誕生于美國(guó)，是世界上最早的智能建筑，其后，一些相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家（如澳大利亞、歐洲、加拿大等）開(kāi)始研究和開(kāi)發(fā)智能家居和智能建筑產(chǎn)品。在國(guó)外智能家居已經(jīng)發(fā)展了近30年，尤其是在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)，智能家居的普及率已經(jīng)很高了，而在國(guó)內(nèi)，智能家居還處于起步階段，僅僅經(jīng)歷了10年左右的緩慢發(fā)展。發(fā)展緩慢最主要的原因是開(kāi)發(fā)技術(shù)不成熟，尤其是在系統(tǒng)解決方案上，沒(méi)有完整的、全面的系統(tǒng)解決方案，僅僅只是把工作的重點(diǎn)放在一些控制子系統(tǒng)的研究上。

就物聯(lián)網(wǎng)而言，可解釋為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。其意思有兩層：①其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，它是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)；②通過(guò)用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)任何物品和物品之間進(jìn)行信息交換和通訊?，F(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)已被廣泛應(yīng)用于污染監(jiān)控、物流監(jiān)控、智能檢索、智能交通、遠(yuǎn)程醫(yī)療和智能家居等領(lǐng)域，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域擁有巨大的市場(chǎng)和廣泛的應(yīng)用范圍后，被開(kāi)發(fā)商和業(yè)主所關(guān)注?？墒?，控制智能家居的方式僅僅是圖形界面控制，實(shí)在不夠“智能”的互聯(lián)網(wǎng)層面。因?yàn)橛行┭芯恳獙?duì)參數(shù)范圍進(jìn)行設(shè)定，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的，其應(yīng)用類(lèi)型也是有限的，所以針對(duì)可自控的智能家居系統(tǒng)作全面的研究是非常必要的。

1 智能家居主要應(yīng)用服務(wù)和對(duì)象

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的主要應(yīng)用是針對(duì)產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)方面的成熟度，用戶(hù)強(qiáng)烈的需求，科技、社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)等方面進(jìn)行考慮，主要集中在社區(qū)服務(wù)、低碳節(jié)能、跨屏娛教、健康監(jiān)護(hù)、家居管控、安防監(jiān)控等六類(lèi)應(yīng)用中。

1.1 社區(qū)服務(wù)

物聯(lián)網(wǎng)智能家居的最小單位是家庭。物聯(lián)網(wǎng)智能家居服務(wù)平臺(tái)能夠提供服務(wù)的主要有社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)，設(shè)備、器材管理服務(wù)，社區(qū)支付、管理服務(wù)，社區(qū)醫(yī)療、衛(wèi)生服務(wù)，等等，如送餐、購(gòu)物等派送類(lèi)服務(wù)、網(wǎng)上家政服務(wù)等。

1.2 低碳節(jié)能

針對(duì)節(jié)能降耗的目的，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)智能家居的服務(wù)平臺(tái)可以在保證用戶(hù)便利和舒適的基礎(chǔ)上協(xié)同管理室內(nèi)家電設(shè)備，從而達(dá)到高效使用能量資源的目的。例如，針對(duì)人員的室內(nèi)位置，對(duì)熱能、電能、水資源和燃?xì)赓Y源進(jìn)行系統(tǒng)的管控，通過(guò)節(jié)能算法對(duì)節(jié)能方式進(jìn)行評(píng)估并生成報(bào)表。這樣，家庭服務(wù)器和家庭所有的智能設(shè)備聯(lián)動(dòng)，可有效減少能源的浪費(fèi)。

1.3 跨屏娛教

物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)和閃聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化體系可以應(yīng)用在娛教等方面，達(dá)到各種屏幕設(shè)備的優(yōu)劣勢(shì)互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)一種傳統(tǒng)獨(dú)立終端無(wú)法達(dá)到的應(yīng)用模式，為家居用戶(hù)提供全新的體驗(yàn)。

1.4 健康監(jiān)護(hù)

將健康管理信息技術(shù)融入物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)，即可在家庭中建立一種全新的健康管理模式，提供一種為所有家庭成員健康監(jiān)護(hù)的應(yīng)用。通過(guò)家庭網(wǎng)管的多傳感器健康生理指標(biāo)信息采集系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用層接口、健康管理服務(wù)（或第三方專(zhuān)業(yè)醫(yī)療服務(wù)）所建立的家庭健康醫(yī)療體系，可以為家庭提供遠(yuǎn)程健康管理，健康監(jiān)護(hù)等一系列綜合性健康保健和治療服務(wù)。

1.5 家居的管理和控制

通過(guò)各種監(jiān)控終端，如計(jì)算機(jī)、平板電腦或電視上嵌入智能家居微處理器，完成用戶(hù)和智能家居間的交互界面應(yīng)用，準(zhǔn)確、全面地獲取智能家居的信息，通過(guò)分析家庭預(yù)警狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有家居設(shè)備的管理和控制。

1.6 安防監(jiān)控

物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)主要在物聯(lián)網(wǎng)智能家居平臺(tái)的基礎(chǔ)上添加多類(lèi)異構(gòu)安防傳感器、網(wǎng)關(guān)和執(zhí)行器，同時(shí)和安防服務(wù)部門(mén)相互配合，共同組成綜合安防系統(tǒng)。根據(jù)安防系統(tǒng)分析結(jié)果對(duì)家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制、管理和服務(wù)機(jī)自動(dòng)管理，同時(shí)基于家居狀態(tài)智能感知和分析策略，篩選典型異常事件，提供安防服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)智能安防。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)信息產(chǎn)業(yè)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)被并稱(chēng)為三次革命性創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層次主要分為感知層、傳輸層和應(yīng)用層三個(gè)層級(jí)。其中，感知層是由傳感器等傳感技術(shù)元件構(gòu)成的，以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境、材質(zhì)、物體狀態(tài)等一系列“物”的識(shí)別和信息采集；傳輸層的功能是保障數(shù)據(jù)的傳輸和計(jì)算；應(yīng)用層是針對(duì)所感知信息的應(yīng)用服務(wù)。

2.1 M2M

M2M（machine to machine）強(qiáng)調(diào)機(jī)器間的互聯(lián)傳輸是在廣域網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行的。與此同時(shí)，對(duì)末端設(shè)備的互聯(lián)、兩化融合系統(tǒng)和集控管理等都有所關(guān)注。M2M 業(yè)務(wù)是電信運(yùn)營(yíng)商向外擴(kuò)展的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，起因是不甘只提供通信信道業(yè)務(wù)。由于專(zhuān)家和通信運(yùn)營(yíng)商的積極推動(dòng)，M2M成為現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)較普遍的應(yīng)用形式，同時(shí)也得到了工業(yè)界的廣泛關(guān)注。MTC（機(jī)器類(lèi)通信，machine type communication）和H2H（人和人通信，human to human）這兩種不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特性差別非常大。其中，新型的MTC具有小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特征，可概括為時(shí)間容忍、低移動(dòng)性、小數(shù)據(jù)傳輸、大業(yè)務(wù)數(shù)量、分組交換。

2.2 RFID（射頻識(shí)別技術(shù)）

為了監(jiān)控和管理“物”，為它們嵌入射頻識(shí)別技術(shù)，即RFID（Radio Frequency Identification）智能標(biāo)簽，結(jié)合已有的中間件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等，構(gòu)建由一系列電子標(biāo)簽等集中構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)。除RFID以外，這個(gè)體系中還包括二維碼、條碼等識(shí)別碼，標(biāo)識(shí)物體是其最終目的。

2.3 傳感器網(wǎng)

為了對(duì)“物”進(jìn)行監(jiān)控和管理，在管控區(qū)域部署大量的“Mote”（智能塵埃）或“傳感節(jié)點(diǎn)”，用于采集大量的物理信息，集中處理實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的、大規(guī)模的一系列監(jiān)測(cè)任務(wù)。與此同時(shí)，這些Mote通過(guò)匯聚節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)等一系列網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，應(yīng)用處理中心便能夠獲得已采集的實(shí)時(shí)物體信息。endprint

2.4 泛在網(wǎng)絡(luò)

無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)和無(wú)處不在的計(jì)算發(fā)展愿景，在某種程度上，與普適計(jì)算的核心思想是一致的。

泛在網(wǎng)絡(luò)可在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間互聯(lián)，是無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，它涵蓋了各種應(yīng)用，是一個(gè)比原有電信范疇更加巨大的網(wǎng)絡(luò)體系，容納了深度的信息通信技術(shù)應(yīng)用、廣泛的網(wǎng)絡(luò)連接和智能感知、控制等。

3 家居物聯(lián)網(wǎng)

3.1 智能家居的模塊架構(gòu)

智能家居是眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中重要的一部分，與人們的日常生活息息相關(guān)。通過(guò)智能家居系統(tǒng)，人們能夠全方位地享受物聯(lián)網(wǎng)革命所帶來(lái)的智能化。圖1詳細(xì)介紹智了能家居系統(tǒng)的基本框架。

下面簡(jiǎn)要介紹將信息處理模塊化并帶有集中式信息處理模塊的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)。

圖1 智能家居系統(tǒng)框架

3.1.1 信息家電

信息家電是利用電腦、電子技術(shù)和電信同傳統(tǒng)家電結(jié)合所誕生的新型產(chǎn)品。其實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便，帶有 PC的主要功能，價(jià)格低廉，是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭日常生活應(yīng)用的進(jìn)一步深化，使得家用電器的操作和保養(yǎng)更加方便、實(shí)用、簡(jiǎn)單，家庭生活品質(zhì)更高。洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等也最終會(huì)演化成智能化、數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的信息家電。

3.1.2 通信模塊

通信模塊的布線(xiàn)方式是根據(jù)各個(gè)家庭的組網(wǎng)特點(diǎn)和各個(gè)信息家電的不同屬性而選擇的。在需要升級(jí)改造的傳統(tǒng)家居中，通常傳統(tǒng)家居已有的布線(xiàn)（如電力載波等）會(huì)被利用在通信模塊中，無(wú)線(xiàn)傳輸（如ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、紅外等）是另一種通信方式。因?yàn)槊恳环N信息家電所占用的信道帶寬各不相同，通常實(shí)際工程中會(huì)采用多傳輸方式混合組網(wǎng)來(lái)組建通信模塊。

3.1.3 信息處理模塊

如果說(shuō)通信模塊是實(shí)現(xiàn)信息傳導(dǎo)的神經(jīng)，那么信息處理模塊就可以被看作是整個(gè)智能家居系統(tǒng)的大腦。它能夠令每一個(gè)不同的信息家電實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作和信息共享，它是智能家居系統(tǒng)中所必需的。它收集家庭中家電的每一條工作狀態(tài)和服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)大量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，同時(shí)將處理結(jié)果傳輸?shù)焦δ茯?qū)動(dòng)模塊。采用靈活性更高的分布式控制方式是未來(lái)智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1.4 外界信息接口模塊

該模塊是家庭通向外界（如因特網(wǎng)）的網(wǎng)關(guān)，它不僅使家庭內(nèi)部相互獨(dú)立的家電達(dá)到信息共享的目的，而且還使得資源共享基于國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，與此同時(shí)，還拓展了共享的廣度和深度。今后，此模塊同樣會(huì)是智能家居發(fā)展的熱點(diǎn)。

3.1.5 功能驅(qū)動(dòng)模塊

信息家電通過(guò)功能驅(qū)動(dòng)模塊和其他設(shè)備交換信息。由于家用電器沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的功能標(biāo)準(zhǔn)，不同的制造商電器功能也是不同的。為了控制這些電器，必須應(yīng)用功能驅(qū)動(dòng)模塊。它能夠?qū)δ切┬畔⑻幚砟K所發(fā)送的指令進(jìn)行翻譯，使其成為電平信號(hào)，電器便可以對(duì)其識(shí)別、執(zhí)行。同樣，信息家電的狀態(tài)信息也可以被反向翻譯成二進(jìn)制信息，這樣信息處理模塊便能夠理解并對(duì)其進(jìn)行處理。

3.2 家居物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

盡管傳統(tǒng)智能家居提供了一些智能應(yīng)用，但在與感知技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合方面還有所欠缺。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居系統(tǒng)控制等方面的全面提升，必須把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智能家居環(huán)境中，其框架如圖2所示。

圖2 家居物聯(lián)網(wǎng)的框架圖

通常家居物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。

3.2.1 應(yīng)用層

利用云計(jì)算技術(shù)，可以把大量的處理放在家庭外部。這樣做不但能夠降低智能家居的硬件成本，而且省去了家庭內(nèi)部復(fù)雜計(jì)算過(guò)程。借助各種技術(shù)，構(gòu)建智能家居的云感知模型，真正實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的物品感知、家庭事件感知、健康感知、用戶(hù)行為感知、用戶(hù)習(xí)慣感知、舒適度感知、語(yǔ)言感知等。與此同時(shí)，家庭服務(wù)商會(huì)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钐峁┧璧姆?wù)；家庭公共服務(wù)器能將各種表（包括煤氣表、水表、熱表、電表）的信號(hào)打包傳送到各智能部門(mén)以便費(fèi)用的繳納和收取，具有抄表功能。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層包括物聯(lián)網(wǎng)的物理通信方式和智能家居原有的家庭網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)各個(gè)家電和傳感器不同的屬性，以不同的方式建立通信網(wǎng)絡(luò)。

3.2.3 感知層

感知層主要包含執(zhí)行設(shè)備和傳感器設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備由傳統(tǒng)的智能家居8大子系統(tǒng)承擔(dān)。感知設(shè)備由各種傳感器所承擔(dān)，其對(duì)象分為家庭環(huán)境和人本身。

4 物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展中的問(wèn)題

雖然家居行業(yè)邁入了智能化領(lǐng)域，但在發(fā)展中仍然存在諸多問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)。

4.1 安裝煩瑣，使用復(fù)雜

整套智能家居的安裝在裝修的時(shí)候就必須完成，否則會(huì)破壞原裝修效果，影響美觀(guān)。對(duì)于老人和小孩這兩類(lèi)人，操縱復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)有很大的困難。

4.2 價(jià)格太高

現(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品價(jià)格在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)元之間不等，高昂的價(jià)格令普通家庭無(wú)法接受，所以，智能家居產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要考慮發(fā)展普通家庭用戶(hù)市場(chǎng)。

4.3 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

雖然智能家居市場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展很多年，但缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各自為戰(zhàn)，不能為用戶(hù)提供完全解決方案。所以，泛家居已經(jīng)大勢(shì)所趨，各個(gè)行業(yè)應(yīng)攜手共進(jìn)，促進(jìn)智能家居產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著人們生活品味的提高和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，智能家居將打破傳統(tǒng)家居的觀(guān)念，給智能家居走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)帶來(lái)希望。今后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)在智能家居中占有很重要的位置，特別是它強(qiáng)大的感知技術(shù)會(huì)讓智能家居更加“智能”，給人們提供具有黏性的實(shí)用服務(wù)，甚至在某些方面具備類(lèi)似人類(lèi)的一些思維能力，這使得智能家居行業(yè)更加迅猛蓬勃地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕endprint

2.4 泛在網(wǎng)絡(luò)

無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)和無(wú)處不在的計(jì)算發(fā)展愿景，在某種程度上，與普適計(jì)算的核心思想是一致的。

泛在網(wǎng)絡(luò)可在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間互聯(lián)，是無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，它涵蓋了各種應(yīng)用，是一個(gè)比原有電信范疇更加巨大的網(wǎng)絡(luò)體系，容納了深度的信息通信技術(shù)應(yīng)用、廣泛的網(wǎng)絡(luò)連接和智能感知、控制等。

3 家居物聯(lián)網(wǎng)

3.1 智能家居的模塊架構(gòu)

智能家居是眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中重要的一部分，與人們的日常生活息息相關(guān)。通過(guò)智能家居系統(tǒng)，人們能夠全方位地享受物聯(lián)網(wǎng)革命所帶來(lái)的智能化。圖1詳細(xì)介紹智了能家居系統(tǒng)的基本框架。

下面簡(jiǎn)要介紹將信息處理模塊化并帶有集中式信息處理模塊的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)。

圖1 智能家居系統(tǒng)框架

3.1.1 信息家電

信息家電是利用電腦、電子技術(shù)和電信同傳統(tǒng)家電結(jié)合所誕生的新型產(chǎn)品。其實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便，帶有 PC的主要功能，價(jià)格低廉，是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭日常生活應(yīng)用的進(jìn)一步深化，使得家用電器的操作和保養(yǎng)更加方便、實(shí)用、簡(jiǎn)單，家庭生活品質(zhì)更高。洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等也最終會(huì)演化成智能化、數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的信息家電。

3.1.2 通信模塊

通信模塊的布線(xiàn)方式是根據(jù)各個(gè)家庭的組網(wǎng)特點(diǎn)和各個(gè)信息家電的不同屬性而選擇的。在需要升級(jí)改造的傳統(tǒng)家居中，通常傳統(tǒng)家居已有的布線(xiàn)（如電力載波等）會(huì)被利用在通信模塊中，無(wú)線(xiàn)傳輸（如ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、紅外等）是另一種通信方式。因?yàn)槊恳环N信息家電所占用的信道帶寬各不相同，通常實(shí)際工程中會(huì)采用多傳輸方式混合組網(wǎng)來(lái)組建通信模塊。

3.1.3 信息處理模塊

如果說(shuō)通信模塊是實(shí)現(xiàn)信息傳導(dǎo)的神經(jīng)，那么信息處理模塊就可以被看作是整個(gè)智能家居系統(tǒng)的大腦。它能夠令每一個(gè)不同的信息家電實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作和信息共享，它是智能家居系統(tǒng)中所必需的。它收集家庭中家電的每一條工作狀態(tài)和服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)大量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，同時(shí)將處理結(jié)果傳輸?shù)焦δ茯?qū)動(dòng)模塊。采用靈活性更高的分布式控制方式是未來(lái)智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1.4 外界信息接口模塊

該模塊是家庭通向外界（如因特網(wǎng)）的網(wǎng)關(guān)，它不僅使家庭內(nèi)部相互獨(dú)立的家電達(dá)到信息共享的目的，而且還使得資源共享基于國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，與此同時(shí)，還拓展了共享的廣度和深度。今后，此模塊同樣會(huì)是智能家居發(fā)展的熱點(diǎn)。

3.1.5 功能驅(qū)動(dòng)模塊

信息家電通過(guò)功能驅(qū)動(dòng)模塊和其他設(shè)備交換信息。由于家用電器沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的功能標(biāo)準(zhǔn)，不同的制造商電器功能也是不同的。為了控制這些電器，必須應(yīng)用功能驅(qū)動(dòng)模塊。它能夠?qū)δ切┬畔⑻幚砟K所發(fā)送的指令進(jìn)行翻譯，使其成為電平信號(hào)，電器便可以對(duì)其識(shí)別、執(zhí)行。同樣，信息家電的狀態(tài)信息也可以被反向翻譯成二進(jìn)制信息，這樣信息處理模塊便能夠理解并對(duì)其進(jìn)行處理。

3.2 家居物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

盡管傳統(tǒng)智能家居提供了一些智能應(yīng)用，但在與感知技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合方面還有所欠缺。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居系統(tǒng)控制等方面的全面提升，必須把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智能家居環(huán)境中，其框架如圖2所示。

圖2 家居物聯(lián)網(wǎng)的框架圖

通常家居物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。

3.2.1 應(yīng)用層

利用云計(jì)算技術(shù)，可以把大量的處理放在家庭外部。這樣做不但能夠降低智能家居的硬件成本，而且省去了家庭內(nèi)部復(fù)雜計(jì)算過(guò)程。借助各種技術(shù)，構(gòu)建智能家居的云感知模型，真正實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的物品感知、家庭事件感知、健康感知、用戶(hù)行為感知、用戶(hù)習(xí)慣感知、舒適度感知、語(yǔ)言感知等。與此同時(shí)，家庭服務(wù)商會(huì)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钐峁┧璧姆?wù)；家庭公共服務(wù)器能將各種表（包括煤氣表、水表、熱表、電表）的信號(hào)打包傳送到各智能部門(mén)以便費(fèi)用的繳納和收取，具有抄表功能。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層包括物聯(lián)網(wǎng)的物理通信方式和智能家居原有的家庭網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)各個(gè)家電和傳感器不同的屬性，以不同的方式建立通信網(wǎng)絡(luò)。

3.2.3 感知層

感知層主要包含執(zhí)行設(shè)備和傳感器設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備由傳統(tǒng)的智能家居8大子系統(tǒng)承擔(dān)。感知設(shè)備由各種傳感器所承擔(dān)，其對(duì)象分為家庭環(huán)境和人本身。

4 物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展中的問(wèn)題

雖然家居行業(yè)邁入了智能化領(lǐng)域，但在發(fā)展中仍然存在諸多問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)。

4.1 安裝煩瑣，使用復(fù)雜

整套智能家居的安裝在裝修的時(shí)候就必須完成，否則會(huì)破壞原裝修效果，影響美觀(guān)。對(duì)于老人和小孩這兩類(lèi)人，操縱復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)有很大的困難。

4.2 價(jià)格太高

現(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品價(jià)格在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)元之間不等，高昂的價(jià)格令普通家庭無(wú)法接受，所以，智能家居產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要考慮發(fā)展普通家庭用戶(hù)市場(chǎng)。

4.3 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

雖然智能家居市場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展很多年，但缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各自為戰(zhàn)，不能為用戶(hù)提供完全解決方案。所以，泛家居已經(jīng)大勢(shì)所趨，各個(gè)行業(yè)應(yīng)攜手共進(jìn)，促進(jìn)智能家居產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著人們生活品味的提高和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，智能家居將打破傳統(tǒng)家居的觀(guān)念，給智能家居走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)帶來(lái)希望。今后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)在智能家居中占有很重要的位置，特別是它強(qiáng)大的感知技術(shù)會(huì)讓智能家居更加“智能”，給人們提供具有黏性的實(shí)用服務(wù)，甚至在某些方面具備類(lèi)似人類(lèi)的一些思維能力，這使得智能家居行業(yè)更加迅猛蓬勃地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張桂青，鹿曼，汪明.智能家居的“春天”來(lái)了[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013（06A）：398-402.

[2]趙靜，喻曉紅，黃波，等.物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系與發(fā)展[J].通信技術(shù)，2010（9）：63-72.

[3]張艷秋，李達(dá)，陳琦，等.智能家居產(chǎn)品綜述[J].傳感器世界，2011（08）：13-17.

[4]寧煥生，徐群玉.全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)若干思考[J].電子學(xué)報(bào)，2010（11）：2591-2599.

[5]王雅輝，遲學(xué)芬.M2M小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IEEE 802.11WLAN分析模型[J].通信學(xué)報(bào)，2011（12）：122-130.

[6]劉化君.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2010（07）：23-41.

[7]包依勤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的研究與探討[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013（7）：38-41.

[8]張永剛，王斌.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J].智能建筑與城市信息，2012（2）：27-30.

〔編輯：白潔〕endprint

2.4 泛在網(wǎng)絡(luò)

無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)和無(wú)處不在的計(jì)算發(fā)展愿景，在某種程度上，與普適計(jì)算的核心思想是一致的。

泛在網(wǎng)絡(luò)可在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)、任意物體之間互聯(lián)，是無(wú)所不在的網(wǎng)絡(luò)，它涵蓋了各種應(yīng)用，是一個(gè)比原有電信范疇更加巨大的網(wǎng)絡(luò)體系，容納了深度的信息通信技術(shù)應(yīng)用、廣泛的網(wǎng)絡(luò)連接和智能感知、控制等。

3 家居物聯(lián)網(wǎng)

3.1 智能家居的模塊架構(gòu)

智能家居是眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中重要的一部分，與人們的日常生活息息相關(guān)。通過(guò)智能家居系統(tǒng)，人們能夠全方位地享受物聯(lián)網(wǎng)革命所帶來(lái)的智能化。圖1詳細(xì)介紹智了能家居系統(tǒng)的基本框架。

下面簡(jiǎn)要介紹將信息處理模塊化并帶有集中式信息處理模塊的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)。

圖1 智能家居系統(tǒng)框架

3.1.1 信息家電

信息家電是利用電腦、電子技術(shù)和電信同傳統(tǒng)家電結(jié)合所誕生的新型產(chǎn)品。其實(shí)用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便，帶有 PC的主要功能，價(jià)格低廉，是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭日常生活應(yīng)用的進(jìn)一步深化，使得家用電器的操作和保養(yǎng)更加方便、實(shí)用、簡(jiǎn)單，家庭生活品質(zhì)更高。洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等也最終會(huì)演化成智能化、數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的信息家電。

3.1.2 通信模塊

通信模塊的布線(xiàn)方式是根據(jù)各個(gè)家庭的組網(wǎng)特點(diǎn)和各個(gè)信息家電的不同屬性而選擇的。在需要升級(jí)改造的傳統(tǒng)家居中，通常傳統(tǒng)家居已有的布線(xiàn)（如電力載波等）會(huì)被利用在通信模塊中，無(wú)線(xiàn)傳輸（如ZigBee、藍(lán)牙、Wi-Fi、紅外等）是另一種通信方式。因?yàn)槊恳环N信息家電所占用的信道帶寬各不相同，通常實(shí)際工程中會(huì)采用多傳輸方式混合組網(wǎng)來(lái)組建通信模塊。

3.1.3 信息處理模塊

如果說(shuō)通信模塊是實(shí)現(xiàn)信息傳導(dǎo)的神經(jīng)，那么信息處理模塊就可以被看作是整個(gè)智能家居系統(tǒng)的大腦。它能夠令每一個(gè)不同的信息家電實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作和信息共享，它是智能家居系統(tǒng)中所必需的。它收集家庭中家電的每一條工作狀態(tài)和服務(wù)請(qǐng)求，對(duì)大量的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，同時(shí)將處理結(jié)果傳輸?shù)焦δ茯?qū)動(dòng)模塊。采用靈活性更高的分布式控制方式是未來(lái)智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

3.1.4 外界信息接口模塊

該模塊是家庭通向外界（如因特網(wǎng)）的網(wǎng)關(guān)，它不僅使家庭內(nèi)部相互獨(dú)立的家電達(dá)到信息共享的目的，而且還使得資源共享基于國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，與此同時(shí)，還拓展了共享的廣度和深度。今后，此模塊同樣會(huì)是智能家居發(fā)展的熱點(diǎn)。

3.1.5 功能驅(qū)動(dòng)模塊

信息家電通過(guò)功能驅(qū)動(dòng)模塊和其他設(shè)備交換信息。由于家用電器沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的功能標(biāo)準(zhǔn)，不同的制造商電器功能也是不同的。為了控制這些電器，必須應(yīng)用功能驅(qū)動(dòng)模塊。它能夠?qū)δ切┬畔⑻幚砟K所發(fā)送的指令進(jìn)行翻譯，使其成為電平信號(hào)，電器便可以對(duì)其識(shí)別、執(zhí)行。同樣，信息家電的狀態(tài)信息也可以被反向翻譯成二進(jìn)制信息，這樣信息處理模塊便能夠理解并對(duì)其進(jìn)行處理。

3.2 家居物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)

盡管傳統(tǒng)智能家居提供了一些智能應(yīng)用，但在與感知技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機(jī)融合方面還有所欠缺。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家居系統(tǒng)控制等方面的全面提升，必須把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智能家居環(huán)境中，其框架如圖2所示。

圖2 家居物聯(lián)網(wǎng)的框架圖

通常家居物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。

3.2.1 應(yīng)用層

利用云計(jì)算技術(shù)，可以把大量的處理放在家庭外部。這樣做不但能夠降低智能家居的硬件成本，而且省去了家庭內(nèi)部復(fù)雜計(jì)算過(guò)程。借助各種技術(shù)，構(gòu)建智能家居的云感知模型，真正實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部的物品感知、家庭事件感知、健康感知、用戶(hù)行為感知、用戶(hù)習(xí)慣感知、舒適度感知、語(yǔ)言感知等。與此同時(shí)，家庭服務(wù)商會(huì)對(duì)人們?nèi)粘Ｉ钐峁┧璧姆?wù)；家庭公共服務(wù)器能將各種表（包括煤氣表、水表、熱表、電表）的信號(hào)打包傳送到各智能部門(mén)以便費(fèi)用的繳納和收取，具有抄表功能。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層包括物聯(lián)網(wǎng)的物理通信方式和智能家居原有的家庭網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)各個(gè)家電和傳感器不同的屬性，以不同的方式建立通信網(wǎng)絡(luò)。

3.2.3 感知層

感知層主要包含執(zhí)行設(shè)備和傳感器設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備由傳統(tǒng)的智能家居8大子系統(tǒng)承擔(dān)。感知設(shè)備由各種傳感器所承擔(dān)，其對(duì)象分為家庭環(huán)境和人本身。

4 物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展中的問(wèn)題

雖然家居行業(yè)邁入了智能化領(lǐng)域，但在發(fā)展中仍然存在諸多問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)。

4.1 安裝煩瑣，使用復(fù)雜

整套智能家居的安裝在裝修的時(shí)候就必須完成，否則會(huì)破壞原裝修效果，影響美觀(guān)。對(duì)于老人和小孩這兩類(lèi)人，操縱復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)有很大的困難。

4.2 價(jià)格太高

現(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品價(jià)格在幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)元之間不等，高昂的價(jià)格令普通家庭無(wú)法接受，所以，智能家居產(chǎn)品開(kāi)發(fā)要考慮發(fā)展普通家庭用戶(hù)市場(chǎng)。

4.3 缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

雖然智能家居市場(chǎng)已經(jīng)發(fā)展很多年，但缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，各自為戰(zhàn)，不能為用戶(hù)提供完全解決方案。所以，泛家居已經(jīng)大勢(shì)所趨，各個(gè)行業(yè)應(yīng)攜手共進(jìn)，促進(jìn)智能家居產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著人們生活品味的提高和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，智能家居將打破傳統(tǒng)家居的觀(guān)念，給智能家居走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)帶來(lái)希望。今后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會(huì)在智能家居中占有很重要的位置，特別是它強(qiáng)大的感知技術(shù)會(huì)讓智能家居更加“智能”，給人們提供具有黏性的實(shí)用服務(wù)，甚至在某些方面具備類(lèi)似人類(lèi)的一些思維能力，這使得智能家居行業(yè)更加迅猛蓬勃地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]張桂青，鹿曼，汪明.智能家居的“春天”來(lái)了[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013（06A）：398-402.

[2]趙靜，喻曉紅，黃波，等.物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系與發(fā)展[J].通信技術(shù)，2010（9）：63-72.

[3]張艷秋，李達(dá)，陳琦，等.智能家居產(chǎn)品綜述[J].傳感器世界，2011（08）：13-17.

[4]寧煥生，徐群玉.全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)若干思考[J].電子學(xué)報(bào)，2010（11）：2591-2599.

[5]王雅輝，遲學(xué)芬.M2M小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的IEEE 802.11WLAN分析模型[J].通信學(xué)報(bào)，2011（12）：122-130.

[6]劉化君.物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2010（07）：23-41.

[7]包依勤.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的研究與探討[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013（7）：38-41.

[8]張永剛，王斌.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J].智能建筑與城市信息，2012（2）：27-30.

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