基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居在“科技社區(qū)”建設(shè)中的應(yīng)用

引言：智能家居系統(tǒng)已成為物聯(lián)網(wǎng)的一個主要應(yīng)用領(lǐng)域，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居包括傳感層、互聯(lián)層和監(jiān)控層的三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；在“科技社區(qū)”建設(shè)中，我們重點選擇社區(qū)智能安防、智能家電和社區(qū)健康服務(wù)等三個部分進行研發(fā)和應(yīng)用，并取得了滿意成效。

物聯(lián)網(wǎng)被稱之為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后引發(fā)的信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮的核心領(lǐng)域。目前，智能家居系統(tǒng)已成為物聯(lián)網(wǎng)的一個主要應(yīng)用領(lǐng)域，同時物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供了智能家居的核心技術(shù)支撐。

一、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居

“物聯(lián)網(wǎng)”（Internetof things） 就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這里有兩層意思：其一，互聯(lián)網(wǎng)仍是它的核心和基礎(chǔ)，是對互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展；其二，它的用戶端延伸與擴展到了任何物品間，可進行信息交換和通信。

隨著科技的進步和物質(zhì)生活水平的不斷提高，物聯(lián)網(wǎng)也從單純的概念建設(shè)，向可操作的實際生產(chǎn)生活方向轉(zhuǎn)變，并逐漸步入居民的小區(qū)和家庭生活，這也使物聯(lián)網(wǎng)與智能家居結(jié)合起來，并智能家居成為物聯(lián)網(wǎng)的一個主要應(yīng)用領(lǐng)域。如今的智能家居是作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的重要組成部分，利用計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體，以住宅為平臺，將家居生活相關(guān)的名種系統(tǒng)與之有機地結(jié)合在一起所形成的網(wǎng)絡(luò)化智能化的家居控制與管理系統(tǒng)。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般按照物聯(lián)網(wǎng)的傳感層、互聯(lián)層和監(jiān)控層的三層結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。傳感層搭載ZigBee無線通信模塊的傳感器和家用器具，與ARM9智能監(jiān)控儀交互數(shù)據(jù)及指令，達到對所控家居環(huán)境的感知；互聯(lián)層，ARM9智能監(jiān)控儀作為嵌入式網(wǎng)關(guān)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，用來連接傳感層與監(jiān)控層 ；監(jiān)控層一般是用小區(qū)監(jiān)控中心、遠程電腦和用戶手機，通過英特網(wǎng)登錄IP監(jiān)控儀訪問監(jiān)控網(wǎng)頁，實時監(jiān)測所控的家居環(huán)境，控制家電開啟與關(guān)閉，以實現(xiàn)智能控制。如果出現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)會執(zhí)行預(yù)定的控制手段，如啟動室內(nèi)排風(fēng)扇排風(fēng)、啟動蜂鳴器鈴聲等，并通過小區(qū)網(wǎng)絡(luò)向小區(qū)的監(jiān)控中心報警，同時通過 GPRS自動給用戶的手機發(fā)送報警短信或提示，實現(xiàn)了聯(lián)合安防。

二、“科技社區(qū)”建設(shè)及智能家居系統(tǒng)的實際應(yīng)用

（一）“科技社區(qū)”及建設(shè)

社區(qū)作為現(xiàn)代社會的基本構(gòu)成單元，是居民生活和獲取服務(wù)的最主要區(qū)域。社區(qū)建設(shè)在我國已有二十多年的歷程，目前的“科技社區(qū)”建設(shè)是從社區(qū)的實際需求為出發(fā)點，集中推進一批先進適用技術(shù)的集成示范和公共事業(yè)新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，推動科技成果惠及于民。在目標(biāo)和手段上，主要圍繞居民的智慧生活、平安生活、健康生活、低碳生活需求，側(cè)重于對先進適用技術(shù)的二次開發(fā)和集成應(yīng)用。江蘇省從“十二五”開始，采取科技支撐項目（社會發(fā)展）的形式，在省內(nèi)資助和引領(lǐng)近百個省“和諧示范社區(qū)”開展各種類型的“科技社區(qū)”建設(shè)，有的已經(jīng)建成并成為示范樣板。本文就是該類項目《淮安市淮陰區(qū)王營鎮(zhèn)西壩社區(qū)“科技社區(qū)”規(guī)劃與建設(shè)》的階段性理論研究成果之一。該項目任務(wù)在于，通過對新知識的普及，對一批先進適用的節(jié)能、智能新技術(shù)的集成示范、新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，發(fā)揮現(xiàn)代民生科技在當(dāng)今社區(qū)建設(shè)中的支撐引領(lǐng)作用，展示知識和科技帶來的城市百姓的智慧生活、平安生活、低碳生活，實現(xiàn)科技與人、科技與社會、科技與環(huán)境的和諧互動和發(fā)展。

（二）“科技社區(qū)”中智能家居系統(tǒng)應(yīng)用

目前，我國智能家居系統(tǒng)在社區(qū)和居民生活中的應(yīng)用主要有家庭安防監(jiān)控、智能家電、家庭健康服務(wù)和交通工具防盜跟蹤等。在上述項目中，我們重點選擇了社區(qū)智能安防、智能家電和社區(qū)健康服務(wù)這三個部分進行研發(fā)和應(yīng)用。設(shè)計的具體方案如下：

1.家庭安防監(jiān)控：在居民家庭的重要位置安裝應(yīng)用具有防火、防盜、防入侵等安防領(lǐng)域的智能視頻識別物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合應(yīng)用視頻模式識別、入侵檢測、環(huán)境監(jiān)測、多傳感器數(shù)據(jù)融合、3G通信等物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域先進技術(shù)自動識別監(jiān)控區(qū)域的危險情況，能夠遠程自動報警、取證，而無需人工干預(yù)，且布置方便靈活。

這套方案相對于傳統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)或傳感器監(jiān)控系統(tǒng)，優(yōu)勢在于：一是自動視頻識別，無需專人在監(jiān)控室觀察各個監(jiān)控攝像頭，減少了漏判及人工成本；二是無線信號傳輸，極大減少了布線工程量、施工時間及成本；三是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享，可通過網(wǎng)絡(luò)或手機進行遠程查看或報警，真正做到了方便快捷。

2.智能家電：將常見家用電器經(jīng)過智能化改造，或裝潢入住時建設(shè)、新增具有智能化功能的家用設(shè)施，通過在家中的布設(shè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，將家中的各個電器設(shè)備如空調(diào)、電飯鍋、電視機、電燈、窗簾的控制由各個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成。

這套方案可以使家庭主人就可以通過手機或電腦，經(jīng)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點，訪問控制每一個家庭節(jié)點，完成各種智能化功能，真正做到了“一機在手，掌控e家”。

3.家庭健康服務(wù)：通過設(shè)計開發(fā)適合社區(qū)現(xiàn)狀的醫(yī)療電子系統(tǒng)，為每一位社區(qū)居民建立電子病歷檔案，并發(fā)放RFID社區(qū)醫(yī)療卡。在該系統(tǒng)中，建有居民的醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫，每次就醫(yī)情況都會記錄在其中，并通過RFID讀卡器管理居民的醫(yī)療檔案。對有在家問診者，該系統(tǒng)集成有基于Web的遠程就醫(yī)視頻通話模塊。

這套方案可以使社區(qū)居民通過上寬帶網(wǎng)絡(luò)的電腦訪問社區(qū)衛(wèi)生網(wǎng)站，可以與醫(yī)生進行面對面交流，醫(yī)生從而指導(dǎo)病人預(yù)防、用藥、康復(fù)等；社區(qū)衛(wèi)生部門也可以在本系統(tǒng)中針對居民進行衛(wèi)生科普宣傳，提高居民的衛(wèi)生意識。

在方案的實施過程中，我們以物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、計算機軟件等相關(guān)理論和技術(shù)為基礎(chǔ)，首先設(shè)計開發(fā)智能安防、智能家居、智能醫(yī)療系統(tǒng)硬件和軟件，在驗證測試各個系統(tǒng)的功能和效果滿意的前提下，再將智能設(shè)施安裝布置在社區(qū)及家庭，并進行廣泛測試，收集用戶反饋意見；同時對用戶進行培訓(xùn)，使其掌握各個智能系統(tǒng)的使用方法和注意事項；最后根據(jù)用戶體驗，改進和完善軟硬件系統(tǒng)。

三、結(jié)語

在“科技社區(qū)”建設(shè)中，應(yīng)用基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)使社區(qū)、家庭、個人全面智能化，社區(qū)居民通過手機或?qū)拵ЬW(wǎng)絡(luò)電腦即可管理各種智能設(shè)施，包括安防監(jiān)控、家居生活等，使科技社區(qū)管理智能化。同時，在居民中普及信息化和物聯(lián)網(wǎng)知識，提高居民家庭生活的智能化水平，促進信息化設(shè)施和軟件系統(tǒng)的應(yīng)用。

參考文獻

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（作者單位：南京理工大學(xué)）

作者簡介：王尊：男，1992年12月生，江蘇淮安人，南京理工大學(xué)2011級本科生，電子工程與光電技術(shù)學(xué)院通信工程專業(yè)，研究方向：無線通信、物聯(lián)網(wǎng)，郵編：210094

基金項目：江蘇省科技支撐（社會發(fā)展）項目（項目編號：BE2012695）.