構(gòu)建智慧家庭關(guān)鍵技術(shù)探析

毛學(xué)農(nóng)

【摘要】 智慧家庭是利用傳感控制、信息通信和云計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能舒適、安全環(huán)保的家庭生活方式。本文對(duì)智慧家庭系統(tǒng)結(jié)功能組成和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析和探討。

【關(guān)鍵詞】 智慧家庭 物聯(lián)網(wǎng) 局域網(wǎng) 云計(jì)算

一、引言

智慧家庭是綜合利用計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通訊、感應(yīng)與控制、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用等技術(shù)，將家庭智能控制、信息交流及消費(fèi)服務(wù)等家居生活有效地結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造出高效、舒適、安全、便捷的個(gè)性化家居生活的智能家庭服務(wù)平臺(tái)。智慧家庭的涵蓋范圍很廣，除了常用家電設(shè)備的智能化控制外，還包括照明、環(huán)境和安全監(jiān)控、三表計(jì)量、開關(guān)插座、供水供暖、家庭娛樂等的智能控制和遠(yuǎn)程管理。

二、智慧家庭系統(tǒng)組成

一種典型的智慧家庭系統(tǒng)如圖所示，

智慧家庭系統(tǒng)框圖

（1）家庭物聯(lián)感知網(wǎng)。指由各類家庭電氣電子設(shè)備終端組成的物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，如環(huán)境感知器、智能開關(guān)插座、智能水電氣表、煤氣探測(cè)器、煙感探測(cè)器、緊急報(bào)警按鈕、視頻監(jiān)控終端、照明設(shè)備、冰箱等其他家電等等組成的近距離低速傳感通信網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)感知網(wǎng)由感知網(wǎng)網(wǎng)關(guān)統(tǒng)一管理，與家庭IP局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。（2）家庭IP局域網(wǎng)。由各種以太網(wǎng)終端及智能家庭網(wǎng)關(guān)組成。智能家庭網(wǎng)關(guān)是這該部分的核心部件，是家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳輸與控制的中心，同時(shí)也是家庭內(nèi)部局域網(wǎng)與外部通信網(wǎng)進(jìn)行通信的主要接口，實(shí)現(xiàn)：家庭傳感網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、匯聚及上傳；遠(yuǎn)程化的控制與頁(yè)面瀏覽；以及作為家庭多媒體中心，實(shí)現(xiàn)音視頻信息的傳輸與處理。（3）云平臺(tái)云應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)智慧家庭的遠(yuǎn)程訪問和管理，包括圖像和各種報(bào)警信號(hào)的遠(yuǎn)程采集、傳輸、存儲(chǔ)、處理等。數(shù)據(jù)經(jīng)過判斷和處理后以短信、微信即時(shí)消息、自動(dòng)語(yǔ)音電話、互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè)信息推送等多種方式通知給用戶，并且供用戶查詢。

三、智慧家庭關(guān)鍵技術(shù)

（1）家庭物聯(lián)感知網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。ZigBee是組建傳感控制網(wǎng)絡(luò)比較成熟的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于照明/窗簾的自動(dòng)控制、煤氣計(jì)量控制、家用電器的遠(yuǎn)程控制、監(jiān)控器的自動(dòng)化控制、煙霧探測(cè)器/智慧型標(biāo)簽的信息采集管理等場(chǎng)合。ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將各種傳感器采集到的住宅內(nèi)環(huán)境、設(shè)備等信息接入到家庭物聯(lián)感知網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，與智能家庭網(wǎng)關(guān)通信。采用zigBee作為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)可以很方便地將各種原先不具有通信接口的設(shè)備連接至物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，不需要復(fù)雜的布線或者購(gòu)買昂貴的帶通信接口的家電。此外，家居內(nèi)的設(shè)備隨時(shí)可能增加或減少，采用具有自組織特性的Zigbee網(wǎng)絡(luò)可以很好的適應(yīng)這種動(dòng)態(tài)變化，方便用戶使用及系統(tǒng)的維護(hù)。（2）家庭IP局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)。家庭IP局域網(wǎng)分無(wú)線和有線兩種組網(wǎng)方式。無(wú)線組網(wǎng)主要通過Wi-Fi技術(shù)，單點(diǎn)式的Wi-Fi已經(jīng)無(wú)法保證好的體驗(yàn)，未來(lái)家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋將是分布式的多AP成網(wǎng)模型。有線組網(wǎng)可以有兩種實(shí)現(xiàn)方式，一是通過小型以太網(wǎng)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)，這種方式不足之處在于需要在家庭各個(gè)房間單元內(nèi)布置網(wǎng)線，組網(wǎng)施工麻煩；另一種有線組網(wǎng)技術(shù)是EoC，這種組網(wǎng)不需要額外布置網(wǎng)線，利用家庭現(xiàn)有的數(shù)字電視同軸網(wǎng)絡(luò)和EoC適配器終端，即可組建家庭局域網(wǎng)。相比無(wú)線組網(wǎng)，有線組網(wǎng)輻射少，網(wǎng)絡(luò)安全性更好。（3）云平臺(tái)云應(yīng)用。云計(jì)算是實(shí)現(xiàn)云平臺(tái)云應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。人們把數(shù)據(jù)中心的軟件和硬件統(tǒng)稱為云，所有的服務(wù)均放置于服務(wù)器端（云端），用戶通過互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)按需使用。各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和軟件服務(wù)。云計(jì)算的主要服務(wù)形式有IaaS 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，PaaS平臺(tái)服務(wù)，SaaS軟件服務(wù)。IaaS 的核心是資源虛擬化，PaaS 提供平臺(tái)可伸縮化，SaaS 實(shí)現(xiàn)軟件服務(wù)租賃化。云計(jì)算技術(shù)用于智慧家庭業(yè)務(wù)平臺(tái)，能使該平臺(tái)具有云存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析以及資源共享、動(dòng)態(tài)分配等優(yōu)點(diǎn)，帶來(lái)更好體驗(yàn)。

四、展望

智慧家庭是利用傳感物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、（移動(dòng)）互聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能、舒適、安全、節(jié)能環(huán)保的家庭生活方式。然而，受技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的“瓶頸”制約，不同的廠商的方案標(biāo)準(zhǔn)不同、體系不同，智慧家庭產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。有關(guān)專家建議，我國(guó)應(yīng)盡快推動(dòng)智慧家庭標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

參考文獻(xiàn)

[1]申斌，張桂青，汪明，李成棟，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化與儀表，2013，28（2）

[2]李稚萱，云計(jì)算在基于NGB的智慧家庭業(yè)務(wù)平臺(tái)上的應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012年第7期

[3]物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)框架與標(biāo)準(zhǔn)體系，中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào)，2010年3月26