智能家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計及其物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用研究

吳曉強(qiáng)　 張春友　 史吏

摘要：隨著時代的發(fā)展，現(xiàn)代信息技術(shù)在人們的日常生活中得到了更大的體現(xiàn)。人們的生活更加信息化了，隨身隨地了解相關(guān)信息，網(wǎng)絡(luò)化了，使得人們生活離不開網(wǎng)絡(luò)，因此，智能家庭網(wǎng)關(guān)及其物聯(lián)網(wǎng)理念被提了出來。人們可以通過網(wǎng)絡(luò)將自己的家庭網(wǎng)絡(luò)互連起來，這樣就可以隨時隨地在家或是在外面對家里的情況進(jìn)行實時操控。智能家庭網(wǎng)關(guān)是實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)化的核心所在。因此，本文將簡要對智能家庭網(wǎng)關(guān)設(shè)計進(jìn)行分析和對其物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：智能家庭網(wǎng)關(guān)；物聯(lián)網(wǎng)

時代和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們對居家生活的要求更高了。家居智能系統(tǒng)的提出，使得人們看到未來家居生活的便捷與舒適，因此成為了如今的研究熱點(diǎn)。使得物品的信息實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連就是物聯(lián)網(wǎng)。而家庭網(wǎng)關(guān)則是由個人根據(jù)自己喜愛所構(gòu)建的家庭網(wǎng)絡(luò)與電腦網(wǎng)絡(luò)連接在一起的具有智能化的網(wǎng)絡(luò)。家庭網(wǎng)關(guān)可以結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建起家庭智能網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到家庭上面來，從而實現(xiàn)人與物的交互。

一、家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)計

（一）設(shè)計內(nèi)容

家庭網(wǎng)關(guān)是以由微控制器和以太網(wǎng)模塊作為核心的硬件平臺。由下圖可知其結(jié)構(gòu)。由圖中，我們可以很清晰的看到太網(wǎng)模塊將讀信號發(fā)送給微控制器從而使得微控制器接收微控制器將寫信號發(fā)送至以太網(wǎng)模塊，而微控制器也會將復(fù)位信號傳送至以太網(wǎng)模塊。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，以太網(wǎng)模塊中的寄存器則需要相對應(yīng)的數(shù)據(jù)端口耦合地址端口來進(jìn)行配置。以太網(wǎng)模塊通過網(wǎng)線實現(xiàn)和終端的連接。

（二）數(shù)據(jù)安全處理

為了保證家庭網(wǎng)關(guān)在自定義數(shù)據(jù)上面的安全問題，可以運(yùn)用一些算法對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。例如RC4算法。這是一種可以變換隨意變化數(shù)字長度的密碼，其原理如下實例：首先初始化一個T數(shù)組，長度大約為255左右，接著將0～254中的8位數(shù)值賦予到T（0），T（1）....，T（254），然后將密碼鑰匙F輸入，在根據(jù)密碼鑰匙的長度特點(diǎn)和其內(nèi)容建立其一個數(shù)組I，使得T數(shù)組可以根據(jù)I數(shù)組的內(nèi)容進(jìn)行置換，接著按一定的方式將T數(shù)組轉(zhuǎn)化成密碼鑰匙流P。依據(jù)密碼鑰匙流P 在發(fā)送端處對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。那么為了完成對數(shù)據(jù)的解密，則必須運(yùn)用和發(fā)送端一樣的方式和算法進(jìn)行處理。

二、智能家庭面臨的問題

（一）成本過高

雖然智能互聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)使得家庭家居生活更加舒適便捷，但是卻不得不考慮一個成本問題。在集合了各種技術(shù)和系統(tǒng)之后，智能家庭的實現(xiàn)要求的成本是比較高的。因此，未來在智能家庭方面的發(fā)展應(yīng)該努力去實現(xiàn)成本的降低。

（二）標(biāo)準(zhǔn)化程度低

家庭網(wǎng)絡(luò)智能化的實現(xiàn)需要傳感產(chǎn)品來支撐。如今，雖然傳感產(chǎn)品的類別很多，但其標(biāo)準(zhǔn)化的程度卻很低，這很大程度影響了智能家庭的實現(xiàn)。因此在智能家庭的建立過程中，應(yīng)該使用較高標(biāo)準(zhǔn)化的傳感產(chǎn)品。

（三）隱私安全很重要

雖然智能家庭給我們的生活帶來了便利舒適，但于此同時，我們也應(yīng)該注重自己的隱私安全。智能家庭的實現(xiàn)使得家庭體統(tǒng)在通過網(wǎng)關(guān)與外界互聯(lián)網(wǎng)相連接的時候，將自己的家庭系統(tǒng)暴露在了外界中，存在著被侵入的可能性。因此，使用者應(yīng)該應(yīng)該使用較好的軟件來設(shè)置防火墻，以防網(wǎng)絡(luò)被入侵，從而使得自己的隱私暴露在別人面前。

三、智能家庭在現(xiàn)實生活的應(yīng)用

未來，智能化水平越來越高，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也將隨處可見，從一個小小的電燈到實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控家里房門的開啟與關(guān)閉，你將很難找到?jīng)]有連接互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備。

（一）煮飯煮咖啡

你可以想象在煮飯工具或是咖啡機(jī)里面裝置無線網(wǎng)絡(luò)么？遠(yuǎn)程操控電飯鍋進(jìn)行煮飯、加熱等功能，并且從網(wǎng)上下載一些煮飯、煮湯等菜式，通過網(wǎng)絡(luò)對電飯鍋進(jìn)行遙控，實現(xiàn)任意物品的形成。而且咖啡機(jī)可以通過無線網(wǎng)絡(luò)根據(jù)咖啡店的制作咖啡技巧以及口味，來實現(xiàn)家里的制作。

（二）空調(diào)及溫控

在炎炎的夏日中，人們總希望能把自己藏在家里，但在進(jìn)入家的一段時間，室內(nèi)的溫度仍然很高。因此實現(xiàn)遠(yuǎn)程溫控就很重要了。目前有些空調(diào)不僅僅可以通過手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程的操控來實現(xiàn)控溫，也可以將人們的生活習(xí)慣記錄下來，并自動實現(xiàn)控溫的操作。

（三）燈光

燈泡上實現(xiàn)智能化實際上是一種簡單的物聯(lián)網(wǎng)家居體驗，這使得任何人都可以輕松體驗。目前有許許多多智能燈泡品牌，這些品牌的燈牌使得人們可以通過手機(jī)等來實現(xiàn)對燈光的開關(guān)、顏色調(diào)節(jié)以及亮度進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，甚至可以在燈泡中植入音樂感應(yīng)器，使得燈光雖音樂的進(jìn)行而不斷閃動，使得在家唱歌也有了KTV的感覺。

四、結(jié)語

時代的不斷發(fā)展，人們的生活已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)的存在了，智能家庭以及物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用已經(jīng)成為了時代發(fā)展過程中，必不可少的一部分了。未來，智能家庭的相關(guān)技術(shù)將越來越成熟，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也將越來越廣泛。智能家庭和物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將有望實現(xiàn)人們在任何地點(diǎn)、任何時間內(nèi)，實現(xiàn)人與物或是物與物之間的交流，實現(xiàn)對家庭進(jìn)行遠(yuǎn)程操控的愿望。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉林陽.具有實時特性的WebSocket家庭智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)研究[D].廈門理工學(xué)院，2016.

作者簡介：吳曉強(qiáng)（1986），男，內(nèi)蒙古通遼人，內(nèi)蒙古民族大學(xué)講師，研究方向：機(jī)械電子。