基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)造智能家庭系統(tǒng)的分析

申鐸

（河南理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南 焦作 454000）

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，舒適、安全的普通家居已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求。眼前這個(gè)時(shí)代，人們期望的不再是被廣泛應(yīng)用的電氣自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，而是一個(gè)被智能化的家庭環(huán)境。于是，智能家居（Smart home）應(yīng)運(yùn)而生。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被用于連接智能家居中的各種設(shè)備，通過提供家電和照明控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境控制和可定時(shí)控制等手段來提升家居智能化效果。智能家居比傳統(tǒng)家居的作用更上一層樓，它在提供居住空間的前提下還可以為人們帶來更多的便捷，可以在不人為干涉的情況下自動(dòng)處理一些問題。它不僅可以完成信息的傳播、共享和交互，還能節(jié)省資源。

1 智能家居系統(tǒng)

出現(xiàn)智能家居這個(gè)名詞以前，并沒有相應(yīng)的建筑出現(xiàn)，所以，它一直沒有被重視。直到出現(xiàn)第一個(gè)信息化大樓，智能家居才在全球范圍內(nèi)出現(xiàn)并且受到大企業(yè)的熱捧。

智能家居是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，因?yàn)槌霈F(xiàn)的時(shí)間比較晚，所以，人們還沒有形成相應(yīng)的消費(fèi)理念。但是，有關(guān)企業(yè)進(jìn)一步研究和制造相應(yīng)的智能家居，推出了許多相應(yīng)的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品逐漸被消費(fèi)者熟知并且使用，所以，智能家居的市場逐漸打開，使用量逐漸增加。因此，一些研究智能家居的重要企業(yè)越來越重視市場趨勢和消費(fèi)者不斷變化的心理需求，不斷開發(fā)出具有特色的智能家居，打造了以ehouse智能家居系統(tǒng)、“智居時(shí)代”、X-10智能家居系統(tǒng)為代表的大批國內(nèi)優(yōu)秀智能家居品牌，它們在相互競爭中不斷發(fā)展，一直處于行業(yè)中的領(lǐng)導(dǎo)地位甚至壟斷地位。12年前，智能家居只是夢想，而如今已成為一方氣候，它在為人們提供便利的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了自己的社會(huì)價(jià)值，成為了社會(huì)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。

不得不說，國家在智能家居方面也提出了相應(yīng)的政策引領(lǐng)，在2017年的“兩會(huì)”上，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)常被提及，國務(wù)院總理李克強(qiáng)十分看好物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。國務(wù)院在《關(guān)于促進(jìn)信息消費(fèi)擴(kuò)大內(nèi)需的若干意見》中指出，要把信息產(chǎn)品作為重點(diǎn)，努力增強(qiáng)它的生產(chǎn)和供給能力。在智能產(chǎn)品方面，要努力創(chuàng)新產(chǎn)品，增強(qiáng)產(chǎn)品新意，利用互聯(lián)網(wǎng)等工具提高智能產(chǎn)業(yè)化水平，開發(fā)出智能手機(jī)和電視的新產(chǎn)品，提高智能產(chǎn)業(yè)的制造和服務(wù)水平，將產(chǎn)品從研發(fā)制造到售后統(tǒng)一在一個(gè)過程中，最終保障用戶的權(quán)益。另外，還要建立以智能家居、數(shù)字家庭為主的產(chǎn)業(yè)基地，加大宣傳力度，聚集此類企業(yè)，加強(qiáng)企業(yè)之間的協(xié)作能力，促進(jìn)各類電子產(chǎn)品更好的發(fā)展。同時(shí)，讓大型網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商關(guān)注和支持產(chǎn)業(yè)基地的發(fā)展，并且簽約相關(guān)產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)基地的發(fā)展。為大眾提供一個(gè)溫暖、舒適、方便和高效的生活環(huán)境是智能家居最基本的目標(biāo)，所以，智能家居產(chǎn)品的核心應(yīng)當(dāng)是實(shí)用，兼顧實(shí)用性、易用性和人性化。21世紀(jì)，智能家居有了多條發(fā)展道路，它的制造技術(shù)也變得越來越多。第四代智能家居中融合了多種技術(shù)，切實(shí)符合用戶本身的需求，讓客戶在使用的過程中獲得越來越多的滿足。智能家居可以根據(jù)用戶的心理來調(diào)整本身所處的狀態(tài)，使用戶沉浸在舒適溫暖的環(huán)境中。智能家居是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上相互連通，了解用戶行為可以推動(dòng)企業(yè)在大數(shù)據(jù)時(shí)代更好地發(fā)展。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)一詞，人們普遍認(rèn)為是艾什頓（Ashton）教授首先提出來的。物聯(lián)網(wǎng)之前一直有很大的不確定性，主要是不確定它的定義和范圍，在之后的發(fā)展過程中，它的定義逐漸變化，范圍不斷擴(kuò)大。在之后的爭論中，人們逐漸確立了物聯(lián)網(wǎng)的這一概念，即物聯(lián)網(wǎng)是運(yùn)用一些設(shè)備，并且簽訂一些協(xié)議將互聯(lián)網(wǎng)與一些商品連接起來，使商品智能化，在商品出售后還可以對(duì)商品進(jìn)行識(shí)別、定位、追蹤，實(shí)現(xiàn)商品買賣流程一體化。在我國，人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)注度極高，它不再是一個(gè)外來概念，而是在不斷發(fā)展的過程中被賦予了“中國式”的標(biāo)簽。物聯(lián)網(wǎng)的形成不是簡單的一加一，而是由許多先進(jìn)技術(shù)融合而成的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為以下3類：①傳感器技術(shù)。目前，計(jì)算機(jī)使用的都是數(shù)字信號(hào)，如果計(jì)算機(jī)想處理模擬信號(hào)，就需要傳感器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，由計(jì)算機(jī)直接處理數(shù)字信號(hào)。在控制、管理對(duì)象的附近部署大量傳感器節(jié)點(diǎn)采集信息，從而構(gòu)建一個(gè)對(duì)“物”進(jìn)行監(jiān)控、管理的網(wǎng)絡(luò)。②RFID技術(shù)。RFID綜合了無線射頻和嵌入式技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，在監(jiān)控、管理的對(duì)象上嵌入智能標(biāo)簽，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)簽組成的網(wǎng)絡(luò)。③基于M2M的技術(shù)。M2M側(cè)重于末端設(shè)備的互聯(lián)和集中管控，M既能夠代指人，也可以代指機(jī)器。M2M是人與機(jī)器之間聯(lián)系的媒介，它代表了所有的技術(shù)手段，泛指人、機(jī)器之間建立連接的所有手段和技術(shù)，它增強(qiáng)了機(jī)器的通信能力，提高了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)水平，使設(shè)備具有了智能化的屬性。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能家居

傳統(tǒng)的智能家居大都通過有線方式連接成智能家居系統(tǒng)。組網(wǎng)方式的差異使得傳統(tǒng)智能家居在人員專業(yè)性上要求比較高，而且系統(tǒng)構(gòu)建周期長、靈活性差。與傳統(tǒng)智能家居不同，物聯(lián)網(wǎng)智能家居則融合了無線技術(shù)和智能家居，形成了一個(gè)功能齊全的智能系統(tǒng)。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以家居為主的一部分物聯(lián)網(wǎng)可以分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層[7]。

3.1 智能家居感知層

智能家居有多種家庭終端，并且由各種控制、終端類設(shè)備和網(wǎng)關(guān)組成。它是各類家庭控制設(shè)備的管控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集控制與傳輸。智能家居不僅可以通過有線連接，還可以通過無線連接。在無線連接的情況下，人們可以更大程度地減少數(shù)據(jù)線的使用，而且公共通信網(wǎng)絡(luò)也可以通過無線連入家庭，為人們提供極大的便利。

3.2 智能家居網(wǎng)絡(luò)層

智能家居網(wǎng)絡(luò)層主要提供接入網(wǎng)和通信服務(wù)的功能，讓智能家居在連接外部網(wǎng)絡(luò)時(shí)可以帶來多種傳輸通道。這一層的主要組成部分是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和傳輸設(shè)備，在傳輸設(shè)備方面，以光傳輸為主，因?yàn)楣鈧鬏斔俣茸羁?。另外，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議多種多樣，可以滿足用戶的不同需求。

3.3 智能家居應(yīng)用層

整合物聯(lián)網(wǎng)與智能家居優(yōu)勢后的應(yīng)用層，能夠?yàn)橹悄芗揖犹峁┓涸诜?wù)。智能家居應(yīng)用層立足于業(yè)務(wù)平臺(tái)，為智能家居提供技術(shù)上的支持和服務(wù)。智能家居的應(yīng)用包括家庭醫(yī)療、智能家電等。信息化社會(huì)不斷推動(dòng)服務(wù)內(nèi)容和形式的變化，并且智能家居的相關(guān)業(yè)務(wù)也隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而出現(xiàn)。

4 以物聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)的發(fā)展分析

在后PC、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，下一個(gè)引領(lǐng)者是誰？物聯(lián)網(wǎng)首當(dāng)其沖。目前，三大運(yùn)營商在國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的布局都是從自己的連接優(yōu)勢入手打通整個(gè)云—管—端生態(tài)鏈，聚焦于連接，增強(qiáng)平臺(tái)功能，擴(kuò)大服務(wù)范圍，然后延伸到垂直應(yīng)用服務(wù)和感知終端。

據(jù)了解，物聯(lián)網(wǎng)可以滿足多種場景的需要，并且中國移動(dòng)公司同時(shí)推出了2個(gè)新技術(shù)，NB-IoT在之后的幾年里會(huì)逐漸投入使用，并且連接數(shù)將會(huì)逐年增加。而且運(yùn)營商會(huì)逐漸完善對(duì)4G網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，運(yùn)用最新技術(shù)，全力推動(dòng)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，讓用戶使用起來更舒服、更流暢，為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供一個(gè)廣闊的空間。

未來，面向新型移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)，各大運(yùn)營商都將努力為用戶提供最完備的物聯(lián)網(wǎng)，用更快捷的數(shù)字化手段提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在智能產(chǎn)品方面，要努力創(chuàng)新產(chǎn)品，增強(qiáng)產(chǎn)品新意，利用好互聯(lián)網(wǎng)等工具，提高智能產(chǎn)業(yè)化水平，開發(fā)出智能手機(jī)和電視的新產(chǎn)品，提升智能產(chǎn)業(yè)的制造和服務(wù)水平，使產(chǎn)品從研發(fā)制造到售后統(tǒng)一在一個(gè)過程中，以保障用戶的權(quán)益。在另一方面，要建立更好的物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)提供良好的政策支持，減少其成本，創(chuàng)新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

未來，物聯(lián)網(wǎng)智能家居的核心是整合，將各種物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備，包括燈光、多媒體、采暖、安防等通過網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)整合到一起。相對(duì)的，智能化家居的進(jìn)步也需要各大智能家居企業(yè)不斷發(fā)展，尋求解決目前存在的高成本、非標(biāo)準(zhǔn)化、非節(jié)能環(huán)保、操作復(fù)雜、低安全性等問題，從而促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)智能家居的健康發(fā)展。

［1］網(wǎng)易家居.中間架構(gòu)：智能家居降低成本的中間力量［EB/OL］.［2013-02-16］.http://home.163.com/13/0217/06/8NT81B0P00104JJ5.html.

［2］國務(wù)院，國發(fā)〔2013〕32號(hào).國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)信息消費(fèi)擴(kuò)大內(nèi)需的若干意見［S］.2013-08-15.

［3］童曉渝，房秉毅，張?jiān)朴?物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析［J］.移動(dòng)通信，2010（9）：16-17.

［4］吳曉，周建平，梁楚華，等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012（12）：71-72.

［5］田莉.物聯(lián)網(wǎng)在智能家居領(lǐng)域應(yīng)用展望［J］.通信與信息技術(shù)，2011（2）：74-77.

［6］電氣自動(dòng)化技術(shù)網(wǎng).物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用［EB/OL］.［2011-07-28］.http://www.dqjsw.com.cn/.

［7］陳謐.智能家居的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其應(yīng)用［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2014（50）：47-48.