基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智慧家庭組網(wǎng)方案及應用

胡 燕，鄭運剛

（四川郵電職業(yè)技術學院，四川 成都 610067）

隨著信息化技術的逐步發(fā)展、網(wǎng)絡技術的日益完善、可應用網(wǎng)絡載體的日益豐富和大帶寬室內(nèi)網(wǎng)絡入戶戰(zhàn)略的逐步推廣，智慧化信息服務進家入戶成為可能。居民通過電視機遙控器、手機等終端即可實現(xiàn)互動，方便快捷地享受到智能、舒適、高效與安全的家居生活。

智慧家庭綜合了互聯(lián)網(wǎng)、計算處理、網(wǎng)絡通信、感應與控制等技術，被認為是下一個藍海市場。智慧家庭的范疇不僅限于家庭娛樂和家居控制（比如開關、燈光、溫濕度控制等），在不遠的未來，能源、醫(yī)療、安防、教育等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)也都將與家庭應用密切結合。市場預測，我國智慧家庭規(guī)模將不斷擴大。

1 智慧家庭定義

智慧家庭是智慧城市的最小單元，是以家庭為載體，以家庭成員之間的親情為紐帶，結合物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等新一代信息技術，實現(xiàn)低碳、健康、智能、舒適、安全和充滿關愛的家庭生活方式。智慧家庭是智慧城市的理念和技術在家庭層面的應用和體現(xiàn)。智慧家庭主要由智能終端、信息網(wǎng)絡、應用服務3部分組成[1]。

2 智慧家庭產(chǎn)品

2.1 智能安防系統(tǒng)產(chǎn)品

安防系統(tǒng)是以運用安全防范產(chǎn)品和其他相關產(chǎn)品所構成的入侵報警系統(tǒng)、視頻安防監(jiān)控系統(tǒng)、出入口控制系統(tǒng)、防爆安全檢查等的系統(tǒng)；或是由這些系統(tǒng)為子系統(tǒng)組合或集成的電子系統(tǒng)。而一個完整的智能安防系統(tǒng)主要包括門禁、報警和監(jiān)控三大部分。其主要產(chǎn)品有煙霧報警器、門窗磁、人體感應、攝像頭、水浸探測器、多功能網(wǎng)關、智能門鎖、智能貓眼。

2.2 智能健康系統(tǒng)產(chǎn)品

智能家居中的健康管理一般包括空氣質(zhì)量檢測、人體健康狀況監(jiān)測等功能，一般數(shù)據(jù)都可以共享到云端。同時健康管理系統(tǒng)也是從智能家居到智慧社區(qū)過度的一個重要子系統(tǒng)，也是養(yǎng)老地產(chǎn)的一個重要組成部分，同時也是各智能家居廠家越來越重視的功能。舉個簡單的例子，國內(nèi)智能家居做得相對較好的杭州鴻雁，在健康管理這塊雖然產(chǎn)品并不多，但是做得都還不錯，比如空氣質(zhì)量檢測設備有兩種，一種是直接即插即用型的，直接插在插座上就行了，可以通過手機APP來查看各種數(shù)值，還有一種是墻面式的，跟插座一樣直接安裝在墻體里面，數(shù)值直接限時在液晶面板上，而且這兩種外觀都很討喜。智能健康系統(tǒng)產(chǎn)品主要有溫濕度探測器、PM2.5探測器、米家藍牙溫濕度計、米家空調(diào)伴侶、掃地機器人、加濕器、空氣凈化器、智能體脂秤。

（3）智能控制系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括AI智能音箱、萬能遙控器、智能家電＋傳統(tǒng)家電。

（4）全屋智能系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括墻面開關（單/雙開）、墻面無線開關（單/雙開）、無線開關、人體感應、床頭燈、臺燈、吸頂燈、智能窗簾電機[2]。

3 智慧家庭應用系統(tǒng)

（1）智能影音系統(tǒng)：集成HIFI背景音樂、高清影視、高清環(huán)繞音效、大電影或投影幕布，設計出令人驚嘆的家庭影音娛樂系統(tǒng)，體驗極致影音效果。

（2）智能安防系統(tǒng)：整合你的燈光、門鎖、門窗磁、視頻監(jiān)控、煤氣檢測等安防功能，讓您的家更加安全，隨時隨地通過手機APP了解家的一切。

（3）智能控制系統(tǒng)：通過智能控制系統(tǒng)實現(xiàn)對家中燈光、智能電器、安防設備、家庭空氣質(zhì)量等進行實時管理，即使出門在外也能掌控家中一切。

（4）智能照明系統(tǒng)：精細高效地控制您家中的燈光、窗簾，根據(jù)您設定的情景模式，營造溫馨、舒適氛圍，帶給您方便與節(jié)能的生活環(huán)境。

式（8）表明圓周系統(tǒng)下的模校正因子k在N次迭代后，其值趨近常數(shù)0.607253，式（9）表明CORDIC算法收斂的最大角度為99.872。，即CORDIC算法的收斂范圍為[-99.872。，99.872。][10]。

（5）智能環(huán)境系統(tǒng)：根據(jù)空氣質(zhì)量、室內(nèi)溫度自動調(diào)整窗戶、窗簾開合并發(fā)送指令對空氣凈化器、空調(diào)、風扇、加濕器等進行開/關，保障您室內(nèi)控制質(zhì)量、室內(nèi)溫度穩(wěn)定給家人一個健康舒適的環(huán)境。

（6）智能組網(wǎng)系統(tǒng)：千兆光纖入戶、千兆WiFi無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)全場景有線/無線千兆覆蓋，無死角的無線WiFi網(wǎng)絡覆蓋，無論您在家里任何位置都可暢想高速網(wǎng)上沖浪。

4 智慧家庭應用推廣

智慧家庭提供的服務平臺能夠給人們的生活帶來全新的體驗，真正做到安全、便利、舒適、節(jié)能、智能，主要表現(xiàn)為以下方面。

4.1 提升了政務服務、生活服務的信息化

通過使用機頂盒、手機終端等載體，建立信息化服務平臺，能夠有效地實現(xiàn)政務服務、社會服務信息化，從而一步步實現(xiàn)智慧化。智慧家庭能夠把我們的家庭生活和社會生活通過信息化手段有機聯(lián)系并融合起來，從而實現(xiàn)“在家，世界觸手可及；在外，家庭近在咫尺”的生活境界。

4.2 進一步擴大消費能力，促進人們的生活進步

智慧家庭將技術、產(chǎn)品、應用、服務和社會、社區(qū)、家庭、個人等單元密切聯(lián)系起來，體現(xiàn)出科技創(chuàng)新對于提升消費水平、推動人文生活進步的巨大力量。

4.3 助力社會管理和公共服務實現(xiàn)智能化

我國的經(jīng)濟、社會結構在改革開放后發(fā)生了重大變化，目前正處于社會全面轉型的關鍵時期。智慧家庭能有效地促進消費結構升級，成為創(chuàng)新社會管理以及社會服務的有效手段，并且能夠較好地實現(xiàn)家庭、社區(qū)、社會管理的統(tǒng)籌發(fā)展。伴隨著我國的醫(yī)學進步，人類的壽命越來越長，帶來的是老年人在家停留的時間越來越長，如何提高老年人生活質(zhì)量的問題。

探索一種新的居家養(yǎng)老式服務模式，從而有效地應對老齡社會到來，已成為當前比較急迫的社會問題。智慧家庭的出現(xiàn)，能夠讓家庭與社會通過信息化手段方便地保持密切互動和聯(lián)系。

4.4 擴大內(nèi)需，助推產(chǎn)業(yè)結構轉型升級

廣州中國科學院軟件應用技術研究所開發(fā)的智慧家庭服務平臺的高端用戶只需外接鼠標、鍵盤，就可以實現(xiàn)電腦的大部分功能，比如：上網(wǎng)查看、查詢各種資料，瀏覽網(wǎng)頁信息等[3]。

5 智慧家庭組網(wǎng)方式

根據(jù)用戶的需求和家庭網(wǎng)絡現(xiàn)狀（網(wǎng)絡質(zhì)量、綜合布線），采用專業(yè)化的設計方法和工具，匹配最合理的智能組網(wǎng)設備，設計用戶滿意的智能組網(wǎng)方案。

組網(wǎng)方案，主要分以下4個場景。

（1）小戶型：單間、一室一廳或兩室一廳等（60～80 m2）。戶型特點：戶型比較方正。合理考慮用戶家庭布局，在整個房間最優(yōu)位置安裝天翼網(wǎng)關，確保信號全覆蓋。使用材料可以是一個大功率的天翼網(wǎng)關。

（2）大戶型：三室一廳、四室兩廳等（100 m2以上）。

戶型特點：戶型比較方正。在匯聚處客廳的位置架設天翼網(wǎng)關，確保信號覆蓋用戶客廳和餐廳；主臥和臥室信號覆蓋較弱，用戶可以自行選擇是否需要增加信號，購買有線面板AP。使用材料可以是一個大功率的天翼網(wǎng)關和一個有線AP。

（3）復式：兩層樓房等住宅環(huán)境。

戶型特點：兩層樓，樓上臥室無網(wǎng)線。在樓下匯聚處客廳的位置架設天翼網(wǎng)關，確保信號覆蓋用戶餐廳和樓下衛(wèi)生間；樓下客廳和客房使用面板AP；樓上連接節(jié)點務必使用面板AP；樓上主臥無網(wǎng)線，只有有線電視口，通過WOC技術橋接方式，連接面板AP，實現(xiàn)本點無線覆蓋。使用材料：1個主設備＋N個延伸設備；1個利用同軸電纜（有線電視）實現(xiàn)無線信號增益。

（4）別墅：兩層及以上樓房，多個房間或有室外花園等。

戶型特點：頂樓無網(wǎng)線，室外無供電。在樓道建立機柜控制中心；充分考慮每個平面樓層獨立布局，每個房間盡量使用面板AP覆蓋；同時兼顧室外和庭院的無線信號，方便用戶架設視頻監(jiān)控等智能設備；因室外攝像頭無供電，可以使用POE反向供電技術。使用材料：1個主設備＋N個延伸設備。

6 結語

智慧家庭在各類國內(nèi)外大片的場景，已經(jīng)可以成為現(xiàn)實，如天亮窗簾打開，走進客廳電視打開，關門自動關燈，回家之前預先打開空調(diào)、燒好熱水、煮好飯，通過手機終端隨時了解冰箱存貨的情況，設置下雨自動關窗戶，隨時監(jiān)控家里的情況，實時讀取家里數(shù)據(jù)中心的各種數(shù)據(jù)，讓人們的生活質(zhì)量提升了一個臺階?？梢哉f，智慧家庭發(fā)展前景很廣。智慧家庭的涵蓋范圍很廣，除了常用家電設備外，還包括照明、監(jiān)控、三表計量、供水供暖甚至開關插座等。但是智慧家庭中帶來的安全性考慮也不容忽視。因此，需要從源頭上保護好智能家居使用者的隱私安全。