計算機技術(shù)如何推動家居智能化發(fā)展

劉思齊

1 智能家居

智能家居是目前家居發(fā)展的新趨勢，是通過計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機自動控制技術(shù)等先進技術(shù)結(jié)合起來使得家居變得更加網(wǎng)絡(luò)化、智能化，便于用戶遠程觀察、操作、監(jiān)管，在一定程度上實現(xiàn)家居產(chǎn)品的可視、可管、可控。

目前市場上家居智能化的方向大致可以分為以下幾種。

①家庭娛樂。主要是用于日常的娛樂活動等。包括智能電視、智能路由器等，區(qū)別于傳統(tǒng)的有限電纜，只可以直播觀看各頻道節(jié)目，智能電視借助于網(wǎng)絡(luò)云可以實現(xiàn)回看、查找在線片源、云儲存等。

②家庭安全。主要包括家庭監(jiān)控、門禁、可視對講等，即通過手機或PC端可以連接家里的監(jiān)控設(shè)備，實現(xiàn)隨時隨地監(jiān)控查看家里的情況。

③家電智能控制。這一方向是目前應用最廣泛也是最為人熟知的一個功能。比如通過手機來遠程控制家中的電器等家用設(shè)備的使用，監(jiān)測冰箱空調(diào)等是否正常運行。

④家庭健康。主要用于家庭中環(huán)境監(jiān)測或人體健康監(jiān)測，如可以監(jiān)測家庭空氣質(zhì)量的空氣盒子，監(jiān)測我們健康程度的血壓儀、智能秤、智能手環(huán)等。

完整的智能家居系統(tǒng)主要由以下幾個系統(tǒng)模塊來構(gòu)成：主控模塊、電器控制模塊、照明控制模塊以及主要負責家庭安全的控制模塊，這幾個模塊都有自己獨立控制的范圍。在技術(shù)層面，家居智能化需要通過計算機編程技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、通訊技術(shù)、無線電技術(shù)多種技術(shù)結(jié)合來實現(xiàn)，包含的內(nèi)容也比較多。

2 智能家居的特點

①節(jié)省費用。智能家居可以實現(xiàn)遠距離實時操控，因此，在不需要使用家具電器的時候可以及時的關(guān)閉能耗裝置，從而可以降低能耗，節(jié)省日常產(chǎn)生的水電費等其他費用。

②方便快捷。通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或PC端借助自動化系統(tǒng)遠程操作控制，省去了傳統(tǒng)家電控制需要的時間和經(jīng)歷，使我們的生活變得更加的便利。

③安全性高。家居自動化系統(tǒng)在給人們帶來便利的同時，也可以極大程度的保障家庭環(huán)境的安全，在出現(xiàn)緊急情況的時候可以啟動自動防御報警系統(tǒng)。

3 計算機科學技術(shù)的推動作用

利用計算機的核心技術(shù)傳感器技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)相互結(jié)合構(gòu)建的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是推動家居智能化發(fā)展的主要推動力?；ヂ?lián)網(wǎng)的受眾以及傳輸是虛擬的，而物聯(lián)網(wǎng)則通過對計算機科學技術(shù)的應用將其受眾逐漸擴大到物質(zhì)層面，從而可以進行信號的傳輸與轉(zhuǎn)換。所以說家居智能化的發(fā)展從其本質(zhì)來說都離不開計算機技術(shù)的支持。無論是從基礎(chǔ)的計算機編程、自動化、計算機網(wǎng)絡(luò)的應用，還是在這些基礎(chǔ)功能上所延伸出來的傳感技術(shù)、標簽技術(shù)以及反饋處理結(jié)果等，都離不開計算機的處理與控制作用。

在實際應用中，通過計算機技術(shù)對數(shù)字之間的邏輯以及一些數(shù)值進行處理分析作為基礎(chǔ)，然后對所用程序進行編碼，使得信息通過傳感器轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，借助互聯(lián)網(wǎng)以及通訊平臺進行傳輸，通過處理器對傳輸過來的信號進行過濾篩選，將真正需要的信號信息傳送到核心處理器或內(nèi)嵌的固件中進行計算，再次借助互聯(lián)網(wǎng)反饋信息處理結(jié)果。在這一過程中，離不開互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為傳播媒介進行信號輸送，更重要的是離不開計算機技術(shù)中的核心編程、模擬電子等一些傳統(tǒng)基礎(chǔ)技術(shù)。

4 如何推動

（1）構(gòu)建感知層。通過計算機傳感技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來構(gòu)架，具體操作是通過應用射頻技術(shù)來識別GPS、攝像頭、二維碼、傳感器等技術(shù)手段，使得系統(tǒng)可以快速對家庭的實時狀況或其他感知的目標進行簡單的信息處理與采集，并通過計算機后臺編程對所需指令進行下達并完成相應的操作指令。傳感技術(shù)以及性能感知等功能的應用，使得智能家居各個子模塊的功能得到有效融合并發(fā)揮。

（2）構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)層。利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)并融合其他云處理、云計算等相關(guān)平臺來構(gòu)建家居智能所需要的網(wǎng)絡(luò)層。通過采用計算機Nginx服務(wù)器、PHP編程語言、SQlite數(shù)據(jù)庫等，來對智能家居系統(tǒng)Web站點進行遠程監(jiān)控，并實時傳送智能化過程所需要的一些相關(guān)數(shù)據(jù)、處理后的相關(guān)信息等。構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)層不但要具備高效強大的網(wǎng)絡(luò)運行能力，更應該具備對數(shù)據(jù)信息進行高速有效分析處理的能力，確保信息傳送的可靠性以及數(shù)據(jù)處理的智能化。通過網(wǎng)絡(luò)層的構(gòu)建，使得智能家居可以運用一系列編程語言及服務(wù)器來保障其在使用過程中可以用速度快、安全性能高的網(wǎng)絡(luò)，來快速高效的實現(xiàn)對家居的遠程操作及監(jiān)控。

（3）構(gòu)建應用層。應用層主要就是要將計算機的一些基礎(chǔ)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與專業(yè)的智能家居所必須要用到的技術(shù)深度融合，從而增強智能家居的實用性，通過分析目前應用在智能家居系統(tǒng)模塊上的各個技術(shù)的缺陷和不足，來針對性的提出改進的措施及方案，真正做到技術(shù)之間的完美融合，將家庭安全報警系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及通過APP或瀏覽器遠程操作變得方便可行，實現(xiàn)家居朝著高智能化方向邁進。應用層的有效構(gòu)建，確保了各個設(shè)備安全、合理有效的運行，并且實現(xiàn)了人與家居物體之間的數(shù)字信息交流。例如，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在智能家居安全防盜系統(tǒng)中的應用，使得監(jiān)控和維護的難度大大降低，并且傳感器節(jié)點的信息處理功能可以在發(fā)生異常情況的時候系統(tǒng)自動將危險報警信息及時發(fā)送給用戶，在可視范圍內(nèi)控制險情，真正實現(xiàn)用戶隨時隨地的對家居各個情況進行監(jiān)控查看。

（4）計算機Linux系統(tǒng)服務(wù)器在智能家居中的具體應用。智能家居具備的最核心的一個特點就是實時性，因此在計算機的瀏覽器和服務(wù)器端之間需要實現(xiàn)實時性較高的雙向通信，以及時顯示智能家居系統(tǒng)的相關(guān)狀態(tài)。目前我們可以通過Socket通信、WebSocket通信以及HTTP輪詢這3種主要方式來實現(xiàn)。

①HTTP是指瀏覽器可以對服務(wù)器發(fā)出單向請求，然后服務(wù)器根據(jù)相關(guān)信息來作出相關(guān)反應，但是服務(wù)器不可以對瀏覽器主動發(fā)送請求。這種單向的系統(tǒng)設(shè)置可以減少瀏覽器和服務(wù)器的相互數(shù)據(jù)交換，從而減少頻繁操作給服務(wù)器訪問造成的壓力。服務(wù)器可以通過反復查詢核驗的方式來訪問瀏覽器并進行數(shù)據(jù)信息處理。因為家居智能是以家庭來使用的，因此客戶端的人數(shù)相對來說會比較少一些，所以在智能家居中使用這種信息處理方式是可取的。

②基于瀏覽器插件的Socket通信，上述方式的使用是單向的，因此可能無法顧及到雙向通信，而Socket通信是借助瀏覽器插件并且可以在Web端實現(xiàn)的，并且受客戶端限制較少。

（5）網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)的應用。通過利用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)以及智能控制技術(shù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間的相互連接，該技術(shù)既包括不同家電之間的連接，即家用電器之間可以互相識別對方，共同協(xié)作發(fā)揮作用，同時也可以實現(xiàn)家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的相互作用聯(lián)系。

目前計算機技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到第五代普適計算，可以實現(xiàn)不同終端以及網(wǎng)絡(luò)之間的相互聯(lián)系、相互協(xié)作。通過以人為中心的Oxygen實現(xiàn)人機交換任務(wù)、跟蹤存檔、尋找信息等功能，這些功能為實現(xiàn)家居智能化打下了堅實的基礎(chǔ)。并且通過計算機軟件與硬件服務(wù)器的應用，加之相應的通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交互應用真正實現(xiàn)了基于遠程操作、實時監(jiān)控的智能家居系統(tǒng)，用戶可以在任何時間任何地方通過手機、平板等智能設(shè)備的瀏覽器及相關(guān)APP訪問操作系統(tǒng)界面實現(xiàn)對家用電器及一些設(shè)備的控制與監(jiān)控，計算機技術(shù)作為家居智能化中最基礎(chǔ)的一環(huán)，為智能家居的發(fā)展起到了巨大的推動作用。