基于大數(shù)據(jù)分析的“互聯(lián)網(wǎng)+”智能家居系統(tǒng)

張思源

摘 要 如今，智能家居正在以一種遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般人們平常想象的迅猛速度發(fā)展。智能化服務(wù)是解決當(dāng)前智能家居領(lǐng)域可能存在的一些復(fù)雜問題的有效途徑，物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代技術(shù)的高效開發(fā)和應(yīng)用密切相關(guān)，尤其是為信息安全問題和技術(shù)普及應(yīng)用問題提供了強(qiáng)有力的保障，為未來智能家居相關(guān)技術(shù)的穩(wěn)定健康發(fā)展和應(yīng)用提供條件，為未來智能家居相關(guān)技術(shù)的穩(wěn)定健康發(fā)展和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，也將推動相關(guān)服務(wù)不斷向?qū)I(yè)智能化服務(wù)演進(jìn)。

關(guān)鍵詞 智能家居 物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù) 互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TN925;TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0007-02

1 緒論

1.1 智能家居的背景

伴隨著現(xiàn)代計算機(jī)信息技術(shù)、智能終端信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速進(jìn)步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也進(jìn)入了“萬物互聯(lián)”的時代。如今，智能家居正在以一種遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般人們平常想象的迅猛速度發(fā)展，單個的智能產(chǎn)品已無法滿足消費(fèi)者對智能產(chǎn)品的需求，一種以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，用戶可以通過手機(jī)或者平板等設(shè)備直接控制智能家具的系統(tǒng)正在興起。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)可靠數(shù)據(jù)表明，我國物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場規(guī)模增長迅速，增長率接近每年30%，并預(yù)計到2022年，我國的智能家居市場規(guī)模將會超過2000億元，2025年全球市場預(yù)計將達(dá)到15億臺，涵蓋智能冰箱、電動窗簾、智能煙感和家庭監(jiān)控/安全等產(chǎn)品，發(fā)展空間巨大。[1]

1.3 智能家居研究的意義

智能家居不僅可以為人類提供高品位的現(xiàn)代家庭生活，還可以將家居環(huán)境從原來被動、靜態(tài)的監(jiān)控結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)、智能的監(jiān)控設(shè)備，提供用戶全方位的家庭信息交互管理功能。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線智能傳感器技術(shù)應(yīng)用對現(xiàn)代家庭的燈光自動控制，以及家電的物聯(lián)網(wǎng)都提供了一種很好的解決辦法。

1.4 主要研究方向

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)化

智能家居在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、使用過程中需要涉及的關(guān)鍵技術(shù)多種多樣，但目前我國智能家居應(yīng)用市場沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對其進(jìn)行嚴(yán)格限制。因此，需要通過無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列的技術(shù)方式，來實現(xiàn)其與智能家居相關(guān)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高度統(tǒng)一。由此用戶在今后選擇使用智能家居時就會具有廣泛的應(yīng)用范圍，而不是只局限于一家。

1.4.2 智能化

目前，智能家居相關(guān)產(chǎn)品的工業(yè)智能化應(yīng)用程度較低，不能完全適應(yīng)現(xiàn)代人們對于智能家居產(chǎn)品的更高性能需求。智能家居在未來快速發(fā)展的過程中，還需要企業(yè)不斷努力提升企業(yè)智能化管理水平。

1.4.3 節(jié)能化

節(jié)能與生態(tài)保護(hù)是永恒的主題，未來智能家居的發(fā)展必然走向節(jié)能。通過為用戶提供便捷的服務(wù)，將實現(xiàn)更大的節(jié)能和效率。逐步降低智能家居的成本，不斷提高工作效率。

2 系統(tǒng)的組成和設(shè)計

2.1 中央控制管理系統(tǒng)

智能家居具有中央智能管理控制中心系統(tǒng)，它相當(dāng)于一臺電腦的CPU或是人類的全部大腦，所有的智能子系統(tǒng)都將自動接入中央控制管理中心。中央電腦控制系統(tǒng)管理中心系統(tǒng)主要由中央電腦控制器、控制終端、服務(wù)器構(gòu)成。中央控制器由Zig bee協(xié)調(diào)器和RT5350組成，控制終端就是人們生活中常經(jīng)常用到的手機(jī)、平板電腦等設(shè)備，通過控制終端，用戶可以感受到一體化的控制和管理。對于家電、家居環(huán)境等，控制終端為用戶提供了高效的人機(jī)交互界面。 用戶通過控制終端發(fā)出指令，再通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)、處理和管理控制，最后通過子控制器完成對智能家電和家居環(huán)境的控制和查詢。[2]

2.2 家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能主要包括兩個方面：網(wǎng)絡(luò)通信和家庭控制。該智能系統(tǒng)在整個家庭應(yīng)用范圍內(nèi)將電腦、家用電器、自動化控制設(shè)備、照明系統(tǒng)、安全系統(tǒng)相連接，可以直接實現(xiàn)家中休閑娛樂控制設(shè)備、通信控制設(shè)備、照明設(shè)備、家用電器、監(jiān)控顯示裝置等家庭設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息管理，以及家庭數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)多媒體信息相互共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.3 智能家居設(shè)備管理系統(tǒng)

智能家居設(shè)備管理系統(tǒng)可以對家里的智能家具進(jìn)行控制和管理，并形成感知、記憶、判斷、推理的能力。通過管理系統(tǒng)，用戶可以通過手機(jī)、電腦等設(shè)備來輕松管理家用電器，進(jìn)行集中、定時、遠(yuǎn)程控制，從而真正達(dá)到利用智能家電管理系統(tǒng)實現(xiàn)智慧、節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的設(shè)計目的。

2.4 安全系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)主要產(chǎn)品包括安防火災(zāi)自動探測報警監(jiān)控系統(tǒng)、視頻安防自動監(jiān)控探測系統(tǒng)、智能家庭安防自動報警監(jiān)控系統(tǒng)等，并由協(xié)同監(jiān)控傳感器、視頻監(jiān)控攝像機(jī)、探測器共同整合組成整個家庭的智能安防監(jiān)控體系，是現(xiàn)代家居家庭安防的技術(shù)核心。

3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

嵌入式的移動物聯(lián)網(wǎng)家庭智能家居系統(tǒng)，是一種利用移動家庭智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)實現(xiàn)家庭設(shè)備中的信息以及數(shù)據(jù)的實時轉(zhuǎn)發(fā)、存儲和處理，此時系統(tǒng)的整體構(gòu)設(shè)要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能兩個方面進(jìn)行分析，并具體設(shè)計兩層整體系統(tǒng)的

結(jié)構(gòu)。

1.信息系統(tǒng)監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳感監(jiān)控設(shè)備。設(shè)計系統(tǒng)將集中的視頻監(jiān)控探測器與振動傳感器等，應(yīng)用于整合視頻攝像頭、氣敏振動傳感器以及高頻聲敏振動傳感器等監(jiān)控設(shè)備上，實現(xiàn)針對外部環(huán)境、信號與內(nèi)部物理活動條件等的遠(yuǎn)程探測，然后把探測信息發(fā)送至遠(yuǎn)程控制管理中心，以便于實現(xiàn)針對智能家居監(jiān)控設(shè)備的遠(yuǎn)程控制與安全管理。

2.中心控制平臺。此監(jiān)控系統(tǒng)的主要核心為用戶中心模擬控制系統(tǒng)平臺，發(fā)揮的核心功能主要是針對智能家居電子設(shè)備的遠(yuǎn)程控制與運(yùn)行管理，該系統(tǒng)體系硬件結(jié)構(gòu)主要分為中心模擬系統(tǒng)啟動器與系統(tǒng)中央模擬控制器，但每個用戶中心控制系統(tǒng)平臺必須是專屬的，需要有效地保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)不同組件之間的異構(gòu)性，使系統(tǒng)的應(yīng)用變得容易和簡單。實現(xiàn)的核心功能主要是：將獲取的信息發(fā)送至系統(tǒng)中央模擬控制器并對系統(tǒng)信息處理進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，然后把控制命令發(fā)送至中心模擬系統(tǒng)啟動器，由其負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)信息。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，在智能家居終端系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。傳感器應(yīng)用可以利用生活中的敏感元件來轉(zhuǎn)換和傳輸一些數(shù)據(jù)。在智能家居中，它們可以作為系統(tǒng)的眼睛進(jìn)行實時檢測，確保獲取準(zhǔn)確的信息。目前，大量的家用電器都在使用濕度傳感器，例如：冰箱中的氣體溫度變化和干濕度傳感器，空調(diào)系統(tǒng)中的室外氣體溫度和干濕度變化傳感器以及廚房中使用的抽油煙機(jī)氣體濕度傳感器等，從未來的發(fā)展來看，智能家居將實現(xiàn)智能化建設(shè)，傳感器也將得到廣泛應(yīng)用。依靠計算機(jī)分析平臺，在外界也可以實現(xiàn)自動化感知。[3]

3.2.2 無線通信技術(shù)

無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)按照無線通信覆蓋范圍以及通信距離，可以分為無線通信局域網(wǎng)和移動無線廣域網(wǎng)，是一種用于智能家居的低速無線局域網(wǎng)。其中，主要為WIFI、藍(lán)牙和Zig Bee等。[4]

1.WIFI無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。WIFI技術(shù)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種無線通信控制技術(shù)，已經(jīng)廣泛并成功地應(yīng)用于各類型家庭與企業(yè)辦公室的環(huán)境中。Wi-Fi存在一些非常嚴(yán)重的缺點(diǎn)，第一個缺點(diǎn)就是WIFI技術(shù)安全性較差，WIFI的安全性問題是一個致命性的缺點(diǎn)，數(shù)據(jù)包在相互的傳送過程中很容易被外界攔截和接收。另一個缺點(diǎn)是信號的穩(wěn)定性不強(qiáng)，容易被其它的無線電波信號干擾。

2.藍(lán)牙無線通訊技術(shù)。藍(lán)牙通訊技術(shù)也已廣泛應(yīng)用于最早的小型智能家居。藍(lán)牙最大的技術(shù)優(yōu)勢是易于廣播和組網(wǎng)，在個人或網(wǎng)絡(luò)數(shù)量較少的小型智能家居設(shè)備上實施起來更方便。但是由于傳輸數(shù)據(jù)距離較近而導(dǎo)致組網(wǎng)設(shè)備數(shù)量較少，一定程度上這也影響了目前藍(lán)牙傳輸技術(shù)。

WIFI在智能家居中的應(yīng)用優(yōu)勢不僅在于成本更低、性能更穩(wěn)定，與其他技術(shù)相比WIFI的實際覆蓋范圍更廣，可以替代傳統(tǒng)技術(shù)的缺點(diǎn)。在智能家居逐步發(fā)展的環(huán)境下，這項技術(shù)安全、耗能、傳輸速率上都有相對優(yōu)勢。

3.2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，結(jié)合了數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和共享等功能。主要用于智能家居解決應(yīng)用問題、自我識別錯誤、設(shè)備應(yīng)用和服務(wù)運(yùn)行、用戶數(shù)據(jù)等。隨著智能家居的積極發(fā)展，智能終端的使用越來越多，尤其是在系統(tǒng)的實際運(yùn)行中很容易產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決智能家居中存儲海量數(shù)據(jù)的問題，并保證隨著數(shù)據(jù)處理能力的提升，在海量數(shù)據(jù)下能夠提取出一些有價值的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，從而避免大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析可視化的壓力推動了系統(tǒng)效率的穩(wěn)定提升。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用對智能家居的發(fā)展具有重要作用。[5]

4 結(jié)語

智能家居為現(xiàn)代人的生活帶來更多便利，智能化服務(wù)是解決當(dāng)前智能家居領(lǐng)域可能存在的一些復(fù)雜問題的有效途徑，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)現(xiàn)代技術(shù)的高效開發(fā)和應(yīng)用，為信息安全問題和技術(shù)普及應(yīng)用問題提供了強(qiáng)有力的保障。為未來智能家居相關(guān)技術(shù)的穩(wěn)定健康發(fā)展和應(yīng)用提供保障，也將推動相關(guān)服務(wù)不斷向?qū)I(yè)智能化服務(wù)演進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王宇豪.物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[J].中國管理信息化，2020，23（04）：187-188.

[2] 賴南華.智能家居及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國高新科技， 2020（12）：125-126.

[3] ?，?智能家居關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電腦知識與技術(shù)，2020， 16（29）：206-207，209.

[4] 吳慶慶.互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].居舍，2020（03）：174-174，183.

[5] 張雷蕾.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2020，32（09）：152-154.