江蘇省鹽城技師學院 黃麗麗
隨著信息技術的不斷發(fā)展,萬物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)技術被廣泛提及,通過將各種智能軟件與硬件設施相結(jié)合讓人們動一動手指或者動一動嘴唇就可以控制各種設備,這一特點也使物聯(lián)網(wǎng)技術被廣泛應用于智能家居中來提升居住者的舒適感與生活品質(zhì)。本文通過介紹物聯(lián)網(wǎng)技術與智能家居的產(chǎn)生及發(fā)展過程,探討了現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居中的具體應用,最后對物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居中應用的缺點及未來發(fā)展趨勢進行了探討。以期為我國物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居當中的發(fā)展做出微薄的理論貢獻。
隨著第三次科學技術改革的興起,信息化技術有了突飛猛進的發(fā)展并廣泛應用于各個行業(yè),物聯(lián)網(wǎng)技術就是依托于信息化技術的應用而生的。物聯(lián)網(wǎng)技術使人們生活當中的普通物品借助網(wǎng)絡技術變得更加智能化,通過信息技術促進了物理世界的相互交融,重新構(gòu)建了人們與物體之間交互的方式。目前在物聯(lián)網(wǎng)技術的應用過程中,其應用于智能家居是最常見的、最貼近人類生活的一種方式,互聯(lián)網(wǎng)技術將室內(nèi)家居與居住者通過一部智能終端設備緊密的聯(lián)系起來,使智能家居能夠通過內(nèi)部算法及主人的設計變得更加人性化,使居住者通過簡單的手動或語音就能達成娛樂、家電使用等目的,極大的提升了人們?nèi)粘I畹谋憬莩潭群椭腔刍潭取?/p>
互聯(lián)網(wǎng)技術并不是一個創(chuàng)新型的技術,而是對現(xiàn)有的先進技術的整合,從嵌入式微處理節(jié)點到通過對單數(shù)據(jù)、智能算法、信息技術、通信技術、自動控制、遙感技術等一系列技術進行融合改進來運用到各種需要操縱的物體中。物聯(lián)網(wǎng)包含三個層次:感知層、傳送層和應用層。感知層主要用于識別物體的各種基礎信息,如同我們的皮膚一樣;傳送層則是物聯(lián)網(wǎng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng),將感知層采集到的信息傳遞到處理器當中進行分析處理;應用層像是一名執(zhí)行者,在對信息進行分析之后按照設定運行。
作為包含各類高科技技術的跨學科綜合應用,物聯(lián)網(wǎng)初次被提出是在1999年,方式的麻省理工學院成立Auto-ID研究中心,在進行RFID技術的研發(fā)過程中,將RFID與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合了起來,提出了產(chǎn)品電子代碼(EPC)解決的方案,這時互聯(lián)網(wǎng)技術是“泛在計算”這一個大框架下的一個小分支,產(chǎn)生了這一技術的雛形,而RFID也一直作為物聯(lián)網(wǎng)技術最重要的發(fā)展部分[1]。隨著研究的不斷進行,這項技術被應用的越來越廣泛,美國《技術評論》也在2003年提到互聯(lián)網(wǎng)技術將會成為改變?nèi)藗兩畹氖蠹夹g之一。直到2005年,“物聯(lián)網(wǎng)”這一概念在突尼斯舉行的世界電聯(lián)報告中被正式確立,并在之后幾年的金融危機復蘇時期迅速風行于世界各國。在我國,物聯(lián)網(wǎng)技術的研究也在《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃(2006-2020年)》當中與新一代寬帶移動無線通信技術等一起列入國家重點研究領域當中[2]。
智能家居這一概念最早源自于20世紀80年代,當時電子信息技術剛剛興起,與家電開始初步結(jié)合起來,住宅開始實現(xiàn)電子化。到了20世紀80年代中期,信息技術應用于各類家電,智能通信設備、智能電器、電子化住宅安全防范等被廣泛應用,住宅自動化概念開始出現(xiàn)。到了20世紀80年代末期,通信技術與信息化技術結(jié)合,通過各地區(qū)的主線技術對住宅當中的通信設備、家電以及安防系統(tǒng)進行監(jiān)控與管理,在國外這種模式被稱作“Smart Hloe”,是現(xiàn)代智能家居的原型[3]。在智能家居的發(fā)展過程中,逐漸形成以住宅為平臺,兼容建筑、網(wǎng)絡通信系統(tǒng)、信息化家電、家電設備的自動化,并且能夠在住宅當中實現(xiàn)家電安裝設計結(jié)構(gòu)、家電服務、家電管理為一體的人性化、便捷高效且安全舒適的居住環(huán)境。
進入21世紀以來,智能家居的發(fā)展更是千變?nèi)f化,各種各樣的高科技技術在家電當中的應用形式也更加豐富,在設計方面更加注重擬人化與自動化。此外,智能家居在技術手段上經(jīng)歷了四個發(fā)展階段,第一個階段是基于家具家電設備同主線、兩芯線進行家庭組網(wǎng),以此來實現(xiàn)對屋內(nèi)燈光、窗簾開合、物體增強、安防等功能的控制。第二個階段主要是基于RS-485線、 部分基于IP技術進行組網(wǎng),并搭載視頻通訊技術,實現(xiàn)對講、遙控。第三個階段通過家居的智能化集中控制,通過一個主機來控制安防工作、計量工作等。第四階段發(fā)展成為全IP技術,住宅當中的每個設備基于ZigBee等技術,搭載了云計算,能夠基于住宅主人的日常習慣、需求等實現(xiàn)個性化定制。目前市面上流行的智能家居普遍是第3代產(chǎn)品,第4代產(chǎn)品由于還處在研發(fā)初期,價格較貴并且性能不穩(wěn)定還未得到廣泛應用。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為智能家居引入了新的發(fā)展模式與發(fā)展空間,且物聯(lián)網(wǎng)應用到智能家居當中,能夠通過射頻識別(RFID)、定位系統(tǒng)、激光掃描、遙感技術等將住宅里的家具與居住者的手機設備連接起來進行遠程控制,實現(xiàn)設備之間的信息耦合、交換與通訊,從而達到對整個居住空間進行監(jiān)控和管理的目的。目前物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居中的應用主要有以下幾個方面。
居住區(qū)域的光線與生活的舒適性緊密相關,傳統(tǒng)的建筑物主要依靠建筑設計過程當中窗戶的朝向來進行采光,再配合燈光設計滿足夜晚燈光需求,在有了物聯(lián)網(wǎng)技術之后,無論是白天還是夜晚的室內(nèi)照明與光線都能得到智能化的控制,使整個建筑內(nèi)部的光線始終滿足居住者需求。物聯(lián)網(wǎng)技術應用到燈光控制過程當中主要是結(jié)合窗簾、燈具,通過設計智能程序來實現(xiàn)智能化目的,通過在窗戶周圍放置自然光線感應設備,在調(diào)整參數(shù)之后實現(xiàn)窗簾每天在固定的時間打開或者關閉,使燈具能夠根據(jù)自然界的光線以及室內(nèi)的明暗程度實現(xiàn)自動開關以及亮度調(diào)節(jié)。例如在對燈具進行控制時,光線感應設備與燈光的開關以及調(diào)節(jié)器線路相連,光線感應設備成為了燈具的感知器與控制器,在物聯(lián)網(wǎng)這一接入層進入之后使光線傳感器與燈具在時間與光線節(jié)點上進行通訊,再通過內(nèi)部搭載的智能系統(tǒng)傳達服務指定,最終由建筑主人通過電腦、平板、手機等這些智能終端進行應用。用戶只要通過智能終端設備根據(jù)自己的喜好設置相關的參數(shù)就可以實現(xiàn)全屋無論是在白天還是在晚上都保持舒適的燈光亮度或者不用起身就能自動開關窗簾、調(diào)節(jié)燈具亮度。
除了光線之外,建筑內(nèi)部適宜人體的溫度、濕度同樣是影響居住舒適性的重要因素之一。而在傳統(tǒng)的建筑空間內(nèi)部,溫度與濕度的控制大多依賴于天氣或者自己利用加濕器、空調(diào)進行調(diào)節(jié)。而在物聯(lián)網(wǎng)技術應用于智能家居當中時,對溫度濕度的控制可以將溫濕度傳感器與空調(diào)結(jié)合起來,在溫濕度傳感器對室內(nèi)溫度和濕度進行測量之后,一旦數(shù)值超過或者低于設置的參數(shù)就會自動啟用空調(diào)設備進行調(diào)節(jié),讓整個建筑物內(nèi)部的溫濕度始終保持在一個宜人的狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)技術還可以將加濕器與智能終端設備聯(lián)系起來,將手機作為一個智能無線遙控器,實現(xiàn)對加濕器的一鍵遙控,例如在夜間休息時可以通過手機設定定時關閉加時器,并在第2天早晨某一時間開啟,或者結(jié)合手機內(nèi)部的健康檢測App與加濕器進行智能聯(lián)動,在健康檢測App檢測到皮膚狀態(tài)干燥時自動打開加濕器[4]。
將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于智能家居當中,家庭當中智能設備產(chǎn)生的一系列數(shù)據(jù),例如游戲資料、音影視頻資料、辦公資料等都可以通過互聯(lián)網(wǎng)存儲到云服務器之中,在搬家或者設備損壞、設備更換之后都可以隨時進行查看。此外,家庭設備當中的一些數(shù)據(jù)還可以在同一網(wǎng)絡狀態(tài)下實現(xiàn)各個電子設備之間的傳輸,這些設備彼此之間形成互相聯(lián)通的工具,使家庭成員之間能對這些資料充分利用共享,使資料的交互價值進一步增強,也有利于家庭數(shù)據(jù)資料的整合與存儲。通過物聯(lián)網(wǎng)技術還可以使建筑物內(nèi)部的各種家庭、智能設備更加穩(wěn)定可靠的運行,物聯(lián)網(wǎng)當中的大數(shù)據(jù)算法能夠通過對家庭內(nèi)部各種設備的數(shù)據(jù)進行分析和研究向主人客觀的分析和展示各類設備的損耗情況與隱含風險,并通過數(shù)據(jù)分析,設定每個設備最佳的運營方案。對于最重要的門禁安保系統(tǒng)來說,互聯(lián)網(wǎng)技術在搭載了監(jiān)控設備之后不僅能夠24h全天候的展示門口及屋內(nèi)情況,還能進行闖入報警、空間巡邏、火災、水災、地震報警等,居住者只需要通過一部手機就能隨時查看家中安全情況,還可以通過不斷優(yōu)化互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)使建筑物安全保障系統(tǒng)更加穩(wěn)定靈敏。這既能保證主人外出時家中的安全,還能在家中有老人或者小孩時起到一定的監(jiān)護作用。
物聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能家居中,在終端設備上諸如天氣預報、運動信息、瀏覽偏好也可以被家中的各種智能設備了解到。例如,在家庭影視、音樂、游戲、通訊中,物聯(lián)網(wǎng)技術充當著與外部的服務器進行溝通與交流的媒介,互聯(lián)網(wǎng)技術通過其他平臺建筑物主人的瀏覽與觀看記錄能夠智能化地做出娛樂推薦,推薦觀看者可能喜歡的電影、可能喜歡聽的音樂,真正實現(xiàn)了服務與設備之間的互動。并且物聯(lián)網(wǎng)技術還可以聯(lián)合燈光、電視、音響等相互組合,智能化或者通過主人操作設置各種各樣的場景[5]。例如在“觀影模式”下,通過手機操作或者設置參數(shù),房間燈光亮度自動減弱,窗簾自動關閉,影響效果轉(zhuǎn)換,溫度濕度達到適宜狀態(tài)。在“運動狀態(tài)”下自動打開運動健身視頻或者播放動感音樂,或者居住者自行設置在某一時間段自動打開電視、音響、家中的健身器材等。
(1)利用網(wǎng)絡對智能家居進行遠程控制是目前最為流行的應用方式,在物聯(lián)網(wǎng)技術搭載全球定位系統(tǒng)、遙感技術之后,能夠?qū)崿F(xiàn)對家中的各種家具進行遠程控制和遠程監(jiān)控的目的。即便人們在外出工作或者旅行的時候,也可以通過智能設備操縱家中的家電。例如通過監(jiān)控來確認外出時是否關閉水龍頭、在冬天馬上回家時提前打開空調(diào)、在家中語音控制各種家電、在疲憊的工作結(jié)束之后提前遠程遙控打開淋浴系統(tǒng)、在外出時控制家中的智能掃地機器人進行房間清潔等。這些遠程遙控技術一方面能夠高效率的滿足人們的生活需求,還能合理利用和節(jié)約時間。(2)互聯(lián)網(wǎng)技術在對家具進行控制時,也保留了住宅內(nèi)部燈光、水電等系統(tǒng)的手動開關,運用物聯(lián)網(wǎng)技術無需對傳統(tǒng)的開關進行改造,這能夠滿足不同年齡、不同生活習慣的家庭成員的需求。并且保留手動開關與互聯(lián)網(wǎng)技術相互配合既能夠避免局部智能設備由于臨時故障或者客人找不到控制器而產(chǎn)生的尷尬,也能夠根據(jù)不同生活情境實現(xiàn)對居住空間的最優(yōu)管理。
物聯(lián)網(wǎng)技術自產(chǎn)生和發(fā)展以來,在技術方面不斷改革,在智能家居的應用中也取得了重大的突破。但物聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能家具當中仍然有許多不穩(wěn)定因素與問題[6]。
(1)行業(yè)中缺乏統(tǒng)一的物聯(lián)網(wǎng)技術標準:物聯(lián)網(wǎng)接觸在智能家具當中的應用離不開各種各樣的高科技手段的支持,其中通信技術尤為重要,然而目前我國通信行業(yè)仍在不斷完善與整合過程當中,雖然5G技術已在世界范圍內(nèi)遙遙領先,但在應用過程中缺乏統(tǒng)一的技術標準和安全標準,且尚沒有實現(xiàn)全覆蓋。因此在未來,通訊技術仍然是物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居中應用最主要的發(fā)展趨勢,而一個行業(yè)技術標準的制定是意向長期而又艱巨的,需要科研人員根據(jù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中的關鍵技術進行技術標準認定,也需要政府監(jiān)管部門對產(chǎn)品的質(zhì)量與安全進行嚴格把控。
(2)國內(nèi)智能家居普及不廣泛:盡管將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能家居當中能夠極大的提升居住環(huán)境質(zhì)量,提升家居的操作便捷性,但由于物聯(lián)網(wǎng)技術與智能家居的融合尚不夠成熟,人們普遍不太愿意接受,這一現(xiàn)象歸根結(jié)底還是由于技術發(fā)展的不穩(wěn)定性以及缺乏推廣。因此未來搭載物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居的全面推廣是大勢所趨,生產(chǎn)商與銷售商應該積極地開拓市場,整個行業(yè)也應該建立健全生產(chǎn)標準,使購買者沒有技術問題方面的后顧之憂,使越來越多的消費者愿意信賴、愿意嘗試智能家居。
(3)缺乏自主研發(fā)能力:國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能家居當中雖然勢頭正猛但羽翼未豐。在未來,我國應該積極吸取別國發(fā)展過程當中的經(jīng)驗,廣泛吸納互聯(lián)網(wǎng)技術方面的優(yōu)質(zhì)人才,建立自己的自主科研團隊,并根據(jù)中國消費者居家習慣和消費需求對智能家居進行技術與服務方面的創(chuàng)新。此外,國家也應該大力支持物聯(lián)網(wǎng)技術研發(fā)團隊與研發(fā)企業(yè),加大投資力度,使物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居當中的應用更加深入、更加高效,讓這項技術真正為人們的居家生活提供更優(yōu)質(zhì)的服務。
綜上所述,在物聯(lián)網(wǎng)技術崛起的過程中,一系列相關的應用與服務也相應產(chǎn)生,而智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)整個產(chǎn)業(yè)當中舉足輕重的一環(huán),具有巨大的市場潛力。在物聯(lián)網(wǎng)技術應用于智能家居受到越來越多關注的過程中,產(chǎn)品本身價格較高、是否科技性與實用性并存等問題也困擾著廣大消費者使他們望而卻步。因此,物聯(lián)網(wǎng)技術應用到智能家居當中要著重突破技術難關,使智能家居更加人性化、更具智能性,讓消費者真正感受到它的便利性,讓智能家居變得“物超所值”。
引用
[1] 顧天威,王瑋,李晶,等.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居發(fā)展趨勢探究[J].包裝與設計,2021(4):116-117.
[2] 任道玉,楊寧.初探物聯(lián)網(wǎng)在人工智能生活中的實際應用[J].網(wǎng)絡安全技術與應用,2021(10):122-124.
[3] 關健榮.基于物聯(lián)網(wǎng)技術的智能安防領域的運用[J].信息與電腦(理論版),2022,34(1):189-191.
[4] 羅振宇.物聯(lián)網(wǎng)技術的智能家居系統(tǒng)設計與應用[J].電子世界, 2021(19):5-6.
[5] 王瑞紅.淺析物聯(lián)網(wǎng)技術在智能建筑中的應用[J].智能建筑與智慧城市,2022(1):46-48.
[6] 鄒志君.物聯(lián)網(wǎng)背景下建筑智能化技術的應用分析及發(fā)展趨勢[J].無線互聯(lián)科技,2021,18(21):77-78.