物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及智能家居應(yīng)用研究

梁嫄惠，程步云

（黃河科技學(xué)院，河南 鄭州 450063）

0 引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會(huì)發(fā)展進(jìn)步中發(fā)揮了重要作用，其具體是指借助各種信息傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集管控對(duì)象的詳細(xì)信息的技術(shù)。其可以通過(guò)通信技術(shù)手段與互聯(lián)網(wǎng)形成互聯(lián)互通局面，確保物聯(lián)網(wǎng)充分發(fā)揮價(jià)值?，F(xiàn)階段為了滿足大眾需求，智能家居系統(tǒng)得到重視，成為物聯(lián)網(wǎng)拓展應(yīng)用的重要方向。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從技術(shù)構(gòu)架層面進(jìn)行分析，主要包括三個(gè)層面：感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。這三個(gè)層面中感知層是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮功能的前提，將物聯(lián)網(wǎng)看作人體，而感知層便相當(dāng)于人體的神經(jīng)末梢，通過(guò)此部分內(nèi)容可以全面地感知物體外形，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別、收集相關(guān)信息數(shù)據(jù)，其中具體涉及物理量、標(biāo)識(shí)及化學(xué)量等，同時(shí)感知層還具備向其他設(shè)備傳輸采集信息內(nèi)容的功能。而網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于人體的大腦中樞，主要負(fù)責(zé)對(duì)感知層傳遞的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理及結(jié)合具體需求再次傳遞，該部分是物聯(lián)網(wǎng)功能實(shí)現(xiàn)的重要紐帶，也是保證物聯(lián)網(wǎng)功能順利落實(shí)執(zhí)行的基礎(chǔ)。應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)的對(duì)外連接端口，不同行業(yè)會(huì)結(jié)合本行業(yè)具體需求開(kāi)發(fā)相應(yīng)的功能，通過(guò)應(yīng)用層與用戶實(shí)現(xiàn)互動(dòng)。此層面是支持用戶應(yīng)用服務(wù)平臺(tái)和應(yīng)用支撐平臺(tái)的關(guān)鍵[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)主流技術(shù)及特點(diǎn)

2.1 傳感技術(shù)

傳感技術(shù)多應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)感知層，以傳感器的形式助力物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息收集工作，借助傳感技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)可全面、具體地感知識(shí)別物體的化學(xué)量、物理量及標(biāo)識(shí)等。在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用傳感技術(shù)主要具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：其一是數(shù)字化水平大幅度提高，借助傳感器可將識(shí)別收集的信息內(nèi)容轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，將待傳遞的信息內(nèi)容壓縮，有效提高信息傳遞效率，同時(shí)在傳感器的數(shù)字化技術(shù)手段支持下，保障信息傳遞的完整性和準(zhǔn)確性。其二是傳感器技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的功能多樣性發(fā)展提供支持。隨著傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步，為了滿足大眾需求，各種類型、型號(hào)的傳感器面世，靈活地運(yùn)用傳感器為物聯(lián)網(wǎng)功能的順利實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)保障。其三是網(wǎng)絡(luò)化大幅度提高信息傳輸效率，有效促進(jìn)傳感技術(shù)好網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密連接，可有效保障信息數(shù)據(jù)及時(shí)上傳。

2.2 RFID技術(shù)

RFID技術(shù)也被稱為無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)，屬于無(wú)線通信技術(shù)之一，在對(duì)觀測(cè)目標(biāo)實(shí)時(shí)定位方面占據(jù)極大的優(yōu)勢(shì)，此技術(shù)是一種通過(guò)向觀測(cè)目標(biāo)發(fā)射無(wú)線電信號(hào)從而為其添加標(biāo)簽，以此為依據(jù)實(shí)時(shí)觀測(cè)目標(biāo)對(duì)象信息的技術(shù)。該技術(shù)具有以下特點(diǎn)，其一為非接觸識(shí)別，以無(wú)線電傳輸信號(hào)為基礎(chǔ)，將自由空間作為介質(zhì)進(jìn)行信息傳輸工作，此過(guò)程不需要介質(zhì)提供支持。其二是使用便捷性和重復(fù)循環(huán)利用，此技術(shù)可隨著需求變化及時(shí)對(duì)標(biāo)簽信息進(jìn)行修改或者刪除，從而實(shí)現(xiàn)高效管理及循環(huán)利用[2]。

2.3 Zigbee技術(shù)

Zigbee技術(shù)是一種適用于近距離傳輸信息，在功能上與無(wú)線藍(lán)牙技術(shù)表現(xiàn)相似的技術(shù)。此技術(shù)在應(yīng)用時(shí)存在局限性，對(duì)距離有一定的要求?；诖耍鄶?shù)都被應(yīng)用在家庭之中。此技術(shù)具有以下特點(diǎn)，其一是耗能較低，一般情況下Zigbee技術(shù)都處于休眠狀態(tài)，因此其對(duì)能源消耗量極低，同時(shí)此技術(shù)發(fā)射功率較小，其運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)，自身耗能也相對(duì)較低。其二是設(shè)備容量大，此技術(shù)可以容納多臺(tái)機(jī)器設(shè)備，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)共享，這可以有效助力網(wǎng)絡(luò)通信交互，形成互聯(lián)互通局面。

3 智能家居闡述及目前我國(guó)智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 智能家居內(nèi)涵闡述

智能家居是以用戶住宅為載體，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)支持，從而實(shí)現(xiàn)家庭設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施自動(dòng)化管控，智能家居的應(yīng)用發(fā)展為大眾生活帶來(lái)更多便利。從2008年開(kāi)始，智能家居系統(tǒng)便得到重視，進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展階段，經(jīng)過(guò)幾年時(shí)間的探討，在2012年我國(guó)的智能家居系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)取得突破，相關(guān)技術(shù)趨于成熟已經(jīng)得到實(shí)踐應(yīng)用。但從實(shí)際情況分析，智能家居仍存在很多疏漏，這些問(wèn)題的存在導(dǎo)致該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)普及仍有很長(zhǎng)一段路程要走。

3.2 目前我國(guó)智能家居系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前智能家居行業(yè)研究成果已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，充分發(fā)揮了該系統(tǒng)的價(jià)值，例如門(mén)禁系統(tǒng)、可視對(duì)講系統(tǒng)以及燈光窗簾控制系統(tǒng)等，為大眾的生活帶來(lái)更多便利，大幅度提高公眾生活質(zhì)量，但由于研究時(shí)間較短，很多標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)不完善，以及市場(chǎng)監(jiān)管體系不完善，所以與“智能家居系統(tǒng)”相配套的產(chǎn)品一直存在良莠不齊、真假參半的問(wèn)題。同時(shí)隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展革新，智能家居得到支持，各種新產(chǎn)品層出不窮，但開(kāi)發(fā)技術(shù)不完善導(dǎo)致產(chǎn)品難以得到預(yù)期效果，在使用時(shí)很容易出現(xiàn)隱患，這阻礙了智能家居發(fā)展，至今為止，該技術(shù)也未實(shí)現(xiàn)大面積普及。最后目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)仍處于發(fā)展階段，在一定程度上阻礙了智能家居系統(tǒng)整合，所以智能家居也缺乏統(tǒng)一的接口和服務(wù)協(xié)議，所以各種設(shè)備及子系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)兼容，想要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通存在較大難度，這就需要各行各業(yè)共同努力，促進(jìn)技術(shù)手段發(fā)展，構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[3]。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用

4.1 家用電器的個(gè)性化應(yīng)用

目前智能家居系統(tǒng)在家居方面應(yīng)用極廣，為了滿足大眾生活需要，智能化家用電器得到迅速發(fā)展。例如目前的智能烤箱、智能冰箱及智能空調(diào)等，智能烤箱可借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)遠(yuǎn)程操作烤箱，用戶在下班之前遠(yuǎn)程操控，在下班到家之后便能立刻享受佳肴，可極大縮短時(shí)間消耗。智能空調(diào)可助力用戶遠(yuǎn)程操作，結(jié)合個(gè)人習(xí)慣設(shè)置不同模式。而智能冰箱借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)加強(qiáng)用戶對(duì)冰箱食品的管控，從而確保冰箱溫度適宜，足以支撐食品保持最新鮮狀態(tài)。另外借助手機(jī)等移動(dòng)終端，便于用戶及時(shí)了解冰箱內(nèi)食品類型和存放時(shí)間，進(jìn)而及時(shí)進(jìn)行處理，從而避免出現(xiàn)浪費(fèi)情況。

4.2 紅外網(wǎng)關(guān)和家電遙控

智能家居逐漸受到大眾青睞，其存在的弊端也不斷顯現(xiàn)，其中最為顯著的問(wèn)題便是兼容性和統(tǒng)一性差，現(xiàn)階段無(wú)法借助統(tǒng)一平臺(tái)對(duì)不同品牌的智能家居設(shè)備進(jìn)行操控，只能依靠其他手段輔助進(jìn)行管控。紅外線控制器是解決上述問(wèn)題的有效途徑，通過(guò)向移動(dòng)終端發(fā)送指令從而實(shí)現(xiàn)家電功能控制，輔助用戶發(fā)揮智能家居功能。目前，市場(chǎng)上此類產(chǎn)品五花八門(mén)，但需要連接網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 智能攝像頭監(jiān)控

目前家庭生活中安全問(wèn)題最為重要，老人和小孩一直是弱勢(shì)群體，在相關(guān)技術(shù)的支持下，智能攝像頭深受大眾喜愛(ài)，成為目前應(yīng)用較為廣泛的智能工具之一。與傳統(tǒng)攝像頭相比，其攝像功能更為高效，畫(huà)面細(xì)節(jié)更加清晰，通過(guò)高清云眼，可借助智能終端查找細(xì)節(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛藏的隱患。應(yīng)用智能攝像頭監(jiān)控之后，人們隨時(shí)利用移動(dòng)終端查看家中現(xiàn)狀，并將視頻保存，另外目前的智能攝像頭還具備實(shí)時(shí)對(duì)話和語(yǔ)言通話功能，這大幅度提高交流互動(dòng)效率，也為人身安全營(yíng)造安全保障[4]。

4.4 智能門(mén)鎖和電子貓眼

電子貓眼具備拍照和錄像功能，可在主人不在家之時(shí)，記錄訪客外貌，從而便于用戶查找和回訪，如果訪客存在不軌之心時(shí)，安防系統(tǒng)可及時(shí)向用戶發(fā)送警報(bào)。另外智能門(mén)鎖與移動(dòng)設(shè)備有效聯(lián)合，可為用戶精準(zhǔn)提供家人回家時(shí)間?，F(xiàn)階段，市場(chǎng)上此類設(shè)備種類多樣，且多數(shù)都具備解鎖和感應(yīng)解鎖功能。

4.5 家庭娛樂(lè)設(shè)備

傳統(tǒng)的家庭影院已經(jīng)無(wú)法滿足大眾不斷增長(zhǎng)的娛樂(lè)需求，隨著科技發(fā)展，體感游戲的出現(xiàn)為大眾帶來(lái)新的娛樂(lè)體驗(yàn)。這種游戲深受青少年學(xué)生喜愛(ài)，但目前體感類游戲仍處于開(kāi)發(fā)研究階段，滿足需求的游戲較少，因此如何促進(jìn)硬件設(shè)備開(kāi)發(fā)，滿足青少年及更多年齡層面的游戲娛樂(lè)需求是智能家居研究的重要方向。

4.6 健康檢測(cè)及環(huán)境檢測(cè)設(shè)備

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，身體健康監(jiān)測(cè)設(shè)備得到快速發(fā)展，目前市場(chǎng)上智能手環(huán)和智能手表等得到廣泛應(yīng)用，靈活借助現(xiàn)代傳感及時(shí)記錄使用者的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)，不同智能化程度的設(shè)備會(huì)自行結(jié)合設(shè)備構(gòu)成分析相關(guān)數(shù)據(jù)信息，從而對(duì)使用者的身體健康情況作出評(píng)估。同時(shí)目前在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，各種化學(xué)試劑、建筑材料等的使用，對(duì)身體健康造成一定威脅，尤其是空氣質(zhì)量問(wèn)題，現(xiàn)階段霧霾和甲醛較為常見(jiàn)等，導(dǎo)致空氣質(zhì)量檢測(cè)器得到青睞，目前，市面上的空氣監(jiān)測(cè)器可以實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)的PM2.5及是否出現(xiàn)煤氣泄漏等問(wèn)題進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從而助力使用者及時(shí)了解并采取措施調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量，為大眾身體健康提供保障。某品牌的空氣凈化盒子應(yīng)用范圍較廣，此設(shè)備具備智能調(diào)控功能，設(shè)置成智能模式后，便能自動(dòng)對(duì)室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，如果室內(nèi)的PM2.5數(shù)值超標(biāo)，該產(chǎn)品就會(huì)通過(guò)控制空氣凈化器工作，等到符合標(biāo)準(zhǔn)之后，產(chǎn)品會(huì)自動(dòng)關(guān)閉調(diào)控系統(tǒng)，從而確保室內(nèi)空氣質(zhì)量維持穩(wěn)定[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和智能家居有緊密聯(lián)系，想要促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中充分發(fā)揮作用，還需要繼續(xù)努力。雖然當(dāng)前智能家居具有廣闊的發(fā)展前景，在安防、健康保障、智能家電及智能監(jiān)控等方面發(fā)揮了重要價(jià)值，但想要保證智能家居進(jìn)一步發(fā)展，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展不可或缺，只有確保兩者共同進(jìn)步，才能為大眾帶來(lái)更為便捷的生活。