物聯(lián)網(wǎng)智能家居論文

實用文檔物聯(lián)網(wǎng)智能家居論文摘要：隨著人們生活品味的提高和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，智能家居將打破傳統(tǒng)家居的觀念，給智能家居走進千家萬戶帶來希望。今后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會在智能家居中占有很重要的位置，特別是它強大的感知技術(shù)會讓智能家居更加“智能”，給人們提供具有黏性的實用服務(wù)，甚至在某些方面具備類似人類的一些思維能力，這使得智能家居行業(yè)更加迅猛蓬勃地發(fā)展。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；家居物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；云計算智能建筑1984年誕生于美國，是世界上最早的智能建筑，其后，一些相對發(fā)達國家（如澳大利亞、歐洲、加拿大等）開始研究和開發(fā)智能家居和智能建筑產(chǎn)品。在國外智能家居已經(jīng)發(fā)展了近30年，尤其是在經(jīng)濟發(fā)達的國家和地區(qū)，智能家居的普及率已經(jīng)很高了，而在國內(nèi)，智能家居還處于起步階段，僅僅經(jīng)歷了10年左右的緩慢發(fā)展。發(fā)展緩慢最主要的原因是開發(fā)技術(shù)不成熟，尤其是在系統(tǒng)解決方案上，沒有完整的、全面的系統(tǒng)解決方案，僅僅只是把工作的重點放在一些控制子系統(tǒng)的研究上。就物聯(lián)網(wǎng)而言，可解釋為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。其意思有兩層：①其核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，它是建立在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展網(wǎng)絡(luò)；②通過用戶端延伸和擴展，可實現(xiàn)任何物品和物品之間進行信息交換和通訊?，F(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)已被廣泛應(yīng)用于污染監(jiān)控、物流監(jiān)控、智能檢索、智能交通、遠程醫(yī)療和智能家居等領(lǐng)域，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域擁有巨大的市場和廣泛的應(yīng)用范圍后，被開發(fā)商和業(yè)主所關(guān)注。可是，控制智能家居的方式僅僅是圖形界面控制，實在不夠“智能”的互聯(lián)網(wǎng)層面。因為有些研究要對參數(shù)范圍進行設(shè)定，從而達到自動控制的目的，其應(yīng)用類型也是有限的，所以針對可自控的智能家居系統(tǒng)作全面的研究是非常必要的。1智能家居主要應(yīng)用服務(wù)和對象關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)智能家居的主要應(yīng)用是針對產(chǎn)業(yè)市場方面的成熟度，用戶強烈的需求，科技、社會發(fā)展趨勢等方面進行考慮，主要集中在社區(qū)服務(wù)、低碳節(jié)能、跨屏娛教、健康監(jiān)護、家居管控、安防監(jiān)控等六類應(yīng)用中。1.1社區(qū)服務(wù)物聯(lián)網(wǎng)智能家居的最小單位是家庭。物聯(lián)網(wǎng)智能家居服務(wù)平臺能夠提供服務(wù)的主要有社區(qū)居家養(yǎng)老服務(wù)，設(shè)備、器材管理服務(wù)，社區(qū)支付、管理服務(wù)，社區(qū)醫(yī)療、衛(wèi)生服務(wù)，等等，如送餐、購物等派送類服務(wù)、網(wǎng)上家政服務(wù)等。1.2低碳節(jié)能針對節(jié)能降耗的目的，通過物聯(lián)網(wǎng)智能家居的服務(wù)平臺可以在保證用戶便利和舒適的基礎(chǔ)上協(xié)同管理室內(nèi)家電設(shè)備，從而達到高效使用能量資源的目的。例如，針對人員的室內(nèi)位置，對熱能、電能、水資源和燃氣資源進行系統(tǒng)的管控，通過節(jié)能算法對節(jié)能方式進行評估并生成報表。這樣，家庭服務(wù)器和家庭所有的智能設(shè)備聯(lián)動，可有效減少能源的浪費。1.3跨屏娛教物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)和閃聯(lián)標(biāo)準化體系可以應(yīng)用在娛教等方面，達到各種屏幕設(shè)備的優(yōu)劣勢互補，實現(xiàn)一種傳統(tǒng)獨立終端無法達到的應(yīng)用模式，為家居用戶提供全新的體驗。1.4健康監(jiān)護將健康管理信息技術(shù)融入物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術(shù)，即可在家庭中建立一種全新的健康管理模式，提供一種為所有家庭成員健康監(jiān)護的應(yīng)用。通過家庭網(wǎng)管的多傳感器健康生理指標(biāo)信息采集系統(tǒng)和標(biāo)準應(yīng)用層接口、健康管理服務(wù)（或第三方專業(yè)醫(yī)療服務(wù)）所建立的家庭健康醫(yī)療體系，可以為家庭提供遠程健康管理，健康監(jiān)護等一系列綜合性健康保健和治療服務(wù)。1.5家居的管理和控制通過各種監(jiān)控終端，如計算機、平板電腦或電視上嵌入智能家居微處理器，完成用戶和智能家居間的交互界面應(yīng)用，準確、全面地獲取智能家居的信息，通過分析家庭預(yù)警狀態(tài)，從而實現(xiàn)對所有家居設(shè)備的管理和控制。1.6安防監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)主要在物聯(lián)網(wǎng)智能家居平臺的基礎(chǔ)上添加多類異構(gòu)安防傳感器、網(wǎng)關(guān)和執(zhí)行器，同時和安防服務(wù)部門相互配合，共同組成綜合安防系統(tǒng)。根據(jù)安防系統(tǒng)分析結(jié)果對家居設(shè)備進行遠程控制、管理和服務(wù)機自動管理，同時基于家居狀態(tài)智能感知和分析策略，篩選典型異常事件，提供安防服務(wù)，從而實現(xiàn)智能安防。2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)信息產(chǎn)業(yè)和計算機產(chǎn)業(yè)被并稱為三次革命性創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的層次主要分為感知層、傳輸層和應(yīng)用層三個層級。其中，感知層是由傳感器等傳感技術(shù)元件構(gòu)成的，以實現(xiàn)對環(huán)境、材質(zhì)、物體狀態(tài)等一系列“物”的識別和信息采集；傳輸層的功能是保障數(shù)據(jù)的傳輸和計算；應(yīng)用層是針對所感知信息的應(yīng)用服務(wù)。2.1M2MM2M（machinetomachine）強調(diào)機器間的互聯(lián)傳輸是在廣域網(wǎng)絡(luò)中進行的。與此同時，對末端設(shè)備的互聯(lián)、兩化融合系統(tǒng)和集控管理等都有所關(guān)注。M2M業(yè)務(wù)是電信運營商向外擴展的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，起因是不甘只提供通信信道業(yè)務(wù)。由于專家和通信運營商的積極推動，M2M成為現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)較普遍的應(yīng)用形式，同時也得到了工業(yè)界的廣泛關(guān)注。MTC（機器類通信，machinetypecommunication）和H2H（人和人通信，humantohuman）這兩種不同的業(yè)務(wù)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)特性差別非常大。其中，新型的MTC具有小數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)特征，可概括為時間容忍、低移動性、小數(shù)據(jù)傳輸、大業(yè)務(wù)數(shù)量、分組交換。2.2RFID（射頻識別技術(shù)）為了監(jiān)控和管理“物”，為它們嵌入射頻識別技術(shù)，即RFID（RadioFrequencyIdentification）智能標(biāo)簽，結(jié)合已有的中間件技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等，構(gòu)建由一系列電子標(biāo)簽等集中構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)。除RFID以外，這個體系中還包括二維碼、條碼等識別碼，標(biāo)識物體是其最終目的。2.3傳感器網(wǎng)為了對“物”進行監(jiān)控和管理，在管控區(qū)域部署大量的“Mote”（智能塵埃）或“傳感節(jié)點”，用于采集大量的物理信息，集中處理實現(xiàn)復(fù)雜的、大規(guī)模的一系列監(jiān)測任務(wù)。與此同時，這些Mote通過匯聚節(jié)點、網(wǎng)關(guān)等一系列網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)連接起來，應(yīng)用處理中心便能夠獲得已采集的實時物體信息。2.4泛在網(wǎng)絡(luò)無所不在的網(wǎng)絡(luò)和無處不在的計算發(fā)展愿景，在某種程度上，與普適計算的核心思想是一致的。泛在網(wǎng)絡(luò)可在任何時刻、任何地點、任意物體之間互聯(lián)，是無所不在的網(wǎng)絡(luò)，它涵蓋了各種應(yīng)用，是一個比原有電信范疇更加巨大的網(wǎng)絡(luò)體系，容納了深度的信息通信技術(shù)應(yīng)用、廣泛的網(wǎng)絡(luò)連接和智能感知、控制等。3家居物聯(lián)網(wǎng)3.1智能家居的模塊架構(gòu)智能家居是眾多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中重要的一部分，與人們的日常生活息息相關(guān)。通過智能家居系統(tǒng)，人們能夠全方位地享受物聯(lián)網(wǎng)革命所帶來的智能化。圖1詳細介紹智了能家居系統(tǒng)的基本框架。下面簡要介紹將信息處理模塊化并帶有集中式信息處理模塊的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)。圖1智能家居系統(tǒng)框架3.1.1信息家電信息家電是利用電腦、電子技術(shù)和電信同傳統(tǒng)家電結(jié)合所誕生的新型產(chǎn)品。其實用性強、操作簡便，帶有PC的主要功能，價格低廉，是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭日常生活應(yīng)用的進一步深化，使得家用電器的操作和保養(yǎng)更加方便、實用、簡單，家庭生活品質(zhì)更高。洗衣機、電冰箱、微波爐等也最終會演化成智能化、數(shù)字化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化的信息家電。3.1.2通信模塊通信模塊的布線方式是根據(jù)各個家庭的組網(wǎng)特點和各個信息家電的不同屬性而選擇的。在需要升級改造的傳統(tǒng)家居中，通常傳統(tǒng)家居已有的布線（如電力載波等）會被利用在通信模塊中，無線傳輸（如ZigBee、藍牙、Wi-Fi、紅外等）是另一種通信方式。因為每一種信息家電所占用的信道帶寬各不相同，通常實際工程中會采用多傳輸方式混合組網(wǎng)來組建通信模塊。3.1.3信息處理模塊如果說通信模塊是實現(xiàn)信息傳導(dǎo)的神經(jīng)，那么信息處理模塊就可以被看作是整個智能家居系統(tǒng)的大腦。它能夠令每一個不同的信息家電實現(xiàn)協(xié)同工作和信息共享，它是智能家居系統(tǒng)中所必需的。它收集家庭中家電的每一條工作狀態(tài)和服務(wù)請求，對大量的數(shù)據(jù)實時進行處理，同時將處理結(jié)果傳輸?shù)焦δ茯?qū)動模塊。采用靈活性更高的分布式控制方式是未來智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。3.1.4外界信息接口模塊該模塊是家庭通向外界（如因特網(wǎng)）的網(wǎng)關(guān)，它不僅使家庭內(nèi)部相互獨立的家電達到信息共享的目的，而且還使得資源共享基于國際互聯(lián)網(wǎng)，與此同時，還拓展了共享的廣度和深度。今后，此模塊同樣會是智能家居發(fā)展的熱點。3.1.5功能驅(qū)動模塊信息家電通過功能驅(qū)動模塊和其他設(shè)備交換信息。由于家用電器沒有一個統(tǒng)一的功能標(biāo)準，不同的制造商電器功能也是不同的。為了控制這些電器，必須應(yīng)用功能驅(qū)動模塊。它能夠?qū)δ切┬畔⑻幚砟K所發(fā)送的指令進行翻譯，使其成為電平信號，電器便可以對其識別、執(zhí)行。同樣，信息家電的狀態(tài)信息也可以被反向翻譯成二進制信息，這樣信息處理模塊便能夠理解并對其進行處理。3.2家居物聯(lián)網(wǎng)的層次結(jié)構(gòu)盡管傳統(tǒng)智能家居提供了一些智能應(yīng)用，但在與感知技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有機融合方面還有所欠缺。為了實現(xiàn)對智能家居系統(tǒng)控制等方面的全面提升，必須把物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在智能家居環(huán)境中，其框架如圖2所示。圖2家居物聯(lián)網(wǎng)的框架圖通常家居物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)分為：應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層。3.2.1應(yīng)用層利用云計算技術(shù)，可以把大量的處理放在家庭外部。這樣做不但能夠降低智能家居的硬件成本，而且省去了家庭內(nèi)部復(fù)雜計算過程。借助各種技術(shù)，構(gòu)建智能家居的云感知模型，真正實現(xiàn)家庭內(nèi)部的物品感知、家庭事件感知、健康感知、用戶行為感知、用戶習(xí)慣感知、舒適度感知、語言感知等。與此同時，家庭服務(wù)商會對人們?nèi)粘Ｉ钐峁┧璧姆?wù)；家庭公共服務(wù)器能將各種表（包括煤氣表、水表、熱表、電表）的信號打包傳送到各智能部門以便費用的繳納和收取，具有抄表功能。3.2.2網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層包括物聯(lián)網(wǎng)的物理通信方式和智能家居原有的家庭網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)各個家電和傳感器不同的屬性，以不同的方式建立通信網(wǎng)絡(luò)。3.2.3感知層感知層主要包含執(zhí)行設(shè)備和傳感器設(shè)備。執(zhí)行設(shè)備由傳統(tǒng)的智能家居8大子系統(tǒng)承擔(dān)。感知設(shè)備由各種傳感器所承擔(dān)，其對象分為家庭環(huán)境和人本身。4物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展中的問題雖然家居行業(yè)邁入了智能化領(lǐng)域，但在發(fā)展中仍然存在諸多問題，主要有以下幾點。4.1安裝煩瑣，使用復(fù)雜整套智能家居的安裝在裝修的時候就必須完成，否則會破壞原裝修效果，影響美觀。對于老人和小孩這兩類人，操縱復(fù)雜的智能家居系統(tǒng)有很大的困難。4.2價格太高現(xiàn)有的智能家居產(chǎn)品價格在幾萬到幾十萬元之間不等，高昂的價格令普通家庭無法接受，所以，智能家居產(chǎn)品開發(fā)要考慮發(fā)展普通家庭用戶市場。4.3缺乏統(tǒng)一標(biāo)準雖然智能家居市場已經(jīng)發(fā)展很多年，但缺乏統(tǒng)一標(biāo)準，各自為戰(zhàn)，不能為用戶提供完全解決方案。所以，泛家居已經(jīng)大勢所趨，各個行業(yè)應(yīng)攜手共進，促進智能家居產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。5結(jié)束語隨著人們生活品味的提高和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，智能家居將打破傳統(tǒng)家居的觀念，給智能家居走進千家萬戶帶來希望。今后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)會在智能家居中占有很重要的位置，特別是它強大的感知技術(shù)會讓智能家居更加“智能”，給人們提供具有黏性的實用服務(wù)，甚至在某些方面具備類似人類的一些思維能力，這使得智能家居行業(yè)更加迅猛蓬勃地發(fā)展。參考文獻[1]張桂青，鹿曼，汪明.智能家居的“春天”來了[J].計算機科學(xué)，2013（06A）：398-402.[2]趙靜，喻曉紅，黃波，等.物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)體系與發(fā)展[J].通信技術(shù)，2010（9）：63-72.[3]張艷秋，李達，陳琦，等.智能家居產(chǎn)品綜述[J].傳感器世界，2011（08）：13-17.[4]寧煥生，徐群玉.全球物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展及中