物联网与智能家居
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物联网与智能家居范文第1篇
智能家居就是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居系统可以为您提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段，使您的生活更加舒适、便利和安全。笔者所在的课题组利用当前智能家居技术的新理念与技术，开发技术先进、性能卓越、实用性强的物联网智能家居实现系统，并指导学生掌握其管理与维护技术。
1 物联网智能家居实训系统组成和内涵
物联网智能家居实训系统由智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统，及物联网应用上位机管理软件组成，各子系统通过连接电缆进线连接，采用 ZigBee、wifi、3G 多种网络技术传输传感及控制信息。系统支持智能家居设计、安装、调试以及应用编程等多种方式来锻炼师生的技术水平，是一套既能展示物联网智能家居应用，又能掌握相应技能和知识的实训系统。
本开发平台实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用，比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet 端应用软件开发教学，设计提供了智能家居多个子系统的应用实训，该系统所涉及到的技术主要包括：电子电路、2.4GHz 高频通讯、ZigBee 无线网络、无线传感器、无线 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射频识别、3G、Ethernet、服务端软件开发。
开发平台提供了功能强大的以 ARM 处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到上位机管理平台，并存入数据库，支持远程访问，并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。
2 系统功能
针对职院学生，主要锻炼的是学生的动手能力和实际操作的技能。学生可以根据自己的设计想法改变模拟房间内环境，也可以通过一体式计算机通过因特网访问房间内自动化服务器，对智能设备、视频监控等远程控制、访问。该装置能进行智能家居系统设计、线路的设计与连接、调试、故障排除、系统配置等实验和实训。
在打分环节考虑到人为因素对比赛结果的影响，在系统中，特别设计了自动评分功能，对各个系统网络连通性、电源接线、软件配置进行自动化检测，为实训成绩提供客观的依据。
2.1 智能照明
包括智能照明管理软件模块、灯控模块/调光模块、通信模块、灯具，通过和网关通信，支持本地控制和管理软件远程控制，本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。
2.2 智能安防
包括智能安防管理软件模块、窗磁、烟雾感应器、主动红外入侵探测器、摄像机、双鉴探测器对非法入侵、火情、烟尘等监测，针对突发事件做出紧急处理，与 GSM/GPRS 短息猫联动，当发现有异常时摄像机自动截取画面并发送消息至指定手机或报警。
2.3 人脸识别门禁
人脸识别门禁系统由主人脸识别门禁机、门禁控制器和电锁组成（联网时外加电脑和网络通讯设备），使用方式属非接触方式，出入人只要在人脸识别门禁机附近（30-80 厘米）晃动一次，人脸识别门禁机就能将识别结果发送到门禁控制器上，然后由门禁控制器进行检查核对合法性，决定是否进行开门动作。整个过程只要在有效的使用范围内均可实现门禁管理功能。人脸识别门禁机安装门边墙内外，而不影响其工作。
人脸作为每个人身体的一部分、不能复制、安全可靠。并通过网络与电脑进行实时监控（可由电脑发指令开/关所有门，并可实时查看所有门的状态）、数据处理、查询、报表输出等。
2.4 智能音响
包括智能音响管理软件模块、情景音乐系统主机、高保真音箱，通过软件平台来控制音乐的播放。
2.5 智能冰箱
包括智能冰箱管理软件模块、RFID 读写器、食物冷藏柜。通过 RFID 技术实现食物管理功能，通过 PC管理平台访问，配合食品图示，能看到冰箱内的食物信息，食品提醒设置，一旦冰箱内食物短缺或过期，就会发送短息到指定手机。
2.6 能耗监测
包括能耗管理软件模块、智能插座、能耗统计模块。通过智能插座实现所有电器通过数据采集终端，无线网络，实现无线抄表、管理功能。可以定制统计分析功能，并通过监控系统控制台、智能手机实现可视化查看和管理，体现绿色节能理念。
2.7 环境监测
本系统包括环境监测管理软件模块、温湿度、光敏无线通信模块。实现温度、湿度、光敏等监测，针对环境参数设备智能开启相关设备自动调节环境温湿度或与其他系统进行联动，对突发事件做出紧急处理。
2.8 智能窗帘
本系统包括智能窗帘管理软件模块、窗帘控制器、电动窗帘，通过和网关通信，支持本地和管理软件远程控制， 本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。
2.9 上位机管理软件
系统包括照明、窗帘、能耗、电器、安防、环境监测、实训评估模块，本实训管理平台是以上各个系统的一个综合性、集中管理平台。内容包括：系统的实时状态查看、远程控制、数据存储、统计分析、参数设置、预警。如图1所示。
3 系统特色
真实的家居环境需要投入大量的人力物力，从实训的角度来说，需要耗费大量的时间和经历建造样板房，投入巨大。因此，设计采用模拟家居环境的智能家居系统，将涉及到的应用及控制模块和设备安装部署在可收缩的网孔板机柜上，减少对空间的占用，并可应用于以后的实训教学中。
智能家居实训系统安装在一个网孔板机柜上，可以收拢展开，展开后尺寸为 2.4m*0.8m*1.9m（长*宽*高），收拢后尺寸为 0.8m*0.8m*1.9m（长*宽*高），实训设备可以自由安装，具有很大的灵活性。
各系统的控制模块均安装在 86 盒内，可灵活部署在网孔板的任意位置，方便师生根据自己的设计完成施工。
4 总结
本文介绍了一个物联网智能家居实训系统的设计与实现，系统中模拟了智能家居中的部分场景，并在实验室环境中做了大量的模拟测试，程序运行良好。总之，进行基于 ZigBee 技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。
参考文献
[1]，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[J].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.
[2]向忠宏.智能家居[M].北京：人民邮电出版社.2002.
[3]陈龙涛，罗桂娥，周卫等.基于ZigBee 技术智能家居系统的研究与设计[J].微型机与应用，2010.29（20）：100-102.
作者简介
江进（1981-），男，江苏省句容市人。硕士学位。现为江苏农林职业技术学院信息工程系教师。研究方向为计算机技术。
物联网与智能家居范文第2篇
[关键词]物理网 智能家居 应用现状 开发
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）16-0249-01
传感器技术的逐步应用和网络技术的全面拓展，外加性能优良的传感器的大力应用，使得智能感知有所实现。无论是家居系统产品，还是网络概念家居均表明智能家居取得了一定的成效。因此，本文将依托物联网，重点探讨智能家居开发问题，不断增强家居功能，达到远程网络互联。
一、物联网的内涵
物联网形成于研究人员在不同领域的探索成果的汇总，研究人员在普适计算机方面开展的探索活动是物联网问题的根本原因。各个学者面向物联网给出了不同的定义，其中欧洲项目组认为物联网是商业和信息交流之间的参与者，可促进社会的前进，是可有效互动、和外部环境发生交换获取的信息数据，免受人为干预，能够自发做出某些行为，提供所需服务，可精准展现和作用真实生活的某些事件。但RFID项目组将物联网看作形成于标准通信协议之上，通过具备位移地址对应互联网物体组建的网络。物联网能够划分成不同的层次，其核心技术为射频识别以及纳米技术等。
二、智能家居概述
智能家居系统主要包含内网、外网以及网关这三个部分。对于内网主要是在家电及其余设施之间建立联系，属于局域网，而外网通常为小区局域网，可进行远距离传输。对于网关主要联系内网与外网，达到外网对内网的全面控制。
当下智能家居系统通常具备下述功能：其一，灯光智能控制。参照室内光线强度合理调整照明设备开光，进而让室内光线处于理想状态；其二，家电智能控制。围绕家电实施自动控制，可参照室内温度合理开关空调；其三，智能安防功能。现有家庭安防系统具备火警异常情况监控功能，如果出现异常，则安防系统便即发出警示，通过紧急处理将损失减小到最低程度。
另外，也涉及家居设线系统等内容。因在技术水平与经济成本等内容上存在制约，现下并未研制出成熟的家居系统，然而借助无线传感器自身突出的扩展能力，当设计系统时提前保留扩展接口，即便要增设设备或优化技术也无需面向现有系统开展改造调整活动，只要经由FIRMWARE升级，利用节点扩充便能够达到系统升级的目的。
三、物联网当前的应用情况
现阶段，对智能家居而言，物联网应用一般表现在家庭自动化以及安防系统等内容中。家庭自动化主要指代面向传统家用电器装设传感器，配置执行器，转变为智能家电，是传感器网络的基本节点，同时，利用互联网和外部网络形成互联，让用户能够面向家电实施远程操作。而安防系统主要指代针对住宅设置传感器节点，以此来监控火警等异常状况，如果出现意外，上述节点便把危险信息传输至终端，第一时间警报，进而能够马上处理险情，以免进一步扩大。
四、基于物联网的智能家居开发
形成于互联网之上的智能家居具体包含居住环境体会和互动、相关数据传送以及应用服务层。其中居住环境体会和互动指代把所有的传感器构建连接，以此来提供赢得居住环境主要物理信息与居民基本生活状态等项目。网络数据输送可实现居住环境状态与居民信息的有效传输。而应用服务层可依照收集的数据达到自主支配家居设备这一目的。
（一）整体设计
1.智能网关设计
家庭智能网关在智能家居设计活动中占据着核心位置，可采集并整合各个网段的信息。从内部家居网络层面而言，其和ZigBee协调器紧密相连，且为住宅信息的基本出口；从外部网络层面而言，其和互联网紧密相连，它为远程操作指令连进家庭内部网的末尾工序。因内部及外部信息均借助家庭智能网关完成传输，由此可知，该设计可提升智能家居的可靠性和安全性；
2.网络层设计
形成于物联网之上的智能家居内部的网络传输主要负责管理每一个住宅设备自身的网络信息传送，且具备远距离控制平台的关联系统。对于网络层设计主要涵盖家庭智能网关以及控制中心等多项内容，其中传输的信息强调控制与数据信息，具体存在有线及无线传输类型。比较有线及无线传输发现，无线传输更容易管理，由此可知，无线传输将更为常用；
3.感知层设计
依托ZigBee节点构建形成的ZigBee主要分布在感知层中。其内部的传感器可借助ZigBee节点把居住环境信息发送至智能网关，同时，应用层自身的指令信息可借助ZigBee节点传达给执行设备，进而完成预定操作。借助一系列传输，达到底层ZigBee节点的有效连通；
4.应用层设计
应用层设计在智能家居设计活动中占据着重要位置，当下的智能家居，其应用层设计以家居安防监管、家庭信息规划、家庭信息加工和家庭环境监控。
（二）硬件设计
具体分部如图-1，形成于物联网之上的智能家居，其硬件设计一般把节能看作重点内容进行探究。局域网自身的微处理元件及通信设备选取关乎智能家居系统实际功耗与具体的传输效率，且末端节点的可靠性及工作效率关乎着整个系统的稳步工作时间与安全性。因此，形成于物联网之上的智能家居自身的硬件设计需重视微处理元件以及通信方式自身的节能设计。
结语：
我国在智能家居中的起步较晚，然而因生活水平的不断提升，人们在家居环境方面提出了严格的要求，通过国家政策的支撑，智能家居的探索越来越频繁。一些大企业更是争相推广、大力宣传智能家居，部分通信商甚至把物联网服务看作主要发展方向，这为智能家居的提升与发展创造了难得的契机。
参考文献：
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[5]赵勇.基于物联网的智能家居远程监控子系统软件设计分析[J].数字技术与应用，2016，（4）：162，165.
作者简介：
物联网与智能家居范文第3篇
关键词：ZigBee；嵌入式；物联网
中图分类号：TN92-34
进入21世纪后，数字化技术发展迅猛并渗透到各个领域，将安防设备、家用电器与通讯设备等各自独立的设备功能综合为一体，而形成了住宅自动化概念简称智能家居。普通的家居系统由于当前技术的限制，管理缺乏智能化，家庭布线复杂，后期的改装和安装成本都偏高，系统的升级麻烦，系统的工作效率低下。而智能家居系统合理设计可以克服传统的家居系统的系统缺陷。通过无线组网的方式，将家庭内部设备与中央控制器智能结合，无须考虑繁琐的布线约束，降低安装成本的同时也提高了家庭内部网络的扩展性。
1 智能家居系统总体方案设计
1.1 智能家居的系统需求分析
目前我国的智能家居行业发展还处于兴起阶段，国内还没有统一的行业设计标准可以参照。智能家居的系统设计一般要依据用户的需求和家居环境进行差别式设计，满足不同用户的需求。智能家居系统需要满足以下基本要求：1、数据传输的可靠性。无线数据的信息传输必须保证安全可靠，才能使中央控制中心对内完成对其它家居模块的信息处理，对外向用户端传输数据或接受指令。2、无线的信息传输。智能家居系统的安装，考虑到不影响整体家居的美观，施工便捷，需采用无线数据传输技术。3、成本低廉。智能家居系统要推广普及，就要考虑普通消费者的实际消费能力。所以系统选择的技术和硬件选型，应在消费者的承受范围之内。4、整体功能系统集成。整体功能系统的集成，是将上述的功能都集中在系统的中央控制平台上管理，包括家中状态的查询，设备的管理。通过中央控制平成对各个分散功能的集中管理。
1.2 智能家居功能结构
在智能家居系统中，中央平台控制器是整个系统的核心。智能家居系统可以理解为以家庭中央控制器为基础，通过其对各种网络数据进行分析、转换、转发和管理的过程，实现智能家居系统的人性化及智能化功能。智能家居系统的网络组织结构模型如图1所示：
图1 智能家居网络组织结构模型
在智能家居的网络组织结构中，中央控制器通过无线的ZigBee、WiFi网络或者其它的通信方式，完成对灯光，安防和家居环境监控系统的交互信息连接。用户可以通过中央控制器，完成对各个子系统的统一管理和数据采集。控制中心还需要有统一的家电联网接口，完成家电设备的组网，这样用户可以通过智能手机、电脑，完成对家中电饭煲、空调、加湿器等电器的状态查询和控制。
2 智能家居系统子网设计
2.1 基于ZigBee技术的智能家居网络组建
在ZigBee技术组建的网络中，每个节点上的设备都有个64位的IEEE长地址和一个16位的网络短地址。长地址是由设备生产厂商，在设备出厂前就设定好的，是其在全球设备识别的唯一地址。而在一般的个域网组建中，为了使用方便，是以短地址作为其网络标识。ZigBee网络建立过程如图2所示。
2.2 ZigBee网络组建
ZigBee网络协调器主要负责网络的组建和维护，也对网络中的数据接受和转发。协调器上电工作后回自动扫描DEFAULT_CHANLIST指定的通道，在其上建立起网络。若ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被定义为0xFFFF，则协调器将会依据自身的IEEE地址建立一个随机的PANID；否则协调器建立的网络的PANID将由ZDAPP_CONFIG_PAN_ID来指定。网络建立成功后，协调器查询周围是否有其他节点申请加入，若有其他节点加入网络，则由协调器为该设备分配网络地址等信息。当ZigBee网络建立成功后，网络中的各个设备之间就可以实时的进行数据的传输和信息的共享了。
3 智能家居系统部分模块的设计与实现
3.1 中央控制器人机交互界面的实现
在ARM-Linux系统下，利用QT图形用户开发工具，实现对硬件模块的控制和传感器数据采集的人机交互界面程序设计。
（1）人机交互界面的软件设计
通过测试，用户可以通过触摸屏控制各个传感器的开关，并可以查看其状态。
中央控制器主要可以实现以下功能：（1）在本设计系统中，中央控制器主要通过各个ZigBee模块，实现对家居内部网络节点设备的控制和信息采集。（2）通过QT强大的跨平台图形界面开发框架，在中央控制器上实现图形界面的触摸操作，便于用户体验。
4 结论
物联网与智能家居范文第4篇
摘要：物联网技术是智能家居的核心技术支撑，智能家居是物联网技术在智能家庭中的应用体现。当前网络和智能技术高速发展融合的背景下，智能家居作为具有巨大市场潜力的新兴产业，无论是IT终端制造厂商、互联网运营商、服务商和传统家电制造商均把它视为新的增长爆发点。本文通过对物联网技术在智能家居领域的应用来说明物联网的运用对智能家居系统技术进步、功能扩展、服务、达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求的作用。
关键词 ：物联网技术；智能家居；应用
一、物联网概述
物联网的英文描述为“The Internet ofthings”，即“物——物相连的互联网”[1][2]。物联网的基础核心仍旧是互联网，它在传统互联网人与物互通的基础上，实现物与物互通，是互联网发展的应用和业务层面的拓展。其主要特征是全面感知、可靠传递和智能处理。全面感知是指利用RFID、二维码、传感器等随时随地获取和采集物体信息；可靠传递是指通过无线网络和互联网的融合将物体信息准确传递；智能处理是指利用云计算、数据挖掘及智能识别等人工智能技术对海量数据信息进行分析处理，完成对物体的智能化控制。
物联网的概念在1999 年被提出，是在互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等构造出的一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网。2005 年11 月17 日国际电信联盟《ITU 互联网报告2005：物联网》，重新提出了物联网的概念[3]，并对其进行了扩展，不仅局限于RFID技术。2009年1月28日，IBM 首次提出“智慧地球”的概念。随后，美国将物联网列为振兴经济的一个重点。此外，欧洲、韩国、日本等国家也把物联网产业作为振兴国家经济的一个核心产业[4]。2009年8月，温总理提出了“感知中国”的概念，自此物联网被列为国家五大新兴战略性产业之一，在中国受到了极大的关注[5]。
物联网是在网络技术、传感技术及通信技术日趋成熟的条件下出现的，它是一种体现物与物之间新型关系，将所有物品通过射频识别、二维码、无线数据通信等智能感知技术与互联网连接起来，的具有智能化识别、控制与管理功能的网络系统，其中可能涉及多种信息传感设备，比如射频识别装置、二维码扫描装置、红外感应装置、各种传感器等。
物联网从产生之初到现在，已经被应用到众多领域，如智能交通、智能消防、工业检测、老人护理、食品溯源和情报搜集等。毫无疑问，物联网也将对智能家居领域产生深远影响。基于物联网的智能家电必将为人们提供未来生活方式的全新解决方案。将物联网技术应用到家用电器中，可以使家电具有智能感知及信息网络功能，能使家庭中的家电设备之间信息交互、家电设备与产品和用户之间也可以进行信息交互，方便人们的日常家居生活，使生活方式更加合理，生活模式更舒适、健康、环保。
关于物联网的概念，目前没有统一的标准。但是综合来看，物联网是一种实现物-物相连的智能网络，它主要依赖于智能感知技术、无线通信技术、遥感技术、智能数据处理技术[5]等，是在互联网的基础上发展起来的。物联网从产生之初到现在已经被应用在越来越多的领域，如物流、交通、产品安全监测、路灯管理、智能电力[6]、医疗[7]等。智能家电与智能家庭的发展，用户新增的需求，使广大厂商和研究人员发现，智能家居也是物联网发展的一个重要领域。[8]IT终端制造厂商、互联网运营商、服务商和传统家电制造商正在进行此方面的研究，也逐渐推出基于物联网技术的产品。物联网技术使得家电在智能化控制的基础上，实现了商品与设备的关联及设备之间的关联，展现出了一种更加智能化的便捷、健康、环保的家居场景。
二、智能家居系统概述
目前，智能家居系统没有一个统一的定义或者概念，百度百科的解释是：“智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将与家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统。能提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。”
2012年4月5日中国室内装饰协会智能化委员会《智能家居系统产品分类指导手册》把智能家居系统产品共分为二十个分类包含了：控制主机（集中控制器）、智能照明系统、电器控制系统、家庭背景音乐、家庭影院系统、对讲系统、视频监控、防盗报警、电锁门禁、智能遮阳（电动窗帘）、暖通空调系统、太阳能与节能设备、自动抄表、智能家居软件、家居布线系统、家庭网络、厨卫电视系统、运动与健康监测、花草自动浇灌、宠物照看与动物管制。
由此可知，智能家居是一个系统的概念，融合了网络信息技术（有线、无线）、智能家电技术、自动控制技术等技术，将家庭平台上与信息相关的信息设备、智能家电和家庭安保装置，通过综合布线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过智能家居系统中的家庭网络控制来实现的，通过家庭总线系统提供各种服务功能、并和住宅以外的外部世界相通连。智能家居系统通过网络化的综合管理家中设备，来创造一个优质、高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的居住生活环境空间。[9]
笔者认为智能家居强调的是整体的环境，包括健康环境、人机互动的环境、安全的环境、经济的环境，以用户体验为核心的整体环境的创造。
健康的环境包含舒适的温度、优质的空气、适宜的水温等；人机互动的环境主要指智能化的体验、便捷的人机互动的界面和高集成度的人工智能应用；安全的环境包括家庭安防监控和网络环境自身的安全；经济的环境主要体现在系统本身的经济合理（如系统价格）及家庭应用的经济合理（如节水、节电、扩展方便）。
三、物联网技术在智能家居领域的应用
物联网技术主要包含三个层面，即感知层面、网络层面和应用层面。物联网常见的感知技术包括RFID 技术、二维码技术、传感器技术、摄像头、gps 等；进行网络传输的技术主要包括3G、Wi-Fi、蓝牙、接入网等；计算技术主要是指进行海量数据处理的技术包括数据挖掘和数据推送。网络层面包含电信运营（移动、有线、卫星通信网络等）、物联网运营（信息中心、管理中心等）、平台、软件、系统设备、系统集成及终端设备。应用层面包含环境监测、智能交通、智能建筑、智能家居、远程医疗、城市管理、公共安全、工业监控、绿色农业、资源管理等。
物联网技术在智能家居的应用包含了家居环境控制、家庭安防、智能家电等多个领域，一个完全的智能家居系统按照前文所述包含了20个子系统。在物联网技术支撑下，用户可以将家用电器之间组成一个物物相连的网络，然后在互联网的基础上，对家庭中的设备、产品进行监控；在家电或者产品发生故障时能够通过网络自动进行短信、电话等智能报警；家用电器能够智能地记录用户的生活习惯和生活方式，利用数据挖掘、情境感知等技术为用户进行合理的信息推送，实现人与家电、环境、产品的自然交互。
物联网技术贯穿智能家居从终端设备的研发、系统集成及运行到用户使用的全过程。从技术角度来看，物联网智能家居技术的核心技术是通讯或控制协议，涉及硬件接口和软件协议两部分，可以简单的划分为无线与有线技术。
有线技术包含了RS485、IEEE802.3(Ethernet)、EIB/KNX、LonWorks、X- 10、PLC-BUS、CresNet，AXLink 等。其中X-10，PLC-BUS 是专门针对智能家居行业制定的通讯技术。X-10电力线载波技术在上世纪70年代产生，在我国2000年前后引入并开始推广，该技术可以在电力线上通讯，免于智能家居系统部署的时候另外布线。该技术对电网运行环境依赖性较高，由于设备成本、技术稳定性及信息安全等问题市场局面一直难于打开。PLC-BUS 提高了一定的通讯稳定性，但是难以保证持续稳定的质量，对电网环境的依赖性仍旧很强，使用成本和信息安全的问题无法根本性解决。尽管电力线载波技术已经有40多年的技术积淀，但是由于成本和技术瓶颈，智能家居产品在有线技术开发方面不断地进行新的尝试，各种技术的优缺点暂时不能满足客户的需求，也许这也是今天多种有线技术并存的原因。
无线技术包含了RFID 智能识别技术、蓝牙(Bluetooth)、WiFi、Zigbee、ZWave、Enocean等。RFID是一种通过无线电波进行数据传输的非接触式的自动识别计技术，它通过无线电信号进行数据读写并识别特定目标，具有无接触、识别速度快、自动化程度高、抗干扰、识别多个物体等优点。RFID 是20 世纪90 年代兴起的，发展至今被认为是自动识别领域中应用最广泛的、识别效果最好、最重要的一项技术。[8] WiFi作为低成本、最易与互联网连接的智能家居技术解决方案被广为应用。ZigBee ZigBee 技术的特点包括：低功耗、成本低、低速率、时延短、高容量、工作可靠、高安全等。ZigBee的设计可用于支持特定应用软件的开发和部署。应用规范和ZigBee 的堆栈相连，让制造商更快、更容易地推出特别针对某些应用的无线产品。可用的应用规范包括家庭自动化、智能能源、通信、医疗、远程控制（RF4CE,或称消费电子射频）、建筑自动化和零售服务。Z-Wave主要针对家庭和小型商用建筑的监控和控制，广泛适用于照明控制、安全和气候控制。其它应用包括烟雾探测器、门锁、安全传感器、家电和远程控制。[10]
物联网智能家居系统从技术和应用的角度来说稳定性、可拓展性（灵活性）、安全性及经济性都是重要衡量指标。目前为止，无论是有线技术还是无线技术都没有一个得到广泛认可的技术标准。有线技术基于专用通讯线缆，某种程度上来说其稳定性较好，但是可拓展性较差（系统扩展、改良需要重新布线）、成本高也是其难以跨越的门槛。与之相比无线技术的高速发展在可拓展性（灵活性）及经济性方面都具有优势。稳定性和安全性方面两者各有千秋，都在不断发展完善。
四、国内智能家居的现状和问题
智能家居在中国经历了近6 年的起步阶段，发展速度缓慢，主要是因为没有投入大量的资金，开发技术短期内也不成熟。[9]目前整个智能家居行业发展主要的成果还是反映在智能化的摄像头、电视、电冰箱、传感器、手机、空调、医疗设备、穿戴设备等一系列终端产品，及一些分散的智能家庭控制子系统的研究上，比如，三表抄送系统、门禁系统、可视对讲系统、灯光控制系统、窗帘控制系统等。以“智能家居”系统作为产品目前仍没有在市场上大规模出现，基本停留在概念阶段。
随着物联网技术的日趋成熟，不断融入智能家居，其内容发展越来越丰富，想象空间越来越大。但由于早期开发技术的不成熟，智能家居发展至今仍没有普及，在技术、需求、经济适用性等方面仍有诸多的问题有待解决。
1．技术层面
如上文所述，由于稳定性、经济性、安全性、可拓展性等原因，当前无论有线技术还是无线技术都没有一个得到广泛认可的技术标准，处于百家争鸣的阶段。由于没有开放的协议、统一的接口和数据库，使得技术协调和系统整合比较困难。各设备之间、子系统之间难以实现互联、互通和互操作，使得各个子系统之间形成“信息孤岛”，且兼容性和可拓展性较差，难以实现真正智能化，也给系统集成商、服务运营商和客户使用带来困扰。
笔者认为，当前网络和智能技术高速发展融合背景下，智能家居作为具有巨大市场潜力的新兴产业，互联网相关企业无论IT终端制造厂商、互联网运营商，还是服务商和传统家电制造商均把它视为新的增长爆发点。在巨大的市场利益驱动下，各种技术创新、改良都向着好的方向发展。但相关标准的建立、接口的统一，需要一个适应淘汰的过程。它无法由哪个组织或部门单独完成，需要在市场竞合过程中由相关企业、科研院所、相关协会等组织在用户的认可下共同努力实现。
2．需求和经济适用层面
目前，智能家居产品在满足用户需求和经济适用方面存在的主要问题是，产品较为单一（受技术等原因限制）且价格高昂。笔者认为任何产品成功最核心的原因，是建立在满足客户需求的基础之上。对于智能家居而言，客户的需求具有多样性、时效性、经济合理性等特点。如前文所述，智能家居强调的是整体的环境，包括健康环境、人机互动的环境、安全的环境、经济的环境，以用户体验为核心的整体环境的创造。要满足上述需求，智能家居产品在技术满足的前提下，要能够做到解决方案多样化、系统扩展便利化、用户体验简单化、产品成本最低化。解决方案多样化与系统扩展便利化是指，系统方案灵活多样，既可以提供整体解决方案，也可以分部、分步提供。从客户角度来说，最好能够与不同品牌的系统解决方案兼容。客户经过初步体验后能有更大的选择空间，同时在增加新系统或改良现有系统时不会给客户造成过多不便。用户体验简单化是指产品的控制界面或人机交互界面应想用户所想，尽可能的“傻瓜”与智能，尽最大可能的从用户角度出发。产品成本最低化是指在保证质量和功能完整性的前提下，尽可能降低生产、开发成本，在合理的利润空间下投放市场。否则完美但溢价过高的产品是很难得到用户认同的。
五、结论
本文通过对物联网技术在智能家居领域应用的简要分析认为，智能家居强调的是整体的环境，包括健康环境、人机互动的环境、安全的环境、经济的环境，以用户体验为核心的整体环境的创造。基于物联网技术的智能家居需要从技术层面、满足用户需求和经济适用改善提高着手。技术层面的提高目前主要需要完成标准的建立和接口的统一，在市场竞合的过程中由相关企业、科研院所、相关协会等组织在用户的认可下共同努力实现。需求和经济适用层面，需要企业在以用户体验为核心的基础上不断努力提高。使物联网的运用在智能家居系统技术进步、功能扩展、服务方面，最终达到满足人们对安全、舒适、方便和绿色环保的需求。
参考文献
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物联网与智能家居范文第5篇
【关键词】物联网 智能家居 标准化 无线通信技术
1 国内标准化现状
我国政府对智能家居产业的重视程度逐步提高,工业和信息化部、发展和改革委员会、科技部已将家庭网络列为未来中国高新技术发展领域的重点方向之一。而早在政策升温之前,国内一些有产业前瞻性的企业已经在家庭网络的技术研究、标准制定、产业推进等方面加大了投入力度,力图在产业规模化之前占领市场先机。智能家居关联的技术、产业众多,而统一的技术标准体系可以理顺关系,为产业的发展提供规范和引导,利于实现产品的互操作和产业规模化。经过几年的发展,中国已经在电子、通信、建筑业、家电等几个领域出台了首批结合中国产业基础、针对中国市场需求的智能家居标准。
(1)电子信息领域
智能家居是传统电子信息产业发展的驱动力之一,它的应用推广是产业升级换代的一个环节。因此,原国家信息产业部(现国家工业和信息化部)在家庭网络标准领域首当其冲,先后组建了“信息产业部家庭网络标准工作组”和“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”等两个部直属标准工作组,并成立了“数字电视接收设备与家庭网络平台接口标准”工作组,该工作组以海尔集团为组长单位,其目的是制定家庭网络系统平台标准,共同开发拥有自主知识产权的相关标准规范。2004年7月26日,海尔集团联合其他六家致力于中国家庭网络产业的企业发起组建了“e家佳联盟”。这些组织联盟单位在消费电子和信息设备同时开展技术攻关与标准研究,并于2005年了“信息产业部家庭网络标准工作组” 、“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”、“e家佳联盟”提出的标准,列举如下:
SJ/T11311-2005 《信息设备资源共享协同服务 第4部分:设备验证》;
SJ/T11313-2005 《家庭主网接口一致性测试规范》;
SJ/T11315-2005 《家庭控制子网接口一致性测试规范》;
SJ/T11316-2005 《家庭网络系统体系结构及参考模型》。
基于上述标准,中国电子技术标准化研究所积极组织相关国内企业在IEC/TC100提交了家庭多媒体网关规范(现已进入CD阶段),在ISO/IEC/JTC1/SC25提交了闪联系列技术标准(现已进入FCD或CD阶段)。
国内企业力图通过国际标准化的方式,实现中国自主技术的国际化,争夺技术标准制高点,同时为自主标准与国际技术标准的兼容和融合提供可操作的平台。
(2)通信领域
在电信业,智能家居可作为电信网络的延伸,将高速数据业务引入家庭内部,构建服务于电信业务的终端网络,有利于丰富电信业务模式,带来更多的商业利润,因此它被电信业当作未来发展的重点业务之一。
2005年,中国通信标准化协会组建了家庭网络特别工作组,研究基于电信网络的家庭网络技术标准。原信息产业部于2006年颁布了首批2个标准:
YD/T 1449.1-2006 《基于公用电信网的宽带客户网络设备技术要求 第1部分:网关》;
YD/T 1448-2006 《基于公用电信网的宽带客户网络总体技术要求》。
上述2个标准初步解决了家庭网络的电信网关与电信网络的衔接问题。
随着3G的开展,与第三代通信网络有关的IPv6也成为推动智能家居发展的重要标准内容,目前,中国IPv6标准化工作已经启动。首批列入标准制定的内容包括IPv6基本协议、IPv6网络总体要求、邻居发现、无状态地址配置、移动IPv6、路由协议OSPF和BGP4等。以后将分批陆续制定相关的中国IPv6标准。3GPP已与IETF合作制定出与IPv6相关的移动通信标准。中国作为3GPP的主要参加方之一,正提出与轻量级IPv6相关的移动通信标准。
(3)建筑与社区信息化领域
据国家标准化管理委员会要求,2003年,国家建设部牵头成立了《建筑及住宅社区数字化技术应用》国家标准编制委员会,负责起草用于社区物业管理、建筑与家庭的安防、报警、三表等系统的标准化工作。国家标准化管理委员会于2006年颁布了由国家建设部制定的《建筑及居住区数字化技术应用》系列国家标准,包括四个子标准:
GB/T 20299.1-2006《建筑及居住区数字化技术应用第1部分:系统通用要求》
GB/T 20299.2-2006《建筑及居住区数字化技术应用第2部分:检测验收》
GB/T 20299.3-2006《建筑及居住区数字化技术应用第3部分:物业管理》
GB/T 20299.4-2006《建筑及居住区数字化技术应用第4部分:控制网络通信协议应用要求》
2008年4月,全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会(SAC/TC426)”获得国家标准委员会的正式批复(国标委综合【2008】108号)。其工作领域与国际标准化组织ISO/TC205 WG3建筑物环境设计技术委员会建筑物控制系统设计工作组相关联,主要负责全国智能建筑及居住区数字化标准化的技术工作,包括智能建筑及居住区数字化技术、标准制修订,相关产品检测、认证等。2009年6月6日技术委员会(SAC/TC426)正式成立,并在京召开了成立暨第一次工作会议。技术委员会主要负责智能建筑物数字化系统领域国家标准的制修订工作。
(4)家电行业
家电产业特别是传统白色家电行业对于家庭网络应用同样存在自身需求。为了能够将通信体制落实到家电终端,在中国家用电器研究院于2006年成立了标准工作组,负责起草用于白色家电的网络家电控制规范。
国家发展和改革委员会于2006年颁布了由中国家用电器研究院制定的QB/T2836-2006《网络家电通用要求》。该标准解决了白色消费电子产品中的网络家电终端产品内部与家庭网络接口的技术要求,其技术标准也部分支持了信息产业部颁布的家庭网络标准技术标准。
(5)中国家庭网络标准的未来走向
从已颁布的标准来看,中国电子信息产业在家庭网络技术标准化进程中一直是一支重要的主导力量,电子信息产业发展的速度和活跃性使之有可能影响中国家庭网络产业发展的方向。通过几年的推进,在完善已有技术体系的基础上,电子信息领域率先提出了国家标准制定计划,力图促进在更多的行业使用已有技术体制,推动多行业共进的局面。2007年12月,国家标准化管理委员会批准了由“信息产业部家庭网络标准工作组”和“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”骨干单位提出国家标准立项计划共19项(略)。
因电信领域网络侧设备、协议还需要不断完善,尤其是物联网的发展给智能家居带来新的内容,因此近期基于物联网的智能家居还需要进一步开展标准化工作。
2 国外标准化现状
智能家居的国际标准还缺乏完整的体系,而且智能家居的不同环节都有多种标准共存,如家庭网络、综合布线、通信技术等方面都存在此类现象。
(1)家庭网络
关于智能家居的国际标准,目前主要集中在家庭网络方面,家庭网络的国际标准目前是多种并存,如HAVi、DLNA、HomePlug、ECHONET、HomePNA、PLC等协议。各家标准还存在需统一的问题。
1998年5月,松下、索尼、夏普、东芝以及飞利浦等8家公司成立标准制订团体HAVi推动协议会,将电视机、录像机以及大容量硬盘等视听家电通过IEEE1394接驳到网络上,并通过各个家电网络进行远程操作以及收发动态图像数据的技术,2000年1月份公布了该标准的正式版本1.0。
HomePlug是美国家庭插电联盟(HomePlug Powerline Alliance)的电线通讯标准接口之一,该标准由近50家公司共同制定,现时版本为1.0,其技术规格可把多组设备透过供应电源的电线互相联系,而经HomePlug认证的产品可应用在个人电脑或支援以太网、USB及802.11的设备。
HomePNA是HomePhonelineNetworkAlliance,家庭电话线网络联盟的简称,该联盟是一个非盈利性组织,致力于协调采用统一标准,统一电话线网络的工业标准。该联盟在1998由11个公司(包括3com、AMD、IBM等)共同建立,如今已有100多个公司加入,涉及的领域包括:网络、电信、电脑硬件及其他电子工业。HomePNA接入方式是众多家庭网络接入方式竞争方案之一。HomePNA3.0于2005年5月被国际电联(ITU-T)接受成为国际标准(G.9954)。
(2)综合布线及总线技术
智能家居还涉及到综合布线等技术内容,在综合布线技术标准中,ITU了G.hn通用标准,涵盖家庭电力线网络、电话线和同轴电缆等基础设施。此标准将允许每秒1GB的速度。而同轴电缆多媒体联盟(MoCA)和HomePlug电力线联盟也提出相应的标准,目前在此层面上的标准还缺乏统一。
现场总线控制技术是智能家居中控制技术的重要应用,具有数字处理和双向高速通讯的能力,分散控制,网络规模大且具有高度的稳定性。目前世界上现场总线的标准有200多个,有很多应用于建筑物的总线技术,它们中大多数是某个具体应用的解决方案。当前国际上具有代表性的现场总线技术与产品有FF总线、PROFI 总线、LON总线、BAC net、CAN 总线、INTER 总线和CC Link总线等。在智能家居领域常见的现场总线标准有:LonWorks、EIB、BACNET、CAN、PROFIBUS、CEBUS、APBus、X10等。LonWorks为80年代美国Echelon公司所提倡,并由世界各地LonMark协会的推动,由于其技术的先进性获得广泛支持,LonWorks总线已成为美国国家标准。
(3)无线通信技术
智能家居环境下,涉及到无线通信技术实现家居各个元素之间的互联及互通,目前适于智能家居的技术主要有802.11系列、Bluetooth、Home RF、M2M等多种方案。
802.11b技术,是IEEE的无线局域网标准,目前802.11b、g标准已经完善,802.11n和UWB标准正在审定中。WLAN以其移动性和便捷性受到各方的青睐,尤其是基于OFMA和MIMO技术的802.11n的出现使之成为大众所期望的终极互联技术。经过多年的技术讨论,802.11n的draft4.0已经通过,困扰11n的标准问题和互通问题也有望得到彻底解决。802.11n技术能带来高达600Mbps的理论带宽以及更高的无线覆盖能力,使得无线承载多媒体应用,尤其是视频媒体成为可能。当然作为一种无线技术,在家庭应用时受限于功率以及家庭建筑的影响,仍然不可避免地存在覆盖问题以及在传输质量上无法达到有线传输的效果等问题。
蓝牙技术是一种廉价的、低功能的无线网络技术,用户可以控制10m之内的蓝牙设备。工作在2.4GHz频段,数据速率为1Mbps。
HomeRF工作组是由美国家用射频委员会于1997年成立的,其主要工作任务是为家庭用户建立具有互操作性的话音和数据通信网。它推出HomeRF的标准集成了语音和数据传送技术,工作频段为10GHz,数据传输速率达到100Mbit/s,在WLAN的安全性方面主要考虑访问控制和加密技术。HomeRF是对现有无线通信标准的综合和改进:当进行数据通信时,采用IEEE 802.11规范中的TCP/IP传输协议;当进行语音通信时,则采用数字增强型无绳通信标准。该标准与802.11b不兼容,占据了与802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz频率段,应用范围主要是在家庭网络中使用。
M2M是智能家居结合移动通信网络的无线通信技术,越来越受到电信运营商的重视,3GPP在M2M标准制定方面已经开展了大量工作,3GPP SA1工作组在2005年9月开始就针对M2M进行了研究,到2007年底完成了研究报告:TR 22.868《Facilitating M2M Communication in GSM and UMTS 》,并在2008年5月开始了TS阶段的工作:TS 22.368 《Network improvement for MTC 》(NIMTC),3GPP SA3工作组在2007年9月成立了WI:TR 33.812 《Study on Remote management of USIM application on M2M Equipment 》研究UICC应用远程管理的安全问题,包括分析安全威胁以及定义安全需求。ITU-T、ETSI、ISO/IEC主要从整体架构方面开展包括SG13的USN网络的需求和架构设计,ETSI M2M TC的M2M需求和功能架构以及ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN的SN研究报告的研究。
(4)智能建筑及多媒体
在智能建筑领域专门针对智能建筑的总线和通信协议,主要有美国的BACnet和CEBus、欧洲的EIB等。楼宇自动控制网络数据通信协议BACnet由美国供热、制冷与空调工程师协会组织的标准项目委员会于1995年6月正式通过制定。标准编号为ANSI/ASHRAE Standard 135-1995,同年12月正式成为美国国家标准,并得到欧盟标准委员会的承认,成为欧盟标准草案。2000年1月ISO/TC205委员会的15个国家(中国、法国、日本、英国、美国等)的代表一致通过决议,将BACnet作为“委员会草案”进行广泛评议,适当修改后列为“国际标准化草案”,最后成为国际标准。
国际电工委员会音频、视频、多媒体系统和设备分技术委员会(IEC/TC100)与ITU等国际组织和厂商进行联络,在网络侧的内容管理与维护、终端侧的机顶盒(或多媒体终端)软硬件设计、接口、人机交互界面等开展合作,IEC/TC100针对网络多媒体的标准化工作也在稳步推进。IEC/TC100的TA11(多媒体信息质量,Quality of Multimedia Information)已开展PWI61966第十部分网络彩色图像质量评估和第11部分网络视频质量评估等标准的编制工作。IEC/TC100的AES(Audio Engineering Society)和SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)在家庭多媒体国际标准中具有较大的影响力。
3 标准化小结及发展建议
物联网作为国家战略性新兴产业的重要部分,智能家居作为物联网的重要应用得到政府的支持,由于智能家居和物联网涉及的行业较为广泛,各行业之间、用户之间有较强的相对独立性,使得基于物联网的智能家居在现有的架构下,没有统一的标准可以遵循,终端和网络配合欠佳、重复开发现象严重、行业用户开发和维护成本居高不下、各类应用无法有效管理、服务质量无保证等问题,这在一定程度上制约了智能家居的快速推广和规模化发展。
智能家居系统的可集成性是建立在系统的开放性基础之上的,这就要求系统所采用的协议必须有广泛的产品支持,单一厂商的子系统不能构成智能家居系统。
关于智能家居的标准问题,在国际上也没有统一,目前也只是在个别领域方面有些规范。例如消费电子产品的CEB行业标准、lonwork的工业标准和EIB的低压电气的安装标准等。国内刚开始是独立功能的产品,所以在自成小体系中各有自定义的标准(国外标准的变异)。家庭网络标准繁多,如UPNP、DLNA、UOPF、ECHONET、HomePNA、PLC等协议。在原信息产业部的主持下制定和了“e家佳”和IGRS两个与智能家居有关的标准,但也不完善。局域网络(TCP/IP)和轻量级IPv6是未来的智能家居主要的通讯协议,与常规的网络标准基本统一。
当前,由于技术标准目前还难以统一,电信运营商、智能家居设备制造企业、应用开发商、业务集成商、智能小区开发商等一系列商家的配合还尚需时日;另一方面,用户现阶段也有不同的实际功能需求等因素。因此,对于分步实现、个体住宅,也不必等待统一的技术标准,可以先行一步。采用标准与非标准并举方式,更符合千差万别的市场实际,更有利于启动市场。
但在国家层面,从规范市场和可持续发展的角度,标准的制定至关重要,可以从以下几个方面制定技术标准:
智能家居传感器终端接口标准;
智能家居通信协议标准;
智能家居系统架构标准;
智能家居集中控制技术标准;
智能家居业务提供平台技术标准。
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