物联网智能家居探秘

陈文霆

摘 要：随着信息时代的到来，物联网快速的发展着，智能家居已经逐渐进入了这个时代，融入了人们的生活，为人们提供了极大的方便。智能家居是以物联网为基础，利用了有线或是无线传感器，通过指令，能远程操作的一类家电。智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经逐渐走入大众的生活，并且在持续强大的发展之中走向更加智能的世界，为越来越多的居民提供了一个更加舒适安全的环境。本文介绍了物联网在智能家居中的作用及其技术和原理并对其未来的发展提出了展望。

关键词：智能家居；物联网；自动控制系统

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）17-0029-02

1 智能家居的概念

1.1 基本概念

智能家居不同于普通家居，它以住宅為平台，经过编程，通过物联网等控制技术，能被远程操作，为家中提供一个舒适而且安全的环境，比普通家具更节能更环保。它会用到无线通信技术、现场总线技术和智能家电技术等。在未来它会更加的智能，并且有着极大的发展空间。

1.2 发展情况

智能家居起源与国外，由少量安防转换到人机互动。它最先在美国诞生，在美国以数字技术改造为主，追求豪华但不符合环保的理念。日本的智能家居拥有更高的技术，功能性强并且环保充分实现了智能化和现代化。加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后开始开发智能建筑和智能家居产品。中国智能家居产业中北京、上海、深圳发展相对比较好。

1.3 智能家居的分类

按照网络布线技术分类主要分为3类，基于分布式现场总线技术、基于集中控制技术和基于无线技术。随着物联网与无线网络的进步，现在的智能家居大多已采用无线技术。也可根据规模大小进行分类，一种是以小区为单位，完成楼宇对讲、安防监控、物业服务、物业管理、设备检测、灯光控制、社区医疗等任务，另一种是以单个用户住宅为单位，进行家中的灯光控制和家电控制等，不与外部统一。

2 服务于智能家居的物联网的原理

物联网是通过红外感应器、全球定位系统、射频识别等信息设备，按照指令，把物品与互联网连接，经过信息的交换和交流，使其实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。它有三方面的特征：全面感知，可靠传输和智能处理。而这些特征融入在物联网的四个层次中，分别为感知层、网络层、应用层和接入层。构架如图1所示。

感知层是由各种传感器和传感器网络构成，能通过多种无线智能设备实现对信息的采集和识别，其中包括传感器、识读器、传感器网关等，用来识别物体、采集信息。这一层的主要作用是获取数据，先通过传感器、数码相机等设备，采集数据，然后通过蓝牙、红外线、布线技术等短距离传递数据。所以这一层相当于物联网的皮肤和五官。

网络层是由互联网、有线及无线通信网和云计算平台等组成，通过算法为子网选择一条最佳路线，然后把感知到的信息快速安全的传送到指定位置，所以它的主要作用也就是传递信息。它的作用在于路由器选择，拥塞控制及网络互联，并且向上一层提供信息通道，也就是实现网络连接。它主要依靠路由器和协议来实现。

应用层是物联网和用户的接口，主要是对数据的处理和管理，然后将数据与各行业需求相结合，实现物联网的智能应用。它的主要功能围绕着数据和应用。例如在智能电网中远程电力抄表时在住户家中的读表器就是感知层中的传感器，这些传感器在收集到用户用电的信息后，通过网络发送并汇总到发电厂的处理器上。这个处理器就是应用层，之后它会根据收到的信息，采取相关措施。

接入层的主要设备是物联网的网关，它要将感知控制层的众多终端接入互联网。它一方面可以通过接口与感知控制层的终端通信，将终端发送来的数据转发给服务器远程控制命令，另一方面又具有以Wi-Fi或4G等各种通信接口接入网络，从而与远程服务器通信。所以它作为物联网的最后一个层次，它的主要作用就是网络与终端用户的连接。

物联网在运用时，会提供很多的方便，例如：当一辆汽车去加油时，通过物联网可以扫描器车上的射频识别标签，对其进行解读并识别后，自动显示汽车应该加几号油，并且根据汽车的使用情况，检测出汽车目前有哪些问题，哪些设备需要更换，这样，直接为顾客提供了方便，不用再去专门的汽车4S店进行检查和保养。

3 智能家居工作原理及关键技术

3.1 智能家居工作原理

智能家居主要是通过人为的设置和操作，先将指令通过手机等智能设备发送出去，通过运营商，传到家中的网关，把信号发送到家具上，从而对其进行控制。例如：当安装了亮度传感器时，当室内亮度达到设定的某一值时便会自动关闭，若亮度不够则会自动打开，当然若主人离开了家，那么无论光线如何，灯光都会自动关上；当安装了数字窗帘开关后，根据指令，会在早晨某个固定时刻打开窗帘，若是今天想睡懒床，也可在头一天晚上提前设定好时间，让它晚一两个小时打开；当安装了安防人体感应器，在主人离开家时自动设防，若检测到有人在活动时，马上触发电话报警，不设防时，感应到人，便主动开灯并向设定的手机中发出信息。因此，智能家居中温度传感器、光电传感器及电感式传感器等必不可少。以上就是智能家居的工作原理，为人们提供了舒适和安全的环境。如图2所示。

3.2 智能家居关键技术

（1）布线技术是由通信光缆、各种电缆及有关硬件构成的布线系统支持电信网络等应用，对信息进行连接与传送，进而控制各种家电。智能家居进行装修时需要各种数据，并对其进行控制和管理，而这些数据不得不通过布线系统来连接，所以布线技术越来越受到重视。它运用的是模块化通用结构，是网络应用与传输更加方便。它既可以作为一个完善的小区中综合布线系统中的一部分，也可以独立成为一套完整的综合布线系统。它是智能家居的基础和信息传递的通道，是智能家居的关键之一。（2）网关技术，早期网关即指路由器，路由器计算路由并把分组后的数据转发到本地网络之外的区域，而现在路由器变成了多功能的网络设备，网关则是在网络层上实现网络互联，是一种复杂的网络连接设备，既可与广域网互联，又可与局域网互联，同时相当于翻译器搭建网桥，重新整合，传递消息。这种技术，不仅对规范智能用电服务、促进电网建设有着重要的意义，同时能带来良好的社会经济效益。它能提高政府对居民的管理效率，同时能提高整个电网的可靠性和综合效率。在其他领域上，如在环境保护、食品安全、交通管理、工业检测等方面，涉及的范围十分广泛。在这些不同的领域中，他们的基本功能也都是把感知层采集到的各类信息通过相关的流程传递到互联网，然后实现一定的管理功能，不同领域执行的功能不同。（3）无线通信技术是一种利用电磁波信号可以在空间中进行信息交流的一种通信方式在移动中实现的无线通信又通称为移动通信，人们把二者合称为无线移动通信。可用网络技术扩大作用距离而仍然保持它的效率。而下一代无线通信将会考虑更多因素，如无缝融合、高性能的物理层及灵活和自适应的接入，所以无线通信技术其数据率将会越来越高。目前，WIFI、蓝牙技术是应用最为广泛的技术，但它的节点太少，不适合应用到智能家居中作为通信的主力。因此我们正寻找着距离更远、效率更高、安全性强的无线通信技术来实现更加可靠智能化。endprint

4 智能家居的未来发展及展望

智能家居从诞生到现在，市场的反应一直以来很好，但普遍呈现的问题在于价格高，跨产业合作困难，与其他国家的政策和发展速度差距略大。但根据报道显示，到2020年，全球智能家居的整体规模将由目前的100亿美元增长至500亿美元，并且预计在2030年增长到4000亿美元。到2030年，亚洲市场销售额将超过1150亿美元，将占据全球市场25%以上的份额。所以从市场来看，智能家居正朝着很好的方向发展。而从智能家居本身来看，它大致会有如下的发展：

（1）在未来，智能家居会在全国乃至全世界慢慢普及成为像智能手机一样的日常用品，每个人都离不开它，它给人们带来了极大的方便。智能手机、智能遥控器、电脑等都将成为控制智能家居的最重要的移动式智能控制终端，实现远程的监控与控制。控制系统将会使用无缝融合无线控制系统，让整个系统覆盖更广通信更流畅。（2）个人认为，智能家居在现在也在将来都会有很好的发展，现在的时代是信息化时代，每一个人都愿意去追求更加舒适美好的生活，而智能家居正好能满足人們这一愿望，所以在未来的发展上它的前途一片光明。（3）在未来，希望每个人家中都能拥有智能家居，享受舒适安全的生活，减少犯罪概率。并且智能家居也能不断改进，能脱离路由器，不需要人去控制，每天能自动完成各项常规事物，具有人性化的安排，其技术发展能更加迅速，打造祖国美好的明天。

参考文献

[1]俞文俊，凌志浩.一种物联网智能家居系统的研究[J].自动化仪表，2011，32（8）：56-59.

[2]童晓渝，房秉毅，张云勇.物联网智能家居发展分析[J].移动通信，2010，34（9）：18-19.

[3]张明杰，韩建亭，胡冰松，等.用家庭网关打造物联网家庭应用系统[J].电信科学，2010，17（4）：44-47.

[4]张毅，马钧元，杨校权.基于 Cortex 和 ZigBee 的智能家居网关设计与实现[J].电视技术，2012，36（1）：56-59.

[5]ALAM M，REAZ M，ALI M. A review of smart homes-past，present，and future[J]. IEEE Trans. Systems，Man，and Cybernetics，2012，42（6）：12-16.endprint