智能家庭网关设计及其物联网应用研究

吴晓强　 张春友　 史吏

摘要：随着时代的发展，现代信息技术在人们的日常生活中得到了更大的体现。人们的生活更加信息化了，随身随地了解相关信息，网络化了，使得人们生活离不开网络，因此，智能家庭网关及其物联网理念被提了出来。人们可以通过网络将自己的家庭网络互连起来，这样就可以随时随地在家或是在外面对家里的情况进行实时操控。智能家庭网关是实现家庭网络化的核心所在。因此，本文将简要对智能家庭网关设计进行分析和对其物联网的应用进行探究。

关键词：智能家庭网关；物联网

时代和经济的发展使得人们对居家生活的要求更高了。家居智能系统的提出，使得人们看到未来家居生活的便捷与舒适，因此成为了如今的研究热点。使得物品的信息实现网络互连就是物联网。而家庭网关则是由个人根据自己喜爱所构建的家庭网络与电脑网络连接在一起的具有智能化的网络。家庭网关可以结合物联网构建起家庭智能网络应用到家庭上面来，从而实现人与物的交互。

一、家庭网关的设计

（一）设计内容

家庭网关是以由微控制器和以太网模块作为核心的硬件平台。由下图可知其结构。由图中，我们可以很清晰的看到太網模块将读信号发送给微控制器从而使得微控制器接收微控制器将写信号发送至以太网模块，而微控制器也会将复位信号传送至以太网模块。为了实现网络数据的发送和接收，以太网模块中的寄存器则需要相对应的数据端口耦合地址端口来进行配置。以太网模块通过网线实现和终端的连接。

（二）数据安全处理

为了保证家庭网关在自定义数据上面的安全问题，可以运用一些算法对这些数据进行加密。例如RC4算法。这是一种可以变换随意变化数字长度的密码，其原理如下实例：首先初始化一个T数组，长度大约为255左右，接着将0～254中的8位数值赋予到T（0），T（1）....，T（254），然后将密码钥匙F输入，在根据密码钥匙的长度特点和其内容建立其一个数组I，使得T数组可以根据I数组的内容进行置换，接着按一定的方式将T数组转化成密码钥匙流P。依据密码钥匙流P 在发送端处对原始数据进行加密。那么为了完成对数据的解密，则必须运用和发送端一样的方式和算法进行处理。

二、智能家庭面临的问题

（一）成本过高

虽然智能互联网的实现使得家庭家居生活更加舒适便捷，但是却不得不考虑一个成本问题。在集合了各种技术和系统之后，智能家庭的实现要求的成本是比较高的。因此，未来在智能家庭方面的发展应该努力去实现成本的降低。

（二）标准化程度低

家庭网络智能化的实现需要传感产品来支撑。如今，虽然传感产品的类别很多，但其标准化的程度却很低，这很大程度影响了智能家庭的实现。因此在智能家庭的建立过程中，应该使用较高标准化的传感产品。

（三）隐私安全很重要

虽然智能家庭给我们的生活带来了便利舒适，但于此同时，我们也应该注重自己的隐私安全。智能家庭的实现使得家庭体统在通过网关与外界互联网相连接的时候，将自己的家庭系统暴露在了外界中，存在着被侵入的可能性。因此，使用者应该应该使用较好的软件来设置防火墙，以防网络被入侵，从而使得自己的隐私暴露在别人面前。

三、智能家庭在现实生活的应用

未来，智能化水平越来越高，物联网技术的应用也将随处可见，从一个小小的电灯到实现远程操控家里房门的开启与关闭，你将很难找到没有连接互联网的设备。

（一）煮饭煮咖啡

你可以想象在煮饭工具或是咖啡机里面装置无线网络么？远程操控电饭锅进行煮饭、加热等功能，并且从网上下载一些煮饭、煮汤等菜式，通过网络对电饭锅进行遥控，实现任意物品的形成。而且咖啡机可以通过无线网络根据咖啡店的制作咖啡技巧以及口味，来实现家里的制作。

（二）空调及温控

在炎炎的夏日中，人们总希望能把自己藏在家里，但在进入家的一段时间，室内的温度仍然很高。因此实现远程温控就很重要了。目前有些空调不仅仅可以通过手机进行远程的操控来实现控温，也可以将人们的生活习惯记录下来，并自动实现控温的操作。

（三）灯光

灯泡上实现智能化实际上是一种简单的物联网家居体验，这使得任何人都可以轻松体验。目前有许许多多智能灯泡品牌，这些品牌的灯牌使得人们可以通过手机等来实现对灯光的开关、颜色调节以及亮度进行远程操控，甚至可以在灯泡中植入音乐感应器，使得灯光虽音乐的进行而不断闪动，使得在家唱歌也有了KTV的感觉。

四、结语

时代的不断发展，人们的生活已经离不开互联网的存在了，智能家庭以及物联网的应用已经成为了时代发展过程中，必不可少的一部分了。未来，智能家庭的相关技术将越来越成熟，物联网的应用也将越来越广泛。智能家庭和物联网的应用将有望实现人们在任何地点、任何时间内，实现人与物或是物与物之间的交流，实现对家庭进行远程操控的愿望。

参考文献：

[1]刘林阳.具有实时特性的WebSocket家庭智能网关技术研究[D].厦门理工学院，2016.

作者简介：吴晓强（1986），男，内蒙古通辽人，内蒙古民族大学讲师，研究方向：机械电子。