基于物联网构造智能家庭系统的分析

申铎

（河南理工大学计算机科学与技术学院，河南 焦作 454000）

随着我国经济实力的提升和科学技术的飞速发展，舒适、安全的普通家居已经不能满足人们日益增长的需求。眼前这个时代，人们期望的不再是被广泛应用的电气自动化和网络信息技术，而是一个被智能化的家庭环境。于是，智能家居（Smart home）应运而生。物联网技术被用于连接智能家居中的各种设备，通过提供家电和照明控制、室内外遥控、防盗报警、环境控制和可定时控制等手段来提升家居智能化效果。智能家居比传统家居的作用更上一层楼，它在提供居住空间的前提下还可以为人们带来更多的便捷，可以在不人为干涉的情况下自动处理一些问题。它不仅可以完成信息的传播、共享和交互，还能节省资源。

1 智能家居系统

出现智能家居这个名词以前，并没有相应的建筑出现，所以，它一直没有被重视。直到出现第一个信息化大楼，智能家居才在全球范围内出现并且受到大企业的热捧。

智能家居是一个新兴产业，因为出现的时间比较晚，所以，人们还没有形成相应的消费理念。但是，有关企业进一步研究和制造相应的智能家居，推出了许多相应的产品，这些产品逐渐被消费者熟知并且使用，所以，智能家居的市场逐渐打开，使用量逐渐增加。因此，一些研究智能家居的重要企业越来越重视市场趋势和消费者不断变化的心理需求，不断开发出具有特色的智能家居，打造了以ehouse智能家居系统、“智居时代”、X-10智能家居系统为代表的大批国内优秀智能家居品牌，它们在相互竞争中不断发展，一直处于行业中的领导地位甚至垄断地位。12年前，智能家居只是梦想，而如今已成为一方气候，它在为人们提供便利的同时也实现了自己的社会价值，成为了社会发展的重要标志之一。

不得不说，国家在智能家居方面也提出了相应的政策引领，在2017年的“两会”上，物联网经常被提及，国务院总理李克强十分看好物联网的发展。国务院在《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》中指出，要把信息产品作为重点，努力增强它的生产和供给能力。在智能产品方面，要努力创新产品，增强产品新意，利用互联网等工具提高智能产业化水平，开发出智能手机和电视的新产品，提高智能产业的制造和服务水平，将产品从研发制造到售后统一在一个过程中，最终保障用户的权益。另外，还要建立以智能家居、数字家庭为主的产业基地，加大宣传力度，聚集此类企业，加强企业之间的协作能力，促进各类电子产品更好的发展。同时，让大型网络运营商关注和支持产业基地的发展，并且签约相关产品，推动产业基地的发展。为大众提供一个温暖、舒适、方便和高效的生活环境是智能家居最基本的目标，所以，智能家居产品的核心应当是实用，兼顾实用性、易用性和人性化。21世纪，智能家居有了多条发展道路，它的制造技术也变得越来越多。第四代智能家居中融合了多种技术，切实符合用户本身的需求，让客户在使用的过程中获得越来越多的满足。智能家居可以根据用户的心理来调整本身所处的状态，使用户沉浸在舒适温暖的环境中。智能家居是在互联网的基础上相互连通，了解用户行为可以推动企业在大数据时代更好地发展。

2 物联网技术

关于物联网一词，人们普遍认为是艾什顿（Ashton）教授首先提出来的。物联网之前一直有很大的不确定性，主要是不确定它的定义和范围，在之后的发展过程中，它的定义逐渐变化，范围不断扩大。在之后的争论中，人们逐渐确立了物联网的这一概念，即物联网是运用一些设备，并且签订一些协议将互联网与一些商品连接起来，使商品智能化，在商品出售后还可以对商品进行识别、定位、追踪，实现商品买卖流程一体化。在我国，人们对物联网的关注度极高，它不再是一个外来概念，而是在不断发展的过程中被赋予了“中国式”的标签。物联网的形成不是简单的一加一，而是由许多先进技术融合而成的。物联网技术可以分为以下3类：①传感器技术。目前，计算机使用的都是数字信号，如果计算机想处理模拟信号，就需要传感器将模拟信号转变成数字信号，由计算机直接处理数字信号。在控制、管理对象的附近部署大量传感器节点采集信息，从而构建一个对“物”进行监控、管理的网络。②RFID技术。RFID综合了无线射频和嵌入式技术的优点，在监控、管理的对象上嵌入智能标签，构建一个由大量的读写器和无数移动的电子标签组成的网络。③基于M2M的技术。M2M侧重于末端设备的互联和集中管控，M既能够代指人，也可以代指机器。M2M是人与机器之间联系的媒介，它代表了所有的技术手段，泛指人、机器之间建立连接的所有手段和技术，它增强了机器的通信能力，提高了网络技术水平，使设备具有了智能化的属性。

3 物联网技术应用于智能家居

传统的智能家居大都通过有线方式连接成智能家居系统。组网方式的差异使得传统智能家居在人员专业性上要求比较高，而且系统构建周期长、灵活性差。与传统智能家居不同，物联网智能家居则融合了无线技术和智能家居，形成了一个功能齐全的智能系统。根据物联网结构，以家居为主的一部分物联网可以分为感知层、网络层和应用层[7]。

3.1 智能家居感知层

智能家居有多种家庭终端，并且由各种控制、终端类设备和网关组成。它是各类家庭控制设备的管控平台，实现信号的采集控制与传输。智能家居不仅可以通过有线连接，还可以通过无线连接。在无线连接的情况下，人们可以更大程度地减少数据线的使用，而且公共通信网络也可以通过无线连入家庭，为人们提供极大的便利。

3.2 智能家居网络层

智能家居网络层主要提供接入网和通信服务的功能，让智能家居在连接外部网络时可以带来多种传输通道。这一层的主要组成部分是网络设备和传输设备，在传输设备方面，以光传输为主，因为光传输速度最快。另外，网络协议多种多样，可以满足用户的不同需求。

3.3 智能家居应用层

整合物联网与智能家居优势后的应用层，能够为智能家居提供泛在服务。智能家居应用层立足于业务平台，为智能家居提供技术上的支持和服务。智能家居的应用包括家庭医疗、智能家电等。信息化社会不断推动服务内容和形式的变化，并且智能家居的相关业务也随着产业的发展而出现。

4 以物联网为平台的智能家居系统的发展分析

在后PC、互联网、移动互联网时代，下一个引领者是谁？物联网首当其冲。目前，三大运营商在国内物联网的布局都是从自己的连接优势入手打通整个云—管—端生态链，聚焦于连接，增强平台功能，扩大服务范围，然后延伸到垂直应用服务和感知终端。

据了解，物联网可以满足多种场景的需要，并且中国移动公司同时推出了2个新技术，NB-IoT在之后的几年里会逐渐投入使用，并且连接数将会逐年增加。而且运营商会逐渐完善对4G网络的覆盖，运用最新技术，全力推动移动互联网建设，让用户使用起来更舒服、更流畅，为物联网的发展提供一个广阔的空间。

未来，面向新型移动物联网，各大运营商都将努力为用户提供最完备的物联网，用更快捷的数字化手段提供更优质的服务。在智能产品方面，要努力创新产品，增强产品新意，利用好互联网等工具，提高智能产业化水平，开发出智能手机和电视的新产品，提升智能产业的制造和服务水平，使产品从研发制造到售后统一在一个过程中，以保障用户的权益。在另一方面，要建立更好的物联网生态系统，为物联网产业提供良好的政策支持，减少其成本，创新物联网应用。

未来，物联网智能家居的核心是整合，将各种物联网智能家居设备，包括灯光、多媒体、采暖、安防等通过网络和服务整合到一起。相对的，智能化家居的进步也需要各大智能家居企业不断发展，寻求解决目前存在的高成本、非标准化、非节能环保、操作复杂、低安全性等问题，从而促进物联网智能家居的健康发展。

［1］网易家居.中间架构：智能家居降低成本的中间力量［EB/OL］.［2013-02-16］.http://home.163.com/13/0217/06/8NT81B0P00104JJ5.html.

［2］国务院，国发〔2013〕32号.国务院关于促进信息消费扩大内需的若干意见［S］.2013-08-15.

［3］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（9）：16-17.

［4］吴晓，周建平，梁楚华，等.物联网技术在智能家居中的应用研究［J］.物联网技术，2012（12）：71-72.

［5］田莉.物联网在智能家居领域应用展望［J］.通信与信息技术，2011（2）：74-77.

［6］电气自动化技术网.物联网技术与应用［EB/OL］.［2011-07-28］.http://www.dqjsw.com.cn/.

［7］陈谧.智能家居的物联网技术及其应用［J］.现代建筑电气，2014（50）：47-48.