陳文霆

摘 要：隨著信息時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)快速的發(fā)展著，智能家居已經(jīng)逐漸進入了這個時代，融入了人們的生活，為人們提供了極大的方便。智能家居是以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用了有線或是無線傳感器，通過指令，能遠程操作的一類家電。智能家居作為家庭信息化的實現(xiàn)方式，已經(jīng)逐漸走入大眾的生活，并且在持續(xù)強大的發(fā)展之中走向更加智能的世界，為越來越多的居民提供了一個更加舒適安全的環(huán)境。本文介紹了物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的作用及其技術(shù)和原理并對其未來的發(fā)展提出了展望。

關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；自動控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：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，它以住宅為平臺，經(jīng)過編程，通過物聯(lián)網(wǎng)等控制技術(shù)，能被遠程操作，為家中提供一個舒適而且安全的環(huán)境，比普通家具更節(jié)能更環(huán)保。它會用到無線通信技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和智能家電技術(shù)等。在未來它會更加的智能，并且有著極大的發(fā)展空間。

1.2 發(fā)展情況

智能家居起源與國外，由少量安防轉(zhuǎn)換到人機互動。它最先在美國誕生，在美國以數(shù)字技術(shù)改造為主，追求豪華但不符合環(huán)保的理念。日本的智能家居擁有更高的技術(shù)，功能性強并且環(huán)保充分實現(xiàn)了智能化和現(xiàn)代化。加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟比較發(fā)達的國家先后開始開發(fā)智能建筑和智能家居產(chǎn)品。中國智能家居產(chǎn)業(yè)中北京、上海、深圳發(fā)展相對比較好。

1.3 智能家居的分類

按照網(wǎng)絡(luò)布線技術(shù)分類主要分為3類，基于分布式現(xiàn)場總線技術(shù)、基于集中控制技術(shù)和基于無線技術(shù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)與無線網(wǎng)絡(luò)的進步，現(xiàn)在的智能家居大多已采用無線技術(shù)。也可根據(jù)規(guī)模大小進行分類，一種是以小區(qū)為單位，完成樓宇對講、安防監(jiān)控、物業(yè)服務(wù)、物業(yè)管理、設(shè)備檢測、燈光控制、社區(qū)醫(yī)療等任務(wù)，另一種是以單個用戶住宅為單位，進行家中的燈光控制和家電控制等，不與外部統(tǒng)一。

2 服務(wù)于智能家居的物聯(lián)網(wǎng)的原理

物聯(lián)網(wǎng)是通過紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、射頻識別等信息設(shè)備，按照指令，把物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，經(jīng)過信息的交換和交流，使其實現(xiàn)智能化的識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。它有三方面的特征：全面感知，可靠傳輸和智能處理。而這些特征融入在物聯(lián)網(wǎng)的四個層次中，分別為感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層和接入層。構(gòu)架如圖1所示。

感知層是由各種傳感器和傳感器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，能通過多種無線智能設(shè)備實現(xiàn)對信息的采集和識別，其中包括傳感器、識讀器、傳感器網(wǎng)關(guān)等，用來識別物體、采集信息。這一層的主要作用是獲取數(shù)據(jù)，先通過傳感器、數(shù)碼相機等設(shè)備，采集數(shù)據(jù)，然后通過藍牙、紅外線、布線技術(shù)等短距離傳遞數(shù)據(jù)。所以這一層相當于物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官。

網(wǎng)絡(luò)層是由互聯(lián)網(wǎng)、有線及無線通信網(wǎng)和云計算平臺等組成，通過算法為子網(wǎng)選擇一條最佳路線，然后把感知到的信息快速安全的傳送到指定位置，所以它的主要作用也就是傳遞信息。它的作用在于路由器選擇，擁塞控制及網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，并且向上一層提供信息通道，也就是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。它主要依靠路由器和協(xié)議來實現(xiàn)。

應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，主要是對數(shù)據(jù)的處理和管理，然后將數(shù)據(jù)與各行業(yè)需求相結(jié)合，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。它的主要功能圍繞著數(shù)據(jù)和應(yīng)用。例如在智能電網(wǎng)中遠程電力抄表時在住戶家中的讀表器就是感知層中的傳感器，這些傳感器在收集到用戶用電的信息后，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送并匯總到發(fā)電廠的處理器上。這個處理器就是應(yīng)用層，之后它會根據(jù)收到的信息，采取相關(guān)措施。

接入層的主要設(shè)備是物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，它要將感知控制層的眾多終端接入互聯(lián)網(wǎng)。它一方面可以通過接口與感知控制層的終端通信，將終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器遠程控制命令，另一方面又具有以Wi-Fi或4G等各種通信接口接入網(wǎng)絡(luò)，從而與遠程服務(wù)器通信。所以它作為物聯(lián)網(wǎng)的最后一個層次，它的主要作用就是網(wǎng)絡(luò)與終端用戶的連接。

物聯(lián)網(wǎng)在運用時，會提供很多的方便，例如：當一輛汽車去加油時，通過物聯(lián)網(wǎng)可以掃描器車上的射頻識別標簽，對其進行解讀并識別后，自動顯示汽車應(yīng)該加幾號油，并且根據(jù)汽車的使用情況，檢測出汽車目前有哪些問題，哪些設(shè)備需要更換，這樣，直接為顧客提供了方便，不用再去專門的汽車4S店進行檢查和保養(yǎng)。

3 智能家居工作原理及關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能家居工作原理

智能家居主要是通過人為的設(shè)置和操作，先將指令通過手機等智能設(shè)備發(fā)送出去，通過運營商，傳到家中的網(wǎng)關(guān)，把信號發(fā)送到家具上，從而對其進行控制。例如：當安裝了亮度傳感器時，當室內(nèi)亮度達到設(shè)定的某一值時便會自動關(guān)閉，若亮度不夠則會自動打開，當然若主人離開了家，那么無論光線如何，燈光都會自動關(guān)上；當安裝了數(shù)字窗簾開關(guān)后，根據(jù)指令，會在早晨某個固定時刻打開窗簾，若是今天想睡懶床，也可在頭一天晚上提前設(shè)定好時間，讓它晚一兩個小時打開；當安裝了安防人體感應(yīng)器，在主人離開家時自動設(shè)防，若檢測到有人在活動時，馬上觸發(fā)電話報警，不設(shè)防時，感應(yīng)到人，便主動開燈并向設(shè)定的手機中發(fā)出信息。因此，智能家居中溫度傳感器、光電傳感器及電感式傳感器等必不可少。以上就是智能家居的工作原理，為人們提供了舒適和安全的環(huán)境。如圖2所示。

3.2 智能家居關(guān)鍵技術(shù)

（1）布線技術(shù)是由通信光纜、各種電纜及有關(guān)硬件構(gòu)成的布線系統(tǒng)支持電信網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用，對信息進行連接與傳送，進而控制各種家電。智能家居進行裝修時需要各種數(shù)據(jù)，并對其進行控制和管理，而這些數(shù)據(jù)不得不通過布線系統(tǒng)來連接，所以布線技術(shù)越來越受到重視。它運用的是模塊化通用結(jié)構(gòu)，是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與傳輸更加方便。它既可以作為一個完善的小區(qū)中綜合布線系統(tǒng)中的一部分，也可以獨立成為一套完整的綜合布線系統(tǒng)。它是智能家居的基礎(chǔ)和信息傳遞的通道，是智能家居的關(guān)鍵之一。（2）網(wǎng)關(guān)技術(shù)，早期網(wǎng)關(guān)即指路由器，路由器計算路由并把分組后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到本地網(wǎng)絡(luò)之外的區(qū)域，而現(xiàn)在路由器變成了多功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)關(guān)則是在網(wǎng)絡(luò)層上實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，是一種復雜的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，既可與廣域網(wǎng)互聯(lián)，又可與局域網(wǎng)互聯(lián)，同時相當于翻譯器搭建網(wǎng)橋，重新整合，傳遞消息。這種技術(shù)，不僅對規(guī)范智能用電服務(wù)、促進電網(wǎng)建設(shè)有著重要的意義，同時能帶來良好的社會經(jīng)濟效益。它能提高政府對居民的管理效率，同時能提高整個電網(wǎng)的可靠性和綜合效率。在其他領(lǐng)域上，如在環(huán)境保護、食品安全、交通管理、工業(yè)檢測等方面，涉及的范圍十分廣泛。在這些不同的領(lǐng)域中，他們的基本功能也都是把感知層采集到的各類信息通過相關(guān)的流程傳遞到互聯(lián)網(wǎng)，然后實現(xiàn)一定的管理功能，不同領(lǐng)域執(zhí)行的功能不同。（3）無線通信技術(shù)是一種利用電磁波信號可以在空間中進行信息交流的一種通信方式在移動中實現(xiàn)的無線通信又通稱為移動通信，人們把二者合稱為無線移動通信?？捎镁W(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴大作用距離而仍然保持它的效率。而下一代無線通信將會考慮更多因素，如無縫融合、高性能的物理層及靈活和自適應(yīng)的接入，所以無線通信技術(shù)其數(shù)據(jù)率將會越來越高。目前，WIFI、藍牙技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，但它的節(jié)點太少，不適合應(yīng)用到智能家居中作為通信的主力。因此我們正尋找著距離更遠、效率更高、安全性強的無線通信技術(shù)來實現(xiàn)更加可靠智能化。endprint

4 智能家居的未來發(fā)展及展望

智能家居從誕生到現(xiàn)在，市場的反應(yīng)一直以來很好，但普遍呈現(xiàn)的問題在于價格高，跨產(chǎn)業(yè)合作困難，與其他國家的政策和發(fā)展速度差距略大。但根據(jù)報道顯示，到2020年，全球智能家居的整體規(guī)模將由目前的100億美元增長至500億美元，并且預(yù)計在2030年增長到4000億美元。到2030年，亞洲市場銷售額將超過1150億美元，將占據(jù)全球市場25%以上的份額。所以從市場來看，智能家居正朝著很好的方向發(fā)展。而從智能家居本身來看，它大致會有如下的發(fā)展：

（1）在未來，智能家居會在全國乃至全世界慢慢普及成為像智能手機一樣的日常用品，每個人都離不開它，它給人們帶來了極大的方便。智能手機、智能遙控器、電腦等都將成為控制智能家居的最重要的移動式智能控制終端，實現(xiàn)遠程的監(jiān)控與控制。控制系統(tǒng)將會使用無縫融合無線控制系統(tǒng)，讓整個系統(tǒng)覆蓋更廣通信更流暢。（2）個人認為，智能家居在現(xiàn)在也在將來都會有很好的發(fā)展，現(xiàn)在的時代是信息化時代，每一個人都愿意去追求更加舒適美好的生活，而智能家居正好能滿足人們這一愿望，所以在未來的發(fā)展上它的前途一片光明。（3）在未來，希望每個人家中都能擁有智能家居，享受舒適安全的生活，減少犯罪概率。并且智能家居也能不斷改進，能脫離路由器，不需要人去控制，每天能自動完成各項常規(guī)事物，具有人性化的安排，其技術(shù)發(fā)展能更加迅速，打造祖國美好的明天。

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