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物聯(lián)網(wǎng)與智能家居范文第1篇

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 設計與實現(xiàn)法

智能家居就是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居系統(tǒng)可以為您提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、以及可編程定時控制等多種功能和手段，使您的生活更加舒適、便利和安全。筆者所在的課題組利用當前智能家居技術的新理念與技術，開發(fā)技術先進、性能卓越、實用性強的物聯(lián)網(wǎng)智能家居實現(xiàn)系統(tǒng)，并指導學生掌握其管理與維護技術。

1 物聯(lián)網(wǎng)智能家居實訓系統(tǒng)組成和內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)智能家居實訓系統(tǒng)由智能照明、智能安防、人臉識別門禁、智能音響、智能冰箱、能耗監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、智能窗簾等子系統(tǒng)，及物聯(lián)網(wǎng)應用上位機管理軟件組成，各子系統(tǒng)通過連接電纜進線連接，采用 ZigBee、wifi、3G 多種網(wǎng)絡技術傳輸傳感及控制信息。系統(tǒng)支持智能家居設計、安裝、調(diào)試以及應用編程等多種方式來鍛煉師生的技術水平，是一套既能展示物聯(lián)網(wǎng)智能家居應用，又能掌握相應技能和知識的實訓系統(tǒng)。

本開發(fā)平臺實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)三層（感知層，網(wǎng)絡層，應用層）的全方位技術運用，比較全面的兼顧了物聯(lián)網(wǎng)所涉及的各類技術，包括無線傳感器硬件、嵌入式軟件系統(tǒng)、Wifi、Internet 端應用軟件開發(fā)教學，設計提供了智能家居多個子系統(tǒng)的應用實訓，該系統(tǒng)所涉及到的技術主要包括：電子電路、2.4GHz 高頻通訊、ZigBee 無線網(wǎng)絡、無線傳感器、無線 SoC、嵌入式 ARM、UHF RFID 射頻識別、3G、Ethernet、服務端軟件開發(fā)。

開發(fā)平臺提供了功能強大的以 ARM 處理器為內(nèi)核的網(wǎng)關硬件和自主研發(fā)的網(wǎng)關核心軟件，不僅能完成多種無線網(wǎng)絡管理，傳感器和射頻識別信息處理，而且可以通過不同無線和有線網(wǎng)絡路徑，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C管理平臺，并存入數(shù)據(jù)庫，支持遠程訪問，并運用虛擬技術仿真智能家居場景及設備解決場地及設備制約因素。

2 系統(tǒng)功能

針對職院學生，主要鍛煉的是學生的動手能力和實際操作的技能。學生可以根據(jù)自己的設計想法改變模擬房間內(nèi)環(huán)境，也可以通過一體式計算機通過因特網(wǎng)訪問房間內(nèi)自動化服務器，對智能設備、視頻監(jiān)控等遠程控制、訪問。該裝置能進行智能家居系統(tǒng)設計、線路的設計與連接、調(diào)試、故障排除、系統(tǒng)配置等實驗和實訓。

在打分環(huán)節(jié)考慮到人為因素對比賽結(jié)果的影響，在系統(tǒng)中，特別設計了自動評分功能，對各個系統(tǒng)網(wǎng)絡連通性、電源接線、軟件配置進行自動化檢測，為實訓成績提供客觀的依據(jù)。

2.1 智能照明

包括智能照明管理軟件模塊、燈控模塊/調(diào)光模塊、通信模塊、燈具，通過和網(wǎng)關通信，支持本地控制和管理軟件遠程控制，本地可以設置感應開/關閉，并和光敏檢測模塊聯(lián)動，實現(xiàn)自動化。

2.2 智能安防

包括智能安防管理軟件模塊、窗磁、煙霧感應器、主動紅外入侵探測器、攝像機、雙鑒探測器對非法入侵、火情、煙塵等監(jiān)測，針對突發(fā)事件做出緊急處理，與 GSM/GPRS 短息貓聯(lián)動，當發(fā)現(xiàn)有異常時攝像機自動截取畫面并發(fā)送消息至指定手機或報警。

2.3 人臉識別門禁

人臉識別門禁系統(tǒng)由主人臉識別門禁機、門禁控制器和電鎖組成（聯(lián)網(wǎng)時外加電腦和網(wǎng)絡通訊設備），使用方式屬非接觸方式，出入人只要在人臉識別門禁機附近（30-80 厘米）晃動一次，人臉識別門禁機就能將識別結(jié)果發(fā)送到門禁控制器上，然后由門禁控制器進行檢查核對合法性，決定是否進行開門動作。整個過程只要在有效的使用范圍內(nèi)均可實現(xiàn)門禁管理功能。人臉識別門禁機安裝門邊墻內(nèi)外，而不影響其工作。

人臉作為每個人身體的一部分、不能復制、安全可靠。并通過網(wǎng)絡與電腦進行實時監(jiān)控（可由電腦發(fā)指令開/關所有門，并可實時查看所有門的狀態(tài)）、數(shù)據(jù)處理、查詢、報表輸出等。

2.4 智能音響

包括智能音響管理軟件模塊、情景音樂系統(tǒng)主機、高保真音箱，通過軟件平臺來控制音樂的播放。

2.5 智能冰箱

包括智能冰箱管理軟件模塊、RFID 讀寫器、食物冷藏柜。通過 RFID 技術實現(xiàn)食物管理功能，通過 PC管理平臺訪問，配合食品圖示，能看到冰箱內(nèi)的食物信息，食品提醒設置，一旦冰箱內(nèi)食物短缺或過期，就會發(fā)送短息到指定手機。

2.6 能耗監(jiān)測

包括能耗管理軟件模塊、智能插座、能耗統(tǒng)計模塊。通過智能插座實現(xiàn)所有電器通過數(shù)據(jù)采集終端，無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)無線抄表、管理功能。可以定制統(tǒng)計分析功能，并通過監(jiān)控系統(tǒng)控制臺、智能手機實現(xiàn)可視化查看和管理，體現(xiàn)綠色節(jié)能理念。

2.7 環(huán)境監(jiān)測

本系統(tǒng)包括環(huán)境監(jiān)測管理軟件模塊、溫濕度、光敏無線通信模塊。實現(xiàn)溫度、濕度、光敏等監(jiān)測，針對環(huán)境參數(shù)設備智能開啟相關設備自動調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度或與其他系統(tǒng)進行聯(lián)動，對突發(fā)事件做出緊急處理。

2.8 智能窗簾

本系統(tǒng)包括智能窗簾管理軟件模塊、窗簾控制器、電動窗簾，通過和網(wǎng)關通信，支持本地和管理軟件遠程控制， 本地可以設置感應開/關閉，并和光敏檢測模塊聯(lián)動，實現(xiàn)自動化。

2.9 上位機管理軟件

系統(tǒng)包括照明、窗簾、能耗、電器、安防、環(huán)境監(jiān)測、實訓評估模塊，本實訓管理平臺是以上各個系統(tǒng)的一個綜合性、集中管理平臺。內(nèi)容包括：系統(tǒng)的實時狀態(tài)查看、遠程控制、數(shù)據(jù)存儲、統(tǒng)計分析、參數(shù)設置、預警。如圖1所示。

3 系統(tǒng)特色

真實的家居環(huán)境需要投入大量的人力物力，從實訓的角度來說，需要耗費大量的時間和經(jīng)歷建造樣板房，投入巨大。因此，設計采用模擬家居環(huán)境的智能家居系統(tǒng)，將涉及到的應用及控制模塊和設備安裝部署在可收縮的網(wǎng)孔板機柜上，減少對空間的占用，并可應用于以后的實訓教學中。

智能家居實訓系統(tǒng)安裝在一個網(wǎng)孔板機柜上，可以收攏展開，展開后尺寸為 2.4m*0.8m*1.9m（長*寬*高），收攏后尺寸為 0.8m*0.8m*1.9m（長*寬*高），實訓設備可以自由安裝，具有很大的靈活性。

各系統(tǒng)的控制模塊均安裝在 86 盒內(nèi)，可靈活部署在網(wǎng)孔板的任意位置，方便師生根據(jù)自己的設計完成施工。

4 總結(jié)

本文介紹了一個物聯(lián)網(wǎng)智能家居實訓系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，系統(tǒng)中模擬了智能家居中的部分場景，并在實驗室環(huán)境中做了大量的模擬測試，程序運行良好。總之，進行基于 ZigBee 技術的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的設計分析，有利于提升基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設計水平，促進在實際中的推廣應用，具有積極作用和價值意義。

參考文獻

[1]，朱昊，胡靜，宋鐵成.物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)演示平臺的設計與實現(xiàn)[J].南京師范大學學報（工程技術版），2013（01）.

[2]向忠宏.智能家居[M].北京：人民郵電出版社.2002.

[3]陳龍濤，羅桂娥，周衛(wèi)等.基于ZigBee 技術智能家居系統(tǒng)的研究與設計[J].微型機與應用，2010.29（20）：100-102.

作者簡介

江進（1981-），男，江蘇省句容市人。碩士學位?，F(xiàn)為江蘇農(nóng)林職業(yè)技術學院信息工程系教師。研究方向為計算機技術。

物聯(lián)網(wǎng)與智能家居范文第2篇

[關鍵詞]物理網(wǎng) 智能家居 應用現(xiàn)狀 開發(fā)

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）16-0249-01

傳感器技術的逐步應用和網(wǎng)絡技術的全面拓展，外加性能優(yōu)良的傳感器的大力應用，使得智能感知有所實現(xiàn)。無論是家居系統(tǒng)產(chǎn)品，還是網(wǎng)絡概念家居均表明智能家居取得了一定的成效。因此，本文將依托物聯(lián)網(wǎng)，重點探討智能家居開發(fā)問題，不斷增強家居功能，達到遠程網(wǎng)絡互聯(lián)。

一、物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

物聯(lián)網(wǎng)形成于研究人員在不同領域的探索成果的匯總，研究人員在普適計算機方面開展的探索活動是物聯(lián)網(wǎng)問題的根本原因。各個學者面向物聯(lián)網(wǎng)給出了不同的定義，其中歐洲項目組認為物聯(lián)網(wǎng)是商業(yè)和信息交流之間的參與者，可促進社會的前進，是可有效互動、和外部環(huán)境發(fā)生交換獲取的信息數(shù)據(jù)，免受人為干預，能夠自發(fā)做出某些行為，提供所需服務，可精準展現(xiàn)和作用真實生活的某些事件。但RFID項目組將物聯(lián)網(wǎng)看作形成于標準通信協(xié)議之上，通過具備位移地址對應互聯(lián)網(wǎng)物體組建的網(wǎng)絡。物聯(lián)網(wǎng)能夠劃分成不同的層次，其核心技術為射頻識別以及納米技術等。

二、智能家居概述

智能家居系統(tǒng)主要包含內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)以及網(wǎng)關這三個部分。對于內(nèi)網(wǎng)主要是在家電及其余設施之間建立聯(lián)系，屬于局域網(wǎng)，而外網(wǎng)通常為小區(qū)局域網(wǎng)，可進行遠距離傳輸。對于網(wǎng)關主要聯(lián)系內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)，達到外網(wǎng)對內(nèi)網(wǎng)的全面控制。

當下智能家居系統(tǒng)通常具備下述功能：其一，燈光智能控制。參照室內(nèi)光線強度合理調(diào)整照明設備開光，進而讓室內(nèi)光線處于理想狀態(tài)；其二，家電智能控制。圍繞家電實施自動控制，可參照室內(nèi)溫度合理開關空調(diào)；其三，智能安防功能?，F(xiàn)有家庭安防系統(tǒng)具備火警異常情況監(jiān)控功能，如果出現(xiàn)異常，則安防系統(tǒng)便即發(fā)出警示，通過緊急處理將損失減小到最低程度。

另外，也涉及家居設線系統(tǒng)等內(nèi)容。因在技術水平與經(jīng)濟成本等內(nèi)容上存在制約，現(xiàn)下并未研制出成熟的家居系統(tǒng)，然而借助無線傳感器自身突出的擴展能力，當設計系統(tǒng)時提前保留擴展接口，即便要增設設備或優(yōu)化技術也無需面向現(xiàn)有系統(tǒng)開展改造調(diào)整活動，只要經(jīng)由FIRMWARE升級，利用節(jié)點擴充便能夠達到系統(tǒng)升級的目的。

三、物聯(lián)網(wǎng)當前的應用情況

現(xiàn)階段，對智能家居而言，物聯(lián)網(wǎng)應用一般表現(xiàn)在家庭自動化以及安防系統(tǒng)等內(nèi)容中。家庭自動化主要指代面向傳統(tǒng)家用電器裝設傳感器，配置執(zhí)行器，轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芗译?，是傳感器網(wǎng)絡的基本節(jié)點，同時，利用互聯(lián)網(wǎng)和外部網(wǎng)絡形成互聯(lián)，讓用戶能夠面向家電實施遠程操作。而安防系統(tǒng)主要指代針對住宅設置傳感器節(jié)點，以此來監(jiān)控火警等異常狀況，如果出現(xiàn)意外，上述節(jié)點便把危險信息傳輸至終端，第一時間警報，進而能夠馬上處理險情，以免進一步擴大。

四、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居開發(fā)

形成于互聯(lián)網(wǎng)之上的智能家居具體包含居住環(huán)境體會和互動、相關數(shù)據(jù)傳送以及應用服務層。其中居住環(huán)境體會和互動指代把所有的傳感器構(gòu)建連接，以此來提供贏得居住環(huán)境主要物理信息與居民基本生活狀態(tài)等項目。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)輸送可實現(xiàn)居住環(huán)境狀態(tài)與居民信息的有效傳輸。而應用服務層可依照收集的數(shù)據(jù)達到自主支配家居設備這一目的。

（一）整體設計

1.智能網(wǎng)關設計

家庭智能網(wǎng)關在智能家居設計活動中占據(jù)著核心位置，可采集并整合各個網(wǎng)段的信息。從內(nèi)部家居網(wǎng)絡層面而言，其和ZigBee協(xié)調(diào)器緊密相連，且為住宅信息的基本出口；從外部網(wǎng)絡層面而言，其和互聯(lián)網(wǎng)緊密相連，它為遠程操作指令連進家庭內(nèi)部網(wǎng)的末尾工序。因內(nèi)部及外部信息均借助家庭智能網(wǎng)關完成傳輸，由此可知，該設計可提升智能家居的可靠性和安全性；

2.網(wǎng)絡層設計

形成于物聯(lián)網(wǎng)之上的智能家居內(nèi)部的網(wǎng)絡傳輸主要負責管理每一個住宅設備自身的網(wǎng)絡信息傳送，且具備遠距離控制平臺的關聯(lián)系統(tǒng)。對于網(wǎng)絡層設計主要涵蓋家庭智能網(wǎng)關以及控制中心等多項內(nèi)容，其中傳輸?shù)男畔娬{(diào)控制與數(shù)據(jù)信息，具體存在有線及無線傳輸類型。比較有線及無線傳輸發(fā)現(xiàn)，無線傳輸更容易管理，由此可知，無線傳輸將更為常用；

3.感知層設計

依托ZigBee節(jié)點構(gòu)建形成的ZigBee主要分布在感知層中。其內(nèi)部的傳感器可借助ZigBee節(jié)點把居住環(huán)境信息發(fā)送至智能網(wǎng)關，同時，應用層自身的指令信息可借助ZigBee節(jié)點傳達給執(zhí)行設備，進而完成預定操作。借助一系列傳輸，達到底層ZigBee節(jié)點的有效連通；

4.應用層設計

應用層設計在智能家居設計活動中占據(jù)著重要位置，當下的智能家居，其應用層設計以家居安防監(jiān)管、家庭信息規(guī)劃、家庭信息加工和家庭環(huán)境監(jiān)控。

（二）硬件設計

具體分部如圖-1，形成于物聯(lián)網(wǎng)之上的智能家居，其硬件設計一般把節(jié)能看作重點內(nèi)容進行探究。局域網(wǎng)自身的微處理元件及通信設備選取關乎智能家居系統(tǒng)實際功耗與具體的傳輸效率，且末端節(jié)點的可靠性及工作效率關乎著整個系統(tǒng)的穩(wěn)步工作時間與安全性。因此，形成于物聯(lián)網(wǎng)之上的智能家居自身的硬件設計需重視微處理元件以及通信方式自身的節(jié)能設計。

結(jié)語：

我國在智能家居中的起步較晚，然而因生活水平的不斷提升，人們在家居環(huán)境方面提出了嚴格的要求，通過國家政策的支撐，智能家居的探索越來越頻繁。一些大企業(yè)更是爭相推廣、大力宣傳智能家居，部分通信商甚至把物聯(lián)網(wǎng)服務看作主要發(fā)展方向，這為智能家居的提升與發(fā)展創(chuàng)造了難得的契機。

參考文獻：

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[5]趙勇.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠程監(jiān)控子系統(tǒng)軟件設計分析[J].數(shù)字技術與應用，2016，（4）：162，165.

作者簡介：

物聯(lián)網(wǎng)與智能家居范文第3篇

關鍵詞：ZigBee；嵌入式；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TN92-34

進入21世紀后，數(shù)字化技術發(fā)展迅猛并滲透到各個領域，將安防設備、家用電器與通訊設備等各自獨立的設備功能綜合為一體，而形成了住宅自動化概念簡稱智能家居。普通的家居系統(tǒng)由于當前技術的限制，管理缺乏智能化，家庭布線復雜，后期的改裝和安裝成本都偏高，系統(tǒng)的升級麻煩，系統(tǒng)的工作效率低下。而智能家居系統(tǒng)合理設計可以克服傳統(tǒng)的家居系統(tǒng)的系統(tǒng)缺陷。通過無線組網(wǎng)的方式，將家庭內(nèi)部設備與中央控制器智能結(jié)合，無須考慮繁瑣的布線約束，降低安裝成本的同時也提高了家庭內(nèi)部網(wǎng)絡的擴展性。

1 智能家居系統(tǒng)總體方案設計

1.1 智能家居的系統(tǒng)需求分析

目前我國的智能家居行業(yè)發(fā)展還處于興起階段，國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的行業(yè)設計標準可以參照。智能家居的系統(tǒng)設計一般要依據(jù)用戶的需求和家居環(huán)境進行差別式設計，滿足不同用戶的需求。智能家居系統(tǒng)需要滿足以下基本要求：1、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。無線數(shù)據(jù)的信息傳輸必須保證安全可靠，才能使中央控制中心對內(nèi)完成對其它家居模塊的信息處理，對外向用戶端傳輸數(shù)據(jù)或接受指令。2、無線的信息傳輸。智能家居系統(tǒng)的安裝，考慮到不影響整體家居的美觀，施工便捷，需采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術。3、成本低廉。智能家居系統(tǒng)要推廣普及，就要考慮普通消費者的實際消費能力。所以系統(tǒng)選擇的技術和硬件選型，應在消費者的承受范圍之內(nèi)。4、整體功能系統(tǒng)集成。整體功能系統(tǒng)的集成，是將上述的功能都集中在系統(tǒng)的中央控制平臺上管理，包括家中狀態(tài)的查詢，設備的管理。通過中央控制平成對各個分散功能的集中管理。

1.2 智能家居功能結(jié)構(gòu)

在智能家居系統(tǒng)中，中央平臺控制器是整個系統(tǒng)的核心。智能家居系統(tǒng)可以理解為以家庭中央控制器為基礎，通過其對各種網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行分析、轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)發(fā)和管理的過程，實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的人性化及智能化功能。智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡組織結(jié)構(gòu)模型如圖1所示：

圖1 智能家居網(wǎng)絡組織結(jié)構(gòu)模型

在智能家居的網(wǎng)絡組織結(jié)構(gòu)中，中央控制器通過無線的ZigBee、WiFi網(wǎng)絡或者其它的通信方式，完成對燈光，安防和家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的交互信息連接。用戶可以通過中央控制器，完成對各個子系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和數(shù)據(jù)采集。控制中心還需要有統(tǒng)一的家電聯(lián)網(wǎng)接口，完成家電設備的組網(wǎng)，這樣用戶可以通過智能手機、電腦，完成對家中電飯煲、空調(diào)、加濕器等電器的狀態(tài)查詢和控制。

2 智能家居系統(tǒng)子網(wǎng)設計

2.1 基于ZigBee技術的智能家居網(wǎng)絡組建

在ZigBee技術組建的網(wǎng)絡中，每個節(jié)點上的設備都有個64位的IEEE長地址和一個16位的網(wǎng)絡短地址。長地址是由設備生產(chǎn)廠商，在設備出廠前就設定好的，是其在全球設備識別的唯一地址。而在一般的個域網(wǎng)組建中，為了使用方便，是以短地址作為其網(wǎng)絡標識。ZigBee網(wǎng)絡建立過程如圖2所示。

2.2 ZigBee網(wǎng)絡組建

ZigBee網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器主要負責網(wǎng)絡的組建和維護，也對網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)接受和轉(zhuǎn)發(fā)。協(xié)調(diào)器上電工作后回自動掃描DEFAULT_CHANLIST指定的通道，在其上建立起網(wǎng)絡。若ZDAPP_CONFIG_PAN_ID被定義為0xFFFF，則協(xié)調(diào)器將會依據(jù)自身的IEEE地址建立一個隨機的PANID；否則協(xié)調(diào)器建立的網(wǎng)絡的PANID將由ZDAPP_CONFIG_PAN_ID來指定。網(wǎng)絡建立成功后，協(xié)調(diào)器查詢周圍是否有其他節(jié)點申請加入，若有其他節(jié)點加入網(wǎng)絡，則由協(xié)調(diào)器為該設備分配網(wǎng)絡地址等信息。當ZigBee網(wǎng)絡建立成功后，網(wǎng)絡中的各個設備之間就可以實時的進行數(shù)據(jù)的傳輸和信息的共享了。

3 智能家居系統(tǒng)部分模塊的設計與實現(xiàn)

3.1 中央控制器人機交互界面的實現(xiàn)

在ARM-Linux系統(tǒng)下，利用QT圖形用戶開發(fā)工具，實現(xiàn)對硬件模塊的控制和傳感器數(shù)據(jù)采集的人機交互界面程序設計。

（1）人機交互界面的軟件設計

通過測試，用戶可以通過觸摸屏控制各個傳感器的開關，并可以查看其狀態(tài)。

中央控制器主要可以實現(xiàn)以下功能：（1）在本設計系統(tǒng)中，中央控制器主要通過各個ZigBee模塊，實現(xiàn)對家居內(nèi)部網(wǎng)絡節(jié)點設備的控制和信息采集。（2）通過QT強大的跨平臺圖形界面開發(fā)框架，在中央控制器上實現(xiàn)圖形界面的觸摸操作，便于用戶體驗。

4 結(jié)論

物聯(lián)網(wǎng)與智能家居范文第4篇

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術是智能家居的核心技術支撐，智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家庭中的應用體現(xiàn)。當前網(wǎng)絡和智能技術高速發(fā)展融合的背景下，智能家居作為具有巨大市場潛力的新興產(chǎn)業(yè)，無論是IT終端制造廠商、互聯(lián)網(wǎng)運營商、服務商和傳統(tǒng)家電制造商均把它視為新的增長爆發(fā)點。本文通過對物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居領域的應用來說明物聯(lián)網(wǎng)的運用對智能家居系統(tǒng)技術進步、功能擴展、服務、達到滿足人們對安全、舒適、方便和綠色環(huán)保的需求的作用。

關鍵詞 ：物聯(lián)網(wǎng)技術；智能家居；應用

一、物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)的英文描述為“The Internet ofthings”，即“物——物相連的互聯(lián)網(wǎng)”[1][2]。物聯(lián)網(wǎng)的基礎核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，它在傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)人與物互通的基礎上，實現(xiàn)物與物互通，是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的應用和業(yè)務層面的拓展。其主要特征是全面感知、可靠傳遞和智能處理。全面感知是指利用RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地獲取和采集物體信息；可靠傳遞是指通過無線網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)的融合將物體信息準確傳遞；智能處理是指利用云計算、數(shù)據(jù)挖掘及智能識別等人工智能技術對海量數(shù)據(jù)信息進行分析處理，完成對物體的智能化控制。

物聯(lián)網(wǎng)的概念在1999 年被提出，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，利用射頻識別技術、無線數(shù)據(jù)通信技術等構(gòu)造出的一個實現(xiàn)全球物品信息實時共享的實物互聯(lián)網(wǎng)。2005 年11 月17 日國際電信聯(lián)盟《ITU 互聯(lián)網(wǎng)報告2005：物聯(lián)網(wǎng)》，重新提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念[3]，并對其進行了擴展，不僅局限于RFID技術。2009年1月28日，IBM 首次提出“智慧地球”的概念。隨后，美國將物聯(lián)網(wǎng)列為振興經(jīng)濟的一個重點。此外，歐洲、韓國、日本等國家也把物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為振興國家經(jīng)濟的一個核心產(chǎn)業(yè)[4]。2009年8月，溫總理提出了“感知中國”的概念，自此物聯(lián)網(wǎng)被列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一，在中國受到了極大的關注[5]。

物聯(lián)網(wǎng)是在網(wǎng)絡技術、傳感技術及通信技術日趨成熟的條件下出現(xiàn)的，它是一種體現(xiàn)物與物之間新型關系，將所有物品通過射頻識別、二維碼、無線數(shù)據(jù)通信等智能感知技術與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，的具有智能化識別、控制與管理功能的網(wǎng)絡系統(tǒng)，其中可能涉及多種信息傳感設備，比如射頻識別裝置、二維碼掃描裝置、紅外感應裝置、各種傳感器等。

物聯(lián)網(wǎng)從產(chǎn)生之初到現(xiàn)在，已經(jīng)被應用到眾多領域，如智能交通、智能消防、工業(yè)檢測、老人護理、食品溯源和情報搜集等。毫無疑問，物聯(lián)網(wǎng)也將對智能家居領域產(chǎn)生深遠影響?；谖锫?lián)網(wǎng)的智能家電必將為人們提供未來生活方式的全新解決方案。將物聯(lián)網(wǎng)技術應用到家用電器中，可以使家電具有智能感知及信息網(wǎng)絡功能，能使家庭中的家電設備之間信息交互、家電設備與產(chǎn)品和用戶之間也可以進行信息交互，方便人們的日常家居生活，使生活方式更加合理，生活模式更舒適、健康、環(huán)保。

關于物聯(lián)網(wǎng)的概念，目前沒有統(tǒng)一的標準。但是綜合來看，物聯(lián)網(wǎng)是一種實現(xiàn)物-物相連的智能網(wǎng)絡，它主要依賴于智能感知技術、無線通信技術、遙感技術、智能數(shù)據(jù)處理技術[5]等，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上發(fā)展起來的。物聯(lián)網(wǎng)從產(chǎn)生之初到現(xiàn)在已經(jīng)被應用在越來越多的領域，如物流、交通、產(chǎn)品安全監(jiān)測、路燈管理、智能電力[6]、醫(yī)療[7]等。智能家電與智能家庭的發(fā)展，用戶新增的需求，使廣大廠商和研究人員發(fā)現(xiàn)，智能家居也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個重要領域。[8]IT終端制造廠商、互聯(lián)網(wǎng)運營商、服務商和傳統(tǒng)家電制造商正在進行此方面的研究，也逐漸推出基于物聯(lián)網(wǎng)技術的產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)技術使得家電在智能化控制的基礎上，實現(xiàn)了商品與設備的關聯(lián)及設備之間的關聯(lián)，展現(xiàn)出了一種更加智能化的便捷、健康、環(huán)保的家居場景。

二、智能家居系統(tǒng)概述

目前，智能家居系統(tǒng)沒有一個統(tǒng)一的定義或者概念，百度百科的解釋是：“智能家居（英文：smart home, home automation）是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網(wǎng)絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將與家居生活有關的設施集成，構(gòu)建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)。能提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境?！?/p>

2012年4月5日中國室內(nèi)裝飾協(xié)會智能化委員會《智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品分類指導手冊》把智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品共分為二十個分類包含了：控制主機（集中控制器）、智能照明系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、家庭背景音樂、家庭影院系統(tǒng)、對講系統(tǒng)、視頻監(jiān)控、防盜報警、電鎖門禁、智能遮陽（電動窗簾）、暖通空調(diào)系統(tǒng)、太陽能與節(jié)能設備、自動抄表、智能家居軟件、家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡、廚衛(wèi)電視系統(tǒng)、運動與健康監(jiān)測、花草自動澆灌、寵物照看與動物管制。

由此可知，智能家居是一個系統(tǒng)的概念，融合了網(wǎng)絡信息技術（有線、無線）、智能家電技術、自動控制技術等技術，將家庭平臺上與信息相關的信息設備、智能家電和家庭安保裝置，通過綜合布線技術連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進行集中的或異地的監(jiān)視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。這些功能都是通過智能家居系統(tǒng)中的家庭網(wǎng)絡控制來實現(xiàn)的，通過家庭總線系統(tǒng)提供各種服務功能、并和住宅以外的外部世界相通連。智能家居系統(tǒng)通過網(wǎng)絡化的綜合管理家中設備，來創(chuàng)造一個優(yōu)質(zhì)、高效、舒適、安全、便利、節(jié)能、健康、環(huán)保的居住生活環(huán)境空間。[9]

筆者認為智能家居強調(diào)的是整體的環(huán)境，包括健康環(huán)境、人機互動的環(huán)境、安全的環(huán)境、經(jīng)濟的環(huán)境，以用戶體驗為核心的整體環(huán)境的創(chuàng)造。

健康的環(huán)境包含舒適的溫度、優(yōu)質(zhì)的空氣、適宜的水溫等；人機互動的環(huán)境主要指智能化的體驗、便捷的人機互動的界面和高集成度的人工智能應用；安全的環(huán)境包括家庭安防監(jiān)控和網(wǎng)絡環(huán)境自身的安全；經(jīng)濟的環(huán)境主要體現(xiàn)在系統(tǒng)本身的經(jīng)濟合理（如系統(tǒng)價格）及家庭應用的經(jīng)濟合理（如節(jié)水、節(jié)電、擴展方便）。

三、物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居領域的應用

物聯(lián)網(wǎng)技術主要包含三個層面，即感知層面、網(wǎng)絡層面和應用層面。物聯(lián)網(wǎng)常見的感知技術包括RFID 技術、二維碼技術、傳感器技術、攝像頭、gps 等；進行網(wǎng)絡傳輸?shù)募夹g主要包括3G、Wi-Fi、藍牙、接入網(wǎng)等；計算技術主要是指進行海量數(shù)據(jù)處理的技術包括數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)推送。網(wǎng)絡層面包含電信運營（移動、有線、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡等）、物聯(lián)網(wǎng)運營（信息中心、管理中心等）、平臺、軟件、系統(tǒng)設備、系統(tǒng)集成及終端設備。應用層面包含環(huán)境監(jiān)測、智能交通、智能建筑、智能家居、遠程醫(yī)療、城市管理、公共安全、工業(yè)監(jiān)控、綠色農(nóng)業(yè)、資源管理等。

物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居的應用包含了家居環(huán)境控制、家庭安防、智能家電等多個領域，一個完全的智能家居系統(tǒng)按照前文所述包含了20個子系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)技術支撐下，用戶可以將家用電器之間組成一個物物相連的網(wǎng)絡，然后在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上，對家庭中的設備、產(chǎn)品進行監(jiān)控；在家電或者產(chǎn)品發(fā)生故障時能夠通過網(wǎng)絡自動進行短信、電話等智能報警；家用電器能夠智能地記錄用戶的生活習慣和生活方式，利用數(shù)據(jù)挖掘、情境感知等技術為用戶進行合理的信息推送，實現(xiàn)人與家電、環(huán)境、產(chǎn)品的自然交互。

物聯(lián)網(wǎng)技術貫穿智能家居從終端設備的研發(fā)、系統(tǒng)集成及運行到用戶使用的全過程。從技術角度來看，物聯(lián)網(wǎng)智能家居技術的核心技術是通訊或控制協(xié)議，涉及硬件接口和軟件協(xié)議兩部分，可以簡單的劃分為無線與有線技術。

有線技術包含了RS485、IEEE802.3(Ethernet)、EIB/KNX、LonWorks、X- 10、PLC-BUS、CresNet，AXLink 等。其中X-10，PLC-BUS 是專門針對智能家居行業(yè)制定的通訊技術。X-10電力線載波技術在上世紀70年代產(chǎn)生，在我國2000年前后引入并開始推廣，該技術可以在電力線上通訊，免于智能家居系統(tǒng)部署的時候另外布線。該技術對電網(wǎng)運行環(huán)境依賴性較高，由于設備成本、技術穩(wěn)定性及信息安全等問題市場局面一直難于打開。PLC-BUS 提高了一定的通訊穩(wěn)定性，但是難以保證持續(xù)穩(wěn)定的質(zhì)量，對電網(wǎng)環(huán)境的依賴性仍舊很強，使用成本和信息安全的問題無法根本性解決。盡管電力線載波技術已經(jīng)有40多年的技術積淀，但是由于成本和技術瓶頸，智能家居產(chǎn)品在有線技術開發(fā)方面不斷地進行新的嘗試，各種技術的優(yōu)缺點暫時不能滿足客戶的需求，也許這也是今天多種有線技術并存的原因。

無線技術包含了RFID 智能識別技術、藍牙(Bluetooth)、WiFi、Zigbee、ZWave、Enocean等。RFID是一種通過無線電波進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆墙佑|式的自動識別計技術，它通過無線電信號進行數(shù)據(jù)讀寫并識別特定目標，具有無接觸、識別速度快、自動化程度高、抗干擾、識別多個物體等優(yōu)點。RFID 是20 世紀90 年代興起的，發(fā)展至今被認為是自動識別領域中應用最廣泛的、識別效果最好、最重要的一項技術。[8] WiFi作為低成本、最易與互聯(lián)網(wǎng)連接的智能家居技術解決方案被廣為應用。ZigBee ZigBee 技術的特點包括：低功耗、成本低、低速率、時延短、高容量、工作可靠、高安全等。ZigBee的設計可用于支持特定應用軟件的開發(fā)和部署。應用規(guī)范和ZigBee 的堆棧相連，讓制造商更快、更容易地推出特別針對某些應用的無線產(chǎn)品?？捎玫膽靡?guī)范包括家庭自動化、智能能源、通信、醫(yī)療、遠程控制（RF4CE,或稱消費電子射頻）、建筑自動化和零售服務。Z-Wave主要針對家庭和小型商用建筑的監(jiān)控和控制，廣泛適用于照明控制、安全和氣候控制。其它應用包括煙霧探測器、門鎖、安全傳感器、家電和遠程控制。[10]

物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)從技術和應用的角度來說穩(wěn)定性、可拓展性（靈活性）、安全性及經(jīng)濟性都是重要衡量指標。目前為止，無論是有線技術還是無線技術都沒有一個得到廣泛認可的技術標準。有線技術基于專用通訊線纜，某種程度上來說其穩(wěn)定性較好，但是可拓展性較差（系統(tǒng)擴展、改良需要重新布線）、成本高也是其難以跨越的門檻。與之相比無線技術的高速發(fā)展在可拓展性（靈活性）及經(jīng)濟性方面都具有優(yōu)勢。穩(wěn)定性和安全性方面兩者各有千秋，都在不斷發(fā)展完善。

四、國內(nèi)智能家居的現(xiàn)狀和問題

智能家居在中國經(jīng)歷了近6 年的起步階段，發(fā)展速度緩慢，主要是因為沒有投入大量的資金，開發(fā)技術短期內(nèi)也不成熟。[9]目前整個智能家居行業(yè)發(fā)展主要的成果還是反映在智能化的攝像頭、電視、電冰箱、傳感器、手機、空調(diào)、醫(yī)療設備、穿戴設備等一系列終端產(chǎn)品，及一些分散的智能家庭控制子系統(tǒng)的研究上，比如，三表抄送系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、燈光控制系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)等。以“智能家居”系統(tǒng)作為產(chǎn)品目前仍沒有在市場上大規(guī)模出現(xiàn)，基本停留在概念階段。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的日趨成熟，不斷融入智能家居，其內(nèi)容發(fā)展越來越豐富，想象空間越來越大。但由于早期開發(fā)技術的不成熟，智能家居發(fā)展至今仍沒有普及，在技術、需求、經(jīng)濟適用性等方面仍有諸多的問題有待解決。

1．技術層面

如上文所述，由于穩(wěn)定性、經(jīng)濟性、安全性、可拓展性等原因，當前無論有線技術還是無線技術都沒有一個得到廣泛認可的技術標準，處于百家爭鳴的階段。由于沒有開放的協(xié)議、統(tǒng)一的接口和數(shù)據(jù)庫，使得技術協(xié)調(diào)和系統(tǒng)整合比較困難。各設備之間、子系統(tǒng)之間難以實現(xiàn)互聯(lián)、互通和互操作，使得各個子系統(tǒng)之間形成“信息孤島”，且兼容性和可拓展性較差，難以實現(xiàn)真正智能化，也給系統(tǒng)集成商、服務運營商和客戶使用帶來困擾。

筆者認為，當前網(wǎng)絡和智能技術高速發(fā)展融合背景下，智能家居作為具有巨大市場潛力的新興產(chǎn)業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)相關企業(yè)無論IT終端制造廠商、互聯(lián)網(wǎng)運營商，還是服務商和傳統(tǒng)家電制造商均把它視為新的增長爆發(fā)點。在巨大的市場利益驅(qū)動下，各種技術創(chuàng)新、改良都向著好的方向發(fā)展。但相關標準的建立、接口的統(tǒng)一，需要一個適應淘汰的過程。它無法由哪個組織或部門單獨完成，需要在市場競合過程中由相關企業(yè)、科研院所、相關協(xié)會等組織在用戶的認可下共同努力實現(xiàn)。

2．需求和經(jīng)濟適用層面

目前，智能家居產(chǎn)品在滿足用戶需求和經(jīng)濟適用方面存在的主要問題是，產(chǎn)品較為單一（受技術等原因限制）且價格高昂。筆者認為任何產(chǎn)品成功最核心的原因，是建立在滿足客戶需求的基礎之上。對于智能家居而言，客戶的需求具有多樣性、時效性、經(jīng)濟合理性等特點。如前文所述，智能家居強調(diào)的是整體的環(huán)境，包括健康環(huán)境、人機互動的環(huán)境、安全的環(huán)境、經(jīng)濟的環(huán)境，以用戶體驗為核心的整體環(huán)境的創(chuàng)造。要滿足上述需求，智能家居產(chǎn)品在技術滿足的前提下，要能夠做到解決方案多樣化、系統(tǒng)擴展便利化、用戶體驗簡單化、產(chǎn)品成本最低化。解決方案多樣化與系統(tǒng)擴展便利化是指，系統(tǒng)方案靈活多樣，既可以提供整體解決方案，也可以分部、分步提供。從客戶角度來說，最好能夠與不同品牌的系統(tǒng)解決方案兼容?？蛻艚?jīng)過初步體驗后能有更大的選擇空間，同時在增加新系統(tǒng)或改良現(xiàn)有系統(tǒng)時不會給客戶造成過多不便。用戶體驗簡單化是指產(chǎn)品的控制界面或人機交互界面應想用戶所想，盡可能的“傻瓜”與智能，盡最大可能的從用戶角度出發(fā)。產(chǎn)品成本最低化是指在保證質(zhì)量和功能完整性的前提下，盡可能降低生產(chǎn)、開發(fā)成本，在合理的利潤空間下投放市場。否則完美但溢價過高的產(chǎn)品是很難得到用戶認同的。

五、結(jié)論

本文通過對物聯(lián)網(wǎng)技術在智能家居領域應用的簡要分析認為，智能家居強調(diào)的是整體的環(huán)境，包括健康環(huán)境、人機互動的環(huán)境、安全的環(huán)境、經(jīng)濟的環(huán)境，以用戶體驗為核心的整體環(huán)境的創(chuàng)造?；谖锫?lián)網(wǎng)技術的智能家居需要從技術層面、滿足用戶需求和經(jīng)濟適用改善提高著手。技術層面的提高目前主要需要完成標準的建立和接口的統(tǒng)一，在市場競合的過程中由相關企業(yè)、科研院所、相關協(xié)會等組織在用戶的認可下共同努力實現(xiàn)。需求和經(jīng)濟適用層面，需要企業(yè)在以用戶體驗為核心的基礎上不斷努力提高。使物聯(lián)網(wǎng)的運用在智能家居系統(tǒng)技術進步、功能擴展、服務方面，最終達到滿足人們對安全、舒適、方便和綠色環(huán)保的需求。

參考文獻

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物聯(lián)網(wǎng)與智能家居范文第5篇

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 智能家居 標準化 無線通信技術

1 國內(nèi)標準化現(xiàn)狀

我國政府對智能家居產(chǎn)業(yè)的重視程度逐步提高,工業(yè)和信息化部、發(fā)展和改革委員會、科技部已將家庭網(wǎng)絡列為未來中國高新技術發(fā)展領域的重點方向之一。而早在政策升溫之前,國內(nèi)一些有產(chǎn)業(yè)前瞻性的企業(yè)已經(jīng)在家庭網(wǎng)絡的技術研究、標準制定、產(chǎn)業(yè)推進等方面加大了投入力度,力圖在產(chǎn)業(yè)規(guī)模化之前占領市場先機。智能家居關聯(lián)的技術、產(chǎn)業(yè)眾多,而統(tǒng)一的技術標準體系可以理順關系,為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供規(guī)范和引導,利于實現(xiàn)產(chǎn)品的互操作和產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?。經(jīng)過幾年的發(fā)展,中國已經(jīng)在電子、通信、建筑業(yè)、家電等幾個領域出臺了首批結(jié)合中國產(chǎn)業(yè)基礎、針對中國市場需求的智能家居標準。

(1)電子信息領域

智能家居是傳統(tǒng)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力之一,它的應用推廣是產(chǎn)業(yè)升級換代的一個環(huán)節(jié)。因此,原國家信息產(chǎn)業(yè)部(現(xiàn)國家工業(yè)和信息化部)在家庭網(wǎng)絡標準領域首當其沖,先后組建了“信息產(chǎn)業(yè)部家庭網(wǎng)絡標準工作組”和“資源共享、協(xié)同服務標準工作組(IGRS)”等兩個部直屬標準工作組,并成立了“數(shù)字電視接收設備與家庭網(wǎng)絡平臺接口標準”工作組,該工作組以海爾集團為組長單位,其目的是制定家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺標準,共同開發(fā)擁有自主知識產(chǎn)權的相關標準規(guī)范。2004年7月26日,海爾集團聯(lián)合其他六家致力于中國家庭網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)的企業(yè)發(fā)起組建了“e家佳聯(lián)盟”。這些組織聯(lián)盟單位在消費電子和信息設備同時開展技術攻關與標準研究,并于2005年了“信息產(chǎn)業(yè)部家庭網(wǎng)絡標準工作組” 、“資源共享、協(xié)同服務標準工作組(IGRS)”、“e家佳聯(lián)盟”提出的標準,列舉如下:

SJ/T11311-2005 《信息設備資源共享協(xié)同服務 第4部分:設備驗證》;

SJ/T11313-2005 《家庭主網(wǎng)接口一致性測試規(guī)范》;

SJ/T11315-2005 《家庭控制子網(wǎng)接口一致性測試規(guī)范》;

SJ/T11316-2005 《家庭網(wǎng)絡系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)及參考模型》。

基于上述標準,中國電子技術標準化研究所積極組織相關國內(nèi)企業(yè)在IEC/TC100提交了家庭多媒體網(wǎng)關規(guī)范(現(xiàn)已進入CD階段),在ISO/IEC/JTC1/SC25提交了閃聯(lián)系列技術標準(現(xiàn)已進入FCD或CD階段)。

國內(nèi)企業(yè)力圖通過國際標準化的方式,實現(xiàn)中國自主技術的國際化,爭奪技術標準制高點,同時為自主標準與國際技術標準的兼容和融合提供可操作的平臺。

(2)通信領域

在電信業(yè),智能家居可作為電信網(wǎng)絡的延伸,將高速數(shù)據(jù)業(yè)務引入家庭內(nèi)部,構(gòu)建服務于電信業(yè)務的終端網(wǎng)絡,有利于豐富電信業(yè)務模式,帶來更多的商業(yè)利潤,因此它被電信業(yè)當作未來發(fā)展的重點業(yè)務之一。

2005年,中國通信標準化協(xié)會組建了家庭網(wǎng)絡特別工作組,研究基于電信網(wǎng)絡的家庭網(wǎng)絡技術標準。原信息產(chǎn)業(yè)部于2006年頒布了首批2個標準:

YD/T 1449.1-2006 《基于公用電信網(wǎng)的寬帶客戶網(wǎng)絡設備技術要求 第1部分:網(wǎng)關》;

YD/T 1448-2006 《基于公用電信網(wǎng)的寬帶客戶網(wǎng)絡總體技術要求》。

上述2個標準初步解決了家庭網(wǎng)絡的電信網(wǎng)關與電信網(wǎng)絡的銜接問題。

隨著3G的開展,與第三代通信網(wǎng)絡有關的IPv6也成為推動智能家居發(fā)展的重要標準內(nèi)容,目前,中國IPv6標準化工作已經(jīng)啟動。首批列入標準制定的內(nèi)容包括IPv6基本協(xié)議、IPv6網(wǎng)絡總體要求、鄰居發(fā)現(xiàn)、無狀態(tài)地址配置、移動IPv6、路由協(xié)議OSPF和BGP4等。以后將分批陸續(xù)制定相關的中國IPv6標準。3GPP已與IETF合作制定出與IPv6相關的移動通信標準。中國作為3GPP的主要參加方之一,正提出與輕量級IPv6相關的移動通信標準。

(3)建筑與社區(qū)信息化領域

據(jù)國家標準化管理委員會要求,2003年,國家建設部牽頭成立了《建筑及住宅社區(qū)數(shù)字化技術應用》國家標準編制委員會,負責起草用于社區(qū)物業(yè)管理、建筑與家庭的安防、報警、三表等系統(tǒng)的標準化工作。國家標準化管理委員會于2006年頒布了由國家建設部制定的《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術應用》系列國家標準,包括四個子標準:

GB/T 20299.1-2006《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術應用第1部分:系統(tǒng)通用要求》

GB/T 20299.2-2006《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術應用第2部分:檢測驗收》

GB/T 20299.3-2006《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術應用第3部分:物業(yè)管理》

GB/T 20299.4-2006《建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術應用第4部分:控制網(wǎng)絡通信協(xié)議應用要求》

2008年4月,全國智能建筑及居住區(qū)數(shù)字化標準化技術委員會(SAC/TC426)”獲得國家標準委員會的正式批復(國標委綜合【2008】108號)。其工作領域與國際標準化組織ISO/TC205 WG3建筑物環(huán)境設計技術委員會建筑物控制系統(tǒng)設計工作組相關聯(lián),主要負責全國智能建筑及居住區(qū)數(shù)字化標準化的技術工作,包括智能建筑及居住區(qū)數(shù)字化技術、標準制修訂,相關產(chǎn)品檢測、認證等。2009年6月6日技術委員會(SAC/TC426)正式成立,并在京召開了成立暨第一次工作會議。技術委員會主要負責智能建筑物數(shù)字化系統(tǒng)領域國家標準的制修訂工作。

(4)家電行業(yè)

家電產(chǎn)業(yè)特別是傳統(tǒng)白色家電行業(yè)對于家庭網(wǎng)絡應用同樣存在自身需求。為了能夠?qū)⑼ㄐ朋w制落實到家電終端,在中國家用電器研究院于2006年成立了標準工作組,負責起草用于白色家電的網(wǎng)絡家電控制規(guī)范。

國家發(fā)展和改革委員會于2006年頒布了由中國家用電器研究院制定的QB/T2836-2006《網(wǎng)絡家電通用要求》。該標準解決了白色消費電子產(chǎn)品中的網(wǎng)絡家電終端產(chǎn)品內(nèi)部與家庭網(wǎng)絡接口的技術要求,其技術標準也部分支持了信息產(chǎn)業(yè)部頒布的家庭網(wǎng)絡標準技術標準。

(5)中國家庭網(wǎng)絡標準的未來走向

從已頒布的標準來看,中國電子信息產(chǎn)業(yè)在家庭網(wǎng)絡技術標準化進程中一直是一支重要的主導力量,電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度和活躍性使之有可能影響中國家庭網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。通過幾年的推進,在完善已有技術體系的基礎上,電子信息領域率先提出了國家標準制定計劃,力圖促進在更多的行業(yè)使用已有技術體制,推動多行業(yè)共進的局面。2007年12月,國家標準化管理委員會批準了由“信息產(chǎn)業(yè)部家庭網(wǎng)絡標準工作組”和“資源共享、協(xié)同服務標準工作組(IGRS)”骨干單位提出國家標準立項計劃共19項(略)。

因電信領域網(wǎng)絡側(cè)設備、協(xié)議還需要不斷完善,尤其是物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展給智能家居帶來新的內(nèi)容,因此近期基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居還需要進一步開展標準化工作。

2 國外標準化現(xiàn)狀

智能家居的國際標準還缺乏完整的體系,而且智能家居的不同環(huán)節(jié)都有多種標準共存,如家庭網(wǎng)絡、綜合布線、通信技術等方面都存在此類現(xiàn)象。

(1)家庭網(wǎng)絡

關于智能家居的國際標準,目前主要集中在家庭網(wǎng)絡方面,家庭網(wǎng)絡的國際標準目前是多種并存,如HAVi、DLNA、HomePlug、ECHONET、HomePNA、PLC等協(xié)議。各家標準還存在需統(tǒng)一的問題。

1998年5月,松下、索尼、夏普、東芝以及飛利浦等8家公司成立標準制訂團體HAVi推動協(xié)議會,將電視機、錄像機以及大容量硬盤等視聽家電通過IEEE1394接駁到網(wǎng)絡上,并通過各個家電網(wǎng)絡進行遠程操作以及收發(fā)動態(tài)圖像數(shù)據(jù)的技術,2000年1月份公布了該標準的正式版本1.0。

HomePlug是美國家庭插電聯(lián)盟(HomePlug Powerline Alliance)的電線通訊標準接口之一,該標準由近50家公司共同制定,現(xiàn)時版本為1.0,其技術規(guī)格可把多組設備透過供應電源的電線互相聯(lián)系,而經(jīng)HomePlug認證的產(chǎn)品可應用在個人電腦或支援以太網(wǎng)、USB及802.11的設備。

HomePNA是HomePhonelineNetworkAlliance,家庭電話線網(wǎng)絡聯(lián)盟的簡稱,該聯(lián)盟是一個非盈利性組織,致力于協(xié)調(diào)采用統(tǒng)一標準,統(tǒng)一電話線網(wǎng)絡的工業(yè)標準。該聯(lián)盟在1998由11個公司(包括3com、AMD、IBM等)共同建立,如今已有100多個公司加入,涉及的領域包括:網(wǎng)絡、電信、電腦硬件及其他電子工業(yè)。HomePNA接入方式是眾多家庭網(wǎng)絡接入方式競爭方案之一。HomePNA3.0于2005年5月被國際電聯(lián)(ITU-T)接受成為國際標準(G.9954)。

(2)綜合布線及總線技術

智能家居還涉及到綜合布線等技術內(nèi)容,在綜合布線技術標準中,ITU了G.hn通用標準,涵蓋家庭電力線網(wǎng)絡、電話線和同軸電纜等基礎設施。此標準將允許每秒1GB的速度。而同軸電纜多媒體聯(lián)盟(MoCA)和HomePlug電力線聯(lián)盟也提出相應的標準,目前在此層面上的標準還缺乏統(tǒng)一。

現(xiàn)場總線控制技術是智能家居中控制技術的重要應用,具有數(shù)字處理和雙向高速通訊的能力,分散控制,網(wǎng)絡規(guī)模大且具有高度的穩(wěn)定性。目前世界上現(xiàn)場總線的標準有200多個,有很多應用于建筑物的總線技術,它們中大多數(shù)是某個具體應用的解決方案。當前國際上具有代表性的現(xiàn)場總線技術與產(chǎn)品有FF總線、PROFI 總線、LON總線、BAC net、CAN 總線、INTER 總線和CC Link總線等。在智能家居領域常見的現(xiàn)場總線標準有:LonWorks、EIB、BACNET、CAN、PROFIBUS、CEBUS、APBus、X10等。LonWorks為80年代美國Echelon公司所提倡,并由世界各地LonMark協(xié)會的推動,由于其技術的先進性獲得廣泛支持,LonWorks總線已成為美國國家標準。

(3)無線通信技術

智能家居環(huán)境下,涉及到無線通信技術實現(xiàn)家居各個元素之間的互聯(lián)及互通,目前適于智能家居的技術主要有802.11系列、Bluetooth、Home RF、M2M等多種方案。

802.11b技術,是IEEE的無線局域網(wǎng)標準,目前802.11b、g標準已經(jīng)完善,802.11n和UWB標準正在審定中。WLAN以其移動性和便捷性受到各方的青睞,尤其是基于OFMA和MIMO技術的802.11n的出現(xiàn)使之成為大眾所期望的終極互聯(lián)技術。經(jīng)過多年的技術討論,802.11n的draft4.0已經(jīng)通過,困擾11n的標準問題和互通問題也有望得到徹底解決。802.11n技術能帶來高達600Mbps的理論帶寬以及更高的無線覆蓋能力,使得無線承載多媒體應用,尤其是視頻媒體成為可能。當然作為一種無線技術,在家庭應用時受限于功率以及家庭建筑的影響,仍然不可避免地存在覆蓋問題以及在傳輸質(zhì)量上無法達到有線傳輸?shù)男Ч葐栴}。

藍牙技術是一種廉價的、低功能的無線網(wǎng)絡技術,用戶可以控制10m之內(nèi)的藍牙設備。工作在2.4GHz頻段,數(shù)據(jù)速率為1Mbps。

HomeRF工作組是由美國家用射頻委員會于1997年成立的,其主要工作任務是為家庭用戶建立具有互操作性的話音和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。它推出HomeRF的標準集成了語音和數(shù)據(jù)傳送技術,工作頻段為10GHz,數(shù)據(jù)傳輸速率達到100Mbit/s,在WLAN的安全性方面主要考慮訪問控制和加密技術。HomeRF是對現(xiàn)有無線通信標準的綜合和改進:當進行數(shù)據(jù)通信時,采用IEEE 802.11規(guī)范中的TCP/IP傳輸協(xié)議;當進行語音通信時,則采用數(shù)字增強型無繩通信標準。該標準與802.11b不兼容,占據(jù)了與802.11b和Bluetooth相同的2.4GHz頻率段,應用范圍主要是在家庭網(wǎng)絡中使用。

M2M是智能家居結(jié)合移動通信網(wǎng)絡的無線通信技術,越來越受到電信運營商的重視,3GPP在M2M標準制定方面已經(jīng)開展了大量工作,3GPP SA1工作組在2005年9月開始就針對M2M進行了研究,到2007年底完成了研究報告:TR 22.868《Facilitating M2M Communication in GSM and UMTS 》,并在2008年5月開始了TS階段的工作:TS 22.368 《Network improvement for MTC 》(NIMTC),3GPP SA3工作組在2007年9月成立了WI:TR 33.812 《Study on Remote management of USIM application on M2M Equipment 》研究UICC應用遠程管理的安全問題,包括分析安全威脅以及定義安全需求。ITU-T、ETSI、ISO/IEC主要從整體架構(gòu)方面開展包括SG13的USN網(wǎng)絡的需求和架構(gòu)設計,ETSI M2M TC的M2M需求和功能架構(gòu)以及ISO/IEC JTC1 SC6 SGSN的SN研究報告的研究。

(4)智能建筑及多媒體

在智能建筑領域?qū)ｉT針對智能建筑的總線和通信協(xié)議,主要有美國的BACnet和CEBus、歐洲的EIB等。樓宇自動控制網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信協(xié)議BACnet由美國供熱、制冷與空調(diào)工程師協(xié)會組織的標準項目委員會于1995年6月正式通過制定。標準編號為ANSI/ASHRAE Standard 135-1995,同年12月正式成為美國國家標準,并得到歐盟標準委員會的承認,成為歐盟標準草案。2000年1月ISO/TC205委員會的15個國家(中國、法國、日本、英國、美國等)的代表一致通過決議,將BACnet作為“委員會草案”進行廣泛評議,適當修改后列為“國際標準化草案”,最后成為國際標準。

國際電工委員會音頻、視頻、多媒體系統(tǒng)和設備分技術委員會(IEC/TC100)與ITU等國際組織和廠商進行聯(lián)絡,在網(wǎng)絡側(cè)的內(nèi)容管理與維護、終端側(cè)的機頂盒(或多媒體終端)軟硬件設計、接口、人機交互界面等開展合作,IEC/TC100針對網(wǎng)絡多媒體的標準化工作也在穩(wěn)步推進。IEC/TC100的TA11(多媒體信息質(zhì)量,Quality of Multimedia Information)已開展PWI61966第十部分網(wǎng)絡彩色圖像質(zhì)量評估和第11部分網(wǎng)絡視頻質(zhì)量評估等標準的編制工作。IEC/TC100的AES(Audio Engineering Society)和SMPTE(Society of Motion Picture and Television Engineers)在家庭多媒體國際標準中具有較大的影響力。

3 標準化小結(jié)及發(fā)展建議

物聯(lián)網(wǎng)作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要部分,智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應用得到政府的支持,由于智能家居和物聯(lián)網(wǎng)涉及的行業(yè)較為廣泛,各行業(yè)之間、用戶之間有較強的相對獨立性,使得基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居在現(xiàn)有的架構(gòu)下,沒有統(tǒng)一的標準可以遵循,終端和網(wǎng)絡配合欠佳、重復開發(fā)現(xiàn)象嚴重、行業(yè)用戶開發(fā)和維護成本居高不下、各類應用無法有效管理、服務質(zhì)量無保證等問題,這在一定程度上制約了智能家居的快速推廣和規(guī)模化發(fā)展。

智能家居系統(tǒng)的可集成性是建立在系統(tǒng)的開放性基礎之上的,這就要求系統(tǒng)所采用的協(xié)議必須有廣泛的產(chǎn)品支持,單一廠商的子系統(tǒng)不能構(gòu)成智能家居系統(tǒng)。

關于智能家居的標準問題,在國際上也沒有統(tǒng)一,目前也只是在個別領域方面有些規(guī)范。例如消費電子產(chǎn)品的CEB行業(yè)標準、lonwork的工業(yè)標準和EIB的低壓電氣的安裝標準等。國內(nèi)剛開始是獨立功能的產(chǎn)品,所以在自成小體系中各有自定義的標準(國外標準的變異)。家庭網(wǎng)絡標準繁多,如UPNP、DLNA、UOPF、ECHONET、HomePNA、PLC等協(xié)議。在原信息產(chǎn)業(yè)部的主持下制定和了“e家佳”和IGRS兩個與智能家居有關的標準,但也不完善。局域網(wǎng)絡(TCP/IP)和輕量級IPv6是未來的智能家居主要的通訊協(xié)議,與常規(guī)的網(wǎng)絡標準基本統(tǒng)一。

當前,由于技術標準目前還難以統(tǒng)一,電信運營商、智能家居設備制造企業(yè)、應用開發(fā)商、業(yè)務集成商、智能小區(qū)開發(fā)商等一系列商家的配合還尚需時日;另一方面,用戶現(xiàn)階段也有不同的實際功能需求等因素。因此,對于分步實現(xiàn)、個體住宅,也不必等待統(tǒng)一的技術標準,可以先行一步。采用標準與非標準并舉方式,更符合千差萬別的市場實際,更有利于啟動市場。

但在國家層面,從規(guī)范市場和可持續(xù)發(fā)展的角度,標準的制定至關重要,可以從以下幾個方面制定技術標準:

智能家居傳感器終端接口標準;

智能家居通信協(xié)議標準;

智能家居系統(tǒng)架構(gòu)標準;

智能家居集中控制技術標準;

智能家居業(yè)務提供平臺技術標準。

參考文獻

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