時間：2023-03-14 15:17:26
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智能家居是一個居住環境，是以住宅為平臺安裝有智能家居系統的居住環境，實施智能家居系統的過程就稱為智能家居集成。
"智能家居"（SmartHome），又稱智能住宅。通俗地說，它是融合了自動化控制系統、計算器網絡系統和網絡通訊技術于一體的網絡化智能化的家居控制系統。將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、網絡家電以及三表抄送等）通過家庭網絡連接到一起。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源消費節約資金。
智能家居在中國
智能家居的概念是從上世紀70年代末起源于美國，隨后，歐洲、日本等國家住宅智能化也得到了飛速發展。智能智能家居在中國的出現要追溯到20世紀90年代，當時比爾?蓋茨到中國推廣“維納斯計劃”，這是微軟專門為中國市場設計開發的預制軟件平臺，使消費者不用購買個人電腦，利用家里的電視機、VCD機就可以學習、游戲、在網上炒股……比爾?蓋茨和他的助手模擬用戶的家庭環境、在現場利用賓館的電話線操作上網，“維納斯”豐富的功能、像電視機一樣即開即用的便利讓人們眼界大開，隨之“數字家庭”理念在中國正式推出，這就是智能家居在中國的前身！
智能家居在中國的培育期是時間為2000年初到2006年左右，由各大IT產品供應商組成的閃聯，e家佳聯盟形式。同時各種智能家居體驗及專賣店開始在各大城市出現。
從2007年到現在，智能家居進入了發展初期，眾多安防企業紛紛加入進來，具有多種功能控制的智能終端越發成熟，多樣化的智能家居控制初步完成。但市場還在成長中。
我們為什么需要智能家居
隨著科技的發展，出現了越來越多的智能產品，家居行業也有了智能家居的出現，也許有的人會問普通的家居也可以生活，也很舒適，那么我們為什么要安裝智能家居呢？因為智能家居能夠讓生活變得安全、節能、便捷、舒適…
安全的居住環境（Safe）
智能家居首先是擁有完善的智能安防系統，它包括家庭整體安防系統和家居安全預警系統，內容有對非法入侵報警、火警、煤氣泄漏等報警與緊急求助信號等，以及物業智能家居系統的智能入園識別、出入管理、門禁系統，停車場智能化管理等，為整個智能家居系統提供一個可靠更智能化的安全環境。
更加的節能環保（Energy Saving）
智能家居本身便具備環保意識，通過設定，系統便會在夏天陽光強烈的時候自動關閉門窗窗簾，在各類電器不使用的時候，自動切斷電源，如此，即可隨時隨地實現節能。晚上睡覺的時候，睡眠模式下，空調模式自動切換，在凌晨兩三點的時候，空調自動關閉，當因為太陽升起，外界氣溫升高，使得室溫上升到某個閥值，人們感覺到炎熱的時候，空調又會自動開啟，如此，就可以有效降低空調的用電消耗。平常的時候，也可以將一些能耗比較高，但是并不急著用的設備，如洗衣機、消毒柜等放到谷電時段自動使用，不光減少了對電網的壓力，也更加省錢。
便捷的家居網絡（Convenient）
面向本世紀的智能家居系統，建立一個最方便的內外部網絡系統是至關重要的。所以現在智能家居建設必須注意房屋的無線網絡布置，必須建有方便的、能滿足未來要求的內部家居與外部遠程控制的聯系，更能方便智能家居系統日后更新、升級的需求，否則就不是智能住宅，并被時代的發展所淘汰。
舒適的服務環境（Comfort）
智能家居系統就是用高科技智能化手段來提高生活品味，為家居住戶提供高科技手段的舒適服務。比如利用無線布線系統來使家電更智能化，現在普遍發展打到智能燈控照明、智能家庭影音、智能電動窗簾、智能遙控電器等幾大特色，通過智能家居系統來把家居的所有電氣設備都連接起來，實現家電智能化模式。物業小區的智能系統包括智能物業管理、信息網絡服務、娛樂服務、智能消費、家政服務、以及其他舒適服務等。
智能家居的組成
全功能的智能家居系統包含以后幾個子系統：
1、 數字可視對講系統
數字化可視對講系統，它不僅可以實現可視對講，而且還能實現多媒體信息發送、廣播、安防報警、IP可視電話、VOD點播、影像監控以及增值業務等功能。
2、 室內安防報警系統
智能家居安防報警系統，為智能家居住戶提供基礎的家庭安保系統，具有住戶室內智能報警、周界自動報警、視頻監控、感應卡門禁及內部通訊等不同功能，無論主人身居何處，都能夠及時了解家中電器的使用狀況以及對它們進行控制。
3、 信息咨詢系統
智能家居信息咨詢系統為業主提供社區服務，便于物業通知信息，還為業主提供在線商城服務，足不出戶即可定購周邊新鮮的蔬菜、水果、肉、蛋、奶等商品。
4、 環境控制系統
智能家居環境控制系統包含照度傳感器，溫濕度傳感器、空氣質量檢測、新風控制、地暖控制等，可能智能的根據房間里的溫濕度變化，調節窗簾的開度、空調的溫度、以及新風和地暖。
5、 智能控制系統
智能控制系統提供全方位的燈光控制、電動窗簾控制、中央空調控制、燃氣閥門控制、電梯控制、指紋門鎖控制等；
6、 家庭影音控制系統
家庭影音控制系統提提供對液晶電視、家庭影院、天花喇叭、投影機、LED燈光魔幻、數字調頻收音機等的無線控制；
7、 視頻監控系統
視頻家居自動監控系統”是一個以家庭用戶為中心、將工業電視監控系統的部分功能移植過來，并根據現代家居的人文需求而特別設計的監控系統。
8、 遠程控制系統
住戶可通過手機或固定電話對家中的各種電器進行遠程控制，例如在回家的路上，提前打開空調或熱水器的電源等。住戶還可用手機遠程對家中的防區進行布撤防。
物聯網的催化作用
物聯網是我國戰略性新興產業的重要組成部分，引領了繼計算機、互聯網和移動通信之后的新一輪信息技術革命，是未來科技競爭的制高點和產業升級的重要驅動力，是加速推進工業化、信息化融合的催化劑。
中圖分類號：TB
文獻標識碼：A
doi：10.19311/ki.16723198.2017.01.085
1物聯網
“物聯網”的概念來自美國麻省理工學院的師生們開發出的RFID技術（網絡無線射頻識別系統）。這種技術的產生，使得日常的物品進入互聯網成為了可能。最常見的一些RFID應用，如居民二代身份證、公交卡、門禁卡等等，這些卡內設有RFID芯片，通過刷卡完成信息識別和交互。通過各種信息傳感設備、裝置和技術，采集聲、光、電、熱、力、生化、位置等各種人們所需的信息，結合互聯網形成一個個網絡，最終實現物體與物體、物體與人之間的連接互通（Internet Of Things）。
當前，物聯網的組成被主要被分成五個層次：感知層、接入層、互聯網層、服務管理層和應用層。感知層，通過RFID、各種傳感器、紅外二維碼技術完成信息收集；接入層，通過Wi-Fi、ZigBee、藍牙等無線網絡協議完成信息傳輸；應用層和服務管理層，通過網絡管理、云計算、應用集成等等設計的信息處理系統，分別完成在不同場景下的應用。
2智能家居
智能家居就是將原本“靜止”且需要人用物理按鈕來操控的普通家居通過內部嵌入射頻識別芯片（RFID）、全球定位系統（GPS）、紅外線感應器、氣體感應器、激光掃描器等傳感設備，并且通過與之對應的協議連接至互聯網，變成能“主動”且可遠程按計劃操控的智能家居。隨著近年來信息化的高速發展、通信的自由化、業務量的高速增長以及人們對工作、生活環境的安全性、舒適性以及高效性要求的提高，社會對智能家居的需求大大增加。
現代智能家居系統一般可以分為內網、外網和網關三個部分。其中內網是負責連接各種家電和其他設備的局域網；外網一般是小區局域網、Internet等；而網關的作用是連接內網和外網，實現外網對內網的監測和控制。
一個基于物聯網的智能家居系統，首先要選擇合適的無線接入網絡，智能家居系統對無線網絡的主要要求是低功耗、使用壽命長、數據傳輸可靠等要求。目前常見的無線網絡有ZigBee、WiFi、藍牙、6LoWPAN等。
3現階段主要無線技術的應用
3.1ZigBee
ZigBee是一個基于IEEE802.15.4的通信協議，IEEE802.15.4本身是用于處理物理層和底層MAC層的協議。IEEE802.15.4工作組正式成立于2000年12月，致力于一種提供便攜、移動或固定設備使用的低成本、低復雜度、低速率、低功耗的無線連接技術。
IEEE802.15.4定義了兩個物理層標準，分別是24GHz物理層和868/915MHz物理層，二者都是用相同的物理層數據包格式，區別在于工作頻率、擴頻碼長、調制技術和傳輸速率。2.4GHz頻段是全球統一的自由ISM頻段，這有助于ZigBee設備的推廣和使用；868MHz和915MHz分別是美國和歐洲的ISM頻段，這兩個頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無線通信設備的相互干擾。
Zigbee收發模塊使用了2.4GHz的直序擴頻技術，和一般的頻移鍵控，幅移鍵控和跳頻數傳電臺相比，具有更強的抗干擾能力；ZigBee協議對網絡層和對應的API接口做了標準化的定義；ZigBee可以對數據是否完進行檢查，并且擁有鑒別用戶身份的功能，采用通用的AES-128加密算法，算法中長達128位的密碼保障了通過ZigBee傳輸的信號的機密性；通過ZigBee傳輸的數據大多采用短幀的傳送方式，實時性很強，傳輸速度也非?？?；ZigBee組網容易，自恢復能力強，再加上低成本和小型設備對無線網絡的帶寬要求不是很高，因此，ZigBee對智能家居中的擴展，增加新設備非常的友好。
在擁有上述優點同時，ZigBee技術也存在一些問題?，F階段，國內應用的ZigBee技術主要還是在24GHz ISM頻段的范圍內，這個頻段的信號衍射能力弱，穿δ芰θ酢T詡揖擁幕肪忱錚即使是一扇窗，一扇門或者是一堵墻都能讓信號的強度衰減很多。雖然我們能夠通過射頻功放的方式，對2.4GHz頻段的信號進行放大處理，但這樣又造成了大量且不必要的輻射污染，這種方式和ZigBee本身節能、低功耗的初衷相悖。
Z-wave同樣也是一種短距離無線傳輸的技術，它和ZigBee一樣源自無線射頻，都屬于硬件協議和架構上的技術。Z-Wave是由一家名為Zensys的丹麥公司主導的一種無線組網規則。Z-wave Alliance（Z-wave聯盟）雖然看起來不如ZigBee聯盟規模大，但是其中的成員（廠商）都已經在智能家居的領域擁有成熟的產品，Z-Wave聯盟已經獲得來自全球各個國家和地區的160多家國際知名公司的支持。在美國，Z-Wave可以使用的頻段是915MHz；而在歐洲，可以使用的頻段是868.42MHz；915MHz和868.42MHz屬于國際無線規則中的一區和二區的ISM頻段，而在我國這兩個頻段都非民用，因此很可能在中國禁止使用。
3.2藍牙
藍牙（Bluetooth）技術始于愛立信公司的1994方案，它開始是研究在移動電話和其它配件間進行低功耗、低成本無線通信連接的方法。發明者希望為設備間的通訊建立一套統一規則，以解決用戶間移動電子設備互不兼容的問題。每個藍牙設備可同時維護8個鏈接，可以將每個設備配置為不斷向附近的設備發送其存在的通知，以便創建連接。另外，可以對兩個設備之間的連接設置密碼保護，防止被其它設備接收。
藍牙的標準是IEEE802.15.1，也工作在無需許可的ISM2.4GHz頻段，最高速度可達723.1kb/s。為了避免干擾可能使用2.4GHz的其他協議，藍牙協議將該頻段劃分成79個頻道（帶寬為1MHz），當檢測到與其它信號沖突時自動跳轉到其他頻道，每秒的頻道轉換次數可達1600次。
近年來藍牙的發展也比較迅猛，2015年年初的藍牙4.2，在數據傳輸速率和傳輸距離的提高與錯誤率的降低上有了很大進步。而藍牙技術聯盟于2016年6月提出第五代藍牙技術標準，藍牙5的理論接收距離最遠可達300米，在實際使用中的收發距離也可以達到120米，四倍于藍牙4.2技術。
3.3WiFi
WiFi（Wireless Fidelity，無線保真），從1997年無線局域網標準802.11以來，在眾多業界領先公司組成的WiFi聯盟的大力推動下，發展迅猛。目前WiFi的使用范圍非常廣泛，基于WiFi技術的智能家居產品也最為常見，其優勢在于傳輸速率快，且產品成本低。對于用戶來說，基于WiFi的智能家居組合最為便捷，購買設備后可以自己進行組網。
在智能家居中使用WiFi也有一些顯著的缺點。首先，安全性非常低是WiFi為最嚴重的問題，無線信號也不是很穩定；其次，WiFi的功耗還是很高的，這也限制了它在智能家居領域的應用；再次，WiFi組網能力低，擴展空間受限制。
3.46LoWPAN
6LoWPan是基于IPV6的低速無線個域網標準，即IPV6 over IEEE 802.15.4，于2004年提出。與ZigBee相比，都是基于IEEE 802.15.4 標準，都具有低功耗，低復雜度度，安全性強（都采用AES128加密標準）等優點。
提起物聯網我們可能很容易聯想到IPV6，IPV6是現行版本IP協議（IPV4）的下一代協議。由于網絡地址資源有限成為了IPV4所面臨的非常嚴峻的問題，這在很大程度上限制了互聯網的發展和應用。IPV6有128位地址，IPV6的使用，不僅能解決網絡地址資源數量的問題，而且也解決了多種設備連入互聯網的障礙。IPV6也一直被認為是在物聯網應用中最為理想的技術手段。由于IPV6龐大的協議棧和大量的數據分發包，無線傳感網下的節點設備無法直接移植IPV6。6LoWPAN的誕生，就是發明了一種將IP報頭壓縮到只傳送必要內容的小數據包的方法。
一直以來，大家普遍認為將IP協議引入無線通信網絡是很不現實的。所以，到目前為止，前面提到的一些專用協議一直為無線網絡采用。IP協議對帶寬和內存都有著比較高的要求，為了適應微控制器及低功率無線連接而降低它的運行環境也是一件相當困難的事情。
IETF 6LoWPAN草案標準，基于IEEE 802.15.4實現了通過IPV6的通信，它的有望改變前面的困境。低功率運行的6LoWPAN，讓它非常適合應用在手持機和各種儀器中，再加上它內置支持AES-128加密的方式，為強健的安全性和鑒權打下了堅實的基礎。6LoWPAN所取得的突破是得到一N非常高效、緊湊的IP實現，消除了以前形成各種專有協議和專門協議的因素。其龐大的地址空間是最大的亮點，基本可以不考慮接入設備的上限。而另外一個亮點，就是當IPV6中的節點設備啟動時，可以通過自動讀取設備的MAC地址根據相關規則配置好設備的IPV6地址（從效果上類似局域網中的DHCP協議）。
4結語
我們國家一直很重視物聯網技術的發展，但較之西方發達國家，我們的物聯網技術還是有長的路要走的。
各國廠商為了在物聯網市場上搶占更多的先機，紛紛推出自己研發和采納的無線網絡標準，ZigBee、Z-wave、WiFi、藍牙等，它們有各自的優點，同時也有各自的不足。而從IPV6演化而來的6LoWPAN的橫空出世，開源的理念和與下一代IP協議的對接，使標準的統一成為了可能，也讓滯后發展的我們看到了希望。
每種技術都有它的優勢，ZigBee的低功耗與安全、WiFi的便捷開發、藍牙的高速傳遞速率、6LoWPAN的良好發展趨勢。所以從長遠的角度考慮，各種不同的技術在競爭中尋求合作，而非互設競爭壁壘，才是物聯網的未來方式，才會帶來物聯網世界真正的繁榮。
參考文獻
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通過將物聯網技術充分的應用到智能家居中，推動智能家居的發展以及逐漸完善，從而不斷提高智能家居的智能化程度，使智能家居的可靠性以及便捷性等方面得到相應提高，促進智能家居行業的全面發展，為人們生活水平的提高提供物質基礎。
1 物聯網技術概述分析
物聯網技術從概念提出到目前為止只有短短的十幾年時間，但是在這段期間物聯網技術已經得到較快發展，對人們的生活方式進行積極的改變。物聯網在一定程度上是互聯網應用技術過程中的發展產物，可以將其簡單地理解為物與物相連的互聯網，它主要是在互聯網核心基礎上，通過相應的無線傳感技術以及智能技術，保證物與物之前的相互連通。物聯網技術在應用過程中具有一系列的相關特征，主要分為：全面感知、可靠傳遞以及智能處理等。
2 智能家居系統發展的不足分析
對于智能家居而言，其發展動機主要來自于人們對于高品質生活的追求，并且通過將智能家居系統進行應用，可以為人們提供出更加便捷以及舒適的居住環境，同時也能將人們從繁重的家庭事務中解放出來，享受高品質的生活。在社會經濟不斷發展以及科學技術進步的同時，為智能家居發展提供先決條件，并且將其作為基礎，將住宅作為一個較大的應用平臺，通過采用綜合布線技術以及自動化控制技術等相關設施進行集成，構建出一個高效率住宅設施以及家庭日常事務智能化管理系統，從而為人們提供更優質的服務。
智能家居系統在我國的普及程度不高，對于這一點而言，主要和我國經濟發展的水平存在直接關系，并且因為智能家居系統價格相對來說比較高，目前影響智能家居市場的普及。由于智能家居自身也存在一定不足，主要體現在以下幾個方面：
（1）智能家居系統中的每個子系統之間的數據交換沒有統一的標準協議，整個系統互聯互通設計難度大，使很多智能化家庭服務僅僅只停留在設計層面上，無法得到實現。
（2）現如今應用智能家居系統中的子系統多數都是執行器，而智能化執行必須依靠對家庭的全面感知才可以得到相應實現，全面感知設備以及技術應用則存在一定不足，這樣給子系統智能化程度的提高帶來影響，使智能家居功能以及服務難以得到有效開展。
（3）現如今智能家居系統自動執行都是一些比較簡單的感知動作，缺少對于感知數據的分析了解，同時也沒有對人工智能進行有效的推理和分析。
通過上述問題分析，智能化家居在滿足人們生活品質提高的同時依然存在較多的曲線，并且實用有待于提高，然而物聯網技術發展以及應用技術也逐漸成熟，推動和完善智能家居系統的發展，對存在的問題采取有效的控制措施。
3 智能家居物聯網技術應用分析
3.1 關于在感知層面上的應用
對于這一點應用來說，主要體現在全面感知上，然而全面感知主要是為物聯網應用主要特征，在智能家居中發揮重要作用，應用射頻識別以及攝像頭和二維碼等感知以及測量等技術手段，從而能夠更好的實現系統設備對家庭環境以及其他方面感知對象信息的收集和獲取。然而智能家居系統中每個子系統都可以成為物聯網全面感知的一個執行設備，通過物聯網進行全面感知，能夠使每個子系統智能化程度進行提高，實現智能化服務，使智能化家庭系統在設計以及功能優化上得到創新，將更多的服務進行實現。在此之外，網絡技術智能家居系統所應用的典型感知技術包括無線溫濕度傳感器以及無線門磁等，在保證安全的基礎上實現監控作用。
3.2 在網絡層面上的應用
網絡層面上的應用主要體現在智能家居中通信網絡以及互聯網所組成的融合網絡，并且對智能家居系統中大量信息進行智能化處理的各種信息計算、管理中心及平臺。同時融合網絡是智能家居系統中各部分信息連通的基礎。物聯網技術在智能家居網絡層面中的應用，不僅要求其具有較大的網絡運營能力，與此同時也要保證信息數據處理應用能力，信息傳送的可靠性以及數據處理智能化是物聯網技術在網絡層面應用中的重要內容。通過對物聯網技術進行有效應用，能夠更好的解決傳統智能家居智能化程度低等問題，有效解決信息數據分析能力差等問題。
3.3 應用層面應用分析
物聯網技術在智能家居系統應用層面的功能發揮，在一定程度上是物聯網技術對智能家居系統進行完善的重要體現，物聯網技術和傳統智能家居的深度融合主要通過應用層面進行實現的。物聯網技術通過應用層面能更好的實現智能家居生活中智能檢測以及智能安防等智能化服務，通過對其進行有效應用，能更好的提高家居生活中的智能化水平，對人們的家居生活進行有效改善，提高人們生活質量。
4 總結
總而言之，對于物聯網技術發展以及應用可以更好的對人們的生活質量進行改善，所以在智能家居日后發展過程中必須要提高對物聯網應用技術的研究和開發，并且找到合適的智能家居發展物聯網應用措施，通過將物聯網技術的不斷發展以及融合，保證日后智能家居得到更加全面以及完善的發展。
參考文獻
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中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A
0 引言
在互聯網日趨成熟的信息化時代，人們對未來生活中，將各種產品設備融入網絡，實現智能化的識別和管理的設想和憧憬已成為可能。而家居物聯網因與人們生活密切相關、技術實現難度不大、需求量大、具有很廣闊的市場和研究前景而倍受重視，是整個物聯網的最小集成單位。
隨著物聯網概念的出現，將物聯網技術運用到智能家居上成為熱門話題。家居物聯網的發展，將改變人們的生活，推動人們生活方式的變革?？梢哉f智能家居的是以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。
目前智能家居的技術在快速發展，但是還不是非常成熟，因此需要對智能家居進行深一層的研究，設計出符合目前家庭應用的模型。
1 智能家居物聯網的概述
1.1 智能家居物聯網的基本架構
通過物聯網技術，智能家居可以將家中的各種設備連接到一起，提供對家庭電器的控制、電話遠程的控制、安全防盜自動報警、以及可設定控制等多種功能和手段，為用戶提供高品位、環境適宜、安全宜人的家庭生活空間。此外、還提供全方位的信息交互功能，與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源費用節約資金。如圖1所示：
在物聯網的運用中，家居物聯網系統是最小集成單位，同時也是實現統一融合的物聯網網絡的最小系統。物聯網的技術架構分為感知層、網絡層和應用層。而對應家居物聯網的技術架構相似的可分為4層：（1）家居物聯網的感知層：傳感器、集成RFID識別等新型技術的物聯家電終端、二維碼標簽以及通信模塊等設備實現數據的采集以及信息的。（2）家居物聯網的網絡層：收集家居物聯網的感知層上終端設備的數據并進行處理，使各個終端設備互聯起來，同時實現對不同傳輸類型和協議兼容，是家居物聯網的數據傳輸管道。（3）家居物聯網的控制管理層：通過家居物聯網的網絡層來控制和管理家中的終端設備，可近似比喻為家居物聯網系統中的客戶端，實現人與家居物聯網絡各種終端的交互，實現互聯世界對物理世界的操作，是整個家居物聯網的核心部分。（4）家居物聯網的用戶層：是家居物聯網的使用者，也是家居物聯網服務的對象。
1.2 智能家居物聯網的基本功能
典型的智能家居具有以下功能： 家居安全監控、家電控制、家居管理、 家庭教育和娛樂、家居商務和辦公，如圖2所示。
家居安全監控模塊：主要是家庭安防監控系統，在傳統的安防系統上與網絡互連，達到用戶可遠程監控的功能。
家電控制模塊：把家電產品的控制集成到PC電腦、智能手機等終端設備，實現隨時網絡控制家電的作用。
家居管理模塊：對家庭的家居，通過連接設備，把傳統的家居互連起來，達到隨時可以網絡控制家居的作用。
家庭教育和娛樂模塊：與家庭影院、在線視頻點播、電子游戲等功能集成，讓家庭的教育和娛樂也是網絡中進行。
家居商務和辦公模塊：可以在家庭辦公，實現商務談判，節省人們上下班時間，提供辦事的效率。
2 智能家居物聯網的簡易模型設計
2.1 傳統的智能家居物聯網的不足
傳統的智能家居系統，它的功能基本上可以滿足用戶的需求，但是對于硬件和軟件的要求比較高，導致傳統的家居物聯網系統無法快速地普及的原因之一。
一套能夠滿足家庭應用的智能家居系統，一般都需要2萬元以上的費用，而且外加設備的費用也不少，擴展性也不是很好，因此推廣起來比較難。
2.2 Arduino環境和Yeelink平臺的簡介
（1）Arduino是一個開源的、擁有簡單輸入/輸出的電路板，它沿用了Processing語言的開發環境且IDE（集成開發環境）完全免費開源。Arduino集成了許多單片機的底層代碼，無需了解單片機的復雜底層代碼，它只是通過簡單而實用的函數就可以調用到各種功能，例如接受多種傳感器傳來的感知環境，通過控制馬達、燈光和其它設備來達到用戶的需求。這便為快速的實現簡易的家居物聯網提供條件。
（2）Yeelink是目前定位于做一個開放的通用物聯網平臺，它主要提供傳感器數據的接入，存儲和展現服務，能夠為編程開發者、軟硬件廠商提供一個開源的物聯網平臺，使得物聯網開發者無需關心網絡服務器實現網絡互連的細節，就可以擁有駕馭物聯網電子產品的基本能力，提高開發的效率和降低開發的難度。
2.3 基于Arduino環境和Yeelink平臺的智能家居物聯網模型的設計
2.3.1 硬件要求
（1）Arduino主板一個（Arduino UNO）；（2）與arduino兼容的以太網板一個（以arduino官方開發的W5100以太網板為例）；（3）若干傳感器（以LED燈為例）；（4）若干連接電線。
2.3.2 設計原理
本實驗以yeelink為平臺，采用yeelink提供的網頁接口實現通過互聯網或移動互聯網對終端的控制。
為了方便實驗的進行和條件限制，本實驗主要實現通過互聯網或移動互聯網來管理控制與arduino 開發板連接的LED燈，從而實現遠程控制。編寫代碼燒錄進Arduino開發板，設定Arduino固定每個周期向yeelink服務器發出獲取命令來獲得傳感器的當前狀態，若需要改變arduino上LED燈的狀態，只需通過yeelink提供的網頁控制界面改變當前傳感器的狀態，當arduino在下一個周期發出命令，獲取當前傳感器狀態，通過判斷傳感器狀態已變化，則Arduino亦相應的改變LED燈的狀態，從而實現遠程控制。
如本實驗arduino以每3秒為一個周期向yeelink服務器發出HTTP的get命令來查詢對應LED燈的狀態，若想點亮LED，則用戶通過yeelink的控制界面發送HTTP的post命令更新LED燈的狀態為“開”，當arduino在下一個周期時查詢發現LED狀態從0變為1的時候，則arduino相應改變LED的狀態，LED燈便點亮了。同理，若想熄滅LED，用戶只需在yeelink控制界面更新LED燈的狀態為“關”，約3秒后便能熄滅Arduino開發板上的LED燈，如圖3所示。
3 總結
以物聯網為主要技術手段的新一代智能家居是實現家庭信息化、數字化社區的主要方式，已成為社會信息化發展的一個重要組成部分。雖然目前智能家居在我國的發展還不是很普及，但是隨著家居物聯網技術的不斷成熟和實施智能家居系統成本的不斷下降，以及人們對智能家居概念越來越接受等大環境下，家居物聯網在未來的發展中一定是一個非常有市場前景的行業。
參考文獻
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家居智能物聯網發展現狀
近幾年金融危機之后的復蘇時期，物聯網概念迅速風行，受到各國政府的重視。物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和功能延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫銜接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策目的。通過物聯網與智能家居結合形成家居智能物聯網，其如何實現對生活有用的業務和應用將是我們關注的重點。
智能家居發展過程中，2007年微軟推出的“未來之屋”系統有著重大影響力。該系統中：進入房屋時，安全系統會對來訪者的面部進行掃描，確認身份后自動打開房門；客廳冰箱上的液晶顯示器能列出保存的食物清單，廚房水槽能夠根據使用者的身高調節高度，而排風機會根據油煙濃度自動開啟；此外，每個房間的墻壁顏色、裝修風格和溫度都可以根據家庭成員的喜好和情緒自動更換。該系統是智能家居的一個樣板。
由于智能家居受產品生產廠家的限制，在短時間內還沒有統一的標準協議，所以一般都是一個廠家單獨做系統研發方案的。各個系統相對獨立，并不相互交換信息，整個系統更像是多個智能家居系統的簡單堆積。隨著物聯網技術的發展，與智能家居結合，形成家居智能物聯網是智能家居系統未來發展的必然趨勢。
家居智能物聯網的特點與瓶頸
家居智能物聯網是一個以住宅為平臺、以智能家居為節點，利用物聯網技術為紐帶的家居系統。其典型應用場景如圖1所示。根據功能不同智能家居節點可分為三個部分：負責對家居環境及相關人員信息采集的信息采集系統，如采集住宅內外人員信息的視頻監控系統，采集家居環境的煙霧采集器、溫濕度采集器和三表讀數采集器；負責對家居環境進行相關改變的智能控制系統，如打開房門的門禁系統，改變室內光亮、溫濕度的空調、電燈和電動窗簾，提供主人相關服務的電視、冰箱和洗衣機等家電設備；負責信息交互，提供遠程訪問與控制功能的家庭信息平臺。
一體化的集成控制平臺。隨著時代的發展，家中電器設備越來越多，越來越智能化，人們常為種類繁多的操作頭痛不已，家居智能物聯網就是智能家居一體化的集成控制平臺。首要的一個功能就是家居設備操作的集成化，將家中的設備集中在一個界面平臺上進行操作控制，省去了用戶尋找和熟悉各種控制操作的煩惱。其次是家居設備操作的一鍵化，目前越智能的家電設備的操作也越復雜，這便給有老人孩子的家庭帶來諸多不便，家居智能物聯網提供一鍵設置功能，能以功能需求為單元保持對相關設備的一系列操作，用戶僅需一鍵操作，就可完成相關功能。
全方位的信息監控平臺。隨著人們生活節奏的加快，希望能快速簡便的得到家居的一切相關信息。家居智能物聯網就是全方位的信息監控平臺。不僅為您顯示家中所有設備的狀態以及溫濕度狀況、電路電流電壓狀況，讓您對家中的所有狀況一目了然，還能為用戶提供家中的視頻圖像，闖入報警和煙霧報警的緊急情況報警。并擁有事件記錄功能，能對家居環境的變化進行記錄，以便事后進行相關分析與追蹤處理提供信息基礎。
智能化的信息交互平臺。單獨的智能家居系統的堆積，無法發揮出智能家居的潛力，反而增加了智能家居的使用復雜度，家居智能物聯網就是智能化的信息交互平臺。不僅為您提供遠程接入的控制能力，讓您無論身處何處都能控制家中的任何智能家居系統，而且還能為各個智能家居系統提供信息交互的平臺，就像家居系統的管家一樣，根據主人的相關設定，管理和協調相關智能家居進行相關操作。
家居智能物聯網要想發展并推廣，目前面臨著巨大挑戰。家居智能物聯網的對象是結構和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，沒有統一的標準與協議，各個廠家生產的智能家電之間的數據共享比較困難。因此，家居智能物聯網不易擴充和相關兼容，制約其被廣大用戶接受。
家居智能物聯網所處的運行環境有很大差異，個體性比較強，如果采用單個用戶單個設計調試的模式，成本就將成為制約其推廣的重要因素。而讓用戶根據自身條件進行相關系統調整的話，用戶的能力就將成為制約其推廣的重要因素。
家居智能物聯網發展方向
隨著物聯網技術的發展，與智能家居結合，形成家居智能物聯網是智能家居系統未來發展的必然趨勢?；灸繕耸菍⒓彝ブ懈鞣N與信息相關的信息采集設備、家用電器和家庭安防裝置等通過物聯網技術連接到一個家庭智能信息系統上進行集中或者異地的監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的協調。如圖2所示為家居智能物聯網的系統架構。
其中，智能家居中間件的開發，確切地解決了各個廠商設備之間兼容性差的問題，它就像電腦中軟件驅動的概念，為家居智能物聯網系統提供了一個開發的應用平臺。
基于該系統架構，家居智能物聯網產業的發展主要集中在四個方面。首先是內含通用的智能家居通信協議的嵌入式通信模塊。物理層上可選用不同的通信制式，但基于其上的通信協議將是通用的，即通用的智能家居通信協議將向TCP/IP協議一樣，被植入各個智能家居的通信模塊中。
其次是多模信息網關的研發。它是家居智能物聯網的核心部件，它的開發將使智能家居變成即插即用的配件，直接接入家居智能物聯網中。因此，具有各種功能的、面向各種方向的多模信息網關，將像無線AP一樣不斷涌現出來。
中圖分類號：TP273.5；TP872 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）07-0062-03
0 引 言
智能家居是物聯網技術的第三大應用領域。物聯網大潮下的智能家居行業在中國乃至全世界都有廣闊的前景，是一個朝陽行業，蘊含著巨大的市場潛力[1]。本系統利用物聯網的傳感、互聯、智能控制等技術特點構建新型智能家居系統[2]，將GPRS移動通信技術、嵌入式Internet技術與新一代無線網絡通信技術ZigBee相結合，克服了有線布線的弊端，配置靈活、實時性好，勢必是未來智能家居系統的發展趨勢。
1 系統的結構特點
基于物聯網的智能家居系統的結構如圖1所示，本系統按照物聯網的三層架構設計。其中，傳感層包括搭載了ZigBee無線通信模塊的各種傳感器和家用電器，可與ARM9智能家居監控儀交互數據及命令，實現對家居環境的全面感知；互聯層中，ARM9智能家居監控儀作為嵌入式網關和網絡服務器[3]，用于連接傳感層和監控層； 監控層包括遠程電腦、小區監控中心和用戶手機，可通過Internet登錄監控儀IP訪問監控網頁，實時監測家居環境，控制家電的開啟和關閉，真正實現智能控制。若出現異常，則執行預定的控制動作，例如啟動蜂鳴器響鈴、啟動排風扇排風等，同時通過小區網絡向小區監控中心報警，并通過GPRS自動給主人手機發報警短信，實現聯合安防。
2 系統硬件設計
本系統采用的是Samsung 公司的基于ARM920T內核的處理器S3C2410，它不僅具有獨立的16 KB指令和16 KB數據cache、全功能的MMU虛擬內存管理單元，還集成了大量的功能接口[4]，本系統對相應接口進行了配置和擴展。
圖1 基于物聯網的智能家居系統結構
ZigBee無線通信網絡的組建依靠ZigBee模塊芯片CC2430，每個傳感器及家用電器均配置一個CC2430芯片構成通信節點[5]。S3C2410通過SPI總線與CC2430進行通信，接收傳感器采集的信號及控制家用電器繼電器的閉合和斷開；利用DM9000芯片把網口外擴為以太網接口RJ45，與以太網連接，提供遠程網絡服務；通過串口連接GPRS模塊提供GPRS移動通信功能；LCD控制器外掛LCD觸摸屏；I2S總線控制器外擴蜂鳴器提供音頻報警；通過USB HOST控制器外擴USB接口連接攝像頭。系統硬件架構如圖2所示。
圖2 系統硬件架構圖
3 系統軟件架構
本系統的軟件架構有三個層次：驅動層、系統層和應用層。在驅動層，移植I2S驅動、USB攝像頭驅動、LCD驅動和以太網驅動，并編寫ADC驅動，用以保證各個硬件模塊能正常工作。在系統層，移植Linux操作系統、QT觸摸屏界面開發環境及BOA嵌入式網絡服務器。在應用層，采用多線程編程方法實現各個功能模塊，并通過編寫CGI程序和遠程監控網頁交互數據[6]。系統軟件架構如圖3所示。
圖3 系統軟件架構圖
3.1 嵌入式Web服務器遠程監控設計
要實現遠程訪問服務，必須先構建嵌入式Web服務器。本系統移植了BOA Web服務器，再通過CGI建立Web瀏覽器與Web服務器之間的交互。CGI程序能夠嵌入HTML腳本，用C語言編寫，使用ARM-GCC編譯，采用GET、POST或直接的URL參數傳遞方法與遠程客戶端進行通信，實現動態監控[7]。首先，瀏覽器將遠程客戶端發送的請求送到Web服務器，Web服務器將數據使用STDIN送給CGI程序，執行CGI程序后獲得緩沖區中的設備信息，最后，使用STDOUT輸出包含家居環境信息的HTML形式的結構文件，經Web服務器送回瀏覽器，顯示給遠程客戶端。CGI工作流程如圖4所示。
圖4 CGI工作流程圖
3.2 ZigBee無線通信設計
ZigBee無線通信網絡由若干個通信節點組成[8]，通信節點由傳感器或家用電器配置一個ZigBee無線模塊芯片CC2430芯片構成。其中，每個傳感器通信節點的無線通信流程是：CC2430芯片完成硬件初始化以后，向監控儀發出入網申請，成為通信節點；為實現系統的低耗能性，在通信節點成功接入網絡后立即轉入低耗能等待模式，盡可能減少能量消耗；系統隨時檢測傳感器信號狀態，一旦接收到異常的中斷請求即進入全功能狀態，否則繼續等待；處于全功能狀態的通信節點接收傳感器傳遞過來的信號，如果是模擬信號，需先進行A/D轉換，再將數據通過ZigBee網絡傳輸到監控儀；傳輸完畢后，返回低能耗等待模式。其通信流程如圖5所示。
3.3 GPRS短信報警設計
本系統有現場聲光報警和短信報警兩種報警方式，當系統監測到有火災或者有門禁入侵時，就會觸發報警系統。其中，短信報警通過GPRS模塊實現。GPRS模塊通過串口與S3C2410連接，它具有一套標準的AT命令集，包括呼叫控制命令、網絡服務相關命令、電話本命令、短信息命令等[9]。本系統通過對串口編程，給GPRS模塊發送包含AT短信息命令的字符串[10]，從而實現發送固定內容的短信。GPRS短信報警流程如圖6所示。
圖5 ZigBee無線通信流程圖
圖6 GPRS短信報警流程圖
4 系統測試結果
啟動系統后，智能家居監控儀的觸摸屏上可顯示實時的監控界面，包括火警、煙霧、紅外門禁入侵等報警狀態及熱水器等家用電器的開啟或關閉狀態，并可通過觸摸屏上的按鍵對系統、家電等進行控制，觸摸屏監控界面如圖7所示。通過任一遠程電腦的瀏覽器登錄系統IP，可訪問系統的遠程監控頁面，在線查看家居環境、控制家電、實時拍照及錄像等，遠程圖像監控頁面如圖8所示。
圖7 觸摸屏監控界面
圖8 遠程圖像監控頁面
5 結 語
本系統基于物聯網的全面感知、互聯傳輸及智能控制三層架構設計，并使用ZigBee無線通信技術克服了有線布線的弊端，使得監控點配置靈活。GPRS移動通信技術、嵌入式Internet技術的綜合應用，則實現了小區乃至更大區域的聯合和實時安防，實現了多平臺、多網絡的無縫連接。
參 考 文 獻
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伴隨我國經濟水平的不斷進步和科學技術的持續發展，智能家居也在蓬勃發展。然而，智能家居處在初級階段，許多方面依舊不完善，很多功能不能有效地在居民中應用、推廣，而且我國國民對智能家居的認識還很膚淺，再加上一些其他因素對智能家居的影響，使得智能家居到現在為止都沒有在我國普及開來。本將智能家居作為起點，詳細介紹了智能家居，進而分析我國未能全面推廣普及智能家居的原因，最后探究如何使得智能家居創新和優化。
1智能家居
我們所說的智能家居就是將居民住宅作為應用平臺，綜合利用各項技術對相關的家居生活設施進行集合處理，例如：安全防范技術、音頻視頻技術、自動控制技術、智能家居系統設計方案等，使得家庭事務和住宅設施的管理系統具有更高的效率，從而使得家具的舒適性、安全性、藝術性、便利性得以穩步提升，另外，智能家居可以為我們提供節能環保的居住條件和生活環境[1]。不可否認，這樣的智能家居理念可以有機的結合個人需要、先進科學技術和國家的整體實際狀況，不僅有利于科學技術充分發揮作用，還有助于我國自然環境的改善，為廣大人民群眾提供安全、舒適、便利、健康的居住環境。而智能家居通過構建八個子系統實現其現代化、智能化、自動化和安全化。八個子系統分別為：家庭能量管理子系統、背景音樂子系統、智能照明子系統、智能安防子系統、家庭娛樂子系統、家庭信息處理子系統、家庭環境子系統、家庭監控子系統。
2智能家居的八個子系統
智能家居子系統可以有效地優化和保護家庭的居住環境和生活條件，可以非常好的應用網絡電視、手機、計算機等網絡設備，從而使得人民的健康有了可靠的保證。1)家庭能量管理子系統。在廣大人民群眾的生活環境中，水、電、天然氣等都屬于能量范疇。而家庭能量管理子系統能夠有效地計算人民日常所消耗的水、電、天然氣等，對用戶所需交的費用進行確定，并可自動幫助業主完成繳費任務，實現真正意義上的便民利民[2]。2)背景音樂子系統。所謂的背景音樂子系統就是在住宅的內部設合適的音樂路線，并且有效率的使用自動感應技術，從而使背景音樂的感應功能更好。居住在住宅中居住的居民可以隨時隨地打開音樂進行歌曲的選擇，可以使人們更好地享受音樂，體驗音樂帶來的樂趣。3)智能照明子系統。家居生活中，我們更希望更加智能化的控制照明，智能照明子系統對實現節約用電的目標起到了良好的促進作用，同時保護眼睛，減少光線對人類眼睛的傷害，更加體現人性化。從這個意義上講，智能照明子系統的實用性非常強。智能照明子系統不僅可以對點燈的開關做到自動化的控制，在居民離開時做到自動感應。居民離開時電燈是亮著的，一段時間后，照明系統會自動啟動程序，自動對電燈進行關閉。利用智能照明子系統，居民還可以調節燈光的亮度，根據居民自身的喜好和習慣，居民可以對亮度進行智能化的調節，科學化的管理燈光，從而，達到更加科學、更加合理保護人類眼睛的目的。4)智能安防子系統。智能安防子系統最大的優勢就是可以對居民住宅的安全實現智能化的保護，而且報警功能非常強大，可以與公安系統進行聯網，如果發生非法闖入、火災、煤氣泄漏、緊急呼救等危險事故，依據預先設定的安防系統，智能安防子系統開設相應的營救工作?？梢該艽?10報警或者向提前設定的電話進行報警，同時也可使用當地的聲光進行報警，確保有關的電器處于全面應急的聯動狀態。當遇到非法入侵的危險時，智能安防子系統主要通過使用保留視頻的手段進行證據保存，有效的記錄入侵者的行為和證據，盡最大可能的有效保護居住用戶的人身生命安全和財產安全。5)家庭娛樂子系統。每一位居住用戶都會在家中進行娛樂活動，進行家庭娛樂子系統的安裝，用戶不用出門的同時，就可以輕松享受一系列感官上的享受，例如：游戲帶來的刺激、電影院中強大而且具有視覺沖擊的影院氛圍甚至是家庭KTV帶來的快樂與激情。6)家庭信息處理子系統。人類的生活中，鄰里和社區間的信息傳遞無處不在，想要在住宅中就充分了解小區和物業的有關信息，家庭信息處理子系統就會發揮強大的作用。家庭信息處理子系統不僅具備精確接收、分析和家庭有關信息的功能，還具備自動有效刪除垃圾信息的功能，對信息進行自動分類管理，刪選垃圾信息的同時，將某些較為重要的信息直接傳輸到用戶手上，家庭信息處理子系統可以有效合理的幫助用戶實事的掌握家中的動態。7)家庭環境子系統。在人民群眾的眼中，家庭是人生中重要的組成成分，人們非常重視家庭環境的問題，每一位業主都非常重視室內濕度的大小和溫度的高低，為良好的解決這樣的問題，家庭環境子系統依據每天的天氣狀況自動調節室內空氣的溫度和濕度，智能化的調節采暖和調節濕度等方面的問題，使人們居住的環境更加的健康、和諧。8)家庭監控子系統。家庭監控子系統的安裝非常有利于住戶實事的掌握家庭的各種狀況。家庭監控子系統主要由遙控器、總控制器和傳感器組成，不同的組成部分之間進行聯系的方式是使用規定的通信方式?？偪刂破鞯墓δ芫褪强刂葡到y，同時與用戶進行實時聯系交互，不斷接收各個組成部分所傳輸的信息，并對傳感器的狀態進行實時的監控，當家庭出現訪客或遇到危險時，家庭監控子系統可以及時通知用戶，用戶就可以利用家庭監控子系統遠程監控家庭狀態，方便、快捷、有效[3]。
3物聯網技術
在物聯網時代，只要在各種各樣的日常用品上嵌入短距離的移動接收器，通過網絡所有的物體都進行信息交換。且物聯網的實現是通過各種技術的，從應用末端感知核心技術的角度進行分類，物聯網技術可分為三類：1)基于射頻識別（RFID）的應用。如果我們想將RFID智能標簽鑲入到監控和管理的對象上，借助現有的技術，例如：數據庫技術、網絡技術、中間件技術，一個由海量讀寫器和大量移動設備的電子標簽構成的物聯網就以建成。2)基于傳感器的應用。如果想要控制和管理對象，可在其四周安裝許多傳感器節點，利用節點獲取監控對象的信息，同時將這些信息傳輸到信息處理中心，因而，一個依據獲取的信息對一個“物”進行管理和監控的物聯網就以構成[4]。3)基于M2M的應用。所謂的M2M包括增加裝置機器通信和網絡能力的技術手段，絕大部分指機器和人之間設立連接的一切技術和手段，他的目標就是提升設備的智能化程度?；贛2M技術，我們能夠建立機器對人、機器對機器、和人對機器的物聯網。
4物聯網技術在智能家居中的應用
傳統的智能家居系統絕大部分是通過有線的方式構成，這種組成方式不僅需要專業的技術人員和專業的維護公司，還具有工程周期時間長、系統靈活性較差的特點。而物聯網智能家居可以有機地將物聯網技術和智能家居結合在一起，進而使的現代的智能家居系統具有更好的使用方便、容易維護、安裝簡單的特點。1)感知層物聯網技術的一大特點是全面感知，就是利用二維碼、攝像頭、傳感器等感知、捕獲、測量等一系列技術手段，對感知對象進行隨時隨地的信息接收和捕獲，智能家居中，人自身和人們所居住生活的環境都可作為感知對象，傳統智能家居的子系統可以做感知層的執行設備。另外，應用物聯網技術的智能家居系統還采用了許多特別典型的感知技術，例如：無線門磁、窗磁、無線溫度濕度傳感器等。2)網絡層物聯網中的網絡層是指互聯網和各種通信網絡組合的融合網絡，另外，還包括家居物聯網管理中心、云計算平臺、專家系統等大量信息智能處理的部分。智能家居中，網絡層不僅要具備網絡運營的功能，還要不斷提高信息運營功能[5]。網絡層中，可靠傳遞和智能處理的問題要特別關注。3)應用層應用層是有機結合物聯網技術和智能家居并達到家居智能化應用的解決方案集。通過應用層，物聯網可以深度融合現代信息技術和傳統家居，除此之外，應用層還可為家庭服務商提出第三方借口，使得各種服務更加有利于方便人民的生活。4)案例分析2014年，某分公司曾為房地產老板設計智能家居系統，方案如下：①大門設備：進入智能家居的第一個防護門門，因此可以設置指紋鎖、夜視防水攝像機、對講機等設備，當客人出現時，只有經過主人同意才可進入；②玄關：智能家居的第二個防護門是玄關，通過語音設備可以控制玄關燈的開關和亮度，當進門后，安防系統關閉，當出門后，安防系統開啟；③客廳：主人最主要的活動區域是客廳，在此區域內設置背景音樂面板、場景面板等裝置設備；④衛生間：紅外感應器在這設置，進入衛生間時，燈光自動開啟的同時馬桶蓋也自動打開，無人時，燈光自動關閉，馬桶蓋子也自動合上；⑤浴室：同樣設置紅外感應設備，有人時，燈光自動開啟，花灑自動打開，并且依據語音提示自動設置水溫，無人時，系統自動關閉所有設備；⑥臥室：臥室的空調溫度、風速、燈光亮度都可根據語音或者遙控設備進行控制和調節；⑦廚房：設置煙霧、CO等傳感器，當污染氣體比預設值高時，系統自動發出報警信號。
5結束語
物聯網技術的應用，給智能家居的推廣和普及降低了難度，目前，許多地區初步嘗試建立“云社區”，逐步開始物聯網技術應用到智能家居，而未來物聯網技術會在智能家居中扮演越來越重要的角色，強大的感知技術，賦予智能家居某些“人的思維功能”，提供的服務更加實用，進而智能家居可以更快更好的發展。
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摘 要：隨著物聯網技術的發展，無線智能家居系統將成為智能家居系統發展的主流之一。智能家居系統使用無線傳感器網絡技術不但克服了有線系統的高成本、不方便等缺點，而且使用方便，能夠快捷地管理家務、監測家居環境、遙控家用電器等。
關鍵詞：物聯網；智能家居；傳感技術
物聯網家電為代表的家電智能化發展將給我國家電產業帶來前所未有的發展機遇。物聯網家電已經一步步走進消費者的家庭，并在逐步被消費者接受。從家電企業來看，物聯網已經成為家電企業搶占未來戰略制高點的焦點所在，如果企業不進行前瞻性研發，等到物聯網產品時代真正來臨時，必將處于落后地位甚至被淘汰。整個中國的家電制造業，應該消除浮躁并不斷創新，扎扎實實給消費者提供質優、價廉、性能好的物聯網家電產品，滿足消費需求，引領市場的發展。
一、總體方案設計
本系統主要包括：主控模塊、人機界面模塊、GPRS通信模塊、感知終端模塊，整體方案設計如下圖1.1所示：
圖2.1 整體方案設計
在遠端的移動智能終端或電腦通過Internet 訪問到無線傳感器網絡，而嵌入式WEB 服務器提供了交互式的頁面訪問。在物聯網框架下的智能家居是一個復雜的系統，需要多方合作完成，如Internet 數據庫服務器的設計、建立感知層網絡。
二、 硬件設計
1.控制主機采用 ARM 32位的Cortex?-M3內核STM32F103VB作為主控芯片，配有7寸顯示屏，用戶可以在主控機上設置或查詢各個家電的工作狀態。電路設計如圖3.1所示。
圖3.1 控制主機 圖3.2 控制主機 圖3.3 控制主機
2.GSM模塊選用Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊MC35i，該模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊供電模塊（ASIC）、 FLASH、ZIF連接器天線接口六部分組成，通過獨特的40引腳的ZIF連接器實現電源、連接指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。其實物如圖3.2所示。
3.物聯網智能家居感知終端RF無線的設計采用UHF_4432_MDL100模塊，此模塊是一款組網型無線串口， 模塊采用穩定的四層板半孔表貼工藝，生產時只需采用表面貼片安裝到PCB板上就行了，這樣可以節省空間，減少接插件，增加了板與板連接的可靠性和穩定性。其PCB圖如3.3所示。
4.人機界面部分設計，為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，然后將相關信息傳送至觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再傳送給CPU。它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。
三、 軟件設計
1.感知終端無線網絡通信軟件設計
無線網絡采用一主多從的方式進行組網，由主機輪詢從機收集信息的形式，從機處于被動方式，由主機分配網絡。當獲得網絡的從機在發送完一包數據后必須釋放網絡，從機之間不能相互傳遞數據。在軟件上，通過自主定義通信協議，有效提高通信的穩定性、安全性。
2.GSM模塊通訊軟件設計
控制主機通過GPRS短信形式發信息給用戶的手機，可以綁定多個號碼，信息的內容包括家里的電器有多少正在使用，門窗是否關閉，是否有人拜訪，是否有險情發生（如火災發生，煤氣泄漏，有人非法闖入）等；用戶可以編輯簡單命令來控制電器的使用，打開或關閉門窗等。通信流程如4.1所示：
圖4.1 GSM模塊通信流程圖
四、結論
本文介紹物聯網智能家居關鍵性技術，結合家庭自動化進行應用設計。在硬件方面，按照嵌入式板級硬件設計流程，設計并實現了一種基于ARM 處理器的低成本網關硬件。軟件設計上采用自頂向下和分層的設計方法，結合網關硬件，利用嵌入式操作系統uCOS-II 和協議棧LwIP，搭建了一個物聯網智能家居平臺。家居智能化管理是信息社會發展的必然趨勢，而物聯網則是實現家居智能化管理的必要載體，因此，降低產品的成本，提高產品的穩定性，物聯網智能家居管理系統才能更好的發展。
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機遇不僅在C端
隨著市場的擴展，越來越多的廠商加入到智能家居戰爭中。除了海爾、小米等傳統家電和IT企業，目前市場上玩家還有傳統可視對講廠家和智能控制類廠商。
對于資金充足、資源豐富的傳統家電巨頭，要進行物聯網的改造并不困難。成立智能家居研究院或者與互聯網巨頭企業形成聯盟都能形成有效幫助。然而，對于中小型家電企業來說，在物聯網技術上投入過多并不是一件明智的事情。
因此也催生了一批為傳統家電企業轉型提供物聯網技術支持的服務類公司。這些公司也得到資本的大力支持。
2014年4月Broadlink獲得京東與360的1000萬美元投資，8月機智云也獲得經緯320萬美元融資。
這類服務升級公司都能夠給企業提供一套完整的硬件設備接入互聯網的服務，幫助傳統硬件廠商做產品升級換代。
行業內大部分的企業服務大多針對大型企業硬件提供升級解決方案，而更大的市場潛藏在中小型傳統家電中。
攀多物聯就是為B端客戶提供這樣一種升級解決方案。
目前的物聯網技術包括感知層、傳輸層和應用層。應用層分硬件和軟件，硬件是基礎的底層，軟件與硬件相連，屬于驅動層，一般是靠線路操縱系統實現。而上面一層傳輸層則是決定產品以何種方式連入互聯網，最上面一層就是云端。
業內大部分的物聯網企業主要集中在某一層技術上，而攀多則是著力在打通各個技術層，從而給企業提供全套的解決方案。這對于物聯網技術來說存在一定創新意義。
攀多物聯CEO田龍強告訴《第一財經日報》記者：“目前也沒有在這塊形成技術的，這是全新的業務應用場景，但沒有很好用的技術，我們的技術針對這塊?！?/p>
這種解決方案能夠快速提高傳統家電企業互聯網改造的時間。田龍強介紹道：“如果是針對企業已有硬件產品做升級，只需要在企業原有的硬件產品上加上我們的聯網模塊，整個的過程只需要1周以內。”
裝置聯網模塊的家電設備能夠用下載App的移動端工具實現遠程操控。
傳統企業如何借力互聯網
除了提供物聯網解決方案，攀多同時聯手這些企業開發全新的硬件產品，除了聯網模塊，這個過程還涉及到設計硬件電路板。田龍強畢業于中科院硬件與嵌入式開發專業，負責攀多硬件部分的設計。
目前，業內對物聯網技術商業模式還在探尋。雖然硬件設備能夠吸引更大的資本青睞，但是由于技術尚處在探索階段，對于商業模式，攀多團隊也有更多嘗試。在一些家用的小擺件上通過物聯網技術植入一些有趣的創意。
攀多運用硬件開發設計了針對情侶市場的擺件情書。通過移動設備，情侶間可以通過編輯情話發送到硬件上顯示。加強熱戀期情侶持續交互?！耙郧扒閭H禮品都是走商業禮品渠道，里面沒有更多的交互內容，像這種內容產品一方面是個硬件，但同時也有互聯網的商業模式在，就是增值的一些，編輯賀卡等可以體現產品的不同的體驗，這是不同的商業模式?！碧稞垙娬f道。
中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）11-0074-01
信息社會在改變人們的生活方式和工作習慣的同時，也對傳統的建筑住宅、社會、技術和經濟的進步提出了挑戰，使人們的觀念變了。人們對家的要求不僅僅是物理空間，更關心的是一個安全、方便、舒適的家居環境。智能家居技術起源于美國，它被設計成一個平臺，用于家庭。
智能家居控制系統由HFC、現場總線、以太網、公共電話網和無線網的傳輸網絡為物理平臺，計算機網絡技術作為技術平臺，作為應用現場總線的操作平臺，形成了一套完整的家庭通信和家庭設備自動控制以及提高控制系統的家庭安全防范功能。
1 系統需求分析
1.1 監控功能
（1）監控室內溫度；通過對室內溫度的溫度傳感器DS18B20采樣時間，如果室內溫度超過設定的溫度閾值，對室內溫度異常自動處理系統（報警蜂鳴器、LED燈閃爍）；（2）監測紅外傳感器；通過按鍵模擬紅外傳感器，阻止或異步通知的紅外線傳感器監測，如果紅外傳感器檢測到非法進入，系統自動處理異常（報警蜂鳴器，導致燈閃爍）；（3）監控室內煙霧濃度；通過測量電壓值來模擬煙霧傳感器，室內煙霧濃度的時間進行采樣，如果室內煙霧濃度超過設定的煙霧濃度閾值，該系統將自動對室內處理異常（報警蜂鳴器，導致燈閃爍）。
1.2 智能服務器
（1）獲取室內參數；通過獲取各個芯片的參數，來動態顯示室內相關信息，比如當前室內溫度，濕度，煙霧濃度，場景狀態等；（2）配置管理；通過智能服務器終端界面進行參數配置。
1.3 智能客戶端
（1）故障報警；由該系統內部產生各種故障可以上報至操作維護終端，軟件支持告警過濾、告警復位等功能，重要告警，存儲到FLASH，以備查閱；（2）性能管理；系統內部相關工作參數上報至操作維護終端；（3）配置管理；系統相關參數支持設置和查詢；（4）軟件版本管理；系統支持軟件版本的查詢和軟件的在線升級；（5）系統自檢；系統支持自檢，故障定位到模塊級。
1.4 軟件性能需求
（1）支持3G網；支持3G網絡之后，能通過3G網絡進行通信，使得通信變得更加快捷和方便；（2）支持視頻傳輸；支持視頻輸出之后，能用攝像頭，通過網絡來傳輸視頻信號，使得通信變成可視化。
2 硬件結構
2.1 系統硬框圖
智能家居系統是由TPad，3gmodem，ZigBee，電腦三臺，硬件框架如圖1所示，每一個單元中，除了3gmodem在運行相應的軟件。每個單元的電源電流板是一個獨立的電源，而不進行有效管理的PMIC的使用。TPAD是家居系統的控制中心和一個處理單元，主要對溫度、煙霧、紅外采集和分析，并通過視頻捕捉的CMOS或CCD攝像頭，可以和ZigBee，3gmodem 溝通。3gmodem主要是能夠語音通話、網絡傳輸；ZigBee無線通信模塊的控制命令的處理。
2.2 硬件接口描述
（1）運行維護計劃；包括系統信息監控、設備控制操作和維護，通過上位機軟件升級和其他配置和控制，硬件接口。在系統上電時，處理硬件的初始化工作，讀取相應的信息，并在LCD上顯示，通過上 啟動機器的配置、控制命令都有處理統一的分析和處理，然后通過處理來3gmodem，ZigBee配置。（2）控制平面；系統開機后，開始監控軟件，監控溫度傳感器、煙霧傳感器、紅外傳感器等信息，針對不同情況，進行相應的處理。同時，監控和處理主機的請求和服務器智能終端，并做出相應的處理。
3 系統實現
3.1 初始化流程
（1）系統加電；（2）啟動引導程序，實現硬件的初始化，加載標識，初始化組合鍵，通過啟動參數內核加載到內存中，啟動內核，內核參數和傳輸；（3）啟動內核，主要完成驅動初始化的根文件系統；（4）把根文件系統，進行相關的初始配置，創建設備節點鉸接文件系統（sysfs，TMPFS ramfs，等等），配置網絡環境；（5）鉸接用戶分區，智能終端服務器和主要初始化、打開設備，創造監控任務，等待數據交互。
3.2 業務流程
1 智能家居的概念
智能家居是指利用先進的計算機技術、網絡通信技術、綜合布線技術，將與家居生活有關的各種子系統有機地結合在一起，通過統籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性、舒適性，甚至合理控制各種能源的使用。
2 物聯網智能家居控制系統的工作原理
智能家居控制系統是以有線和無線的形式連接起來的信息傳輸網絡為硬件平臺，各種網絡技術為軟件支撐平臺，通過現場總線把家庭生活中使用的通信設備、家居設備、家庭安全防范設備連接成一個完整的、能夠實現自動控制的一個控制系統。通過這個控制系統將整個家庭中能夠連接到網絡是的所有電氣設備有機的整合到一起，并對這些設備進行有效的控制，形成功能完善的智能家居系統。智能家居在網絡的幫助下，形成與外界的溝通渠道，以實現與外界的智能家居電器的信息交互。從而滿足用戶對家居實行遠程監控，對家用電器遠程控制和狀態查詢，滿足人們對安全，舒適，便利的生活需求。
3 物聯網智能家居控制系統采用的網絡技術
基于物聯網的智能家居控制系統主要使用了三控制種網絡技術，包括RS-485總線技術，以太網聯網技術和GSM遠程監控報警網絡技術。
3.1 RS-485總線的家居設備物聯網絡技術
RS-485串行總線標準，可以使智能家居設備通信距離從十幾米延長為幾公里，這完全符合家居設備對互聯要求。有線的RS-485總線通信，結構相對簡單，價格比較便宜，數據傳輸速率和通信距離適當。但是，使用RS-485總線技術互聯的家居設備的前提，是要確定要互聯的設備是即插即用設備。在整個家居系統中，嵌入式系統作為中繼器，負責通過與RS-485總線互連的串行端口管理家用終端接入模塊的作用。該系統采用嵌入式ARM處理器為總線主控設備，RS-485網絡為基礎的網絡互聯主從網絡，通過輪詢的方式檢查各個接入設備的狀態信息，無論何時保證僅存在一對主機和從機之間的通信，即接收數據或發送數據。家用設備作為總線從機設備，包括單片機控制器，接入檢測電路和信號調節電路。接入檢測電路，是為了滿足智能家居終端對家居設備移除及新設備接入的檢測，實現家居設備的即插即用功能。
3.2 GPRS的遠程報警網絡技術
GPRS是通用分組無線服務技術的簡稱，俗稱“2.5G”，是位于第二代和第三代移動通訊技術之間的通信技術。是用戶可用一種GSM移動數據業務。與GSM的數據業務相比，有以下優點：
（1）傳輸速率高，連接方便。GPRS通過使用GSM網絡中，沒有被使用的TDMA信道，傳輸速率得到保證，可連56至114Kbps。GSM網絡使用電路交換數據模式時，在通信兩端建立物理鏈路，并維持該鏈路到通信結束。GPRS在傳送數據過程中，是把數據包劃分成若干個分組之后，再進行傳送的。這樣容易獲得更高數據速率，并且投資較小。進一步說，無線通信裝置不必在它們之間附加中間設備，就可以方便地傳輸數據。
（2）資源利用率高。GPRS使用分組交換通信，通信過程中把數據分成具有一定長度的數據包。數據包頭部包含了地址信息表明該分組發往的目的地址。當數據包分組到達時，根據該地址信息，尋找臨時可用信道資源來傳輸數據，而無需預先分配信道。
4 控制系統設計研究
所謂智能家居的控制系統實際上充分應用了模塊化的設計原理，如此一來其層次相對較為清晰、容易調試、維護以及對其功能進行充分的擴展與程序的不斷移植，另外也能夠有效的提升處理器的對工作的執行效率。當前控制系統主要以QT/Embedded作為其GUI的研發主要手段，能夠充分實現本地圖形的用戶界面，同時實現系統的控制和設置。在系統充分運行同時初始化順利完成之后，控制系統會對現階段的狀態實施分析研究，如果為正常運轉的狀態，那系統會自動運行對應的子程序段。反之則會使用GPRS模塊實施報警操作。在警報出現的情況下，其觸發的報警操作，此時系統打開全球定位系統設備同時實施初始化，另外依據用戶設置的有關信息實施短信報警或者電話報警。需要特別注意的是，為了能夠充分保證安全，一般情況下應該使用嵌入式WebServer來對其進行構建，同時可以適當加入密碼進行驗證。如此，用戶可以使用真正認證的密碼以及用戶名，利用CGI來充分實現建立在WEB遠程條件下的系統控制。
5 結束語
人類己進入21世紀，在高度物質文明的今天，追求環境綠色化、生活信息化己開成時尚，安全、舒適、方便、現代成為21世紀居家生活的象征。日益更新的現代科技的力量，打破了傳統的時空界線，借助計算機網絡和層出不窮的信息技術，改變了人類的生產、生活方式，科技正以超乎想象的速度更深刻地影響到人類的思維模式和生存狀態。建設物聯網智能家居具有時代的前瞻性，順應了當今信息社會的潮流，對進一步提高居民水平和生活質量具有非常重要的意義，智能家居具有非常廣闊的發展前景。
參考文獻
[1]吳波.基于物聯網的智能家居控制系統研究[D].江蘇大學，2012.
[2]劉余，孟小華.嵌入式智能家居終端通信模塊的設計與實現[J].計算機工程與設計，2010（8）：1689-1692.
