張 磊 顧景民

（兗礦集團(tuán)信息化中心，山東 鄒城273500）

基于大數(shù)據(jù)的未來智慧家庭系統(tǒng)

張 磊 顧景民

（兗礦集團(tuán)信息化中心，山東 鄒城273500）

隨著科技的不斷發(fā)展，人們期望更高品質(zhì)的生活質(zhì)量，越來越注重智慧家庭健康生活。大數(shù)據(jù)的飛速發(fā)展，并運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域，其中與云計(jì)算技術(shù)相結(jié)合的智慧家庭系統(tǒng)架構(gòu)，使人們生活更智慧、更智能，不但能滿足基本的家庭狀況監(jiān)控，而且還能使生活更舒適、更方便、更安全，建立一個(gè)智慧的家庭生態(tài)圈，迎接未來家庭的新時(shí)代。

大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；智慧家庭；智能；數(shù)據(jù)分析

0 引言

隨著生活水平的不斷提高及科技的飛速發(fā)展，人們對(duì)于高品質(zhì)生活的追求也逐漸升溫，但是近些年來由于裝修污染和快節(jié)奏的生活，使得亞健康人群的數(shù)量逐年增多，許多慢性疾病(如冠心病、高血壓和糖尿病)的發(fā)病年齡逐年降低，降低了生活質(zhì)量，同時(shí)導(dǎo)致醫(yī)療費(fèi)用急劇增大，增大了政府公共衛(wèi)生開支。

良好的生活習(xí)慣有助于降低慢性疾病的發(fā)病率，如果對(duì)人們的日常生活進(jìn)行監(jiān)測，時(shí)刻提醒和糾正人們生活中的陋習(xí)，可以減少患病的概率。在這種模式下，家庭成員的生理參數(shù)及居住環(huán)境的數(shù)據(jù)可以連續(xù)的采集并傳輸?shù)皆浦行倪M(jìn)行儲(chǔ)存，可以有效地的預(yù)防疾病，如果患病也可以作為醫(yī)生治療的參考依據(jù)，能有效地減少整個(gè)社會(huì)的公共衛(wèi)生開支。

大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，海量家庭數(shù)據(jù)的分析、挖掘使數(shù)據(jù)發(fā)揮前所未有的價(jià)值。未來智慧家庭是數(shù)據(jù)深度分析的時(shí)代。

1 總體設(shè)計(jì)架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

整個(gè)智慧家庭系統(tǒng)根據(jù)功能可以劃分為兩層：云管理中心層和家庭數(shù)據(jù)采集傳輸層。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1.1 云管理中心層

該層負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)分析和挖掘，并給出健康狀況評(píng)價(jià)、環(huán)境數(shù)據(jù)分析報(bào)告和用戶數(shù)據(jù)報(bào)表生成等功能，并且提供客戶的遠(yuǎn)程查詢服務(wù)，并提供智能分析模型方案。

1.1.2 家庭數(shù)據(jù)采集傳輸層

采集傳輸層主要完成數(shù)據(jù)的采集和傳輸，由智能網(wǎng)關(guān)、家庭環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)和人體生理參數(shù)監(jiān)測設(shè)備組成。其中智能網(wǎng)關(guān)主要是將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云管理中心層，并與用戶互動(dòng)；家庭環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)采集室內(nèi)溫濕度、光照和粉塵等環(huán)境信息；人體生理參數(shù)監(jiān)測設(shè)備主要完成心率等人體數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)采集設(shè)備大部分是移動(dòng)設(shè)備，可以隨時(shí)移動(dòng)位置。

2 未來智慧家庭

智慧家庭系統(tǒng)不但滿足基本的監(jiān)測系統(tǒng)功能，還是真正的智慧系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。室內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)都基本成熟，但只是提供一些數(shù)據(jù)監(jiān)測和簡單的分析，智能性較差，缺乏對(duì)數(shù)據(jù)內(nèi)部的聯(lián)系和特征進(jìn)行分析，無法綜合所有的信息給出人體的狀態(tài)和反饋意見，更別提大數(shù)據(jù)分析與未來智慧家庭。未來智慧家庭主要包括基本監(jiān)測系統(tǒng)、智能簡報(bào)、智能提醒、智能分析與人工智能。

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)

溫濕度監(jiān)測。監(jiān)測家庭的各個(gè)房間的溫度，濕度，水侵等，主要有溫度傳感器、濕度傳感器、煙霧傳感器和水侵傳感器等組成。當(dāng)煙霧傳感器報(bào)警則家里可能出現(xiàn)火災(zāi)，水侵傳感器報(bào)警說明家里出現(xiàn)漏水情況。還可以監(jiān)測室外天氣變化情況。

空氣質(zhì)量監(jiān)測。主要是監(jiān)測室內(nèi)的甲醛、一氧化碳、PM2.5等指標(biāo)。用于實(shí)時(shí)監(jiān)控家庭環(huán)境，當(dāng)然也可以監(jiān)測室外環(huán)境。

人體基本情況監(jiān)測。主要是穿戴設(shè)備，包括手環(huán)、外貼配件等，主要功能時(shí)間監(jiān)測人體體溫、脈搏、血壓等，通過他們的變化情況來判斷人體活動(dòng)情況，比如老人在家跌倒，可以立即判斷預(yù)警。

2.2 智能簡報(bào)

可以設(shè)定中央機(jī)器人每天給你發(fā)布智慧家庭簡報(bào)。簡報(bào)內(nèi)容如下：

圖2

天氣情況。今天天氣情況比如室外空氣質(zhì)量、風(fēng)向、溫濕度、光照情況等。室內(nèi)情況。室內(nèi)溫度、空氣質(zhì)量等情況。家庭成員身體狀況。家庭成員身體基本參數(shù)是否正常。簡報(bào)簡潔明了，對(duì)整個(gè)家庭信息進(jìn)行匯總說明。

2.3 智能提醒

可以設(shè)置不同類型和功能的提醒設(shè)置，提高生活質(zhì)量。提醒功能內(nèi)容如下：

2.3.1 商品過期提醒

通過對(duì)進(jìn)入家門的商品，進(jìn)行二維碼等掃描或者識(shí)別，記錄查看買的商品的生產(chǎn)日期，當(dāng)商品快過期了，進(jìn)行溫馨提醒功能，防止用戶吃到不新鮮的食品及浪費(fèi)食品，勤儉持家之道。

2.3.2 智能家居提醒功能

現(xiàn)在智能家用電器都可以通過接口或者遠(yuǎn)程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，能獲取智能家居的設(shè)備參數(shù)，并根據(jù)閥值進(jìn)行提醒。比如：當(dāng)某些智能電氣長時(shí)間沒有關(guān)閉，提醒用戶需要關(guān)閉；當(dāng)空氣凈化器開的時(shí)間過長，房間里空氣質(zhì)量很好，則提醒可以關(guān)閉。

2.3.3 計(jì)劃提醒

如家里需要定時(shí)吃藥、節(jié)日提醒、計(jì)劃安排等定時(shí)提醒計(jì)劃。

2.4 智能分析

運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)和挖掘數(shù)據(jù)。智慧家庭大數(shù)據(jù)分析使智慧家庭真正落地，使居家生活提高更高檔次。通過智能分析可以把許多專家搬回家。

2.4.1 花草專家

通過濕度傳感器、光照傳感器等數(shù)據(jù)采集，通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析，濕度和光照數(shù)據(jù)的結(jié)合，可以知道家里的花草等有多少天沒有澆水了，需不需要移到陽光更充足的地方等等。

2.4.2 環(huán)境治理師

通過對(duì)室內(nèi)、室外環(huán)境數(shù)據(jù)（如甲醛、一氧化碳、PM2.5等）的歷史信息進(jìn)行分析，可以分析出什么季節(jié)家具等對(duì)室內(nèi)環(huán)境影響較大，哪個(gè)房間甲醛的釋放量比較多，哪些房間應(yīng)該加強(qiáng)通風(fēng)，進(jìn)而給出空氣凈化和通風(fēng)方案。

2.4.3 健康護(hù)理

通過對(duì)家庭成員的身體狀況數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)家庭成員進(jìn)行就醫(yī)，提供基礎(chǔ)人體體征數(shù)據(jù)，使醫(yī)生快速的對(duì)病人進(jìn)行病理診斷，得出全面的身體治療方案。

智能分析拉近數(shù)據(jù)與用戶之間的距離，使數(shù)據(jù)更好的為用戶服務(wù)。智能分析架起數(shù)據(jù)與用戶溝通的橋梁。

2.5 人工智能

人工智能技術(shù)的發(fā)展，使智慧家庭如虎添翼，使用戶體驗(yàn)度更好，更融入生活。通過對(duì)家庭海量歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘，并通過相應(yīng)的模型計(jì)算，得出最有效方案供用戶選用，通過選用相應(yīng)的方案對(duì)室內(nèi)智能家居設(shè)備進(jìn)行控制，達(dá)到低碳節(jié)能、安全環(huán)保。

2.5.1 空氣質(zhì)量大師

對(duì)環(huán)境歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并得出相應(yīng)的最優(yōu)空氣調(diào)整方案，根據(jù)室內(nèi)有無人員及空氣中甲醛、一氧化碳和PM2.5等進(jìn)行分析，控制空氣凈化器的開停、開停時(shí)長多少比較合適，讓室內(nèi)環(huán)境更適宜家庭成員居住。

2.5.2 居家好幫手

系統(tǒng)對(duì)整個(gè)家庭情況進(jìn)行智能分析，可以分析出主人有很多天沒有進(jìn)行地面清潔了，掃地機(jī)器人可以出動(dòng)進(jìn)行地面清潔。當(dāng)花草很多天沒有澆水了，智慧系統(tǒng)自動(dòng)為花草澆水，這樣可以解決家里人員外出等原因，沒有時(shí)間照料花草，避免使花草枯萎。

人工智能主要是通過大量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)分析，將這些數(shù)據(jù)輸入各個(gè)模型，通過各模型得出相應(yīng)的解決方案，并計(jì)時(shí)反饋給用戶，使用戶能得到更好的家庭生活體驗(yàn)。

3 發(fā)展前景

云計(jì)算技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的飛速發(fā)展，為智慧家庭系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)分析保障，現(xiàn)今在人體健康監(jiān)測系統(tǒng)方面有重大的突破，生產(chǎn)出手環(huán)、穿戴設(shè)備等先進(jìn)的設(shè)備。環(huán)境監(jiān)測設(shè)備也非常成熟，變得越來越小，越來越高效，智能家居設(shè)備也逐漸走入千家萬戶，智能網(wǎng)關(guān)的功能越來越先進(jìn)，這些給智慧家庭提供堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。

隨著整體智能家居產(chǎn)業(yè)的不斷成熟，市場也將不斷擴(kuò)大，智慧家庭逐漸壯大。《智能家居普及情況分析報(bào)告》中，到2015年，全球智能家居市場規(guī)模將達(dá)1240億美元。該預(yù)測指出，2016-2017年將是國內(nèi)智能家居行業(yè)高速發(fā)展期的開始，2017年中國智能家居行業(yè)的市場規(guī)模將達(dá)到80億元。目前安裝智能家居的家庭不足5%，所以未來智慧家庭將有市場前景，并且普及率將非?？?。

［1］楊業(yè)令.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧家庭系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013．

［2］陳東偉,吳延超,李偉杰,嚴(yán)偉杰.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)，2014（5）．

［3］孔博.智慧家庭產(chǎn)業(yè)亟待打破“瓶頸”[J].中外企業(yè)文化，2012（3）．

［4］王露，鄧豪．基于STM32的中老年人跌倒監(jiān)測裝置的研究[J]．中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（3）．

［5］中國智能家居市場前景調(diào)查分析報(bào)告[J].2015.

［責(zé)任編輯：田吉捷］