張思源

摘 要 如今，智能家居正在以一種遠遠超出一般人們平常想象的迅猛速度發(fā)展。智能化服務(wù)是解決當(dāng)前智能家居領(lǐng)域可能存在的一些復(fù)雜問題的有效途徑，物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代技術(shù)的高效開發(fā)和應(yīng)用密切相關(guān)，尤其是為信息安全問題和技術(shù)普及應(yīng)用問題提供了強有力的保障，為未來智能家居相關(guān)技術(shù)的穩(wěn)定健康發(fā)展和應(yīng)用提供條件，為未來智能家居相關(guān)技術(shù)的穩(wěn)定健康發(fā)展和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，也將推動相關(guān)服務(wù)不斷向?qū)I(yè)智能化服務(wù)演進。

關(guān)鍵詞 智能家居 物聯(lián)網(wǎng) 大數(shù)據(jù) 互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TN925;TP311 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2021）12-0007-02

1 緒論

1.1 智能家居的背景

伴隨著現(xiàn)代計算機信息技術(shù)、智能終端信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的快速進步發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)也進入了“萬物互聯(lián)”的時代。如今，智能家居正在以一種遠遠超出一般人們平常想象的迅猛速度發(fā)展，單個的智能產(chǎn)品已無法滿足消費者對智能產(chǎn)品的需求，一種以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，用戶可以通過手機或者平板等設(shè)備直接控制智能家具的系統(tǒng)正在興起。

1.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

據(jù)可靠數(shù)據(jù)表明，我國物聯(lián)網(wǎng)智能家居市場規(guī)模增長迅速，增長率接近每年30%，并預(yù)計到2022年，我國的智能家居市場規(guī)模將會超過2000億元，2025年全球市場預(yù)計將達到15億臺，涵蓋智能冰箱、電動窗簾、智能煙感和家庭監(jiān)控/安全等產(chǎn)品，發(fā)展空間巨大。[1]

1.3 智能家居研究的意義

智能家居不僅可以為人類提供高品位的現(xiàn)代家庭生活，還可以將家居環(huán)境從原來被動、靜態(tài)的監(jiān)控結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)、智能的監(jiān)控設(shè)備，提供用戶全方位的家庭信息交互管理功能。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的無線智能傳感器技術(shù)應(yīng)用對現(xiàn)代家庭的燈光自動控制，以及家電的物聯(lián)網(wǎng)都提供了一種很好的解決辦法。

1.4 主要研究方向

1.4.1 標(biāo)準(zhǔn)化

智能家居在產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、使用過程中需要涉及的關(guān)鍵技術(shù)多種多樣，但目前我國智能家居應(yīng)用市場沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對其進行嚴格限制。因此，需要通過無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等一系列的技術(shù)方式，來實現(xiàn)其與智能家居相關(guān)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的高度統(tǒng)一。由此用戶在今后選擇使用智能家居時就會具有廣泛的應(yīng)用范圍，而不是只局限于一家。

1.4.2 智能化

目前，智能家居相關(guān)產(chǎn)品的工業(yè)智能化應(yīng)用程度較低，不能完全適應(yīng)現(xiàn)代人們對于智能家居產(chǎn)品的更高性能需求。智能家居在未來快速發(fā)展的過程中，還需要企業(yè)不斷努力提升企業(yè)智能化管理水平。

1.4.3 節(jié)能化

節(jié)能與生態(tài)保護是永恒的主題，未來智能家居的發(fā)展必然走向節(jié)能。通過為用戶提供便捷的服務(wù)，將實現(xiàn)更大的節(jié)能和效率。逐步降低智能家居的成本，不斷提高工作效率。

2 系統(tǒng)的組成和設(shè)計

2.1 中央控制管理系統(tǒng)

智能家居具有中央智能管理控制中心系統(tǒng)，它相當(dāng)于一臺電腦的CPU或是人類的全部大腦，所有的智能子系統(tǒng)都將自動接入中央控制管理中心。中央電腦控制系統(tǒng)管理中心系統(tǒng)主要由中央電腦控制器、控制終端、服務(wù)器構(gòu)成。中央控制器由Zig bee協(xié)調(diào)器和RT5350組成，控制終端就是人們生活中常經(jīng)常用到的手機、平板電腦等設(shè)備，通過控制終端，用戶可以感受到一體化的控制和管理。對于家電、家居環(huán)境等，控制終端為用戶提供了高效的人機交互界面。 用戶通過控制終端發(fā)出指令，再通過服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)、處理和管理控制，最后通過子控制器完成對智能家電和家居環(huán)境的控制和查詢。[2]

2.2 家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功能主要包括兩個方面：網(wǎng)絡(luò)通信和家庭控制。該智能系統(tǒng)在整個家庭應(yīng)用范圍內(nèi)將電腦、家用電器、自動化控制設(shè)備、照明系統(tǒng)、安全系統(tǒng)相連接，可以直接實現(xiàn)家中休閑娛樂控制設(shè)備、通信控制設(shè)備、照明設(shè)備、家用電器、監(jiān)控顯示裝置等家庭設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息管理，以及家庭數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)多媒體信息相互共享的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2.3 智能家居設(shè)備管理系統(tǒng)

智能家居設(shè)備管理系統(tǒng)可以對家里的智能家具進行控制和管理，并形成感知、記憶、判斷、推理的能力。通過管理系統(tǒng)，用戶可以通過手機、電腦等設(shè)備來輕松管理家用電器，進行集中、定時、遠程控制，從而真正達到利用智能家電管理系統(tǒng)實現(xiàn)智慧、節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的設(shè)計目的。

2.4 安全系統(tǒng)

安全監(jiān)控系統(tǒng)主要產(chǎn)品包括安防火災(zāi)自動探測報警監(jiān)控系統(tǒng)、視頻安防自動監(jiān)控探測系統(tǒng)、智能家庭安防自動報警監(jiān)控系統(tǒng)等，并由協(xié)同監(jiān)控傳感器、視頻監(jiān)控攝像機、探測器共同整合組成整個家庭的智能安防監(jiān)控體系，是現(xiàn)代家居家庭安防的技術(shù)核心。

3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)分析

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

嵌入式的移動物聯(lián)網(wǎng)家庭智能家居系統(tǒng)，是一種利用移動家庭智能網(wǎng)關(guān)技術(shù)實現(xiàn)家庭設(shè)備中的信息以及數(shù)據(jù)的實時轉(zhuǎn)發(fā)、存儲和處理，此時系統(tǒng)的整體構(gòu)設(shè)要從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)功能兩個方面進行分析，并具體設(shè)計兩層整體系統(tǒng)的

結(jié)構(gòu)。

1.信息系統(tǒng)監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)傳感監(jiān)控設(shè)備。設(shè)計系統(tǒng)將集中的視頻監(jiān)控探測器與振動傳感器等，應(yīng)用于整合視頻攝像頭、氣敏振動傳感器以及高頻聲敏振動傳感器等監(jiān)控設(shè)備上，實現(xiàn)針對外部環(huán)境、信號與內(nèi)部物理活動條件等的遠程探測，然后把探測信息發(fā)送至遠程控制管理中心，以便于實現(xiàn)針對智能家居監(jiān)控設(shè)備的遠程控制與安全管理。

2.中心控制平臺。此監(jiān)控系統(tǒng)的主要核心為用戶中心模擬控制系統(tǒng)平臺，發(fā)揮的核心功能主要是針對智能家居電子設(shè)備的遠程控制與運行管理，該系統(tǒng)體系硬件結(jié)構(gòu)主要分為中心模擬系統(tǒng)啟動器與系統(tǒng)中央模擬控制器，但每個用戶中心控制系統(tǒng)平臺必須是專屬的，需要有效地保護監(jiān)控系統(tǒng)不同組件之間的異構(gòu)性，使系統(tǒng)的應(yīng)用變得容易和簡單。實現(xiàn)的核心功能主要是：將獲取的信息發(fā)送至系統(tǒng)中央模擬控制器并對系統(tǒng)信息處理進行數(shù)據(jù)分析，然后把控制命令發(fā)送至中心模擬系統(tǒng)啟動器，由其負責(zé)控制系統(tǒng)信息。

3.2 關(guān)鍵技術(shù)分析

3.2.1 傳感器技術(shù)

傳感器技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，在智能家居終端系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。傳感器應(yīng)用可以利用生活中的敏感元件來轉(zhuǎn)換和傳輸一些數(shù)據(jù)。在智能家居中，它們可以作為系統(tǒng)的眼睛進行實時檢測，確保獲取準(zhǔn)確的信息。目前，大量的家用電器都在使用濕度傳感器，例如：冰箱中的氣體溫度變化和干濕度傳感器，空調(diào)系統(tǒng)中的室外氣體溫度和干濕度變化傳感器以及廚房中使用的抽油煙機氣體濕度傳感器等，從未來的發(fā)展來看，智能家居將實現(xiàn)智能化建設(shè)，傳感器也將得到廣泛應(yīng)用。依靠計算機分析平臺，在外界也可以實現(xiàn)自動化感知。[3]

3.2.2 無線通信技術(shù)

無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)按照無線通信覆蓋范圍以及通信距離，可以分為無線通信局域網(wǎng)和移動無線廣域網(wǎng)，是一種用于智能家居的低速無線局域網(wǎng)。其中，主要為WIFI、藍牙和Zig Bee等。[4]

1.WIFI無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。WIFI技術(shù)是目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的一種無線通信控制技術(shù)，已經(jīng)廣泛并成功地應(yīng)用于各類型家庭與企業(yè)辦公室的環(huán)境中。Wi-Fi存在一些非常嚴重的缺點，第一個缺點就是WIFI技術(shù)安全性較差，WIFI的安全性問題是一個致命性的缺點，數(shù)據(jù)包在相互的傳送過程中很容易被外界攔截和接收。另一個缺點是信號的穩(wěn)定性不強，容易被其它的無線電波信號干擾。

2.藍牙無線通訊技術(shù)。藍牙通訊技術(shù)也已廣泛應(yīng)用于最早的小型智能家居。藍牙最大的技術(shù)優(yōu)勢是易于廣播和組網(wǎng)，在個人或網(wǎng)絡(luò)數(shù)量較少的小型智能家居設(shè)備上實施起來更方便。但是由于傳輸數(shù)據(jù)距離較近而導(dǎo)致組網(wǎng)設(shè)備數(shù)量較少，一定程度上這也影響了目前藍牙傳輸技術(shù)。

WIFI在智能家居中的應(yīng)用優(yōu)勢不僅在于成本更低、性能更穩(wěn)定，與其他技術(shù)相比WIFI的實際覆蓋范圍更廣，可以替代傳統(tǒng)技術(shù)的缺點。在智能家居逐步發(fā)展的環(huán)境下，這項技術(shù)安全、耗能、傳輸速率上都有相對優(yōu)勢。

3.2.3 大數(shù)據(jù)技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，結(jié)合了數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理和共享等功能。主要用于智能家居解決應(yīng)用問題、自我識別錯誤、設(shè)備應(yīng)用和服務(wù)運行、用戶數(shù)據(jù)等。隨著智能家居的積極發(fā)展，智能終端的使用越來越多，尤其是在系統(tǒng)的實際運行中很容易產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用可以有效解決智能家居中存儲海量數(shù)據(jù)的問題，并保證隨著數(shù)據(jù)處理能力的提升，在海量數(shù)據(jù)下能夠提取出一些有價值的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)分析，從而避免大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析可視化的壓力推動了系統(tǒng)效率的穩(wěn)定提升。因此，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用對智能家居的發(fā)展具有重要作用。[5]

4 結(jié)語

智能家居為現(xiàn)代人的生活帶來更多便利，智能化服務(wù)是解決當(dāng)前智能家居領(lǐng)域可能存在的一些復(fù)雜問題的有效途徑，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)現(xiàn)代技術(shù)的高效開發(fā)和應(yīng)用，為信息安全問題和技術(shù)普及應(yīng)用問題提供了強有力的保障。為未來智能家居相關(guān)技術(shù)的穩(wěn)定健康發(fā)展和應(yīng)用提供保障，也將推動相關(guān)服務(wù)不斷向?qū)I(yè)智能化服務(wù)演進。

參考文獻：

[1] 王宇豪.物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[J].中國管理信息化，2020，23（04）：187-188.

[2] 賴南華.智能家居及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國高新科技， 2020（12）：125-126.

[3] ?，?智能家居關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電腦知識與技術(shù)，2020， 16（29）：206-207，209.

[4] 吳慶慶.互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用分析[J].居舍，2020（03）：174-174，183.

[5] 張雷蕾.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2020，32（09）：152-154.