基于物聯網技術的智能家居的發展

魏振濤，浦曉亮，徐向群，齊風杰

基于物聯網技術的智能家居的發展

魏振濤，浦曉亮，徐向群，齊風杰

（北方材料科學與工程研究院，山東 濟南 250031）

隨著物聯網技術的發展，基于物聯網技術的智能家居產品不斷涌現，智能家居行業進入高速發展期，智能家居在家庭中的應用將更加廣泛。對物聯網技術在智能家居中的應用做了一些探討，以期能夠為物聯網技術在智能家居中的應用和發展提供一些參考。

物聯網；智能家居；居家環境；計算機

1 引言

隨著社會經濟的不斷發展，科學技術的不斷創新，人們已不滿足于使用普通的家居，這使得物聯網技術不斷地滲透到人們的日常生活和工作中，促進了家居的智能化。計算機技術+物聯網智能技術是智能家居創造的基礎，智能家居的誕生為未來人們普遍使用智能化家居奠定了基礎。

1.1 物聯網與智能家居的概述與發展

物聯網（IoT，Internet of things）即“萬物相連的互聯網”，是互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡，將各種信息傳感設備與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡，實現在任何時間、任何地點，人、機、物的互聯互通。早在1985年PETER T L提出了這個概念。1995年比爾·蓋茨出版的《未來之路》一書中提及物互聯。1999年，在物品編碼技術上Auto-ID公司提出了物聯網的概念。2005-11-17，世界信息峰會上，國際電信聯盟發布了《ITU互聯網報告：物聯網》，預示著物聯網時代的來臨。

智能家居（Smart home）是基于信息管理、物聯網等技術，將家居環境內的家電控制、環境監控、信息處理、娛樂等功能進行集成化管理，為用戶提供便捷、舒適、安全和節能的居家環境。智能家居不是單指某一智能化家居產品，而是指不同的智能家居單品集成后形成的智能家居系統。智能家居中的受控設備通常是通過中央集線器或“網關”連接。智能家居起源于1984-01美國康涅狄格州哈特福德市的一幢舊金融大廈。

最著名的智能家居是1997年建成的比爾·蓋茨的豪宅，它不僅具備高速上網的專線，所有的門窗、燈具和電器都能通過計算機控制，而且有一個高性能的服務器作為管理這個系統的后臺。

經過20多年的發展，新加坡有近30個住宅小區5 000戶的家庭采用了家庭智能化系統，美國也有近40 000戶家庭安裝了這一類家庭智能化系統。國外也形成了control14、快思聰（crestron）等知名智能家居品牌。

1.2 基于物聯網技術智能家居系統的組成

智能家居主要由主機（又稱智能網關）、傳感器、探測器、遙控器、智能開關、智能插座及家庭網絡等組成。

控制主機是智能家居的組成部分之一，是家庭網絡和外界網絡溝通的橋梁，是通向互聯網的大門，主要對收到的信息重新打包，以適應不同網絡傳輸的需求，同時提供過濾和安全功能，有時也稱智能網關。可以說，控制主機是智能家居的指揮部。

傳感器與探測器能將看到、聞到和聽到的信息轉換為電信號送到控制主機。一般包括溫濕度傳感器、氣體傳感器、煙霧傳感器、紅外探測器、無線門磁探測器、聲音探測器等，用于識別探測屋內條件，并及時將信息傳遞給控制主機。

遙控器一般采用無線電方式，是脫離智能家居的控制主機，其作用主要對室內燈光、電器進行簡單情景模式控制或對家用電器與燈光進行組合控制。

智能控制面板包括智能開關、智能插座等，是人工/自動兩用控制開關與電源插座，既能用手觸摸控制開關，又可接收控制主機發的指令進行智能控制。

家庭網絡是在家庭范圍內將計算機、電話、家用電器、安防控制系統、照明控制系統和廣域網相連接的一種新技術，是一個多子網結構的分別采用不同底層協議的混合網絡。智能家居中的控制主機通過家庭網絡與互聯網、物聯網、寬帶無線網、有線電視網相連。

2 基于物聯網技術智能家居系統的特點

2.1 實時性

基于物聯網的智能家居感知設備可獲取住宅實時信息，用戶可通過智能觸摸屏、情景遙控器、手機、平板電腦或預先設定等方式，在任意時間、任意地點、任意情況下對室內外任意設備實現及時、全面的了解和控制，滿足有人、無人、白天、黑夜等任何需求，并能及時處理各類突發情況。

2.2 精細化

基于物聯網技術的智能家居中均包含感知器，感知器可獲取家居環境中多維度信息，比如溫度、濕度、光照、空間結構、力度、PM2.5、甲醛、噪聲等。這些信息為分析家居環境、用戶習慣等提供了良好基礎，也有助于進一步提升智能家居功能及用戶體驗。

2.3 智能化

基于物聯網的智能家居產品可實現家居環境信息的收集、分析和反饋自主智能操作。Wi-Fi、4G、5G等通信網絡為物聯網技術的普及應用提供了網絡支撐，隨著語音識別、計算機視覺等AI感知技術的發展，智能家居有望在聽覺、視覺甚至觸覺等多層面具備主動感知能力。云計算的成本低、效率高、安全性與彈性較好，能促進智能家居向低功耗、實時性和可靠性發展。

2.4 功能擴展性

隨著國家“十二五”規劃制定以及電信網、計算機網和有線電視網三網融合的快速發展，智能家居也在加快腳步發展，并能滿足不同類型、不同檔次、不同風格的住宅用戶的需求，具備控制主機軟件系統在線升級、實現功能拓展，滿足各類群體的生活工作需要，最大限度地提高生活質量。

3 物聯網技術下智能家居可實現的功能

3.1 智能照明控制

物聯網技術能夠把住宅中的照明燈與人直接聯系起來，結合不同場景和房間內自然光線的強弱情況來控制照明亮度，按照用戶的個人喜好來調整照明燈光的色彩，還可以預設不同的場景氛圍，實現“會客、影院”等多種燈光情景效果，從而實現照明智能的節能、環保、舒適、方便的功能。

3.2 智能家電控制

與智能照明控制類似，能夠對住宅中的空調、洗衣機、冰箱、電飯鍋、地暖等家用電器進行智能控制，最大限度地提升人們生活舒適度。夏天時通過對空調進行遠程智能控制，各個房間按照用戶不同的使用習慣來設置有針對性的工作模式，并實現自動恒溫管理。對家庭冰箱進行智能化管控，進而對食品生鮮進行有效管理，讓冰箱內的各種食物都能夠在不同時間段保持最好的狀態，實時掌握冰箱內存儲食品的類型、數量和時間等，定期提醒用戶補充生活必需品、提供食物的科學搭配、推送營養菜譜等。

3.3 智能安防

智能家居的安防子系統能夠提供多種不同的安全等級模式，擁有較強的邏輯判斷能力，依靠人體紅外傳感器、門窗傳感器以及智能攝像頭的合理搭配，在防止誤報的同時還可以給家庭帶來充分的保障。家里有外人闖入時，可實現一鍵報警功能，個人、物業保安、警察等同時收到報警信息，最大限度地避免財產損失。對行動不便的老人或兒童實現遠程看護，第一時間發現、提醒可能出現的意外情況。

3.4 家庭環境監測

智能家居系統能利用各種智能傳感器感知房間內溫濕度變化、PM2.5等室內空氣質量參數、室外氣候信息、室外噪聲情況等，并根據預先設置好的模式，智能控制空調、加濕器、空氣凈化器、電動窗戶等智能設備，進一步優化住戶的生活質量，為住戶的工作、學習、娛樂等提供一個舒適溫馨、高效安全、高品位的生活環境。

3.5 家庭保姆式服務

隨著物聯網技術的發展、智能家具的升級、深度學習的應用等，智能家居必將更進一步發展，除能實現智能燈光控制、智能家電控制、智能插座控制、智能門窗控制、安全報警、家庭影院、視頻共享和遠程監控外，還可實現自動澆花掃地、老人小孩看護、寵物喂養、緊急電話求助等，為用戶提供全方位、安全可靠的保姆式服務。

4 結論

時代的迅速發展使得物聯網技術也在不斷更新，深度學習使得家居越來越智能，云計算也使智能家居的成本越來越低，中國在很多地方都已開始建立“云社區”，把云社區和物聯網技術運用到智能家居中。

智能家居是未來人們生活方式的趨勢，相信基于物聯網技術的智能家居系統一定能夠順應時代的發展，為人們生活帶去便利的同時，也能夠很好地控制成本，并利用更多的資源，為人們提供更加實用、便捷、周到的服務，給人們的生活帶來翻天覆地的變化。

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TU855

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.040

2095－6835（2019）13－0097－02

魏振濤（1983—），男，碩士研究生，高工，研究方向為科研管理。

〔編輯：張思楠〕