基于大數據的未來智慧家庭系統

張 磊 顧景民

（兗礦集團信息化中心，山東 鄒城273500）

基于大數據的未來智慧家庭系統

張 磊 顧景民

（兗礦集團信息化中心，山東 鄒城273500）

隨著科技的不斷發展，人們期望更高品質的生活質量，越來越注重智慧家庭健康生活。大數據的飛速發展，并運用到各個領域，其中與云計算技術相結合的智慧家庭系統架構，使人們生活更智慧、更智能，不但能滿足基本的家庭狀況監控，而且還能使生活更舒適、更方便、更安全，建立一個智慧的家庭生態圈，迎接未來家庭的新時代。

大數據；云計算；智慧家庭；智能；數據分析

0 引言

隨著生活水平的不斷提高及科技的飛速發展，人們對于高品質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奏的生活，使得亞健康人群的數量逐年增多，許多慢性疾病(如冠心病、高血壓和糖尿病)的發病年齡逐年降低，降低了生活質量，同時導致醫療費用急劇增大，增大了政府公共衛生開支。

良好的生活習慣有助于降低慢性疾病的發病率，如果對人們的日常生活進行監測，時刻提醒和糾正人們生活中的陋習，可以減少患病的概率。在這種模式下，家庭成員的生理參數及居住環境的數據可以連續的采集并傳輸到云中心進行儲存，可以有效地的預防疾病，如果患病也可以作為醫生治療的參考依據，能有效地減少整個社會的公共衛生開支。

大數據、云計算技術的發展，海量家庭數據的分析、挖掘使數據發揮前所未有的價值。未來智慧家庭是數據深度分析的時代。

1 總體設計架構

1.1 系統總體設計

整個智慧家庭系統根據功能可以劃分為兩層：云管理中心層和家庭數據采集傳輸層。系統結構如圖1所示。

圖1 系統結構

1.1.1 云管理中心層

該層負責對數據進分析和挖掘，并給出健康狀況評價、環境數據分析報告和用戶數據報表生成等功能，并且提供客戶的遠程查詢服務，并提供智能分析模型方案。

1.1.2 家庭數據采集傳輸層

采集傳輸層主要完成數據的采集和傳輸，由智能網關、家庭環境監測節點和人體生理參數監測設備組成。其中智能網關主要是將采集的數據發送到云管理中心層，并與用戶互動；家庭環境監測節點采集室內溫濕度、光照和粉塵等環境信息；人體生理參數監測設備主要完成心率等人體數據的采集。數據采集設備大部分是移動設備，可以隨時移動位置。

2 未來智慧家庭

智慧家庭系統不但滿足基本的監測系統功能，還是真正的智慧系統和數據分析系統。室內監測系統都基本成熟，但只是提供一些數據監測和簡單的分析，智能性較差，缺乏對數據內部的聯系和特征進行分析，無法綜合所有的信息給出人體的狀態和反饋意見，更別提大數據分析與未來智慧家庭。未來智慧家庭主要包括基本監測系統、智能簡報、智能提醒、智能分析與人工智能。

2.1 監測系統

溫濕度監測。監測家庭的各個房間的溫度，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。當煙霧傳感器報警則家里可能出現火災，水侵傳感器報警說明家里出現漏水情況。還可以監測室外天氣變化情況。

空氣質量監測。主要是監測室內的甲醛、一氧化碳、PM2.5等指標。用于實時監控家庭環境，當然也可以監測室外環境。

人體基本情況監測。主要是穿戴設備，包括手環、外貼配件等，主要功能時間監測人體體溫、脈搏、血壓等，通過他們的變化情況來判斷人體活動情況，比如老人在家跌倒，可以立即判斷預警。

2.2 智能簡報

可以設定中央機器人每天給你發布智慧家庭簡報。簡報內容如下：

圖2

天氣情況。今天天氣情況比如室外空氣質量、風向、溫濕度、光照情況等。室內情況。室內溫度、空氣質量等情況。家庭成員身體狀況。家庭成員身體基本參數是否正常。簡報簡潔明了，對整個家庭信息進行匯總說明。

2.3 智能提醒

可以設置不同類型和功能的提醒設置，提高生活質量。提醒功能內容如下：

2.3.1 商品過期提醒

通過對進入家門的商品，進行二維碼等掃描或者識別，記錄查看買的商品的生產日期，當商品快過期了，進行溫馨提醒功能，防止用戶吃到不新鮮的食品及浪費食品，勤儉持家之道。

2.3.2 智能家居提醒功能

現在智能家用電器都可以通過接口或者遠程進行數據采集，能獲取智能家居的設備參數，并根據閥值進行提醒。比如：當某些智能電氣長時間沒有關閉，提醒用戶需要關閉；當空氣凈化器開的時間過長，房間里空氣質量很好，則提醒可以關閉。

2.3.3 計劃提醒

如家里需要定時吃藥、節日提醒、計劃安排等定時提醒計劃。

2.4 智能分析

運用大數據技術采集數據、分析數據和挖掘數據。智慧家庭大數據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、光照傳感器等數據采集，通過對歷史數據的分析，濕度和光照數據的結合，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 環境治理師

通過對室內、室外環境數據（如甲醛、一氧化碳、PM2.5等）的歷史信息進行分析，可以分析出什么季節家具等對室內環境影響較大，哪個房間甲醛的釋放量比較多，哪些房間應該加強通風，進而給出空氣凈化和通風方案。

2.4.3 健康護理

通過對家庭成員的身體狀況數據進行收集，并對這些數據進行分析，對家庭成員進行就醫，提供基礎人體體征數據，使醫生快速的對病人進行病理診斷，得出全面的身體治療方案。

智能分析拉近數據與用戶之間的距離，使數據更好的為用戶服務。智能分析架起數據與用戶溝通的橋梁。

2.5 人工智能

人工智能技術的發展，使智慧家庭如虎添翼，使用戶體驗度更好，更融入生活。通過對家庭海量歷史數據和實時數據進行分析、挖掘，并通過相應的模型計算，得出最有效方案供用戶選用，通過選用相應的方案對室內智能家居設備進行控制，達到低碳節能、安全環保。

2.5.1 空氣質量大師

對環境歷史數據和實時數據進行分析，并得出相應的最優空氣調整方案，根據室內有無人員及空氣中甲醛、一氧化碳和PM2.5等進行分析，控制空氣凈化器的開停、開停時長多少比較合適，讓室內環境更適宜家庭成員居住。

2.5.2 居家好幫手

系統對整個家庭情況進行智能分析，可以分析出主人有很多天沒有進行地面清潔了，掃地機器人可以出動進行地面清潔。當花草很多天沒有澆水了，智慧系統自動為花草澆水，這樣可以解決家里人員外出等原因，沒有時間照料花草，避免使花草枯萎。

人工智能主要是通過大量數據的數據分析，將這些數據輸入各個模型，通過各模型得出相應的解決方案，并計時反饋給用戶，使用戶能得到更好的家庭生活體驗。

3 發展前景

云計算技術和大數據技術的飛速發展，為智慧家庭系統提供可靠的數據分析保障，現今在人體健康監測系統方面有重大的突破，生產出手環、穿戴設備等先進的設備。環境監測設備也非常成熟，變得越來越小，越來越高效，智能家居設備也逐漸走入千家萬戶，智能網關的功能越來越先進，這些給智慧家庭提供堅實的技術支持。

隨著整體智能家居產業的不斷成熟，市場也將不斷擴大，智慧家庭逐漸壯大。《智能家居普及情況分析報告》中，到2015年，全球智能家居市場規模將達1240億美元。該預測指出，2016-2017年將是國內智能家居行業高速發展期的開始，2017年中國智能家居行業的市場規模將達到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，并且普及率將非常快。

［1］楊業令.基于物聯網的智慧家庭系統設計與實現[D].電子科技大學，2013．

［2］陳東偉,吳延超,李偉杰,嚴偉杰.基于物聯網的智能家居系統設計與實現[J].信息技術，2014（5）．

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

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

［5］中國智能家居市場前景調查分析報告[J].2015.

［責任編輯：田吉捷］