基于物聯網技術的智慧家庭組網方案及應用

胡 燕，鄭運剛

（四川郵電職業技術學院，四川 成都 610067）

隨著信息化技術的逐步發展、網絡技術的日益完善、可應用網絡載體的日益豐富和大帶寬室內網絡入戶戰略的逐步推廣，智慧化信息服務進家入戶成為可能。居民通過電視機遙控器、手機等終端即可實現互動，方便快捷地享受到智能、舒適、高效與安全的家居生活。

智慧家庭綜合了互聯網、計算處理、網絡通信、感應與控制等技術，被認為是下一個藍海市場。智慧家庭的范疇不僅限于家庭娛樂和家居控制（比如開關、燈光、溫濕度控制等），在不遠的未來，能源、醫療、安防、教育等傳統產業也都將與家庭應用密切結合。市場預測，我國智慧家庭規模將不斷擴大。

1 智慧家庭定義

智慧家庭是智慧城市的最小單元，是以家庭為載體，以家庭成員之間的親情為紐帶，結合物聯網、云計算、移動互聯網和大數據等新一代信息技術，實現低碳、健康、智能、舒適、安全和充滿關愛的家庭生活方式。智慧家庭是智慧城市的理念和技術在家庭層面的應用和體現。智慧家庭主要由智能終端、信息網絡、應用服務3部分組成[1]。

2 智慧家庭產品

2.1 智能安防系統產品

安防系統是以運用安全防范產品和其他相關產品所構成的入侵報警系統、視頻安防監控系統、出入口控制系統、防爆安全檢查等的系統；或是由這些系統為子系統組合或集成的電子系統。而一個完整的智能安防系統主要包括門禁、報警和監控三大部分。其主要產品有煙霧報警器、門窗磁、人體感應、攝像頭、水浸探測器、多功能網關、智能門鎖、智能貓眼。

2.2 智能健康系統產品

智能家居中的健康管理一般包括空氣質量檢測、人體健康狀況監測等功能，一般數據都可以共享到云端。同時健康管理系統也是從智能家居到智慧社區過度的一個重要子系統，也是養老地產的一個重要組成部分，同時也是各智能家居廠家越來越重視的功能。舉個簡單的例子，國內智能家居做得相對較好的杭州鴻雁，在健康管理這塊雖然產品并不多，但是做得都還不錯，比如空氣質量檢測設備有兩種，一種是直接即插即用型的，直接插在插座上就行了，可以通過手機APP來查看各種數值，還有一種是墻面式的，跟插座一樣直接安裝在墻體里面，數值直接限時在液晶面板上，而且這兩種外觀都很討喜。智能健康系統產品主要有溫濕度探測器、PM2.5探測器、米家藍牙溫濕度計、米家空調伴侶、掃地機器人、加濕器、空氣凈化器、智能體脂秤。

（3）智能控制系統產品主要包括AI智能音箱、萬能遙控器、智能家電＋傳統家電。

（4）全屋智能系統產品主要包括墻面開關（單/雙開）、墻面無線開關（單/雙開）、無線開關、人體感應、床頭燈、臺燈、吸頂燈、智能窗簾電機[2]。

3 智慧家庭應用系統

（1）智能影音系統：集成HIFI背景音樂、高清影視、高清環繞音效、大電影或投影幕布，設計出令人驚嘆的家庭影音娛樂系統，體驗極致影音效果。

（2）智能安防系統：整合你的燈光、門鎖、門窗磁、視頻監控、煤氣檢測等安防功能，讓您的家更加安全，隨時隨地通過手機APP了解家的一切。

（3）智能控制系統：通過智能控制系統實現對家中燈光、智能電器、安防設備、家庭空氣質量等進行實時管理，即使出門在外也能掌控家中一切。

（4）智能照明系統：精細高效地控制您家中的燈光、窗簾，根據您設定的情景模式，營造溫馨、舒適氛圍，帶給您方便與節能的生活環境。

式（8）表明圓周系統下的模校正因子k在N次迭代后，其值趨近常數0.607253，式（9）表明CORDIC算法收斂的最大角度為99.872。，即CORDIC算法的收斂范圍為[-99.872。，99.872。][10]。

（5）智能環境系統：根據空氣質量、室內溫度自動調整窗戶、窗簾開合并發送指令對空氣凈化器、空調、風扇、加濕器等進行開/關，保障您室內控制質量、室內溫度穩定給家人一個健康舒適的環境。

（6）智能組網系統：千兆光纖入戶、千兆WiFi無線網絡，實現全場景有線/無線千兆覆蓋，無死角的無線WiFi網絡覆蓋，無論您在家里任何位置都可暢想高速網上沖浪。

4 智慧家庭應用推廣

智慧家庭提供的服務平臺能夠給人們的生活帶來全新的體驗，真正做到安全、便利、舒適、節能、智能，主要表現為以下方面。

4.1 提升了政務服務、生活服務的信息化

通過使用機頂盒、手機終端等載體，建立信息化服務平臺，能夠有效地實現政務服務、社會服務信息化，從而一步步實現智慧化。智慧家庭能夠把我們的家庭生活和社會生活通過信息化手段有機聯系并融合起來，從而實現“在家，世界觸手可及；在外，家庭近在咫尺”的生活境界。

4.2 進一步擴大消費能力，促進人們的生活進步

智慧家庭將技術、產品、應用、服務和社會、社區、家庭、個人等單元密切聯系起來，體現出科技創新對于提升消費水平、推動人文生活進步的巨大力量。

4.3 助力社會管理和公共服務實現智能化

我國的經濟、社會結構在改革開放后發生了重大變化，目前正處于社會全面轉型的關鍵時期。智慧家庭能有效地促進消費結構升級，成為創新社會管理以及社會服務的有效手段，并且能夠較好地實現家庭、社區、社會管理的統籌發展。伴隨著我國的醫學進步，人類的壽命越來越長，帶來的是老年人在家停留的時間越來越長，如何提高老年人生活質量的問題。

探索一種新的居家養老式服務模式，從而有效地應對老齡社會到來，已成為當前比較急迫的社會問題。智慧家庭的出現，能夠讓家庭與社會通過信息化手段方便地保持密切互動和聯系。

4.4 擴大內需，助推產業結構轉型升級

廣州中國科學院軟件應用技術研究所開發的智慧家庭服務平臺的高端用戶只需外接鼠標、鍵盤，就可以實現電腦的大部分功能，比如：上網查看、查詢各種資料，瀏覽網頁信息等[3]。

5 智慧家庭組網方式

根據用戶的需求和家庭網絡現狀（網絡質量、綜合布線），采用專業化的設計方法和工具，匹配最合理的智能組網設備，設計用戶滿意的智能組網方案。

組網方案，主要分以下4個場景。

（1）小戶型：單間、一室一廳或兩室一廳等（60～80 m2）。戶型特點：戶型比較方正。合理考慮用戶家庭布局，在整個房間最優位置安裝天翼網關，確保信號全覆蓋。使用材料可以是一個大功率的天翼網關。

（2）大戶型：三室一廳、四室兩廳等（100 m2以上）。

戶型特點：戶型比較方正。在匯聚處客廳的位置架設天翼網關，確保信號覆蓋用戶客廳和餐廳；主臥和臥室信號覆蓋較弱，用戶可以自行選擇是否需要增加信號，購買有線面板AP。使用材料可以是一個大功率的天翼網關和一個有線AP。

（3）復式：兩層樓房等住宅環境。

戶型特點：兩層樓，樓上臥室無網線。在樓下匯聚處客廳的位置架設天翼網關，確保信號覆蓋用戶餐廳和樓下衛生間；樓下客廳和客房使用面板AP；樓上連接節點務必使用面板AP；樓上主臥無網線，只有有線電視口，通過WOC技術橋接方式，連接面板AP，實現本點無線覆蓋。使用材料：1個主設備＋N個延伸設備；1個利用同軸電纜（有線電視）實現無線信號增益。

（4）別墅：兩層及以上樓房，多個房間或有室外花園等。

戶型特點：頂樓無網線，室外無供電。在樓道建立機柜控制中心；充分考慮每個平面樓層獨立布局，每個房間盡量使用面板AP覆蓋；同時兼顧室外和庭院的無線信號，方便用戶架設視頻監控等智能設備；因室外攝像頭無供電，可以使用POE反向供電技術。使用材料：1個主設備＋N個延伸設備。

6 結語

智慧家庭在各類國內外大片的場景，已經可以成為現實，如天亮窗簾打開，走進客廳電視打開，關門自動關燈，回家之前預先打開空調、燒好熱水、煮好飯，通過手機終端隨時了解冰箱存貨的情況，設置下雨自動關窗戶，隨時監控家里的情況，實時讀取家里數據中心的各種數據，讓人們的生活質量提升了一個臺階?？梢哉f，智慧家庭發展前景很廣。智慧家庭的涵蓋范圍很廣，除了常用家電設備外，還包括照明、監控、三表計量、供水供暖甚至開關插座等。但是智慧家庭中帶來的安全性考慮也不容忽視。因此，需要從源頭上保護好智能家居使用者的隱私安全。