基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計與實現(xiàn)

李萌　安娜　王磊

摘要： 自從進入21世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)與信息技術(shù)的發(fā)展以及應(yīng)用對各行各業(yè)的高效管理和服務(wù)起到了巨大的推動作用。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為新興的前沿技術(shù)，在智能家居設(shè)計中也得到了很好的應(yīng)用，對提高人民群眾的生活質(zhì)量，改善家居環(huán)境以及氛圍具有積極的作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智能家居;設(shè)計與實現(xiàn)

前言

在信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的高度覆蓋的新形勢下，應(yīng)用智能化技術(shù)實現(xiàn)現(xiàn)代化成為當(dāng)前生活與工作的主流方式。與此同時，各行各業(yè)的設(shè)計以及制造都在朝智能化方向發(fā)展，建筑行業(yè)中重要的家居設(shè)計也是如此。不斷應(yīng)用新的技術(shù)與工藝，才能滿足當(dāng)下人們的舒適居家需求，以及對資源的合理利用。本文就物聯(lián)網(wǎng)概念，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居設(shè)計中的應(yīng)用策略進行簡要探討，以供參考。

1 物聯(lián)網(wǎng)概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)顧名思義就是通過利用智能化設(shè)備如：射頻識別、傳感器、GPS、網(wǎng)絡(luò)通訊等實現(xiàn)物與物之間的有效相聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是以信息技術(shù)為載體和依托來實現(xiàn)非智能設(shè)備的并網(wǎng)與接入中央信息系統(tǒng)的一種互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。接入后，可利用電腦或是智能終端實現(xiàn)物體與物體間的信息傳播、通訊與以及交換功能。其強大之處在于，物品與物品之間不需要人過多的干預(yù)，即可完成信息的交流、產(chǎn)品的自動識別、自動定位以及跟蹤等，信息與信息之間能夠?qū)崿F(xiàn)高度的互聯(lián)與共享。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種先進的服務(wù)技術(shù)，其對提高企業(yè)生產(chǎn)效率，改善生活質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面有非常顯著的優(yōu)勢。

2 智能家居的特點及功能

所謂智能家居是指應(yīng)用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與外部的平臺系統(tǒng)和設(shè)備相結(jié)合，以住宅為核心來實現(xiàn)對家居環(huán)境的各種電器設(shè)備以及安防設(shè)備等進行統(tǒng)一的、智能化的管理與監(jiān)控，并根據(jù)用戶的習(xí)慣以及喜好來調(diào)整或調(diào)節(jié)智能家居平臺下各個設(shè)備相應(yīng)的設(shè)置參數(shù)。智能家居設(shè)計的目的是營造更舒適、更個性化、更安全、更便捷，同時藝術(shù)與環(huán)保功能兼具的家居環(huán)境。如自動窗簾、煙感煤氣泄漏監(jiān)測、智能儀表、室內(nèi)溫度及濕度的自動控制、智能化起居、照明、廚衛(wèi)等等，使各款家居設(shè)備在基礎(chǔ)功能之上實現(xiàn)智慧功能，能夠自動調(diào)節(jié)，智能化控制，主人通過遠程設(shè)備或是移動終端便能夠?qū)崿F(xiàn)自動化的統(tǒng)一管理。從而最大化的改善用戶的居住體驗，使之更安心、省心。智能家居還可與社區(qū)智能平臺系統(tǒng)連接，向社區(qū)平臺傳輸相關(guān)的儀表數(shù)據(jù)。如水、電、燃氣等數(shù)據(jù)，以及接收和發(fā)布災(zāi)害信息，求助信息等，同時智能家居通常與智能安防相連通，可以針對家中的燃氣泄漏、煙感火災(zāi)等信息第一時間與社區(qū)平臺連接，以得到第一時間的處理，避免事故擴大而導(dǎo)致財產(chǎn)損失。同時，智能家居與社區(qū)平臺相連接，進一步擴展社區(qū)的智慧功能，通過信息的交互使得服務(wù)功能更完善，有利于為住戶提供個性化的生活配套服務(wù)。如：家政、購物、天氣、交通等等，為用戶提供智能家居與智慧生活完美結(jié)合的服務(wù)與體驗。

3 當(dāng)前智能家居存在的不足

智能家居的概念雖然由來以久，但一直受設(shè)備以及技術(shù)的局限無法大范圍的普及和應(yīng)用，未能真正融入市場并發(fā)揮出其最好的功能。隨著新世紀(jì)以來，經(jīng)濟水平和信息技術(shù)的不斷提高，互聯(lián)網(wǎng)的全面覆蓋，人們的生活水平有了質(zhì)的提升。所以，智能家居也被越來越多的人所接受并認可，以圍繞智能家居有關(guān)的概念和產(chǎn)品研發(fā)及出品呈現(xiàn)出百花齊放之勢，產(chǎn)品多且雜，貌似涵蓋了方方面面。但是，當(dāng)前智能家居行業(yè)內(nèi)并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠家所制造的家居設(shè)備和電器設(shè)備也無法實現(xiàn)全面控制和兼容其它的智能家居系統(tǒng)，各自為政、互不融入的現(xiàn)象較為突出，這就導(dǎo)致智能化家居的發(fā)展受到制約，始終停留在廠家的激烈層面，無法促進產(chǎn)品質(zhì)量的提升。所以，智能家居一直停留在遠程調(diào)控和區(qū)域聯(lián)通的水平上，而沒能針對智慧系統(tǒng)的實用性、可操作性、便捷性進行深入研究。

4 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居設(shè)計與實現(xiàn)

4.1智能家居系統(tǒng)的組成

智能家居系統(tǒng)通常由傳感監(jiān)測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，監(jiān)測系統(tǒng)主要是通過各種傳感器來進行數(shù)據(jù)的感知和采集，監(jiān)測范圍一般包括家居環(huán)境中的溫度和濕度、光照強度，以及燃氣、煙霧、空氣指數(shù)狀態(tài)如PM2.5以及二氧化碳含量等等數(shù)據(jù)的采集，之后利用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸至智能平臺服務(wù)器，服務(wù)器會對接收到的數(shù)據(jù)進行計算和分析，之后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至用戶移動終端，從而構(gòu)建起在線監(jiān)測系統(tǒng)。控制系統(tǒng)主要通過用戶的使用終端來進行控制。現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)如此發(fā)達，一部手機便可實現(xiàn)對家居情況的掌握與控制，通過手機終端對服務(wù)器發(fā)出相應(yīng)的控制指令，服務(wù)器會對指令進行分解、識別并反饋終智能網(wǎng)關(guān)，智能網(wǎng)關(guān)會對相應(yīng)的指令進行功能分配，由網(wǎng)關(guān)中的協(xié)調(diào)器下發(fā)控制命令給執(zhí)行器，執(zhí)行器執(zhí)行用戶操作。如光照強時關(guān)閉窗簾，如提前為用戶打開空調(diào)等等。監(jiān)測和控制系統(tǒng)通過對家居環(huán)境中各種電器設(shè)備的運行情況及運行狀態(tài)進行遠程預(yù)警監(jiān)測，實時掌握各設(shè)備的相關(guān)運行參數(shù)和運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備或家居環(huán)境中的異常情況，并進行智能化的報警與響應(yīng)，以實現(xiàn)全天候不間斷的在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、傳輸以及調(diào)節(jié)控制的目的，為用戶創(chuàng)造更貼心舒適的家居環(huán)境。

4.2智能家居的結(jié)構(gòu)體系

智能家居的傳感監(jiān)測結(jié)構(gòu)，傳感器為上層的云服務(wù)提供傳感數(shù)據(jù)，并根據(jù)傳感器所傳回的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的分析與決策。通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進行連接，包括傳感器、接收節(jié)點和管理節(jié)點。傳感器數(shù)據(jù)通過多跳中繼的形式由匯節(jié)點進行傳輸。用戶操作傳感器網(wǎng)絡(luò)通過管理節(jié)點釋放任務(wù)。智能家居的網(wǎng)絡(luò)層主要用于構(gòu)建實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的有效拓撲架構(gòu)。從功能和場景需求方面考慮，根據(jù)各系統(tǒng)的要求選擇契合的聯(lián)網(wǎng)模型，可采用ZigBee、GPRS與Wi-Fi技術(shù)進行系統(tǒng)組網(wǎng)，采用星型網(wǎng)絡(luò)、樹形網(wǎng)絡(luò)和混合網(wǎng)絡(luò)來連接傳感器層。最終通過匯節(jié)點或中繼單元將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆品?wù)。云服務(wù)基于云計算技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)，通過云數(shù)據(jù)中心來處理物聯(lián)網(wǎng)中的海量數(shù)據(jù)，提高網(wǎng)絡(luò)的處理能力，減少由于不同系統(tǒng)之間協(xié)議的不兼容帶來的時延或內(nèi)存開銷等問題，有效提高各系統(tǒng)之間的連接效果。智能家居中的應(yīng)用程序?qū)右匀诤隙喾N應(yīng)用程序為目的。用戶可通過移動設(shè)備，如手機等利用無線網(wǎng)絡(luò)、MCN等通信方式接入平臺。通過用戶界面或是小程序進行操作，這樣便不受時間與空間的限制隨時隨地的家居環(huán)境內(nèi)的情況進行查看與控制。比如：用戶可以通過智能儀表功能來獲取家庭內(nèi)用水量、用電量以及燃氣等各類資源的消耗。與此同時，當(dāng)住宅內(nèi)發(fā)生燃氣泄漏或是不明原因的火災(zāi)等危險事故時，傳感器會及時的通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至云服務(wù)，通過遠程通信直接將判斷結(jié)果發(fā)送到智慧社區(qū)平臺中，以便及時采取相應(yīng)的處理，降低損失。

5 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化、智能化社會的持續(xù)推進，各種智能設(shè)備的普及與應(yīng)用，人工智能大數(shù)據(jù)時代已然來臨，信息技術(shù)正在改變著人們的生產(chǎn)生活的方式與習(xí)慣。顯而易見，傳統(tǒng)的家居設(shè)計已經(jīng)無法滿足信息化時代人們對居家環(huán)境智能化與舒適性兼具的要求了。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為智能家居的實現(xiàn)與發(fā)展開辟了新路徑，讓智能化家居生活成為可能。同時，對帶動經(jīng)濟的發(fā)展和人們的生活水平提高有著重要的推動作用。

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