物聯網技術的智能家居系統設計與應用

美的集團IoT 羅振宇

得益于物聯網技術的廣泛應用，人們的家居環境呈現出更便捷、舒適、智能的趨勢。而隨著物聯網技術的不斷更新優化，其與智能家居系統進一步融合。在此背景下，本文分別簡述了物聯網與智能家居的內涵及物聯網技術在智能家居系統設計中的應用現狀，并從智能家居系統設計以及在智能家居系統中的應用策略兩方面對物聯網技術下智能家居系統的搭建展開探討。希望能夠為物聯網技術在智能家居系統中的應用提供一些指引，同時完善智能家居系統建設，進而為使用者打造一個智慧型家居環境。

1 物聯網智能家居

顧名思義，物聯網智能家居的內涵是將物聯網技術融入傳統家居系統，使家居系統更智能化，家居環境更智慧可控。其中，物聯網技術是在各連接技術的協議約定及約束下，將目標物體或信息與互聯網連接起來從而實現信息的傳播與交流。從提出智能家居理念至今，已有相當長一段時間，但由于各廠家技術水平等因素的限制，智能家居行業的智能化水平并不高。同時，現階段的智能家居功能仍存在分割，智能家居間的關聯性并不強。以某品牌為例，某品牌旗下有許多智能家居產品，例如某品牌智能電視，使用者可通過語音或手機連接等形式控制電視，但與其旗下的其他智能家居產品卻關聯不大。而物聯網智能家居系統的目標是將住宅內所有智能家居產品的網絡連接起來，并搭建成一套流暢的物聯網智能家居系統。近年來，通信技術與物聯網技術的發展，為智能家居行業的飛速發展提供了堅實的技術基礎。以住宅為主要“戰場”，越來越多的企業將物聯網技術應用于智能家居系統的設計與開發中，并取得了一定的突破。但由于我國物聯網技術相較于部分國家起步晚，因此其在智能家居系統中的應用時間也相對較短，成本也較高。因此，為提高智能家居的舒適性、降低智能家居的成本，提高用戶體驗，研究基于物聯網技術的智能家居系統的設計與應用是十分有必要的。

2 基于物聯網技術的智能家居系統設計

通過對智能家居市場進行分析總結，提煉出智能家居主要消費者的消費需求、消費行為以及消費能力等內容，并以消費者的需求與消費行為作為出發點，結合物聯網技術的特點，而設計了本智能家居系統。該系統由主控制系統與其他子系統組成，并且每個子系統都是根據智能家居的需求進行系統的設計與完善的。各系統間的關系與功能的實現如下：

2.1 主控系統

主控系統是整個智能家居系統的核心，猶如人的大腦一樣，起著指揮控制整個系統的作用。主控系統對下連接三個功能系統：人體交互系統、安防系統、家電控制系統。主控系統發出指令，通過物聯網連接技術傳達到各子系統，各子系統根據指令做出對應的操作，形成主控系統掌控全局的局面，實現了住宅內智能家居的高度連接與信息互通。同時，各子系統間的配置、控制等信息也存儲于主控制系統中，用戶可在家居系統中查詢及發出指令。此外，主控系統可通過物聯網連接技術與局域網相連接，以實現與住宅外部的網絡之間的交流。

2.2 人機交互系統

人機交互系統是連接主控制系統與使用者的重要橋梁，主要功能是實現使用者與主控制器之間的溝通與交流，溝通交流媒介是計算機、手機等電子設備以及遙控、語音等交流方式。人機交互系統與使用者間的交互包括內部交流與外部交流。內部交流是指在智能家居系統內置網關，通過物聯網技術將住宅內家居產品連接起來。使用者不僅可以對所有智能家居進行控制，還能在室外其他有互聯網的場所，通過互聯網實時查看家居情況與發出指令，使用戶即使不在家中也能實現對家內的智能家居的遠程控制。如將智能家居系統與熱水器連接，使用者在下班前打開智能家居系統APP并下達燒水的指令，熱水器便能根據指令進行燒水，當使用者到家時便能洗上熱水澡。同時，當使用者在室內時，可通過語音控制室內家居，增強了使用者使用家居產品的便利性。對外交流主要是報警系統和感知系統，比如：智能家居系統與外部網絡連接，若室內發生煤氣或有毒其他泄露等問題時，通過系統中的傳感器檢測到異常，并予以識別，而后可通過智能家居系統進行報警。

2.3 安防系統與家電控制系統

安防系統與家電控制系統是物聯網技術下智能家居系統的功能系統，是執行指令的主要系統。安防系統主要負責保障室內安全，通過安裝煙霧傳感器、紅外線對射儀等家居設備并將其納入智能家居系統網絡架構中，能檢測到是否有外人入侵以及是否有濃霧或毒氣。家電控制系統是在人機交互系統下，根據通過互聯網、遙控器、語音等方式發出的指令進行操作，家電控制系統從主控制系統中獲取指令后，對室內智能的窗簾、插座及開關、電視等智能家居進行控制。由于家電控制系統執行區域為室內，家居間距離較近，因此家電控制系統執行指令主要通過WIFI、藍牙等近距離物聯網通信技術來實現指令的傳達并進行相應的操作，具有穩定性較強且成本低的特點。

3 物聯網技術下智能家居系統應用策略

物聯網技術下，智能家居系統的設計除系統的搭建與機制的建立外，還需要注意如何能促進物聯網技術在智能家居系統中更好的應用。系統的設計與物聯網技術的應用可從以下幾個方面入手：

3.1 把握物聯網技術知識

物聯網技術本身具有一定的深度與廣度，主要體現在兩方面：一方面是物聯網技術的深度，即物聯網技術領域知識多，理論性較強；另一方面是物聯網技術的廣度，物聯網技術不僅要學習本專業知識，還需要學習了解其他相關專業以及行業的情況，才能更好的應用物聯網技術。因此，學習物聯網技術相關知識存在一定的難度，在智能家居系統設計與實際應用中難度系數較大。在此背景下，基于物聯網技術的智能家居系統的設計需要設計者深入學習物聯網技術的理論知識，并通過實踐的方式不斷強化自身的綜合能力，用豐富的物聯網技術知識與經驗武裝自己，以便能在較短時間內打造好物聯網技術下的智能家居系統。

3.2 以使用者需求為導向進行系統設計

智能家居系統的產生與發展歸根結底是人們消費需求的驅動，近年來人們生活水平不斷提高，他們在挑選購買家居時更傾向于舒適智能的家居。因此，物聯網技術在智能家居中的應用還需要考慮到消費者的消費需求，根據消費需求來優化及完善物聯網技術，加強物聯網技術在智能家居系統中的實用性、完善智能家居系統。同時，智能家居系統的設計應簡化操作流程，使基于物聯網技術的智能家居系統的操作簡單化、上手容易化，才能提高用戶體驗滿意度，從而發揮出物聯網智能家居系統的真正作用。

3.3 培養復合型物聯網智能家居系統開發人才

物聯網技術本身的難度大，且其在智能家居系統設計與應用中的難度系數高，導致對相關技術人員的要求也高。即，智能家居系統的設計與應用，離不開綜合素質高的復合型人才。智能家居企業可定期對系統設計開發人員進行理論培訓，讓他們更好的掌握物聯網技術理論；并鼓勵研發設計人員大膽嘗試、勇于實踐，給予他們更多實踐操作的機會，從而提高智能家居系統設計開發人員的實操能力。同時，培養他們嚴謹認真、樂于探索的工作態度。目前有許多系統設計人員，并不愿主動探索物聯網技術與智能家居系統之間的應用可能性，使得物聯網技術的應用常常浮于表面。因此，智能家居系統開發人員應主動深入鉆研物聯網技術，并在日常生活中探索提煉智能家居系統使用者的需求，根據使用者的反饋及時更新系統的功能。

總而言之，物聯網技術的應用為完善智能家居系統的功能及改善其性能從而提高智能家居行業發展水平帶來了無限可能性。本文基于物聯網技術的應用與發展，以消費者的需求為導向設計了由主控系統作為“中樞神經”，交互系統、安防系統以及家電控制系統作為子系統的智能家居系統。該系統將住宅內的所有智能家居產品利用物聯網技術連接起來，實現了以主控系統控制其他子系統的功能，提高了智能家居系統的便捷性與控制性。但就目前我國物聯網智能家居系統的設計與應用程度來看，物聯網技術在智能家居系統設計與應用中還存在著技術瓶頸，需要從強化物聯網技術專業知識、培養復合型人才以及加強以需求為導向的智能家居系統設計與完善，進而充分發揮物聯網技術促進智能家居行業發展的應用價值。