智能家居.docx

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智能家居

1.物联网与智能家居

智能家居的起源很早，在2O世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化出现。

80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念。

80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为SmartHome，也就是现在智能家居的原型。

随着物联网技术的兴起，智能家居再一次走到人们的视线，智能家居在物联网技术下引入了新的概念，基于物联网的智能家居，表现为利用信息传感设备，将与家居有关的子系统结合起来，并与互联网连接，进行监控，管理，信息交换和通信，实现家居智能化，并将作为物联网的一个重要应用走进我们的日常生活。

如果是出门在外，能够通过手机或者网络连线到家中的智能终端，从而了解家中家电的使用情况以及监控家中的状况。

如果家中出现煤气泄漏，传感器监测到之后会及时通知主人和警方以及小区物业，即使不幸遇到小偷潜入，安防设备会自动报警和抓拍小偷图像信息，通知小区物业和发送信息的方式通知到您。

而在您回家的途中，更可以提前准备热水和打开空调，这一切都将改变我们过去的家居方式，使我们的生活更便捷、更美好。

虽然智能家居的概念很早就已出现，市场需求也一直存在，但长期以来智能家居的发展由于受制于相关技术的突破，—直没有得到大规模的应用普及。

目前市场存在的智能家居产品已逐步由有线连接过渡到无线连接，其中控制端与智能终端间长距离通信一般采用GSM方式，室内短距离的控制一般采用wIFI或ZigBee方式，当然更新到4.0版本的蓝牙技术，以及一些品牌自有的定制型无线自组网技术也有相对固定的使用群体。

值得一提的是，物联网的兴起给ZigBee带来的市场空间最为广阔。

因为物联网的目的是要将各种信息传感传动单元与互联网结合起来，从而形成一个巨大的网络，在这个巨大网络中，传感

传动单元与通信网络之间需要数据的传输而相对其他无线技术而言，ZigBee以其在投资、建设、维护等方面的优势，使其在智能家居领域获得广泛的支持。

2.基于物联网的智能家居在国内外的发展现状

智能家居在美国、日本、德国、法国、韩国的广泛应用，为世界范围内智能家居产业标准制定和业务模型探索起到了至关重要的作用，物联网家电是已经发展多年的智能家居、数字家庭概念的延伸。

早在1998年，微软发布了“维纳斯”计划，借助网络技术平台，提出了整体家电智能化的全新概念，推动了家电产业的智能化发展。

2003年，英特尔和微软等17家公司带头发起并成立“数字生活网络联盟”，把智能家居、消费数码、网络宽频、高清娱乐等诸多功能连接为一体。

在我国，智能家居的发展经历了一个比较漫长的探索阶段，而随着物联网技术的火热，智能家居发展变得更为迅速，到2012年，中国的智能家居将会达到9000幢，集中在北京、上海、深圳等发展较为超前的城市。

而在家电业，许多著名厂商也都争相推出了自己的产品，海尔在世博会期间展示其首款“物联网冰箱”；此后还将物联网技术应用到洗衣机、彩电、电脑等众多产品中。

3.智能家居系统的主要组成部分

无线网关：

它是所有无线传感器和无线联动设备的信息收集控制终端。

所有传感、探测器将收集到的信息通过无线网关传到授权手机、平板电脑和电脑管理设备，另外控制命令由管理设备通过无线网关发送给联动设备。

全自动家居照明系统：

无线智能家居照明系统能够和家中的所有物联网设备自动组成一个无线传感控制网络，通过手持终端（如手机、平板电脑的控制软件）可以远程向其发出开关、调光指同时还能和自动控制软件结合，只要主人一进家门设定好的光源可以自动开启，并且随着主人的移动关闭或打开特定的灯盏。

而当家人离开，所有电灯会自动关闭。

或者检测到主人阅读时，自动转换合

适的光照，一旦主人疲惫进入睡眠状态，无需检查灯盏是否关闭，它们都会按照预定好的模式自动变亮、变暗或者开启和关闭。

同理，主人夜间起床时，灯光会自动调节至柔和模式，从而保证全屋的照明质量，并节约能源。

无线温湿度传感器：

主要用于探测室内、室外温湿度。

虽然绝大多数空调都有温度探测功能但由于空调的体积限制，它只能探测到出风口空调附近的温度，这也正是很多消费者感觉感觉其温度不准的重要原因。

有了无线温湿度探测器，你就可以确切地知道室内准确的温湿度。

其现实意义在于当室内温度过高或过低时能够提前启动空调调节温度。

比如当你在回家的路上，家中的无线温湿度传感器探测出房间温度过高则会启动空调自动降温，等你回家时，家中已经是一个宜人的温度另外无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义，当你在空调房间时，你对户外的温度是没有感觉的，这时候装在墙壁外的温湿度传感器就

可以发挥作用，它可以告诉你现在户外的实时温度根据这个准确温度你就可以决定自己的穿着，而不会出现出门后才穿多或者穿少的尴尬。

家居能源控制系统：

主要用于控制家电的待机和断电状态，比如通过该系统可以自动启动排气扇，在烟雾排出之后，自动断电节省电能。

当然它还可以控制任何你想控制的家电，又比如饮水机、电热水器、电视机、家庭影院等，均可以在控制系统下俺预定程序预热、待机、开启和关闭。

红外入侵探测器：

该系统主要用于防范非法入侵，比如当你设定家居控制系统的睡眠模式后，不仅灯盏等电器关闭，同时也会启动入侵探测器自动设防，此时一旦有人走入设定好的私人领域，就会激发报警信号并可按预定的防入侵警告和灯光提醒、警示或吓退入侵者。

当家人离家后，它也会进入自动防护状态，一旦有人闯入，会通过无线网关自动提醒你的手机并接受你手机发出的警情处理指令，如警示或录像、联系保安、物业等。

无线燃气泄漏传感器：

该传感器主要是探测家中的燃气泄漏情况，它无需布线，一旦有燃气泄漏会通过网关发出报警并通知授权手机。

以上是一个典型的物联网智能家居系统，当然，物联网不仅仅意味着这些，你甚至可以根据自身的需要自由组合或设定整套系统，而且整套系统的安装完成过程十分简便，普通消费者仅需阅读相应的使用说明，即可在无人帮助的情况下轻松掌握因此，物联网智能家居值得广大市民期待。

4.物联网智能家居体系架构

1.物联网智能家居体系架构

2综合信息业务与智能家居融合平台

5.基于物联网技术的智能家居系统构成

（基于物联网技术的智能家居系统构想侯立功）

智能家居行业的发展壮大，不能仅仅盯着少数富人的豪宅需求，应该更多地考虑绝大多数普通老百姓的需求。

基于“以人为本、实用为主”的出发点，采用“调研、归纳、排序、重组”的方式，确定了基于物联网技术的智能家居系统。

1）分析智能家居功能需求。

与百姓日常生活切实相关的智能家居功能需求主要有：

①平时在家里可以使用同一台遥控器便捷地实现电视、DVD、空调、音响、灯光、家庭影院等电器控制功能；②出门在外时，可随时随地通过手机、手提电脑等设备连线家里，了解家电工作状态，监控家中安全状况；③可以远程控制家中电器的开关，比如回家途中，就可以通过手机遥控开启家中的空调和热水器，随时随地享受智能化生活；④重要电器（比如空调、冰箱、净水装置等）具备“4s”级的自动提示服务功能；⑤水、煤、电三表合一，自动抄表。

煤气出现泄露或水电使用异常时，自动切断阀门，并以电话和短信方式通知业主和相关物业服务部门⑥家中有盗贼潜入，安防系统自动报警并抓拍现场图像，同时以电话和短信方式通知业主和相关保安部门；⑦家里没人时，如果有朋友来访，可以通过可视对讲系统留言留影；⑧随时能够收到物业部门发送来的各类小区公告、家政服务以及信件、包裹投递到家等服务信息；⑨家庭成员健康状况和社区医院联网，随时对重点关注对象的健康状况进行预警提示。

2）结合物联网技术对分析出的功能需求进行综合

物联网技术的核心基础是传感层和网络层，就是通过无所不在的传感器将所需感知物体的各种状态信息数据进行采集并处理，然后通过网络层传输让人们及时地感知，同时，通过网络与无线射频技术的融合对可控对象进行动态控制。

基于此，根据“分层管理、突出重点，实用为主、讲究效果”的方法，对所分析的智能家居功能需求进行归纳、排序与重组，将其划分为感知家居、感知生活和感知社区3个不同层次的系统，如图2所示。

图2基于物联网技术的智能冢居系统构成

（1）感知家居系统。

该部分主要包括智能化的灯光、空调、影音等家电控制子系统，可视对讲子系统，家庭安防子系统，三表合一子系统，水电气泄露报警子系统等，如图3所示。

充分利用物联网技术来便捷地控制家居设施，实现智能、安全、舒适的应用功能。

（2）感知生活系统。

该部分主要包括物业管理服务子系统，感知健康服务子系统和感知养老服务子系统等。

各子系统主要是通过小区内部局域网、小区可视对讲电话网和中国电信的号码百事通以及96158社区便民服务网把住户的需求信息通过物业公司传递到各相关服务部门，从而实现感知生活信息化服务。

①物业管理服务：

居民通过内部对讲电话网络方便地获取如日常维修、家政服务、商品配送、小区活动等物业管理服务。

②感知养老服务：

包含老人信息管理、紧急救助、家政便民、主动关怀及人工呼叫等服务功能，为有需求的家庭老人提供专业、标准、亲情式的居家养老服务。

③感知健康服务：

居民加入健康服务系统，建立远程医疗健康档案，可实现在家中进行诸如测量血压、做心电图等常规健康指标检查并将数据传送至定点医疗机构，得到专家诊断，在家中享受健康服务，还可以执行预约专家、挂号、住院床位等各种医疗信息的定制。

针对无线网络的承载特性，该方案在安全性方面也做了充分的考虑。

总之，本文提出的移动办公综合适配解决方案，在客户原有OA系统无需改动的前提下，通过客户网络侧部署相关适配服务的模块，即可以实现办公系统的移动化。

该方案对推进高效化移动办公具有重大的现实意义。

（3）感知社区系统。

该部分主要包括小区道路车辆管理、社区公共安防、社区服务三大系统。

其中社区公共安防系统负责社区公共活动区域的安全防范，主要由视频监控子系统、入侵报警子系统、电子巡更子系统、公用设备监控子系统等组成。

各子系统采用多种传感识别技术，系统运行便捷、智能。

全功能智能家居系统

智能家居是面向家庭信息通信、电器设备、建筑环境的控制与管理。

物联网面向智能家居应用，其首先在感知层丰富家居的感知与控制功能，其次是解决智能家居内外通信控制与各类家居业务的集成管理，此外是提供面向智能家居的各类泛在服务。

由此可以看出智能家居的主要技术优势是通信管理与服务。

现阶段，智能家居已成为物联网的主要应用领域之一，物联网与智能家居的融合应是两者功能特点与技术优势的有机结合。

许多年前，比尔·盖茨花费巨资在华盛顿湖畔建造的智能化豪宅，曾一度吸引了众多目光的聚焦。

他的宅第用了七年的时间才建成，由几个大的阁楼组成。

每个门都装有气象情况感知器，可以根据各项气象指标，控制室内的温度和通风情况。

电脑住宅门口，安装了微型摄像机，除主人外，其他人欲进入门内，必须由摄像机通知主人。

每一位客人在跨进盖茨家时，都会得到一个别针，并要将它别在衣服上。

这个别针将告诉房屋的计算机控制中心，你对于房间的温度、电视节目和电影的爱好。

所以，一旦房间内的电视和音乐被

选定后，它们会随着人们从一个房间走到另一个房间，就算是在水池中，也会从池底冒出如影随形的音乐来。

主人在回家途中，浴缸已经自动放水调温，做好一切准备迎候。

地板能在六英尺的范围内跟踪到人的足迹，在有人时自动打开照明，离去的同时自动关闭。

以上场景对当时的人来说，只能感叹比尔·盖茨的富有不是单单有钱而已。

然而对大部份老百姓来说，智能家居还是陌生和神秘的，即使知道了比尔·盖茨的智能家有多么了不起，但对于一般老百姓来说，想要有那样的家还是有点天方夜谭，不切实际。

现如今，随着人们生活水平的提高，新需求的增长以及信息化对人们传统生活的改变，智能化家电、智能化照明、智能化保安系统等也已经开始慢慢进入老百姓的生活，逐步带领我们走近数字化生活，感受扑面而来的智能化家居气息。

2010年1月份，海尔集团推出世界首个“物联网冰箱”。

作为海尔U—h0me平台的终端应用，“物联网冰箱”令海尔U—h0me在物联网领域实际应用中再次抢占先机，标志着中国智能久居的发展正在进入迅速发展的阶段。

尔“物联网冰箱”作为世界冰箱史上一款

里程碑式的革命性产品。

“物联网冰箱”可以通过与网络连接，实现了冰箱与冰箱里的食品进行对话的功能，不再受到时间和地域的限制，只要能够连接互联网，就可以保证冰箱内有足够的食物。

彗如，它知哓储存其中的食物的保质期、食物特征、产地等信息，并会及时将信息反馈给消费者；同时，“物联网冰箱”还能与超市相连，让消费者者足不出户就知道超市货架上的商品信息，其次还能够根据主人放入及取出冰箱内食物的习惯，制定合理的膳食方案。

由此可见，物联网已经离我们不遥远了，已经将盖茨豪宅的部分功能实现并可以做到不受地域的限制，只要可以连接互联网，就可以实现智能照明、家电控制、窗帘控制、可视对讲、安防报警、远程控制、网络可视监控等子系统在内的全系列智能家居系统。

那么现在就让我们畅想一下我们的物联网生活吧。

早上七点钟

除了节假日，每天早上七点钟，“畅想物联网家居系统”会；隹时放出悠扬的音乐唤醒主人，窗帘自动打开，将清晨柔和的阳光引进房间。

饮水机十分钟前已开始工作。

喝完热腾腾的茶，主人出门了，按下大门旁的一个按钮，全屋的灯光和电器全关上。

防盗器在主人的指令下完成布防。

智能系统把煤气，门窗等不安全的因素管个严严实实。

一旦有意外发生，“畅想物联网家居系统”会自动抢线拨打主人设好的电话号码并用语音通知是盗警，火警或是其它紧急情况。

主人便精神饱满，十分安心地工作去了。

在物联网时代：

我们只需将家中墙壁上面的开关面板卸下，用畅想物联网终端产品替代，即可十分方便快捷地实现智能家居无线远程控制。

图4物联网终端装置包括：

无线物联网多路开关／智能插座控制装置、无线物联网机电转换控制装置，分别见图4中的a．和b．。

当我们把窗帘控制盒接在一个机电转换控制部件上，通过网络远程控制这个部件来打开或关闭窗帘。

也可以通过温度传感器或光线传感器控制窗帘的关与开。

下午五点半

下午五点半，主人通过无线方式利用“红外转发器”遥控家中的热水器，热水器开始为主人准备淋浴的热水。

提前开启家中的空调，将屋内温度调节成人体舒适的温度。

接着约了一个好朋友到主人家做客。

图5红外转发器

在物联网时代：

我们只需在家中墙壁上安装一个无线物联网多协议红外控制装置，即可实现无线远程控制并可发出系列指令。

图5物联网红外转发器。

我们把空调遥控器、或者是电视机遥控器上的指令，提前存储在红外转发器中芯片里面，通过网络远程控制这个红外转发器，即可实现对空调机的操作。

也可以结合温度传感器来控制空调。

下午六点钟

六点钟，主人回到家，马上就洗个舒服的热水澡，朋友来了，主人用摇控按了“会客模式”键，全厅的灯光自动打开，空调自设为25度。

聊了一会就准备吃饭了，主人把模式换为“就餐模式”所有灯光变得非常悦目，主人和客人吃得十分开心。

晚上八点钟

晚饭后，主人和客人看DVD消遣。

主人坐在沙发，用摇控按“影院模式”，只见电视自动开启，并调到看影碟的频道，窗帘关上，灯光慢慢暗下来直到关上，墙壁的一个小灯自己打开，提供一点微弱的光线。

音响缓缓地放出动人心弦的电影前奏。

本来要跑来跑去，经过很多手续才能完成的事情，现在一个按钮就做好。

十点钟

十点多，主人送走朋友准备休息，躺在房间，按着摇控，就把全屋各个地方的灯者都关上，因为自己在家，主人选择的时是“在家模式”。

这个模式非常人性化，晚上要是有人上洗手间的话，屋内的报警器是不会乱响。

只有先触动了屋外，再触动室内，防盗器才会报警。

反过来先动里面，再动外面的防盗器是不会报警的，智能系统能判断出是自己人要外出。

即使主人出远门出差，也能通过手机、互联网遥控网络云台摄像机，探测家中的情况，可时时刻刻保护着心爱的家。

主人回到家就舒心享受“畅想物联网家居系统”为他带来的服务，主人的生活越过越美好。

相信在不久的将来，物联网家居系统会更好、更完善。

使我们能够享受到更完美的精致生活与更安全的智能防护。

4.1基于物联网的智能家居系统架构

物联网智能家居系统由智能家居感知层、公共通信网络层、综合业务平台层、智能家居应用层组成，如图4.1所示。

图4.1物联网智能家居的系统架构

4.1.1智能家居感知层

智能家居感知网由各种终端设备、控制设备及智能家居网关组成，其还应支持泛在智能家居服务的业务应用。

从家庭控制业务分类，智能家居控制设备涉及家庭环境感知设备、家庭电器设备、多媒体设备、能源监测设备、安防报警设备、家庭医疗设备等。

智能家居网关支持家庭内的有线/无线方式以构成家庭网络，包括各类现场总线、以太网、ZigBee、RFID、Bluetooth等；支持公共通信网络接入家庭。

其中，有线接入方式可支持2G/3G、LTE等。

家庭终端是各类家庭控制设备的控制与管理平台，现阶段已初步具备各类家庭情景控制模式，具备移动控制终端（如平板电脑、手机等）功能，且手机还可以作为智能家居的远程控制终端。

家庭终端还应具备泛在物联服务延伸至智能家居的管理平台。

因此，家庭终端应具备智能家居控制与运营商综合业务服务的融合功能。

4.1.2公共通信网络层

该层主要具备接入网、核心网和通信服务能力。

其中，接入网、核心网为智能家居提供泛在服务延伸至智能家居终端及智能家居控制管理功能集成到综合业务平台的网络通道；通信服务能力主要体现在两个方面：

一是通信网络能力（如定位、呈现、短信、彩信等），二是媒体资源、存储资源以及和运营商合作的一些其他资源（如地图）,上述能力与资源均可通过业务平台开放。

4.1.3综合业务平台

该层以通信运营商的业务平台为核心，为智能家居应用提供泛在服务的支撑和管理，其主要包括综合业务网关、业务管理与运营支撑平台。

面向智能家居通信与业务管理，该层总体应具备多种技术能力，如智能家居设备接入与管理、业务应用接入与管理，业务能力开放与管理、业务数据管理、网络安全等。

4.1.4智能家居应用层

该层可利用业务平台层及其业务开放接口，面向智能家居提供各类具体的只能家居服务，如智能电网、家庭医疗、多媒体娱乐、家庭安防、家庭控制等。