物联网与智能家居综合解析文档格式.docx
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物联网（InternetofThings）理念指的是将无处不在（Ubiquitous）的末端设备（Devices）和设施（Facilities），包括具有“内在智能”的设备如传感器、移动终端、工业系统、楼控系统、家庭智能设施、视频监控系统等，以及具有“外在使能”（Enabled）的物品如贴上RFID的各种资产（Assets）、携带无线终端的个人或车辆等“智能化物件或动物”、通过各种无线和/或有线的长距离和/或短距离通信网络实现互联互通（M2M）、应用大集成（GrandIntegration）。
物联网可以基于云计算的SaaS等营运模式，在内网（Intranet）、专网（Extranet/VPN）或互联网（Internet）环境下，采用适当的信息安全保障机制，提供安全可控（隐私保护）乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、调度指挥、预案管理、进程控制、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面（Dashboard）等管理和服务功能，实现对“万物”（Things）的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化服务。
试想一下，当你走进超市挑选了一盒包装好的牛奶，刚要放进购物车，突然想看看这盒牛奶产自哪里。
于是你掏出手机，对着包装上的芯片标签拍照，两秒钟后，一系列数据显示在手机屏幕上：
包括牛奶的加工厂、是从哪一只牛生产出来的、这头牛是什么品种、年龄、吃的饲料是什么、注射过哪些疫苗，甚至还有这头牛在饲养厂的视频等等。
其实，这些都只是物联网时代中最基本的功能和技术组成。
奥巴马政府与“物联网”时代
笔者第一次接触“物联网”其实并非来自某些教科书和杂志，而是观看美国总统竞选所了解到的。
美国现任总统奥巴马在参加2008年11月4日举行的总统选举中击败共和党对手约翰•麦凯恩，当选第56届美国总统,任期到2012年11月。
在竞选初期，他就率先提出了振兴美国经济的治国方针，其中就有一条大力发展物联网的方案。
而在就任美国总统后，他提出了接近5000亿美元的就业刺激和物联网计划，2009年1月28日奥巴马会见了美国工商业领袖，作为IBM的两名代表之一的IBM首席执行官彭明盛首次提出“智慧的地球”这一概念,建议新政府投资新一代的智慧型基础设施,并且介绍了其短期和长期效益。
奥巴马对此给予了积极的回应:
“经济刺激资金将会投入到宽带网络等新兴技术中去,毫无疑问,这就是美国在21世纪保持和夺回竞争优势的方式。
”而“智慧的地球”这一概念，其战略核心就是“物联网”。
念一经提出,立即受到美国各界的高度关注,甚至有专业分析师认为,IBM公司的这一构想极有可能上升至美国的国家战略,并在世界各国引起轰动。
该战略预言,“智慧的地球”战略能够带来长短兼顾的良好效益,尤其是在当前的局势下,对于美国经济甚至世界经济走出困境具有重大意义。
在短期经济刺激方面,该战略要求政府投资于诸如智能铁路、智能高速公路、智能电网等基础设施,能够刺激短期经济增长,创造大量的就业岗位；
其次,新一代的智能基础设施将为未来的科技创新开拓巨大的空间,有利于增强国家的长期竞争力；
第三,能够提高对于有限的资源与环境的利用率,有助于资源和环境保护；
第四,计划的实施将能建立必要的信息基础设施。
这一连串的利好，都让奥巴马政府看到了振兴美国经济的前景，于是美国在接下来的数年时间的物联网构建上投入了许多资源，同时也处于了物联网技术领先的行列。
IBM前首席执行官郭士纳曾提出一个重要的观点,认为计算模式每隔15年发生一次变革。
这一判断像摩尔定律一样准确,人们把它称为“十五年周期定律”。
1965年前后发生的变革以大型机为标志,1980年前后以个人计算机的普及为标志,而1995年前后则发生了互联网革命。
每一次这样的技术变革都引起企业间、产业间甚至国家间竞争格局的重大动荡和变化。
而互联网革命在一定程度上是由美国“信息高速公路”战略所催熟。
20世纪90年代,美国克林顿政府计划用20年时间,耗资2000～4000亿美元,建设美国国家信息基础结构,这一计划最终创造了巨大的经济和社会效益。
而今天,“智慧的地球”战略被不少美国人认为与当年的“信息高速公路”有许多相似之处,同样被他们认为是振兴经济、确立竞争优势的关键战略。
该战略能否掀起如当年互联网革命一样的科技和经济浪潮,不仅为美国关注,更为世界所关注。
物联网的发展离不开政府的主导
我们总是在说物联网，但是我们身边的物联网硬件和软件成熟吗？
可以非常坦白地说，我们还是处在物联网的发展初级阶段。
物联网作为战略性新型产业，其发展总是伴随着技术的不断创新和演进，是一个从科学知识的产生到应用，直至产业化的动态化演进过程，甚至我们还需要政府的立法和引导。
在物联网概念深入社会的发展初期，主要依靠公共管理创新模式。
这种模式要求政府统筹指导和规划成为主流，政产学研融合。
即政府、企业和高校科研部门之间以合资、技术联盟、研发联合体等创新的组织形式主导产业技术的进步，通过技术联盟实现产学研之间的联合创新，有效整合资源，加快促进企业技术进步和创新能力的提高。
这个阶段，产业主要集中在公共管理和服务市场的政府管理、城市管理、公共服务等重点领域，结合智能安防、智能医疗、绿色环保、节能降耗、公众服务等具有迫切需求的应用场景，形成一系列的解决方案。
在公共管理和服务市场应用示范形成一定效应之后，随着物联网技术的初步成熟，企业应用、行业应用将成为物联网产业发展的重点。
各类应用解决方案逐渐稳定成熟，产业链分工协作更明确，产业聚集、行业标准初步形成。
随着产业规模的逐渐放大，传感感知等关键环节的技术创新进一步活跃，物联网各环节的标准化体系逐步形成。
在未来5到10年内，基于面向物联网应用的材料、元器件、软件系统、应用平台、网络运营、应用服务等各方面的创新将更为活跃，产业链将会变得逐渐成熟。
行业标准迅速推广并获得广泛认同。
各类提供物联网服务的新兴公司将成为产业发展的亮点，面向个人家庭市场的物联网应用得到快速发展，新型的商业模式将在此期间形成。
在物联网应用、技术、标准逐步成熟、网络逐渐完善、商业模式创新空前活跃的前提下，物联网产业进入高速发展的产业成长期。
在物联网的概念中，我们能够找到许多和自己的生活息息相关的例子，例如：
现有的城市交通管理基本是自发进行的,每个驾驶者根据自己的判断选择行车路线,交通信号标志仅仅起到静态的、有限的指导作用。
这导致城市道路资源未能得到最高效率的运用,由此产生不必要的交通拥堵甚至瘫痪。
而智能的城市交通基础设施可以将整个城市内的车辆和道路信息实时收集起来,并通过超级计算中心动态地计算出最优的交通指挥方案和车行路线；
再比如,现有的电力输送网络缺少动态调度，从而导致电力输送效率低下。
据美国能源部的统计,使用传统电网,大量上网电力被消耗在输送途中。
而智慧电网通过先进信息系统与电网的整合,把过去静态的、低效的电力输送网络转变为动态可调整的智能网络,对能源系统进行实时监测,根据不同时段的用电需求,将电力按最优方案予以分配。
国内的物联网发展概况
《物联网“十二五”发展规划》出炉
未来的“物联网”市场规模将高达上万亿，而在这场高科技技术革命面前，中国与西方发达国家几乎处在同一起跑线上。
首先，我国有雄厚的制造业基础，冰箱、电视、洗衣机、空调等家电和一些机械设备都已经通过安装CPU实现了自动化，这就为下一步增加通信功能提供了可靠的平台。
此外，在“物联网”领域，世界范围内尚没有一个统一的标准，而我国已经开始相关标准的制定工作，起步冲在前列。
2009年9月11日，经国家标准化管理委员会批准，全国信息技术标准化技术委员会组建了“物联网”标准工作组。
该工作组聚集了中国科学院、中国移动等国内“物联网”主要的技术研究和应用单位。
另一方面，我国已经有“3C认证”等若干家电的国内标准，在标准化、通信知识、人才上都有一定的储备。
随着国际竞争日趋激烈，在创新驱动日益明显、应用需求不断拓宽和产业环境持续优化的大环境下，《物联网“十二五”发展规划》已经于今年2月14日正式发布。
根据《物联网“十二五”发展规划》要求，到2015年我国物联网行业将初步完成产业体系构建。
发展物联网的主要任务包括大力攻克核心技术、加快构建标准体系、合理规划区域布局、着力培育骨干企业、协调推进产业发展、积极开展应用示范和加强信息安全保障等七个方面。
全国已有28个省市将物联网作为新兴产业发展重点之一，不少一二线城市在建设或筹建物联网产业园。
伴随着物联网“十二五”规划即将落地，将加速这一无形的网络从多点开花向全面发展的方向迈进。
业内人士预计到2015年，物联网产业规模将突破5000亿元。
其中，规划中提到了9大重点领域应用示范工程，分别是：
智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居。
表：
物联网十大基本功能
物联网的最基本功能特征是提供“无处不在的连接和在线服务”（UbiquitousConnectivity），具备十大基本功能。
以下这些所提及到的功能，不仅能够体现在各个专业领域的应用，还能在家居娱乐、智能控制等范畴得到应用。
在线监测
这是物联网最基本的功能，物联网业务一般以集中监测为主、控制为辅。
定位追溯
一般基于GPS（或其他卫星定位，如北斗）和无线通信技术，或只依赖于无线通信技术的定位，如基于移动基站的定位、RTLS等。
报警联动
主要提供事件报警和提示，有时还会提供基于工作流或规则引擎（Rule“sEngine）的联动功能。
指挥调度
基于时间排程和事件响应规则的指挥、调度和派遣功能。
预案管理
基于预先设定的规章或法规对事物产生的事件进行处置。
安全隐私
由于物联网所有权属性和隐私保护的重要性，物联网系统必须提供相应的安全保障机制。
远程维保
这是物联网技术能够提供或提升的服务，主要适用于企业产品售后联网服务。
在线升级
这是保证物联网系统本身能够正常运行的手段，也是企业产品售后自动服务的手段之一。
领导桌面
主要指Dashboard或BI个性化门户，经过多层过滤提炼的实时资讯，可供主管负责人实现对全局的“一目了然”。
统计决策
指的是基于对联网信息的数据挖掘和统计分析，提供决策支持和统计报表功能。
家庭影音技术与物联网的未来
物联网除了在许多专业领域中拥有发展潜力外，利用传感器、控制器到云计算的各种应用，物联网的产品还可以服务智能家居、交通物流、环境保护、公共安全、智能消防、工业监测、个人健康等家庭生活内容。
家庭联网技术，可以解决家庭内部多种终端之间的物理互联。
由于家庭环境的多样性和复杂性，联网技术一直是数字家庭中非常活跃的技术领域，随着以IPTV业务为代表的多媒体业务和应用在家庭的普及，对互联技术在带宽性能、QoS保证以及使用便捷上提出了更高的要求。
目前在数字家庭组网中常见的互联技术主要有以太网、HomePNA、MoCA、PLC、WiFi等。
其中HomePNA、MoCA、PLC三种有线技术在MAC/PHY层各不相同，为了统一家庭互联技术，ITU-TQ4/15开始研究G.hn技术，宗旨是为家庭网络制定单一、统一的互联技术标准，这种技术保证家庭网络所有的有线传输介质可以互通。
G.hn技术规范基于有线介质的PHY技术、统一MAC技术。
支持G.hn的芯片可以在不同的有线传输介质上传输信号，使采用同轴电缆、电话线或电力线传输的数据速率从50Mbps提高到超过700Mbps，将主要应用于家庭网络高速数据、视频等的传输。
物联网和云计算在很多方面有对等的可比性
美国NIST（美国国家标准技术研究院）把云计算的部署模式分为共有云、私有云、社区云和混合云，物联网的存在方式分为内网、专网和外网；
也可和云计算一样，把物联网的部署模式分为公有物联网（PublicIoT）、私有物联网（PrivateIoT）、社区物联网（CommunityIoT）和混合物联网（HybridIoT）。
开拓智能化、人性化、综合管理化的生活方式
智能家居综合解析
作为物联网概念在家庭领域的重要转化，智能家居是以家为中心，强调家的智能性，通过物理网与云计算作为核心技术，包括家居灯光控制、电器控制、影音娱乐自动化系统、家居安防系统、智能温湿度感应系统以及综合布线系统等多方面。
近年来，智能家居系统在中国被越来越多懂得生活、享受生活的人士所推崇，同时，国内智能家居行业标准随着国家相关规定及标准的逐渐建立以及中国智能家居产业联盟的成立，智能家居已经成为目前业界最具前景的领域。
本期，我们将会对智能家居的组成部分、相关的行业标准等方面进行全面解析，让更多的读者能够了解智能家居，懂得智能家居系统对我们生活带来的巨大改变。
智能家居系统的起源
智能家居系统是近几年在国内兴起的重要领域，而实际上智能家居系统早在上世纪80年代的美国就已经出现，是建立在住宅电子化技术诞生的基础上，最先是将家用电器、通信设备与安防设备全面融为一体，形成住宅自动化的整体理念，之后随着通信、音视频、灯光、环境等方面科技的迅速发展，逐渐形成目前较为成熟的智能家居系统。
智能家居系统的基本结构
综合布线与网络通信系统
智能家居中央管理系统
电器设备控制管理系统
家居音视频智能系统
灯光照明智能控制系统
家居安防与监控系统
家庭环境控制系统、能源管理与数字家庭健康系统
智能家居系统的基本功能
电器设备远程控制与智能控制功能
全面的家庭影音娱乐
家居安全防范
家居信息管理
环境温湿度自动化控制
智能家居维护功能
网络信息资源共享
智能家居系统所涉及的主要技术
自动化控制技术
计算机网络与通信技术
综合布线技术
安全防范技术
音视频技术
能源管理技术
综合布线与网络通信控制系统
综合布线系统是整个智能家居系统的基础，将智能家居当中的各种设备有机地整合在一起，以便于进行一体化控制，避免出现普通家居系统需要进行独立控制的情况，同时综合布线系统实际上包含了各个设备之间的通信与互联，因此，智能家居系统同样也是是物联网概念的重要体现。
在结构上，整个智能家居布线系统与人体神经控制系统非常相似，信息采集与接入部分就相当于人体的感觉器官与大脑，信号传输部分则为神经，而信号接收则为神经末梢，通过各个不同部分的相连与通信，以实现一体化的多层次控制方式。
智能家居中的整个综合布线系统与人体的神经控制系统非常相似
在传统的家居布线系统之中，可以分为强电网络（传输电压为220V）与弱电网络（传输电压为12V）两部分，其中强电网络为重点。
而在智能家居系统之中则以弱电网络为主，所以智能家居综合布线系统又可称为弱电布线系统。
不过经过近期无线网络与电力线网络技术的高速发展，大大简化了整个智能家居布线系统。
综合布线系统由三大部分组成
若然要建立智能家居系统，必须充分理解综合布线系统的理论结构与物理结构。
综合布线系统理论上是由外界信息采集与信息接入部分、信号传输部分以及设备接收信息三大部分组成，处理好这三大部分基本上就能够建立一个基础的综合布线系统，另外必须注意输入输出信号的控制部分，这部分也可称作信息配线设备。
而综合布线系统物理结构方面是建立在模块化设计与分层式的星形拓扑结构上，各个功能模块与传输线路相对独立。
综合布线系统主要负责信号接入、分配、转接、控制与后期维护管理这几大部分。
能进行统一的控制而又相对独立，这是智能家居综合布线系统最大的特点
智能家居系统相比普通家居最大的优势在于能够统一而又相对独立地对各种不同的设备进行控制，一方面能够解决繁琐的操控问题，同时由于各个设备模块相对独立，一旦某个部分出现故障，也不会对其他部分的使用带来影响，这点是非常重要的，也是智能家居综合布线系统必须要实现的基础功能。
由此，我们可以发现如果要搭建综合布线系统，特别是采用有线的方式，就需要在家居装修之前才能实现。
如果想要在现有的家居环境下，尽量不要破坏现有家居装潢，我们可以借助强电网络以及无线技术来实现，这也是智能家居综合布线与网络通信系统未来发展的重要方向。
家居网络通信控制系统属于综合布线系统的一部分，负责处理各种不同信息的传输
在综合布线系统之中负责处理信号传输的部分，就是家居网络通信控制系统。
家居网络通信系统目前主要以弱电网络的形式存在，通过网线、电话线、光纤线的方式进行信息传输，由于不同信号传输的速度有所不同，因此整个家居网络通信控制系统之中还需要配备低速网络控制系统以及高速网络信息交换系统，以便于进行深层次的控制。
传统的智能家居网络通信系统主要包括以下三个部分：
家庭通信与互联网系统
家庭通信与互联网系统主要负责接收与传输电话以及网络信号，其中最重要的部分为智能家居中能够连接到外界互联网的局域网系统，利用有线或无线的方式进行资源共享，包括工作、娱乐、休闲等多方面的需求。
安装结构上采用星形分布的方式，遍布家中的每一个角落，特别在无线网络技术与电力线技术日益成熟的今日，只要在家中部署足够的无线接入点或电源插座就能轻易全面覆盖整个家居环境。
家庭影音娱乐网络系统
家庭影音娱乐网络系统，在以往的概念中是指为家中的影音设备搭建一体化的信号传输与控制系统，例如在家庭影院系统之中，利用音箱线、HDMI线、光纤线、同轴线等进行音视频信号传输，再通过RS232线、红外设备、蓝牙设备进行控制。
而目前当家庭互联网络系统日渐成熟，也能够胜任于家庭影音娱乐信号的传输，特别是面对迅速发展的数字流音视频信号，在影音信号源接入方面，完全可以通过家庭互联网络系统来实现。
当然，在家庭影音娱乐网络系统之中也涵盖了有线与卫星电视广播、电台广播信号传输等等。
智能物业管理通信系统
除了以上两个重要的网络通信系统之外，智能物业管理通信系统也是当中的关键因素。
简单言之就是处理家庭三表（煤气表、水表、电表）的抄表问题。
在一些大城市之中，电表部分实际上已经由电力设备部门所预设的GPRS智能抄表系统所解决，而对于水表、煤气表方面，实际上我们可以通过网络传输的手段来实现。
此外，小区信息通告、安防信息联网、智能门禁系统、远程医疗以及远程求助等方面的信息传输也属于智能物业管理通信系统之中的重要部分。
高速发展并日益完善的电力线网络标准以及无线网络标准
由上述所提及的智能家居综合布线与网络通信部分，大家可以发现如果仅仅利用弱电网络对全宅进行搭建将会非常复杂，而且还必须对现有的家居装潢进行重新的设计才能够实现。
这并不利于智能家居的普及与发展。
因此，国外不少机构与组织开始利用强电网络与无线网络来简化甚至彻底颠覆以往靠弱电网络为技术的综合布线与网络通信系统。
下面，我们将从智能家居中的电力线网络标准与无线网络标准两大方面对这两个方面进行解析。
电力线网络标准的发展以及目前最新的技术支持
利用电力线作为智能家居网络通信与控制早在智能家居系统发展初级阶段就已经受到了国外众多机构与组织的重视，例如美国电子工业协会联合其他厂商在1989年就制定出一套家庭自动化控制规格CEBus，当中包括可以通过电力线进行设备控制信号方面的传输。
之后所发展的Konnex总线标准、LonWorks网络控制平台都能够利用电力线进行控制信号传输。
一直到1999年推出的UniversalPowerlineBus电力线系统标准的建立，真正全面利用强电网络进行通信传输，不过由于是通过120V电网中的60Hz频率电力线进行传输，虽然已经将通信速度提升至240bit/s，但要实现长距离的大容量音视频信息的传输仍显不足，所以目前仅有小部分智能控制产品会采用这种技术进行控制信号的传输。
在国际上的电力线标准协议之中，X10是其中一种国际通用的协议，主要用于对电子设备进行远程控制，在许多国家之中已经广泛用于家庭安全监控、家用电器控制、室内照明控制等方面。
如何利用强电网络进行高带宽需求量的音视频传输成为了这么多年限制电力线网络标准发展的主要因素。
令人兴奋的是，进入2012年，电力线通信网络全球行业机构HomePlug电力线联盟正式推出HomePlugAV2规范，大大提高了普通家庭用户强电网络承载的网络带宽与覆盖范围，提供千兆级别的网络传输速度，可以轻松实现全高清与3D音视频信号的传输，同时也能兼容现有的HomePlugAV/IE1901标准的产品。
HomePlugAV2规范主要特点
千兆级别的物理接口速率
支持多个输入和多个输出
采用该规范的产品具备中继器功能，可覆盖整个家庭范围
支持高清视频和音频传输，没有明显的衰减与失真
能够兼容HomePlus上一代的产品
支持待机，节能环保
具备千兆网络传输能力的IEEE802.11ac标准，开启了全高清与3D无线影音传输时代
目前无线网络的传输速度基本上能够满足高清影音的传输，但是由于受到长距离传输以及环境等因素的干扰，会导致信号传输损耗，严重影响传输质量。
于是致力于推进无线网络标准化进行的IEEE802.11标准继续开展多个不同方向的无线传输标准，其中包括
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