基于物联网的智能家居——李雪宁

摘要:当今社会,科技已深刻的改变了人们的工作方式,为社会创造了巨大的财富。随着经济的发展,人们开始追求家居环境的安全、舒适、信息交互与通信的能力。物联网是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成形成智能家居系统的居住环境。

关键词:物联网、智能家居、技术、系统、发展趋势

1.物联网智能家居

1.1 物联网智能家居发展背景 

在互联网已经普及的今天,互联网已经联系起了每一个人,随着各种消费电子的智能化,还有无线传感器的迅速发展,人们想到了是否可以用网络将每一个物体都联系起来,以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。这样就形成了一种新的网络,被称为物联网。物联网被预言为继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮,一时间很多人预见到了一场新的技术革命。现代社会努力创造着舒适的环境,空调的出现让人们得到了舒畅的体验。在使用空调时,人们出现了两种心态,有的人怕浪费电,在家里没人的时候把空调关掉,可是回到家时却不得不面对冷冰冰或热烘烘的情况;也有的人为了舒适一直开着空调,长时间地让空调运转既费电又影响使用寿命。进入新世纪,我国人民的物质文化生活水平不断提高,移动通信的飞速发展给人们的生活注入新鲜血液,丰富了人们的生活。众所周知,越来越多的人拥有自己的手机,而我国移动网络的铺建将使我们更好地在移动网络的世界里遨游,如果能够通过手机来远程控制家里的空调,让人们在到家之前把家里的空调打开,当我们迈进家门时,舒适的温度会使我们的心情更加愉悦。智能家居正是利用计算机、通信和智能管理技术,通过网络中心将家居生活的家用电器有机的组合成一个系统。

智能家居最早可追溯到1984年,美国联合科技公司在这一年将智能设备应用在了美国康乃狄克州哈特佛市的城市大厦中。20091月,IBM公司提出了“智慧地球”的理念;20098月,温家宝在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时,提出了“感知中国”。同年,中国电信“物联网技术重点实验室”和“中国电信物联网应用和推广中心”正式挂牌。2010年,海尔集团推出首个“物联网冰箱”。作为海尔U-home平台的终端应用,“物联网 冰箱”令海尔在物联网用用中再次抢占先机,标志着中国智能家居的发展正在进入迅速发展的阶段。

1.2 物联网智能家居意义 

社会经济的发展,信息化程度的不断提高,人们生活节秦的不断加快,使人们对居家环境智能化的程度也提出了更高的要求。物联网智能家居产品融合自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体,将各种家庭设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等)通过智能家庭网络联网实现自动化,通过宽带和无线网络,可以实现对家庭设备的远程操控。与普通家居相比,智能家居不仅提供舒适宜人且高品位的家庭生活空间,实现更智能的家庭安防系统;还将家居环境由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具,提供全方位的信息交互功能。物联网中的无线传感器应用对家庭的智能防灾,灯光控制,以及家电联网都提供了一种很好的解决办法。智能家居通过这些能够给人们提供一个更舒适,快捷的居住环境。

1.3  物联网智能家居应用现状

但有很多智能家居体验中心开始流行起来,比如说深圳的红树西岸,定位在上等人群家居的建筑模式,凸显了人居理念。还有西安七星级智能豪宅也开始使用智能家电。所有这些创新发展,都体现了中国智能家居的理念在发展,进步。

物联网智能家居现在处于起步阶段,由于智能家居受产品生产厂家的限制,在短时间内还没有统一的标准协议,所以一般都是一个厂家单独做系统研发的。智能家居产品大规模批量化生产还需要时间加之协议不统一,随之带来的就是产品成本相对较高。国内从事智能家居行业的生产厂家鱼龙混杂,有独立从事智能家居系统的生产企业,有家电行业兼做智能家居系统,有安防企业兼做智能家居系统的,还有运营商也参与到智能家居行业的,各自的出发点不同,所以生产出的产品也就各不相同产品质量参差不齐,影响了消费者对智能家居产品的信任;再者智能家居行业的售后服务水平较低,智能家居系统相对比较复杂,系统之间的关联性较大,出问题的几率相对较高,这时候如果售后服务不能到位的话则会严重影响客户对智能家居产品的满意度。这些问题严重制约了智能家居行业的发展。所以目前在中国只有少部分用于试点研究安装,真正用于生活的还不多见。

典型应用场景有:别墅、智能小区、智慧酒店、智能化办公和普通住宅。其中,别墅和智能小区是智能家居的传统应用场景。但随之而来更大的问题是,现在的智能家居并不能够被大众所接受,因为价格方面并不是所有人能负担的起的,所以现在只是一小部分在使用和体验。在这方面,我觉得应该改进,使智能家居的概念进入到千家万户中才能真正实现智慧中国。生产价格适宜的产品应该是主流的,而不是高价格产品都是好的。

2.物联网智能家居的技术方面

2.1 RFID技术在智能家居的应用

从概念上来讲,RFID类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID标签,利用频率信号将信息由RFID标签传送至RFID读写器。

在智能家居中主要用于以下系统:

1. 门禁系统

2. 自动抄表系统

3. 智能监控安全防范系统通过RFID标签与烟雾探测器等传感器结合

2.2 WSN技术

无线传感器网络(Wireless Sensor Network, 简称WSN)就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统,其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息,并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素。随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanism System,简称MEMS)、片上系统(SOC, System on Chip)、无线通信和低功耗嵌入式技术的飞速发展,孕育出无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN),并以其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点带来了信息感知的一场变革。无线传感器网络就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。  

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器,可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象。

2.3  GPRS通信模块

GPRS是通用分组无线服务技术(General Packet Radio Service)的简称,它是GSM移动电话用户可用的一种移动数据业务。GPRS可以说是GSM的延续。GPRS和以往连续在频道传输的方式不同,是以封包(Packet)式来传输,因此使用者所负担的费用是以其传输资料单位计算,并非使用其整个频道,理论上较为便宜。GPRS的传输速率可提升至56甚至114Kbps。 

GPRS经常被描述成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。而且,因为不再需要现行无线应用所需要的中介转换器,所以连接及传输都会更方便容易。 

在系统中,使用串口和GPRS模块进行通信,将我们的数据通过GPRS模块发送到用户手机上。

2.4网关设计架构

智能家庭网关分别分为无线路由智能家庭网关和普通智能家庭网关两种。

无线路由智能网关:具有国家3C认证,支持运程控制操作、带无线WIFI路由器、支持智能用电、智能家居。普通智能家庭网关:具有国家3C认证,支持运程控制操作、支持智能用电、智能家居。

应有如下功能:智能家电控制,健康医疗设备接入,安防设备接入,家居影音、支付类扩展业务支持,远程访问控制,支持LAN、WiFi、3G、光纤等接入。

3.发展趋势

行业趋势:1.家庭云备受关注2.实用化、模块化3.市场细分更加专业

技术趋势:1.低碳节能是必由之路2.朝数字化与网络化发展3.远程控制。

4. 总结

在科技迅速发展的现代社会,人们紧跟上世界的潮流,无论是手机、电脑还是平板电脑,科技潮流的进步大约每两年会大变化一次,比如说新兴的淘宝、微商等各种各样的APP。而我们,全世界的人们都生活在科技中“无法自拔”,走到哪里,无论在干什么都在用手机。这,就是这个时代,我们生活的时代。

当我们在家里的时候,大多数都是从繁忙的学习、工作中回到家享受家庭的温暖和舒适。所以智能家居解决了我们回到家不愿再挪动一步的懒惰。用手机就可以解决一切你想用家电做的事情,比如说,你想拉窗帘、开空调、开电视等事情,你可以用手机上的触屏开关解决。而在我的预想里,我们的世界会不会每家每户都有一位机器人管家,负责打扫、做饭、看病等人类做的家庭琐事和麻烦事。

中国的科技发展脚步越来越快,智能家居已经有许多体验的地方,也有很多地方已经投入使用,唯一不足的是价格昂贵。我相信有一天中国乃至世界都会大规模普及智能家居这一概念,实现“智慧地球”。

 

 

 

 

 

 

参考文献

【1】 邵长恒,孙更新 物联网原理与行业应用 北京:清华大学出版社 2013

【2】 张铎 物联网大趋势 北京:清华大学出版社 2010

【3】 杨刚,沈沛意,郑春红 等 物联网理论与技术 北京:科学出版社 2010

【4】 王汝林 物联网基础及应用 北京:清华大学出版社 2011

【5】 刘军,阎芳,杨玺 物联网技术 北京:机械工业出版社 2013

【6】 中国电子信息产业发展研究院,赛迪顾问有限公司 中国物联网产业发展及应用实践 北京:电子工业出版社 2013

【7】 熊茂华,熊昕 物联网技术与应用开发 西安电子科技大学出版社 2012

【8】 陆平,何军,董振江等 物联网能力开放与应用 北京:科学出版社 2013

【9】 李茹 揭秘——物联网技术及应用 北京:化学工业出版社 2011

【10】 中国通信学会 对话物联网 北京:人民邮电出版社 2012

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