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物联网与智能家居范文1
关键词：物联网 传感网 以太网 物联网网关
1 引言
物联网是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按协议与通信网络相连接，进行数据信息交换和共享，以实现远程数据采集和测量、智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络[1]。实现自动智能处理物品的信息状态，并进行管理和控制，实现信息获取和物品管理的互联互通。F代社会科学技术、通信设备的不断开发和应用，物联网以“全面感知、无缝互联、高度智能”的特性被视为第三次信息化浪潮[2]。随着人们的生活水平不断提高，居住条件不断改善，生活品质不断提升，物联网智能家居应运而生，作为家居智能的核心部分，物联网智能家居网关系统的研究、开发和建设必将是国家经济发展的新趋势。
物联网智能家居是采用计算机网络技术、无线数据传输技术、网络布线技术、计算机接口技术将与家居生活有关的各个子系统如灯光、窗帘、煤气、温湿度、安防控制、信息家电、场景联动等功能有机地融合在一起，应用各种通讯网络实现互联互通，利用必要的安全机制，达到网络化综合智能控制和管理。
现有的通信网络主要用于人与人之间的信息传递，感知网则实现了人与物、物与物之间的无线通信[4]。但不足的是，各种感知网络技术和通信协议都没有形成相对统一的标准，并且传感网的数据信息不能进行远距离的传输，导致传感网与以太网之间无法进行直接通信。为了解决这一矛盾，一种新型的网元设备――物联网网关应运而生。
2 物联网网关简介
在物联网智能控制系统中，通信网络和传感网络是通过物联网网关实现连接和设备管理的。物联网网关屏蔽了感知网内部的异构性，并对感知网络和终端节点进行管理。转换和标准是物联网网关的关键技术，屏蔽感知网异构性必须进行协议的转换，建立统一的指令及标准是实现网关管理功能的必要条件[5]。物联网网关是物联网智能家居的核心，主要进行数据信息协议转换、运行状态控制、数据信息汇聚以及寻址认证等，这也是物联网智能家居的数据信息汇聚中心和控制中心[6]。
3 物联网网关基本功能
（1）数据转发能力。物联网网关作为互联网与传感网络之间的通信桥梁，必须支持传感器网络内部数据的协同与汇聚，并以多种方式桥接传感器网络与互联网。数据转发是其最基础的功能，能同时在传感网终端、互联网终端发送和接收数据。
（2）协议转换能力。传感器网络数据信息常规多采用IEEE 802.15.4等通信协议，以太网多采用TCP/IP协议通信，网关必须进行协议转换。物联网网关向下将下层不同标准格式的数据统一封装，确保不同的感知网络的协议变成统一的数据和信令，向上将上层下发的数据包信息转换成感知层协议能够识别的数据信令和控制指令[7]。
（3）管理控制能力。对于任何网络来说，管理控制功能是不可缺失的。对网关进行管理，如注册、权限、状态监管等管理；对传感器节点的管理，如器件标识、运行状态、网络属性等管理；对智能家居的控制，如远程监测、机械控制、系统诊断、智能维护等。物联网网关接收应用数据和信令，进行识别后下达给传感器节点，实现物联网网关对下层传感器节点的管理与控制。但由于协议和技术标准不同，所以网关的管理能力也不尽相同。
4 物联网网关系统设计
中国通信标准化协会（China Communications Standards Association，CCSA）将物联网主要分为三层：第一层为感知层，第二层是传送层，物联网网关位于本层，第三层是应用层。
（1）感知层。感知层的关键技术主要有检测技术、近距离通信技术，它是物联网发展和应用的基础[8]。感知层主要是由传感网和采集数据信息设备搭建而成。数据采集通常利用各类传感器、RFID、GPS、视频摄像头等设备来完成。传感网络是由多种数据采集设备和许多传感器及其节点组建的。
（2）传输层。传输层的关键技术主要有远程通信技术和网络技术，以现有以太网为基础，载入感知层获取的数据信息进行远程传输，实现感知网与以太网的结合。
（3）应用层。物联网应用层是以数据为中心的物联网的核心技术，利用经过处理的数据信息，为用户提供远程或近郊的控制和服务。各类信息通过各种设备在这一层进行处理和控制，各层之间通过可控的信息分析和运算为用户提供各类服务。
4.1 物联网网关系统的硬件设计
物联网网关由嵌入式ARM9架构的32位RISC微处理芯片、GPRS/Zigbee通信模块、FLASH模块、ARM模块、接口电路、电源等几部分组成。感知层主要由MCS80C51处理器和CC2420无线射频收发器通信模块搭建而成，该模块同时还搭载了嵌Zigbee通信模块，实现网络子节点间的数据传输[6]。物联网网关硬件实物图如图1所示：
4.2 物联网网关软件系统设计
物联网网关位于传输层，主要负责管理平台与感知节点间的数据信息交互[9]。感知节点属于系统中的感知层，其上嵌入了数据处理模块，其主要作用是解析命令和上报数据，收集传感数据信息，并上报给网关，同时接收网关下发的信令。传感网内部的工作（如数据收集和时间同步等）则是通过数据传输协议和基础服务模块共同协作完成。物联网网关软件结构如图2所示：
感知节点和管理平台之间的通信是通过网关来完成的，网关在接收到节点数据信息的同时，也向管理平台接收和报送数据信息。管理平台的信令是通过GPRS模块和以太网模块来接收和发送的。命令映射模块进行信令解译，并将信息传输给节点或网关。协议转换模块实现了传感网数据包解析，并进行统一封装[10]。日志管理和配置管理是网关的主要管理方式，用于记载重要事件和网关的配置信息，并进行数据上传。数据信息发送和传感网信令分发是由数据上报和命令模块中sink节点来实现的。
综上所述，系统的应用管理层是通过管理平台来控制和管理网关与传感网络的，管理平台在数据库中自动保存数据信息和维护子系统，并进行数据分析、数据统计和数据存储，实现了服务端和客户端与网关之间的数据信息传输，同时为用户提供便捷的操作界面[8]。
5 物联网网关设计系统实验测试
5.1 物联网网关的数据信息丢包实验测试
（1）传感网节点之间数据信息传输过程中丢包。在物联网网关硬件设计过程中，由于传感器件的不稳定性造成传感网的不稳定性，使得丢包现象时有发生，本网关的丢包实验未对其进行测试。
（2）网关从串口读取sink节点数据信息时丢包。从串口读取sink节点数据信息丢包现象测试相较为简单，为每一个数据包信息设置序列号，将发送的数据包与接收的数据包序列号进行比较。若相同，则说明没有发生丢包现象，不相同则有丢包现象。
（3）网关与以太网等进行数据信息传输时丢包。测试此种丢包现象是在物联网网关管理平台程序设计过程中添加一段测试程序，使其能自动记录发送的数据信息与未发送的数据信息，并记载与管理日志，在统计中发现此丢包情况较为少见。
本次实验测试中，设置了10个不同的传感器节点，发送数据信息周期为6 s。管理平台每收集到2000个数据包信息作为一次丢包记载测试实验，进行实验十次的测试结果如图3所示：
在图3中，横坐标的标值表示实验次数，纵坐标的标值代表丢包数。可以看出，管理平台在收集到1～2000个、2001～4000个、6001～8000个、12001～14000个、14001～16000个、16001～18000个数据包信息时，测试实验丢包数为1个，管理平台在收集到4001～6000个、8001～10000个、10001～12000个、18001～20000个数据包信息时，测试实验丢包数为2个。10次实验测试结果的平均丢包率为0.6‰，低于CCSA限定的最大丢包率1‰，通过测试实验可知此设计符合标准要求。
5.2 物联网网关的数据信息时延实验测试
物联网网关的数据信息时延也是测试网关性能的一项关键指标。网关的数据信息时延是指读到一条完整的数据信息到完成发送这条数据信息之间的时间间隔[2]。本次实验测试中，也设置了10个不同的传感器节点，数据信息发送周期为6 s。网关每接收并发送1000个数据包信息作为一次数据包信息的平均时延实验，进行10次实验的测试结果如图4所示。
在图4中，横坐标的标值表示实验次数，纵坐标的标值代表平均时延，单位为ms。可以看出，10次中管理平台每接收并发送1000个数据包信息，数据包平均转发时延依次为：8.728060822 ms、9.101037166 ms、8.798108656 ms、9.040832460 ms、8.709430585 ms、9.078904791 ms、8.729397024 ms、8.902405368 ms、8.789098456 ms。远低于CCSA规定的平均时延的上限（IPTD）100 ms。
6 结束语
物联网网关是物联网智能家居的关键技术部分。本文设计了一种基于物联网智能家居网关系统，利用现代信息技术与网络技术，通过不同类型感知网之间的协议转换和建立统一的指令与标准，实现传感网与以太网间的数据信息接收和发送以及对感知网络的管理与控制。为感知网络和以太网之间数据信息传输建立了空中隧道。此系统经过实验测试，具有良好的稳定性和可控性。相信经过不断的改进和创新研究，物联网网关将被广泛地应用于智慧城市、智能电网、远程监控、环境监测等领域。
参考文献：
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物联网与智能家居范文2
关键词：物联网；智能家居；控制系统设计
中图分类号： S611 文献标识码： A
引言
随着现代化科学技术的快速发展，通信技术、自动控制和计算机技术被广泛的应用在各个领域，不仅明显地提高了企业的运营效率，而且在很大程度上改变了人们的生活方式。如今的人们更加注重家居环境的舒适、便捷、健康和安全，嵌入式智能家居可控制系统使传统家居发展为数字化、智能化和网络化的新型家居。本文分析了基于物联网智能家居控制系统的设计问题。
一、物联网与智能家居
1、物联网的内涵
物联网是在互联网的基础上，通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等数据通信为一式，按约定的协议，将万物互联或连接在一起进行信息和通信交换的一种网络概念。物联网将人与人、人与机、机与物、物与物相互连接，把感应器嵌人到一切日常牛活的物品中，使这此物品可识别。物体之间的互联不再单纯依靠互联网，而是强调将互联网、无线传感网和移动通信网等网络融为一体。通过这此物体网络连接组成物联网，以此为一便人类的工作和牛活，形成一个高度智能化的网络、
2、智能家居的定义
智能家居是指将家庭中各种与信息有关的通信设备、家用电器和安防设备通过HBS（Home Bus system，家庭总线技术）连接到家庭智能系统上进行集中监视、控制和管理，以建立舒适、安全与和谐的住宅环境、随着国民经济和科技的快速发展，仅仅舒适安全的普通家居已经不能满足人们的期望，人们渴望的是一个其有智慧的家庭环境，于是，智能家居应运而牛、比尔・盖茨在《未来之路》中提到，在不远的未来，没有智能家居系统的住宅会像今天不能上网的住宅一样不符合潮流。现阶段，物联网技术已成为智能家居重要的核心技术支撑，而智能家居则是物联网技术在家庭中的最好体现为方式。面向物联网的智能家居应用，是两者功能特点与技术优势的有机结合。
二、系统的方案设计
本文主要从系统的低耗性、经济性、简单性、适用性和易维护性等出发，结合现有物联网核心技术，提出该基于物联网的智能家居远程控制系统设计与实现方案。本智能家居系统由ARM模块，ZigBee模块，以太网模块，GSM模块组成，其中ARM模块为中心控制单元，通过各个传感器采集室内各信息，将数据通过互联网实时反馈到客户终端及手机终端。同时，用户可经过客户终端及手机终端远程操作家居，可达到实时监控与操作的目的。系统总体设计图如图1所示。
本系统主要实现功能：
（1）远程警报
当家庭突发火灾或是煤气泄漏时，相应传感器将检测到情况，立刻通过室内的ZigBee无线网络，将采集到的信号发送到ARM主控制器，再经过控制器处理，最后将警报信息通过GSM模块以短消息的方式发送到主人的手机上，从而实现了家庭的远程警报功能。
（2）远程控制
当我们需要远程控制家用电器的开关时，只要用手机发送指定命令的短信息，通过GPRS模块的接收，井将短信息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，通过ZigBee模块的无线传输将命令发送到与家电相连接的ZigBee智能开关上，以实现了对家电的控制。
（3）远程监控
当朋友或是陌生人来访时，门禁系统开始工作，摄像头采集来访者的头像信息，并传至ARM控制器，经过控制器处理，通过以太网模块传至云端，主人可以访问因特网查看来访者的信息；同时房子内部也可以安装摄像头，主人在外出时，通过电脑或是手机可以实时查看房间的情况，从而实现物联网的远程监控。
三、系统硬件总体设计
本文采用S3C2440微处理器芯片作为家庭网关AMR模块的控制器，其主要特点是低价格、低功耗、高性能，提供大量的寄存器，指令执行速度更快。在稳定性、通用性、完备性、可扩展能力等特点方面具有一定的优势。家庭网关模块是整个物联网智能家居系统的核心部分，它是家庭外部通讯网络（Internet、GSM）和家庭内部控制网络（ZigBee）之间一个桥梁。因此，家庭网关必须满足以下两方面的要求：第一，要实现Internet远程访问，家庭网关必须支持TCP/IP协议并且能够提供Web服务。第二，要实现内部控制网络对物联网智能家居中的智能终端设备进行监控和管理，家庭网关必须支持内部控制网络和家庭外部通讯网络之间的协议和信息等转换功能。家庭内部控制网络模块使用的是ZigBee作为其通信模块。ZigBee模块采用CC2430，其优点是低成本、灵敏度高、抗干扰能力强、功耗低；在ZigBee网络中存在三种逻辑设备类型：Coordinator（协调器），Router（路由器）和End-Device（终端设备）。以太网是物联网智能家居系统中一个很重要的功能模块，可以实现系统的远程登录，系统的资源分享和管理，以及完成系统的更新下载等功能。本系统以太网模块采用DM9000芯片完成网络接口的功能，其优点是DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的专用的以太网MAC控制器，它支持8位、16位、32位的接口来访问内部存储器，以满足不同处理器的需求。DM9000物理协议层接口完全符合IEEE802.3u规格，并且还支持IEEE802.3x全双工流量控制，GSM模块采用高性能TC35芯片，模块符合GSM0705和GSM0707标准，能够通过AT指令来进行控制，提供标准的RS232接口，提供安全稳定的双频（GSM900/GSM1800）短消息数据通信，TC53芯片主要由GSM基带处理器、GSM射频部分、电源电路和FLASH存储部分组成。系统硬件结构图如图2所示。
四、系统软件设计
系统具体工作流程为，首先系统各模块初始化，传感器对各种参数进行采样。通过数模转换将其送入数据处理模块进行判断。若超出标准范围，判断故障类型，则由ARM控制中心控制蜂鸣器进行报警并发送警报短信。当户主接到发出的报警短信后，可以通过手机发送控制短信到GSM模块，ARM控制中心发送读取短信的AT指令到GSM模块读取收到的短信，并判断短信的指令是否符合标准。若不符合标准，则提醒用户重新发送，若指令正确，根据短信内容向ZigBee协调器发出相应的控制信息。协调器接收到信息后，将其传送到指定的ZigBee节点，节点根据信息的指示做出控制或者获取传感器信息，并将控制结果或传感器信息发送到协调器，协调器将其传给ARM控制中心。ARM控制中心根据收到结果信息后，发送AT指令控制GSM模块回复短信到用户，对用户的控制结果进行回复。ZigBee节点控制的煤气和人体感应传感器如果检测到煤气或有人入侵，会直接发送报警信息到协调器，协调器将报警信息传送至服务器，服务器控制GSM模块将报警信息发送到控制者的手机上。系统工作流程图如图3所示。
结束语
本文提出了智能家居系统的整体结构，讨论了智能家居系统的设计与实现，采用ZigBee组网、GSM无线通信技术及嵌入式的网关服务器，实现了家居安防和家居远程控制。通过本系统能够随时随地控制家电开关、对火灾和外人入侵进行报警，让家居更安全方便。并具有实现简单、性能稳定、成本低、适用范围广、安全可靠等优点，可以广泛应用于家庭住宅中，具有广泛的应用前景。随着现代化科学技术的快速发展，通信技术、自动控制和计算机技术被广泛的应用在各个领域，不仅明显地提高了企业的运营效率，而且在很大程度上改变了人们的生活方式。如今的人们更加注重家居环境的舒适、便捷、健康和安全，嵌入式智能家居可控制系统使传统家居发展为数字化、智能化和网络化的新型家居。
参考文献
[1]曾松伟，章云，邱伟强.基于物联网的智能家居控制系统设计[J].现代电子技术.2011（09）.
物联网与智能家居范文3
【关键词】家居智能化；物联网；安禁系统；智能楼宇
一、智能家居的应用分析
（一）门禁系统在智能楼宇安防中应用
在现代智能楼宇建筑中，电子门禁系统不仅起到提升楼宇智能化程度，提升建筑形象档次的作用，同时更是智能楼宇建筑安全防范系统的重要组成部分。由于门禁系统起到了对楼宇建筑出入口的控制作用，他也成为了楼宇安全防范的重要屏障。
（二）智能楼宇概述
在现代智能楼宇建筑中，电子门禁系统不仅起到提升楼宇智能化程度，提升建筑形象档次的作用，同时更是智能楼宇建筑安全防范系统的重要组成部分。由于门禁系统起到了对楼宇建筑出入口的控制作用，他也成为了楼宇安全防范的重要屏障。
（三）智能楼宇对门禁系统的功能需求
现代智能楼宇建筑中，因其建筑的职能作用不同，对安全防范系统的防护等级要求各不相同。因此，对门禁系统的功能、组成结构、设备选型要求及防护等级不同而不尽相同。
（1）门禁系统功能方面需求分析
1、对门区的控制
门禁系统的首要任务就是完成对门区的控制，实现有权限的人员，在规定的时间，可以进入规定的门区。同时，为了保证门区的安全，还要特别要求门在打开超过一定时间，必须有报警提示，以避免因人为忘记关门带来的安全隐患。
在开门方式上，也要求有刷卡开门、卡加密码开门和纯密码开门等几种方式。另外，在特定的智能建筑中，要求要实现就近的两个门实现互锁功能，即在一扇门被打开的时候，另外一扇门绝对不能被打开。在监狱、看守所等场所，还要求有“反胁迫密码报警”功能，以保证在值班干警遭到挟持等情况下，能既保证人身安全，又巧妙的报警。
2、在线巡更
在智能建筑中，保安的巡视是不可或缺的。传统离线式巡更记录不能实时传入系统中，智能化程度不高，门禁系统的读卡器可以直接利用作为巡更点，实现巡更记录的在线实时上传。以门禁系统中的读卡器作为巡更点，以ID卡作为巡更的载体，实现巡更记录的实时上传。在线巡更系统一方面提升了巡更管理系统的智能化程度，另一方面，针对重点防护场所，更是提升了系统的安全防护水平。
3、和监控联动
监控系统是智能建筑中安全防范的基础系统，作为安全屏障的门禁系统，实现和监控图像的联动，更加能将两个子系统的功能相得益彰，堵塞安防漏洞。
门禁和监控的联动包括门禁刷卡联动抓拍、门禁刷卡联动录像、门禁刷卡联动弹出视频图像等。
4、和消防联动
消防系统是智能建筑中不可或缺的组成部分，出现火灾等情况时，消防系统会启动相应措施。而出现火灾等情况是，门禁系统必须及时响应，打开相应门区，确保人员的疏散。因此，门禁和消防系统的联动是智能楼宇建筑中必需的。
（2）系统结构组成方面需求
1、对于不同环境的总线要求
不同的建筑结构对门禁系统的总线连接有不同的需求，一个中小型的门禁系统，和门之间距离不大的环境中，可以采用RS485总线的连接方式。而建筑结构复杂，门与门之间距离超出RS485总线传输能力的现场，则往往选择利用建筑中既有的TCP/IP网络实现系统的数据传输。
2、对于不同环境的读卡器的选择
对于防护等级高的建筑环境，要求门禁系统采用“卡加密码”或“纯密码”方式开门，在选择读卡器时必须选择带键盘读卡器。
而在一些室外安装，又不需要密码功能的现场，则要求使用不带键盘的读卡器。
另外，根据使用卡片的不同，一般常用的是读卡频率125KHz的ID卡读卡器和读卡频率13.56MHz的IC卡读卡器。
3、对门禁系统工作模式的要求
一般智能楼宇中的门禁系统，会要求进出记录的实时上传，以便控制中心及时掌握各个门区的进出情况。而在系统通讯出现中断的情况下，则要求门禁系统具有脱机工作的能力，保存脱机状态下的进出记录，通讯恢复时再上传控制中心。
4、对易于维护的要求
门禁系统作为智能楼宇安防系统的重要屏障，必须具备很好的易维护性。首先要保证一个点出现问题，不影响系统其他设备的正常运行。其次，是要求系统具备一定的故障自诊断功能。
二、智能家居的应用以及对市场的影响
智能家居作为家庭信息化的实现方式已成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居产业的发展具有重大意义。南京邮电大学无线传感器网络研究中心主任、博士生导师王汝传认为“无线智能家居系统是物联网应用的一个具体领域。”这意味着，物联网大潮将会把无线射频的智能家居系统推到一个史无前例的市场高度。
家居智能化技术起源于美国，在家居智能化发展过程中美国最具代表性的传输技术是X-10技术。通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。但就实际情况来看，却远不如想象中乐观。首先迎面而来的便是技术问题。尽管标榜着智能化住宅的建设投资和数量逐步增长，但是建筑本身却存在许多问题，如工程建设水平、工程质量不高，智能系统名不副实、操作复杂，局部家居智能化等等。而物联网的到来，突破了原有的技术瓶颈，赋予了每件物品“生命”，让家居中的产品更加“人性化”。
众所周知，物联网基于IPv6技术的特性，使得每一个物体都可以获得一个IP地址，IPv6将把现实世界的部分关系在互联网上实 现，它的发展是有生命的。IPv6将现实世界的生命体在网上体现出来，是生命与生命之间的联系，人与设备和世界的联系。使得设备更具人性化，更能随着人们的想法而变化，这大大推进了智能家居的发展速度。
众所周知，组成智能家居系统离不开家庭自动化、家庭网络、网络家电、信息家电这四大产品组合。家庭自动化（HomeAutom ation）是指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机接收来自相关电子电器产品，比如外界环境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；使用者可发送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一。
三、结语
未来物联网在智能家居中的应用将会越来越多地渗透于我们生活的每一个角落，为我们的生活提供非常多的方便。物联网的发展史信息社会发展的必然，尽管拥有美好的前景，但在发展的道路上，也面临不少困难，这些困难有标准上的、技术上的，如何克服这些困难，需要社会各个层面在物联网智能家居的关键技术和应用上取得突破。
参考文献：
[1]彭晓珊.关于物联网技术发展及应用前景的研究[J].汕头科技，2010（01）.
物联网与智能家居范文4
【关键词】zigbee技术 物联网 智能家居系统 结构组成 设计实现 分析研究
智能家居系统是一种通过家居平台应用自动控制技术以及通信技术、计算机网络信息技术等先进技术手段设计实现的家居设施互联管理系统，能够实现家居环境以及生活质量的改善提升，具有积极作用和意义。近年来，随着社会经济的发展以及人们生活水平的不断改善提升，对于居住环境质量以及生活品质要求也越来越高，为了满足人们对于家居生活这一需求，智能家居系统在实际中设计应用也越来越多。早期的智能家居系统设计实现主要是以嵌入式家庭网关作为系统设计与应用实现的中心，在实际家居环境与质量的运行监控中有很大的局限和不足，基于zigbee技术的物联网智能家居系统则是以物联网作为智能家居系统的设计应用中心，同时在对于zigbee技术应用实现的基础上，实现对于家居环境、设备以及人员信息的采集，并传给物联网，通过物联网将收集信息传送到互联网的服务器只中，从而通过用户界面在与服务器连接基础上实现对于智能家居系统中各个系统结构的运行情况进行监控管理，以保证家居环境与质量情况等处于良好运行状态，整个系统与传统的智能家居系统相比，具有更为突出的稳定性和可靠性，系统的运行应用优势更为突出。
1 zigbee无线传感网络技术及其特征优势分析
在网络信息技术中，zigbee无线传感网络技术作为一种新技术，本身具有无线网络通信技术的特征优势，能够进行近距离的无线连接传输，并且在实际的网络通信传输中主要是以实现近距离、低成本以及低能耗、高安全性的双向网络通信传输作为发展应用目标的，其在进行数据信息的无线通信与传输过程中，主要是以ieee802.15作为技术标准，具有突出的网络传输信息容量大以及安全可靠性强、兼容性高等突出的特征优势，在实际通信传输中的应用相对比较多。
首先，zigbee无线传感网络技术在实际通信传输应用中的网络通信传输数据信息容量大特征，主要体现在应用zigbee无线传感网络通信技术建立起的通信网络，在实际通信传输中能够实现255个网络节点的设计构建，同时还可以通过网络协调器实现网络数据的通信传输，因此，具有较为突出的网络通信传输数据信息容量。其次，zigbee无线传感网络技术在实际通信传输中还具有较为突出的数据信息通信传输安全性和可靠性，这主要是由于zigbee无线传感网络技术本身采用了碰撞避免机制，以避免数据通信与传输过程中碰撞导致的网络数据传输不稳情况发生，还能够对于传输数据的接收进行保障，对于数据信息通信传输的安全性和可靠性有着很大的安全支撑和技术保障。最后，zigbee无线传感网络技术本身还具有较为突出的兼容性，在实际通信传输中能够与现有的控制网络实现交互链接，并且不会出现冲突抵制情况，具有较大的兼容性。总之，zigbee无线传感网络技术作为一种新技术在网络数据的通信传输中具有较为突出的作用优势并且应用相对比较广泛。
2 基于zigbee技术的物联网智能家居系统设计分析
在进行物联网智能家居系统设计过程中，根据网络通信与数据传输的相关协议规定，物联网自身包含有感知控制层与互联网层、服务管理层、接入层、应用层五个结构层次。因此，在进行物联网智能家居系统设计中，其系统也包括感知控制与接入、服务管理、互联网、应用等五个结构层次。首先，物联网智能家居系统中的感知控制层主要是进行家居环境以及电气设备工作运行参数的感知，并根据家居环境以及电气设备的运行需求，对于电气设备的工作运行状态进行改善。其中，家居电气设备主要包括智能开关以及智能插座、智能红外遥控器、环境感知器、智能水表与电表等，而这些家居电气设备本身不仅设置有无线传感网络接口，并且还具有物联网网关通信，因此，在进行家居电气设备工作运行控制中为zigbee无线传感网络技术提供了一定
基础条件。其次，物联网智能家居系统的接入结构层主要实现系统感知控制层连接端与互联网的连接实现，因此，该结构层主要以物联网网关设备为主。对于物联网智能家居系统来讲，其接入层既能通过zigbee无线传感网络技术或者是其他的网络接口和系统感知控制层进行连接实现，以满足数据的通信传输，同时还能够将终端发送的数据传输到服务器，或者是将服务器远程控制命令传递给服务终端，以满足系统各结构层之间的信息传输。此外，系统的互联网层主要负责物联网与互联网或者是网络运营商的计算机网络，而服务管理层则通过应用服务器和网络服务器、数据服务器对于系统设备的运行进行管理控制。最后，物联网智能家居系统的应用层主要由各种计算机设备构成，以通过网络浏览器或者是用户界面提供人机交互界面。
基于zigbee技术的物联网智能家居系统在进行家居环境与电气设备运行控制与管理过程中，主要是通过zigbee协调器分节点以及zigbee终端器构成，其中，zigbee终端器的节点主要与家居门禁系统以及家居电气系统、温湿度传感器进行连接，并由无线信号传输器进行数据传输，最终通过家居终端系统控制器以及处理器进行控制处理。
3 结束语
总之，进行基于zigbee技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于zigbee的物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。
参考文献
[1]，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[j].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.
物联网与智能家居范文5
关键词：老龄化；物联网；RFID；跟踪识别
中图分类号：TP316 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）06-00-02
0 引 言
目前，中国老龄化日益加剧。根据联合国最新的人口数据预测：2011年后的30年里，中国人口老龄化将呈现加速发展态势，60岁及以上人口占比将年均增长16.55%，2040年60岁及以上人口占比将达28%左右。到2050年，60岁及以上老人占比将超过30%，社会进入深度老龄化阶段。
据调查：目前我国农村空巢家庭已占30%。我国已进入人口老龄化阶段前期。“421”（ 即四个老人、一对夫妻、一个孩子）家庭大量出现，两个独生子女组成的家庭要承担4个甚至更多老人的养老责任，这将给年轻人造成难以承受的压力。
我国目前主要的养老模式大体分为家庭养老、社会养老以及家庭和社会养老的结合。在很长一段时间内，由于家庭规模较大，人口年龄结构相对稳定，家庭养老模式一直占据主要位置。
年轻人要生计，不可能把全部精力放在照顾老人上。因此，养老机构的产生是社会发展的必然产物。但由于受中国传统文化的影响，老人进养老院大多不被人接受，所以，居家养老模式将成为中国养老事业发展的必然。
1 物联网技术概述
物联网（The Internet of things）是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，物联网是在互联网基础上延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物体与物体之间进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是：通过射频识别（RFID）、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，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
2 “基于物联网的智能化居家养老模式”的原理
为解决空巢老人的居家养老问题，本文提出“基于物联网技术的智能化居家养老新模式”，旨在通过信息化手段，利用物联网、传感器技术和RFID射频识别技术，解决空巢老人日常生活问题，从而实现智能居家养老。
随着物联网技术的不断发展，其技术也广泛应用到各个领域。利用物联网的传感器技术和网络监控视频技术，实现智能化居家养老（利用传感器技术，按照自动报警装置，保证老人的人身安全。通过视频可以使老人与子女见面，排解老人的寂寞、孤独。老人若有突发事件，可以通过安防报警系统将信息传给子女和社区人员，使老人得到及时救治），可以有效保障空巢老人的日常生活和精神需求，减轻子女的负担，使子女全身心投入工作中，以达到老有所依居家养老模式，为共建和谐社会起到了推动作用。
“基于物联网的智能化居家养老模式”解决方案的整个智能化系统采用软硬件结合，整合了通讯网络、智能呼叫、智能识别、物联网等科技手段，利用传感器和射频识别（RFID）技术，解决安防、远程视频监控和对话、紧急救治等一系列问题（见图1）。其中RFID对老人可以实时跟踪定位，以便及时处理紧急情况和突发事件，为老人的生命健康安全和舒心的生活质量提供有效保障。
该解决方案基于物联网技术（IOT），通过系统智能化管理，对家中的安防、监控和对老人的监护实现智能化管理，解决空巢老人在家的紧急需求问题，家中老人如有紧急需求问题，可通过应急系统通知到家人和社区人员。
3 基于物联网的智能化居家养老系统的主要功能
3.1 远程视频监控
本系统是一个软硬件结合的平台，采用B/S架构，子女可以通过智能终端（PC、智能手机、平板电脑等），对老人在家中的生活进行实时监控，使子女能够随时随地了解老人的生活情况。由于现在很多老人不会使用电脑或者智能手机，可以通过电视联网，使老人方便和子女视频联系（视频可采用3D技术，使效果更加逼真），享受天伦之乐，消除老人的寂寞感。
图1 居家养老模式
3.2 紧急救治
空巢老人，容易遇到突发事件或疾病，这也是子女最担心的问题。为解决此问题，本方案提出利用传感器识别，当老人遇到突发事件，只需要通过语音告知传感器，传感器感知后传给语音识别系统，对老人的语音进行识别（通过语音系统的算法判断是否是本人），将信息发给子女和社区养老机构（见图2）。如果子女离家较远，可以通过手机终端给社区相关人员开门，使老人得到及时救治。
图2 紧急救治
该智能系统还有定位功能，当老人在室内或室外摔倒，传感器就能自动感知，将信息通过无线网络传输给相关社区人员和子女，使其能以最快速度抵达，使老人得到及时救助。
该RFID是老人手腕上佩戴的一个装置，利用GPS定位系统，社区医护人员可以实时掌握老人的活动信息。这个装置可以间歇的向所在区域的读写卡发送信息，向其计算机系统管理中心发送即时情况（中央计算机的数据库中存放每个老人的信息），一旦老人的信息没有传到计算机管理系统中心，中心计算机管理系统就会发出报警提醒，医护人员可以查看老人在先前阶段的活动轨迹，及时处理突况，使老人在任何地方都能时刻受到社区医护人员的关怀。
3.3 其它安全防护
智能安防系统为老人营造安全、健康、便捷、舒适的家居环境，能够帮助老年人合理安排生活，降低老年人居家生活意外事件的发生，如烟雾探测器、可燃气体泄露探测器等智能家居设备，一定程度上能弥补老年人记忆力缺陷造成的后果。
由于老人年龄大，记忆力减退，很多时候忘记关掉煤气等阀门，结果造成了严重后果。当遇到煤气泄漏、者发生火灾等意外事故时，其安防联动系统开始启用，通过烟雾探测器、可燃气体泄露探测器感知，启用自动报警系统，门窗自动打开，总燃气阀和总电源自动切断，排气扇开始工作，并将信息传给社区相关机构，使相关人员能及时赶到，降低损失，使老人的人身安全和财产损失得到保障。
4 “基于物联网技术的智能化居家养老新模式”的意义
基于物联网技术的智能化居家养老新模式，是家庭亲情和高科技的最新结合，为老年人提供日常生活服务、健康管理、实时安全监控和精神慰藉等服务。它不同于传统的养老方式，因为它既体现了家庭成员的亲情，也融合了高科技的辅助功能。所以，智能居家养老模式实际上是在远程科技的体系上建立的一个支持家庭温情养老的新型社会化服务体系（见图3），是其它养老模式的补充与完善，不仅解决了我国家庭养老资源弱化的问题，也符合中国一向提倡的“孝”文化。
图3 新型养老服务平台
5 结 语
随着中国社会老龄化的加剧，一个适合老年人居家的养老模式越来越重要。本文所介绍的“基于物联网技术的智能化居家养老新模式”极大程度地满足了未来社会老年人的生活需求，因而这种新模式的推广具有很大的意义。
参考文献
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物联网与智能家居范文6
【关键词】物联网 智能家居 产业链
1 物联网智能家居概述
智能家居概念的起源很早:20世纪80年代初,随着大量采用电子技术的家用电器面市,住宅电子化开始实现;80年代中期,将家用电器、通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体,又形成了住宅自动化概念;至80年代末,由于通信与信息技术的发展,出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统,这在美国被称为Smart Home,也就是现在智能家居的原型。
智能家居在WiKi百科中定义如下:以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。进入21世纪后,智能家居的发展更是多样化,技术实现方式也更加丰富。总体而言,智能家居发展大致经历了4代。第一代主要是基于同轴线、两芯线进行家庭组网,实现灯光、窗帘控制和少量安防等功能。第二代主要基于RS-485线、部分基于IP技术进行组网,实现可视对讲、安防等功能。第三代实现了家庭智能控制的集中化,控制主机产生,业务包括安防、控制、计量等业务。第四代基于全IP技术,末端设备基于zigbee等技术,智能家居业务提供采用“云”技术,并可根据用户需求实现定制化、个性化。目前智能家居大多属于第三代产品,而美国已经对第四代智能家居进行了初步的探索,并已有相应产品。
近年来,物联网成为全球关注的热点领域,被认为是继互联网之后最重大的科技创新。物联网通过射频识别(RFID)、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。物联网的发展也为智能家居引入了新的概念及发展空间,智能家居可以被看作是物联网的一种重要应用。基于物联网的智能家居,表现为利用信息传感设备(同居住环境中的各种物品松耦合或紧耦合)将家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起,并与互联网连接起来,进行监控、管理信息交换和通讯,实现家居智能化。其包括:智能家居(中央)控制管理系统、终端(家居传感器终端、控制器)、家庭网络、外联网络、信息中心等。
2 物联网智能家居现状分析
2.1 国内外发展现状
自1984年世界上第一幢智能家居在美国建成以来,欧美和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。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。自1998年微软提出“维纳斯计划”之后,相关行业都在积极推动这个产业的发展。但是从严格意义上来说,目前仍处于初级启动阶段。图1～3分别为2005～2009年国外智能家居产能产量统计、国外智能家居产品消费统计以及国外智能家居主要消费领域统计。
美国智能家居以数字家庭和数字技术改造为契机,偏重于豪华感,追求舒适和享受,但其能源消耗很大,不符合现阶段世界范围内低碳、环保和开源节流的理念。日本的智能家居是开发、设计、施工规模化与集团化,以人为本,注重功能,兼顾未来发展与环境保护,大量采用新材料、新技术,充分利用信息、网络、控制与人工智能技术,实现住宅技术现代化。德国的智能家居追求专项功能的开发,注重基本的功能性。韩国政府对智能小区和智能家居采取多项政策扶持,规定在汉城等大城市的新建小区必须具有智能家居系统,目前韩国全国80%以上的新建项目采用智能家居系统,产生了像三星、LG等知名的智能家居品牌。
中国智能化住宅的发展,在经历了近10年的探索阶段之后,建筑面积目前已达到400亿平方米,预计到2020年还将新增300亿平方米。2010年中国的智能建筑将会达到9000幢。全国智能化住宅小区的建设数量,未来十年将达到上万个。中国智能家居产业中北京、上海、深圳发展相对超前:深圳的智能家居在布线方面做得比较好,前瞻性较强,考虑电源、空调、电话、电视、网络等方面较周全,预埋智能布线的观念比较超前;北京的智能家居在考虑功能和地方风格方面做得比较好;上海浦东新城区的城区规划和小区布置更符合上海这样一个商业化大都市的需求。青岛海尔和霍尼韦尔的示范应用值得借鉴。青岛东城国际作为U-home智能家居示范项目,曾在2008年底让前1000户业主享受到了U-home智能系统带来的便利与舒适。
2.2 标准化现状
与智能家居关联的技术、产业众多,涉及的技术标准体系比较广泛,如电子、通信、建筑业、家电等几个领域。
(1)电子信息领域
工业与信息化部成立“家庭网络标准工作组”、“资源共享、协同服务标准工作组(IGRS)”和“数字电视接收设备与家庭网络平台接口标准”工作组,提出国家标准立项计划共19项;
中国电子技术标准化研究所组织相关国内企业在IEC/TC100提交了家庭多媒体网关规范(现已进入CD阶段),在ISO/IEC/JTC1/SC25提交了闪联系列技术标准(现已进入FCD或CD阶段)。
(2)通信领域
中国通信标准化协会组建了家庭网络特别工作组,于2006年颁布了首批2个标准;
在3GPP提出与轻量级IPv6相关的移动通信标准。
(3)建筑与社区信息化领域
国家标准化管理委员会于2006年颁布了由国家建设部制定的《建筑及居住区数字化技术应用》系列国家标准,包括四个子标准;
2008年4月,全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会(SAC/TC426)成立,负责智能建筑物数字化系统领域国家标准的制修订工作。
(4)家电领域
国家发展和改革委员会于2006年颁布了由中国家用电器研究院制定的QB/T2836-2006《网络家电通用要求》
由于物联网的发展给智能家居带来新的内容,因此近期基于物联网的智能家居还需要进一步开展标准化工作,如2010年2月2日,中国通信标准化协会(CCSA)泛在网技术工作委员会(TC10)成立,其中智能家居相关标准也已立项,标志着我国开始在物联网智能家居标准领域进行深入的研究。
2.3 物联网智能家居产业特点
总的来说,我国物联网智能家居产业有如下特点:
(1)需求旺盛
随着国家经济的发展和人民生活水平的提高,物联网智能家居的应用需求日益增强。虽说智能家居在国内已发展10年多,但仍然面临着传统解决方案性能单一、价格高、难以规模推广的发展“瓶颈“。不过随着物联网的发展,智能家居行业将迎来新机遇。
(2)产业链长
智能家居涉及土建装修、通信网络、信息系统集成、传感器件、家电、医疗、自动控制等多个领域。
(3)渗透性广
由于智能家居涉及的业务渗透到生活的方方面面,因此其产业链长,导致行业的渗透性强。
(4)带动性强
能够带动建筑、制造业、信息技术的诸多领域发展。
2.4 物联网智能家居现状分析
基于物联网的智能家居从体系架构上来看,由感知、传输和信息应用三部分组成。感知指家居末端的感应、信息采集以及受控等设备,传输包括家庭内部网络和公共外部网络数据的汇集和传输,信息应用主要是指智能家居应用服务运营商提供的各种业务。物联网智能家居产业链现状如图4所示:
图4 物联网智能家居产业链现状
可以看出,作为物联网重要的应用,智能家居涉及多个领域,相对于其它的物联网应用来说,拥有更广大的用户群和更大的市场空间,同时与其他行业有大量的交叉应用。目前,智能家居应用多是垂直式发展,行业各自发展,无法互联互通,并不能涉及到整个智能家居体系架构的各个环节,如家庭安防,主要局限在家庭或小区的局域网内,即使通过电信运营商网络给业主提供彩信、视频等监控和图像采集业务,由于业务没有专用的智能家居业务平台提供,仍然无法实现整个家庭信息化。但也应看到,智能家居已经发展很多年,业务链上各环节,除业务平台外,都已较为成熟,而且均能获得利润,具有各自独立的标准体系。在都有各自的“小天地”但规模相对较小的现状下,要在未来实现规模化发展,还有许多问题亟待解决,如图5所示。
造成目前智能家居现状的原因是多方面的,包括前期政府扶持不够、资金投入不足、行业壁垒、地方保护,以及智能家居和物联网相关技术短期内不成熟等。由于智能化家庭是社会生产力发展、技术进步和社会需求相结合的产物,随着人民生活的提高、国家部门的扶持,相关行业协会的成立,智能家居将逐步形成完整的产业链,统一的行业技术标准和规范也将进一步得以制定与完善。智能化家庭网络正向着集成化、智能化、协调化、模块化、规模化、平民化方向发展。
3 物联网智能家居发展建议
政府推动示范项目,使拥有一定智能家居技术、行业用户、相关产品、解决方案的厂商企业得到更多资金支持,使用户得到消费补贴等实惠,从而带动物联网技术发展,推动智能家居应用。物联网智能家居系统的可集成性是建立在系统的开放性基础之上的,要求系统所采用的协议必须有广泛的产品支持,并不断加强建立统一的物联网智能家居标准的步伐。要想在未来实现规模化发展,需要出现涉及整个业务链的智能家居业务运营商,提供整个业务链的解决方案、业务集成以及设备维护等,这样才能使得业务链良性发展,进一步促进家庭保险业、服务业、金融业等其他行业以及三网融合的发展。智能家居核心位置企业应研发共用平台,降低中小厂家研发成本和技术门槛;培养专业物联网智能家居服务和技术人才,包括方案、开发、设计、业务支撑等。国家和相关部门和地方政府应大力支持,按“急用先行、采监先行、城市先行和以点带面”原则,有规划、有步骤地扎实、积极推进,形成2～3个重点发展区域,强调地域特色并进一步推广;产业链各方应借鉴国际先进研究成果,针对国内实际需求,共同为实现智能家居在国内的跨越式发展而努力。
4 结束语
智能家居作为家庭信息化的实现方式,已成为社会信息化发展的重要组成部分。从个人、公共服务以及政府需求来看,凸显出发展智能家居产业的迫切性。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下,物联网将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口,对智能家居产业的发展具有重大意义。物联网技术的发展与成熟,使得跨产业、跨领域技术和业务融合成为现实,并成为智能家居行业的产业化加速器。在物联网给智能家居产业带来机遇的同时,物联网和智能家居所面临的问题同样是不可忽视的,挑战与机遇并存。
参考文献
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[2] 于明,胡前笑,周伟杰. 运营商M2M技术与业务发展策略研究[J]. 通信世界, 2009(40).
[3] 智能家居技术趋势扫描[J]. 数字社区&智能家居, 2008(10).
【作者简介】
童晓渝:管理学博士,高级工程师。现任中国联通集团研究院院长,对信息与通信技术、业务运营和经营管理有着丰富的实践与研究。曾参与多项重大项目,并获多项科技进步奖、管理创新奖和发明专利,出版过多本著作。
房秉毅:现任职于中国联通研究院研发部,高级工程师,博士,主要从事核心网新技术、物联网等方面的研究。
张云勇:博士后,高级工程师,中国通信学会高级会员,目前在中国联通研究院从事相关技术的研究,主要研究方向为下一代网络、IPv6、3G核心网与软交换、WiMAX。曾作为主要研究人员参与了总装备部项目、教育部博士点基金项目、863项目、国家自然科学基金项目、国家科技部项目的研究。
2010年世界电信日主题与上海世博会主题相互辉映
