【物联网概论结课论文】物联网技术在智能家居中的应用

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智（智能）
数据库、数据挖掘、信息资源管理、人工智能、云计算
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传（传输）
异构网格统一通信技术、传输设备、模块、芯片、标准
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感（感知）
传感器件、传感网、模块、芯片
3.
3
智能家居是以住宅为平台，利用先进的计算机技术、网络通讯技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并将与家庭生活有关的设备进行集成，以构建高效、舒适、安全的生活环境。除了提供舒适、安全、高品位的家庭生活空间外，智能家居还可将家居生活由原来被动静止的结构转变为具有能动智慧的工具，从而提供全方位的信息交换功能。事实上，智能家居系统是用于实现家居智能功能的设施。
并且，随着时代的发展，人们已经不拘泥与传统的家居享受方式。假山流水早已是高档住宅的必需之物，主人可以根据自己的喜好，或者情况的不同，随心所欲的调整假山上的流水方式；家中的灯光模式，即灯光数量、灯光颜色、灯光效果等，也可以随着场合的不同随意的更改；将3D影院搬入家居也已经是现在的潮流，足不出户，就可以在家里带上3D眼镜体验3D效果带来的视觉冲击；在外面可以通过手机远程遥控自己家中的各类电器，比如回家前可以远程遥控自己的空调，令其先制冷，遥控自家的热水器，将热水先烧开；回家的路上车子的信息被阅读器识别，在快到家中的时候，大门自动打开，并显示欢迎回家之类的标语等。传统的观念已经很难满足诸如此类的需求，引入新的概念，改变传统方式，才会在这个问题上取得突破性进展。
1.
1.1
自从温家宝总理2009年8月在无锡考察提出“感知中国”中心之后，全国掀起了一股物联网热，现在，物联网已经在我国交通、物流、医疗、食品安全、安全防范、城市管理、安全监管、环境保护等方面得到了广泛的应用。本文着重介绍关于物联网在智能家居上的重要应用，分析目前智能家居的发展状况,给予一些发展建议。
随着经济的飞速发展，国民收入日趋增长，一些富裕的人们已经不再单方面追求财产的数量，而是越来越注重生活的质量，如何生活的更轻松、更快乐、更放心则是他们的首要目标。而众所周之，住宅的建筑面积大，人们在享受住宅带来的宽敞的居住条件的同时，也不得不面对随之而来的一些问题。最明显的无疑是打扫、安全方面，由于居住面积很大，普通住宅里一个人就能完成的工作，在住宅中就显得捉襟见肘，工作量大大提升，即使外聘保姆，特别是安全方面，效果也甚微。可见如何在住宅中实现轻松管理，在享受宽大的住宅面积的同时也不会为其他事情感到烦恼，这是家庭用户亟待解决的问题。
第二，基于传感器的应用。在想要控制和管理的对象周围布置大量的传感器节点，通过节点采集监控对象的信息，并将这些采集到的信息传送到信息处理中心，从而根据采集到的信息构建一个对“物”进行监控和管理的物联网。
第三，基于M2M的应用。这里的M既可以是人(Man)，也可以是机器(Machine)，M2M泛指人、机器之间建立连接的所有手段和技术，涵盖了增强机器设备通信和网络能力的技术，其技术目标是促进设备的智能化。通过M2M技术，可以构建人对机器(Man to Machine)、机器对人(Mac hine toMan)、机器对机器(Machine to Machine)的物联网。
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完整的智能家居系统主要包括八个子系统：智能照明控制系统、智能安防系统、家庭环境控制系统、背景音乐系统、家庭娱乐系统、家庭能量管理系统、家庭信息处理子系统、家庭网络系统。
智能照明控制系统可以实现灯光照明的多样控制、远程控制以及联动控制。其优越性：一是具有良好的节能效果，二是可延长光源寿命，三是可改善生活环境，四是可实现多种照明效果以及场景灯光控制。
2.
物联网要实现物与物之间的感知、通讯、识别等功能，需要解决许多关键技术，包括：传感器感知技术、联系物与物的互联和组网技术、各种应用的开发技术。从技术架构上看，物联网分为三个层面：感知层、网络层和应用层。
图2-1物联网技术架构示意图
感知层相当于人体的五官、皮肤等神经末梢，用于识别物体、采集信息，包括各种物理量、化学量、音频、视频、标识等，并将感测到的信息传送给其他设备。其支撑的物联网技术包括：温湿度传感器技术、浓度传感器技术、RFID射频技术、二维码技术、GPS技术等。
物联网技术在智能家居中的应用
（报告正文）
[摘要]本报告主要介绍了物联网技术在智能家居领域的应用。报告首先回顾了物联网的概念和技术架构。在此基础上对智能家居系统进行了概述，详细介绍了智能家居系统的技术架构，阐述了物联网技术在智能家居中的应用，最后针对物联网智能家居领域提出了其存在的问题及发展前景。
关键字：物联网；智能家居；信息技术；发展方向
（7）事件定时管理：
可以个性化定义各种灯及电器的定时开关事件，一个事件管理模块总共可以设置多个事件，完全可以将每天、每月、甚至一年的各种事件设置进去，充分满足用户的实际需求。可设置早上定时起床模式，晚上自动关窗帘模式，还有出差模式（摸拟有人在家以防小偷）等。
（8）设备联动控制：
根据家庭里设置的各种传感器探测到的信息，按照事先设定的条件，联动相应的设备，以达到节能、环保、舒适、方便的功能。
1.2
物联网是通过许多技术实现的，从应用末端感知的核心技术角度，物联网技术可以分为以下三大类：第一，基于RFID的应用。在想要监控和管理的对象上嵌入RFID智能标签，这样，借助已有的网络技术、数据库技术、中间件技术，就可以构建一个由大量的读写器和无数移动的电子标签组成的物联网，也就是基于RFID的物联网。
我国早在1999年就提出了类似概念，当时称作“传感网”。中科院在1999年就开始了传感网的研究，我国的科研发展水平在全世界处于前列。2009年IBM首席执行官彭明盛首次提出智慧地球的概念，也称为智能地球，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，并且被普遍连接，形成所谓“物联网”，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。2009年8月7日，温家宝总理视察无锡，提出“在激烈的国际竞争中，在无锡加快建立中国的感知中国中心”。此后，全国掀起了一股物联网热。
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从智能家居的角度，可以通过一个例子形象地描述物联网。周末的早晨，当你还在熟睡的时候，你预定的闹铃响了，如果你按掉了闹铃，这个时候，闹钟会送出一个信息给咖啡机说：“先等一会，××先生/小姐还在熟睡，15分钟后再煮咖啡。”咖啡机接到信息的同时又会发送一个信息给烤面包机等15分钟再烤面包，通过这样的物与物的交流，我们的居家生活将变得智能和有趣。
表2-1展示的是在三个技术层级上再次细化分解的六个层级。
表2-1物联网技术机构的细化层级
序号
关键环节
主Βιβλιοθήκη Baidu内容
6
管（监管）
监管法规、信息安全、技术标准、隐私保护
5
运（运营）
物联网服务、商业模式创新、IDC、Call center、计费、管理、电子商务、运维服务
4
用（应用）
行业应用平台、中间件、行业特殊需求的技术实现、用户体验、行业应用模型标准化
智能家居的应用层
应用层是将物联网技术和智能家居专业技术相结合来实现家居智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术和传统家居的深度融合，这主要体现在智能电网应用、家庭医疗应用、多媒体娱乐应用、家庭安防应用和家庭控制应用等。除此之外，应用层还为家庭服务商提供有第三方借口，以提供便于人们生活的各种服务。
网络层相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息，是实现物联网功能的纽带，需要将物联网上数以万计的各个传感器节点连成互相协助，高效运行的网络。其支撑的物联网技术包括：无线传感网络技术、移动通信技术、互联网技术等。
应用层是物联网和各行业用户的接口，根据各行业的需求，定制开发实现各种行业智能管理功能，包括应用支撑平台和应用服务平台。目前，物联网已经在我国交通、物流、医疗、食品安全、安全防范、城市管理、安全监管、环境保护等方面得到了广泛的应用。
依据前文述及的物联网体系架构，家居物联网可以分为感知层、网络层和应用层。
智能家居的感知层
全面感知是物联网技术的一个特征，即利用射频识别(RFID)、二维码、GPS、摄像头、传感器等感知、捕获、测量技术手段，随时随地地对感知对象进行信息采集和获取。在智能家居中，感知对象分为人们所生活的家庭环境和人本身，传统智能家居中的8大子系统可作为感知层的执行设备。除此之外，物联网智能家居系统还应用了许多典型的感知技术，比如无线温湿度传感器，无线门磁、窗磁，无线燃气泄漏传感器等。
（2）智能无线遥控：
一个遥控器,实现对所有灯光、电器及安防的各种智能遥控以及一键式场景控制，实现全宅灯光及电器的开关、临时定时等遥控，各种编址操作，一键式情景模式，配合数字网络转发器，实现本地及异地万能遥控。
（3）一键情景控制：
一键实现各种情景灯光及电器组合效果，可以用遥控器、智能开关、电脑等实现“回/离家、会客、影院、就餐、起夜”等多种一键。
智能家居是一个多功能的技术系统，包括可视对讲、家庭内部的安全防范、家居综合布线系统、照明控制、家电控制、室内环境状况监测和设备控制、远程的视频监控、声音监听、家庭的影音系统，还有包括远程医疗、远程教学等。家居智能化包含的内容比较多，而且国内目前的产品总线制、电力线载波、无线等方式，在网络连接方面基本上采用总线制联网、电话联网或者通过以太网方式来实现。
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智能家居是IT技术（特别是计算机技术）、网络技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。由社会背景之层面来看，近年来信息化的高度发展，通信的自由化与高层次化，业务量的急速增加与人类对工作环境的安全性、舒适性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大为增加，在科学技术方面，由于计算机控制技术的发展与电子信息通信技术的成长，也促成了智能家居的诞生。
可以实现用电话或手机远程控制整个智能住宅系统以及实现安防系统的自动电话报警功能，无论您在哪里,只要一个电话就可以随时实现对住宅内所有灯及各种电器的远程控制，离家时，忘记关灯或电器，打个电话就可实现全关，回家前，打个电话可以先把热水器启动，空调打开；若配置了安防系统，则当家里发生入室盗窃等各种险情，安防系统自动拨打预设的电话号码。
智能家居的网络层
物联网中的网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，除此之外，还包括家居物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。在智能家居中，网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力，如对数据库的应用等。在网络层中，尤其要处理好可靠传送和智能处理这两个问题。
从字面上解释，物联网就是“物与物相连的网络”（Things of Internet），它的核心和基础是互联网，在互联网基础上的延伸，实现任何物品通过互联网进行信息交互和通讯。它是通过射频识别（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，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念。
（4）IPAD管理：
可以通过IPAD通过无线控制方式实现对全宅灯光、电器、安防等系统的各种智能控制与管理，通过功能最强大的电脑软件可以实现对整个数字住宅系统的本地及INTERNET远程配置、监控、操作和维护以及系统备份与系统还原；包括用对灯光系统，电器系统，安防系统，等各大系统的智能管理与监控。
（5）电话远程控制：
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从这样的理念出发，整个智能家居的技术需要形成了一个智能的整体，环环相扣智能联动。而这些技术在目前是部分可实现的。采用物联网技术的智能家居系统可以通过以下几种方式实现对家居系统中的各种设备的控制：
（1）传统手动控制：
保留智能住宅内所有灯及电器的原有手动开关、自带遥控等各种控制方式，对住宅内所有灯及电器，无需进行改造，保留原有的手动开关及自带遥控等各种控制方式，充分满足家庭内不同年龄、不同职业、不同习惯的家庭成员及访客的操作需求；不会因为局部智能设备的临时故障，导致不能实现控制的尴尬。
（6）INTERNET远程监控：
通过互联网实现远程监控、操作、维护以及系统备份与系统还原，通过用户授权，可以实现远程售后服务。无论在世界各地，只要通过INTERNET网都可随时了解家里灯及电器的开关状态，包括远程控制，随时根据需求，更改系统配置、定时管理事件，还可随时修改报警电话号码；若授权工程师服务人员，可以让他们协助远程售后服务。