物联网应用于智能家居

物联网应用于智能家居（共12篇）

物联网应用于智能家居 篇1

物联网作为继互联网技术之后的IT产业的一个全新的发展方向, 将在国民经济中占有非常的地位。目前, 物联网是全球信息技术研究的热点问题, 各国都把它的发展提高到了国家级的战略高度, 信息产业普遍称之为继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。

1 物联网的引入

1.1 物联网产生的背景

物联网的产生主要有两方面的原因。一是主要根源于在很多领域在技术方面的发展成熟, 二是也有其先进时代的经济环境背景的原因。⑴经济环境背景的原因。从2009年爆发的全球性经济危机开始, 全球经济走入一个低谷。按照经济发展的规律, 经济走入低谷后, 必然需要一个新技术的产生, 为大多数工业产业的上升提供新的革命性的的技术应用价值, 从而带动大规模的产业投资的产生和新一轮的消费增长。⑵技术发展成熟的推动。随着微型制造业的日益发展成熟, 特别是传感器技术、RFID (射频识别技术) 、电子标签、互联网络技术、IP宽带化和计算机技术的快速发展, 从而为物联网技术的提出了有力的全方面的技术支撑。

1.2 物联网的定义

物联网 (Internet of Things) 指的是将无处不在的末端设备和设施, 例如传感器、移动终端、工业系统、家居智能设施、视频监控系统、贴上电子标签 (RFID) 的各种资产、携带无线终端的个人与车辆, 通过通讯网络实现互联互通、应用大集成、以及基于云计算等模式, 实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化服务。

1.3 物联网关键技术

⑴射频识别 (RFID) 技术。RFID技术是一种无接触的自动识别技术, 实现对静态或移动待识别物体的自动识别, 用于对采集点的信息进行“标准化”标识。这项技术可以实现全天候的、无需接触的、可同时对多个物品进行自动化识别。RFID在物联网技术体系中起到了物品感知的作用, 是物联网实现“物-物”相联中, 感知物的来源。⑵传感器技术。信息采集是物联网的基础, 而目前的信息采集主要是通过传感器、传感节点和电子标签等方式完成的。传感器将获取来的物品的信息进行收集, 然后通过网络发送出去。传感器技术主要有两个方面, 一是采集信息, 二是传感器的网络化。⑶有线、无线通讯网络技术。通讯网络技术又细分为近程通讯技术和远程传输技术两种。近程通信技术主要包括RFID、蓝牙、电子标签等。远程传输技术主要就是Internet。⑷庞大数据的挖掘融合与处理技术。在物联网中, 通过无处不在的终端设备采集来的信息数据量非常庞大, 必须对这些数据快速进行处理, 并将处理结果实时反馈给物联网的终端设备, 这需要先进的网络传输和庞大数据快速处理能力。

1.4 物联网的层次结构

物联网要实现“物-物”之间的感知、通讯、处理等功能, 需要很多关键技术。根据这些关键技术, 我们将物联网体系结构分为3个层次, 即:感知层、网络层、应用层。下图给出了物联网中的3个层次的关系。

2 物联网技术应用于智能家居

智能家居是一个多功能的技术系统, 包括房屋内部的安全防范、报警系统、可视对讲系统、灯光控制、家用电器智能控制、室内环境状况监测、远程的视频监控控制, 还有包括通过网络进行医疗、教学等。

2.1 智能家居的几种控制方式

⑴通过移动终端控制。住户可以使用手机、PAD等移动终端, 通过网络对家庭内的很多智能电气系统进行远程操作控制。例如房屋出现非法入侵、设备故障、燃气泄漏、漏水等, 可以远程在指定手机上报警, 并可以将报警区域的监控图像实时传送到指定手机上。主人可以方便的使用手机、PAD、笔记本电脑等移动终端, 通过网络控制房屋的各种智能设备。⑵通过Internet进行远程监控。通过Internet互联网络随时可以了解家里的情况, 例如可以随心所欲的控制灯光的开、关, 可以定时控制电气的煮饭时间等。这样, 我们在办公室就可以控制家里所有设备的运行, 这样大大节省时间, 提高效率。⑶事件定时控制。我们可以通过网络个性化的定义家用电器的开关、控制设置等事件, 可以每天定制在什么时间事件自动触发, 例如晚上几点窗帘自动关闭, 早上几点窗帘自动打开, 叫醒主人起床。

3 结论

物联网技术是对互联网技术的延伸和扩展后生成的一种网络技术, 其终端不再单纯局限于计算机, 而是延伸和扩展到了任何物品和物品之间, 即“物-物”相联, 从而使得万物都可以通过这个网络方便、迅捷的进行信息交换和通讯。

智能家居系统, 是物联网技术应用的一个极其微小的方面, 由于智能家居系统为人们的生活起居带来了极大的方便, 所以它必然人们家居生活的必然发展趋势。

参考文献

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物联网应用于智能家居 篇2

王宇1 李继春2

（1.北京交通大学经济管理学院，北京，100044 2.交通运输部水运科学研究院，北京，100088）

摘要：本文简要介绍了物联网、智能港口的相关概念和发展前景，并根据国内物联网的研究现状提出对智能港口物联网的架构，为中国物联网在智能港口中的应用研究提供了参考。关键词：物联网；智能港口；集装箱； RFID 引言

物联网(The Internet of Things)就是“物物相连的互联网”，是通过射频识别(RFID)、红外传感器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，进行信息交换和通讯，以实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。本文在综述物联网发展现状和关键技术的同时，提出了物联网在智能港口中的应用前景，并在应用前景下提出智能港口中物联网技术框架。

1.物联网的发展现状

1.1物联网在国外的发展

2005年在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟发布了《互联网报告2005：物联网》，正式提出物联网概念，并指出无所不在的物联网时代即将来临，世界上所有的物体从轮胎到牙刷，从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行信息交换。日本提出的“i-Japan”以及IBM所倡导的“智慧地球”，点燃这一概念的产业化热情。美国奥巴马总统就职后，积极回应了IBM提出的“智慧地球”的概念，并很快将物联网的计划升级为国家战略[1]。目前，美国拥有技术及标准的全球优势地位，并且已在多个领域应用物联网，例如得克萨斯州的电网公司建立了智慧的数字电网。

欧盟为了加强对物联网的管理，消除物联网发展的障碍，制定了一系列物联网的管理规则，并建立一个有效的分布式管理架构，使全球管理机构可以公开、公平、尽责的履行管理职能[2]。此外，为了提高物联网的可信度、接受度、安全性，欧盟积极推广标准化，执委会将评估现有物联网相关标准并推动制定新的标准，确保物联网标准的制定是在各相关方的积极参与下，以一种开放、透明、协商一致的方式达成。从目前的发展看，欧盟已推出的物联网应用是对药品使用专用序列码从而提高了欧洲在对抗不安全药品和打击制假方面的措施力度。

1.2物联网在国内的发展

我国中科院早在1999年，就启动了传感网的研究，并已建立了一些实用的传感网[3]。与其它国家相比，我国技术研发水平处于世界前列，在世界传感网领域，中国、德国、美国、韩国等国成为国际标准制定的主导国。据中国电信介绍，目前中国电信开发的物联网应用已经超过了1O项。而日前，无锡传感网中心的传感器产品在上海浦东国际机场和上海世博会被成功应用。温家宝总理2009年8月在江苏无锡考察时提出了“感知中国”，推进物联网发展，11月底，温总理在江苏南京考察时再次表示，当前，流通行业要大力运用网络技术，特别是物联网技术，实现流通现代化。自2009年8月温家宝总理提出“感知中国”以来,物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一，写入“政府工作报告”，物联网在中国受到了全社会极大的关注，其受关注程度是在美国、欧盟、以及其他各国不可比拟的。2.物联网的关键技术

物联网主要涉及的关键技术包括：射频识别(RFID)技术，传感器技术、传感器网络技术、网络通信技术等。2．1射频识别(RFID)技术

RFID技术是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别对象并获取相关数据。RFID为物体贴上RFID标签，具有读取距离远、穿透能力强、无磨损、非接触、抗污染、效率高、信息量大等特点。RFID技术是物联网最关键的一个技术。2．2传感器技术

传感器负责物联网信息的采集，是实现对现实世界感知的基础，是物联网服务和应用的基础。传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受捡出功能，并按照一定规律转换成与之对应的有用信号的元器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。2．3传感器网络技术

传感器网络综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，通过嵌入式系统对信息进行处理，并通过随机自组织无线通信网络以多跳中继方式将所感知信息传送到用户终端，从而真正实现“无处不在的计算”理念。2．4网络通信技术

传感器的网络通信技术为物联网数据提供传送通道。传感器的网络通信技术分为两类：近距离通信和广域网络通信。在近距离通信方面，以IEEE 802.15.4和2.4GHz 为代表。在广域网路通信方面，IP互联网、2G／3G/4G移动通信、卫星通信技术等实现了信息的远程传输，特别是以IPv6为核心的下一代互联网的发展，将为每个传感器分配IP地址创造可能，也为物连网的发展创造了良好的基础网条件。

3.物联网在智能港口中的应用前景

3．1智能港口的概念

智能港口是一个基于现代电子信息技术面向港口运输的服务系统。它的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为港口服务参与者提供多样性的信息服务。可见智能港口迫切地需要和物联网技术紧密的结合，实现港口服务的数据共享和稳定高效。

3．2智能港口在中国的发展

我国的研究人员对物联网在集装箱码头的应用研究是从跟踪发达国家发展的同时，逐渐有了自己的创新。参与这方面研究的有交通运输部水运科学研究院、中国集装箱标准协会、上海港、中集、中远等科研机构及一些企业，并取得了一些初步的成果。其中，由交通运输部水运科学研究院牵头，多家单位合作的针对无源电子标签的“集装箱电子标签”研究成果，已经在重庆寸滩港取得了卓有成效的应用，该成果的应用已经显现物联网技术在集装箱码头中的应用，并具有智能港口的雏形[4,5]。

3.3基于物联网的智能港口技术架构

基于物联网的智能港口可划分为一个由感知层、网络层和应用层组成的3层体系，如图所示：

图1基于物联网的智能港口技术架构

智能港口的感知层包括港区内作业设备和作业区域的条码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、各种传感器，感知层的主要作用是感知和识别物体，采集并捕获信息。

智能港口网络层包括无线网络接入物联网管理中心和信息中心，并利用网络的能力对海量信息进行智能处理的部分。也就是说网络层不但要具备网络的能力，还要提升信息处理的能力。同时，对海量的物联网提供的数据和信息进行分析处理，提升对智能港口的洞察力，实现港口真正的智能化。

智能港口应用层是将物联网技术与智能港口的需求相结合，实现港口智能化应用的解决方案。智能港口通过应用层最终实现信息技术与智能港口的深度融合，对智能港口的发展具有广泛的影响。应用层的关键在于在信息化的过程中，能满足港口管理系统的各个环节智能交流，精确管理的目标。

3.4基于物联网的智能港口应用前景

以集装箱出口为例，当集卡以规定速度驶入检查桥时，检查桥处的感知设备自动读取集装箱和集卡相关信息，并通过无线网络与港口信息管理平台进行信息验证，验证通过后，信息管理平台将调度信息发送给计划生产的机械，并将路线信息以图形化显示在集卡信息屏中，同时检查桥的电子杆自动抬起，集卡司机根据信息屏的显示的行驶路线将车开到指定地点，此过程无需人工干预，可实现不停车通过检查桥。当集卡依据指令到达堆场指定地点后，已经接到作业指令的场桥将集装箱吊离集卡，场桥感知设备自动读取集装箱信息，该信息经验证后，将计划箱位以图形化显示在场桥信息屏中，场桥司机可以通过该界面，清楚知道集装箱的作业位置。在完成集装箱落位后，感知设备自动读取集装箱和箱位信息，经验证通过后，集卡和场桥司机都将得到下一条作业指令信息。当装卸船作业开始后，集卡、场桥、岸桥都接到了信息指令并到达指定地点，集卡司机到达指定地点后，场桥司机按照指令，将指定集装箱放入指定集卡，场桥感知设备自动读取集装箱和集卡信息，经验证通过后，集卡和场桥司机都将得到下一条作业指令信息，集卡司机根据指令信息将车按指定行驶路线停在指定位置上，已经接到作业指令的岸桥将集装箱吊离集卡，岸桥感知设备自动读取集装箱信息，经验证通过，并将配载箱位以图形化显示在岸桥信息屏中，岸桥司机便可以通过该界面，清楚知道集装箱的作业位置。集卡和场桥司机都将得到下一条作业指令信息，完成本次作业。此外，集卡之间可以实现物与物的信息交互，不需要人为参与，前后车之间可以给予安全距离信息提示，车与车感知可以解决盲区，能够有效防止交叉口行车安全。

可见，基于物联网的智能港口，能够实现物与物之间信息共享和动态协作，提高了港口作业的效率、准确度和可视化程度，是安全畅通，环保高效的现代化智能港口。

4.结束语

物联网技术在目前的集装箱码头中已经有初步的研究和应用。随着物联网技术的进一步发展，物联网技术必将进一步渗透到集装箱码头的发展和建设中，具有重要的经济价值和研究意义。我国应加快研究和推广具有自主核心技术和中国特色的智能港口，力争在未来世界港口智能化中占据一席之地。

参考文献

浅谈物联网在智能农业的相关应用 篇3

【摘 要】随着计算机科学技术的迅猛的发展，农村信息化成为一种趋势，物联网技术成为智能农业的关键技术之一，本文主要阐述了物联网与智能农业的相关内容，并分析了物联网在智能农业应用的必要性。

【关键词】物联网；智能农业；应用；

【中图分类号】F287.6 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0173-02

1、物联网的概述

物联网是新一代信息技术，英文名“The Internet of things”。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，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；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概念。

2、智能农业系统概述

2.1 智能农业系统架构

智能农业系统的总体架构分为传感信息采集、视频监控、智能分析和远程控制四部分。如图1所示。

（1）数据采集系统。主要负责温室内部光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。温度包括空气温度、浅层土壤温度（土下2 cm）、深层土壤温度（土下5 cm）三种；湿度主要包括空气的湿度、浅层土壤含水量（土下2 cm）、深层土壤含水量（土下5 cm）三种。数据传感器的上传采用ZigBee和RS485两种模式。根据传输方式的不同，温室现场部署分为无线版和有线版两种。无线版采用ZigBee发送模块将传感器的数值传送到ZigBee节点上；有线版采用电缆方式将数据传送到RS485节点上。无线版具有部署灵活，扩展方便等优点；有线版具有高速部署，数据稳定等优点。

（2）视频采集系统。该系统采用高精度网络摄像机和全球眼系统进行紧密融合，系统的清晰度和稳定性等参数均符合国内相关标准。

（3）控制系统。该系统主要由控制设备和相应的继电器控制电路组成，通过继电器可以自由控制各种农业生产设备，包括喷淋、滴灌等喷水系统和卷帘、风机等空气调节系统等。

（4）无线传输系统。该系统主要将设备采集到的数据，通过3G网络传送到服务器上，在传输协议上支持IPv4现网协议及下一代互联网IPv6协议。

（5）数据处理系统。该系统负责对采集的数据进行存储和信息处理，为用户提供分析和决策依据，用户可随时随地通过电脑和手机等终端进行查询。

2.3系统特点

（1）涉及技术门类多。系统融合了3G、HTTP、宽带、物联网、传感器等国内前沿技术，具备开展商业运营的能力。

（2）可扩展性强。管理控制与媒体流分离的架构设计，消除系统平台形成瓶颈的缺陷，使得系统能够支持大容量部署。

（3）可靠性高。系统从硬件到软件实现冗余设计，无单点故障，提高系统的可靠性。

（4）安全性好。系统具有完整的端到端鉴权、加密体系以及用户行为的审计记录功能，最大程度的保证监控网络和用户使用安全。

（5）兼容性强。采用国际标准，专门设计了多种终端接入和网络协议的协商功能，可以兼容多种编码格式。

（6）超准确性。系统对于关键的控制部分采用先进的控制算法，保证了系统的准确性。

（7）通用性好。系统支持多种终端和操作系统。

（8）计费灵活。系统具有完善的后台支撑系统和灵活的计费方式。

3、物联网运用于智能农业的必要性

物联网是以感知、识别、传递、分析、测控等技术手段实现智能化活动的新一代信息化技术，其特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息传送与交互，采用智能计算技术对信息进行分析处理，从而提高对物质世界的感知能力，实现智能化决策和控制。因此，物联网在农业领域的广泛应用，既是智能农业的重要内容，也是现代农业的强大技术支撑，同时，智能农业的发展也将为物联网技术在农业领域的应用提供无限广阔的市场。

3.1 物联网技术是智能农业的重要组成部分

智能装备是农业现代化的一个重要标志，物联网等技术是实现农业集约、高效、安全的重要支撑。这些技术在农业中广泛应用，可实现农业生产资源、生产过程、流通过程等环节信息的实时获取和数据共享，以保证产前正确规划而提高资源利用效率；产中精细管理而提高生产效率，实现节本增效；产后高效流通并实现安全追溯。农业物联网技术的发展，将会解决一系列在广域空间分布的信息获取、高效可靠的信息传输与互联、面向不同应用需求和不同应用环境的智能决策系统集成的科学技术问题，将是实现传统农业向现代农业转变的助推器和加速器，也将为培育物联网农业应用相关新兴技术和服务产业发展提供无限商机。农业物联网在提升农业智能化水平，推动农业现代化进程中将具有广阔应用前景。

3.2 物联网技术推动农业信息化、智能化

基于物联网的智能家居应用研究 篇4

1.1 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方式, 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, 把感应器嵌入到一切日常生活的物品中, 使这些物品可识别。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。通过这些物体网络连接组成物联网, 以此方便人类的工作和生活, 形成一个高度智能化的网络。

1.2 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, 人们渴望的是一个具有智慧的家庭环境, 于是, 智能家居应运而生。比尔·盖茨在《未来之路》中提到, “在不远未来, 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。

2 物联网智能家居国内外应用现状

1984年, 世界上第一幢智能建筑在美国康涅迪格州落成。随后, 陆续传播到欧洲、日本等地并且得到了很好的发展。在美国, 一般智能家居以数字家庭和数字技术改造为契机, 重点于豪华感, 追求舒适与享受, 但因其能源消耗较大, 不符合现阶段低碳环保的理念。德国的智能家居则追求专项技术的开发, 注重基本的功能性。日本的智能家居多是开发、设计、施工规模化与集团化, 以人为本, 注重发展与环境保护。

我国的智能家居相对于国外起步较晚, 我国智能化住宅建设则最早起于广州、上海和深圳等沿海城市, 并呈现逐渐向内陆发展的趋势。2009年我国提出了建设“感知中国”的发展规划, 物联网已成为我国发展战略的一个重要部分。自2013年以来, 传感技术、大数据、云计算、移动互联网等融合发展, 我国也初步建立了“纵向一体”的物联网政策体系, 正加快步入智慧信息互通互联、智慧技术协同集成、智慧产业快速崛起、智慧服务高效便民的新时期。尽管当前我国物联网持续推进着国家战略, 但仍存在技术研发和示范应用“碎片化”, 基础芯片和高端传感器严重依赖进口, 异构网络信息交换安全性不高, 企业国际竞争力不强等问题, 为我国健康有序发展、务实创新开拓增加了难题。

3 物联网智能家居的应用领域

3.1 设备控制

利用红外、Internet、Zigbee等技术实现对各种家电、门窗、阀门、照明等设备的控制。住户通过网络或手机不但可在家实现对上述设备的无线控制, 而且可在外进行远程控制。例如日常生活的时候, 阳光强烈, 设备会自动联动窗帘拉好, 黄昏的时候, 太阳落山, 自动调节室内的灯光, 拉开窗帘, 保证光线的柔和舒适。

3.2 环境监控

利用温湿度传感器、空气质量传感器获取室内外温湿度、空气质量等数据, 分析获取数据并自动完成空调、地暖、窗户、窗帘等的开关。例如冬季, 温湿度传感器会时刻监测室内的温湿度指数, 通地暖, 开加湿器等设备, 而夏天则自动打开空调, 并协调室内外温差, 将室内温度保持在良好的范围内。

3.3 远程医疗

利用各种医疗设备, 监测用户的身体健康状况, 出现异常数据的时候, 便发出报警提示, 并且向合作医院发送报告, 及时获得医生的建议和诊疗, 争取更快的诊断时间。

3.4 家居安防

利用传感器、红外、网络等技术, 实现防火防盗、防煤气泄漏、视频监控等功能的家居安全防范。家中煤气泄漏或者是不慎着火, 系统也会自动感知到, 一方面向住户报警, 一方面根据设定实现应急措施, 关好可燃气阀门, 打开窗户和排风扇通风换气。

3.5 其他

还可应用于背景音乐系统、家庭局域网系统、远程抄表系统、远程教育系统等方面。

4 智能家居应用中存在的问题

4.1 标准不统一

很多中小企业各自为政, 努力将自己标榜成标准, 相互间的产品不具兼容性, 人为地制造了许多技术障碍以期达到市场垄断。结果各商家的产品无法互相识别, 没有达到真正意义上的家居智能, 这样就算市场规模不断扩大, 整个行业也难以做大做强。智能家居行业发展已有数十年的时间, 但相关的行业标准却迟迟未能制定出来。智能家居是一个多行业交叉覆盖的系统工程, 如果各设备厂商按照不同的接口标准与协议生产设备, 则会使得不同设备之间的互连、互通变得非常困难。

4.2 安全隐私无保障

智能家居设备可不只为用户提供智能化服务那么简单, 他们还是收集用户信息数据的重要手段和工具, 如果不能保证智能家居只是为了方便消费者, 而有可能同时“方便”黑客侵入自己的生活, 这样的“智能化”只会阻碍智能家居的发展。物联网使得所有的物体都连接到全球互联网中, 并且它们可以相互进行通信, 因此更应注重安全隐私的保护, 避免产生新的安全和隐私问题。例如可对物体进行感知和交互的数据的保密性、可靠性和完整性, 未经授权不能进行身份识别和跟踪等。物联网的应用能提供个人和家居安全保障, 但信息泄漏可能增加个人和家居的不安全感。

4.3 购买价格不亲民

如果将Nest与普通恒温器的价格放在一起对比, 其中的差价可高达7倍。普通门锁现在可能只需300元, 但一个August智能门锁则需要1 500元。也就是说, 即便普通消费者们想体验一下手机控制门锁的新鲜感, 但昂贵的价格却是一只“拦路虎”。另一方面, 由于技术上需要投入大量的研发资金, 一些中小企业厂商没有能力持续创新, 更难形成规模生产, 不成熟的技术和华而不实的产品外表导致了厂商生产智能家居成本的居高不下。因此, 目前的价格已经成为智能家居产品阻止用户尝鲜的理由。

4.4 操作太复杂

智能家居产品融合了多个系统, 功能强大, 但有些商家没有很好地简化产品的操作方法, 使得产品的使用非常复杂。尤其是有些系统, 设计过于繁杂, 缺乏人性化, 功能华而不实, 这些都是智能家居发展的大忌, 因此导致许多用户尤其是家中的老人和小孩不会用或者干脆不愿用。这些都成为智能家居发展的瓶颈和障碍。

5 加快智能家居普及应用的对策

5.1 建立规范统一的行业标准

标准化是促进物联网成功的一个关键性因素。目前, 物联网标准的发展涉及到多方面的不确定性, 包括架构、编码、网络通信等基础技术标准, 以及应用标准和涉及法律、政治、经济、人文等规范。以RFID技术标准为例, EPCglobal和UID标准各自都在发展, 都希望融入到国际标准框架下, 但两者并不能直接兼容, 这也正是限制其发展的重要因素。因此, 当前物联网的发展急需加强各国的协商和沟通, 以便制定一个全球能接受的、统一和节能的标准, 朝着实用化、模块化、规模化方向发展。

5.2 保护安全和隐私

解决安全隐私问题, 首先需要有关部门进行更大力度的监管, 厂商应该做好硬件和软件的升级工作, 加大对智能家居系统的升级, 及时为已发现的漏洞打补丁。另外, 家用电器厂商还需要对购买者进行安全教育, 包括强调更改设备出厂密码的重要性, 如果不更改出厂密码, 那么黑客可以很轻易地入侵你的设备。消费者在连接智能家居系统时也要谨慎, 选择安全性更高更可靠的产品。

5.3 提高技术, 降低成本

只有做让市民买得起的产品, 才是大众商品推广之道, 智能家居也不例外。未来要想把握中国13亿人口的家居市场, 需要在成本控制上下功夫, 只有以“亲民”的价格姿态才能赢得消费者的“青睐”。从有线传输过渡到无线, 专注提升技术, 提高智能化程度, 将Zig Bee模块植入传感器和网关, 可以免去布线麻烦, 还要提高产品的性价比, 注重系统的简单实用和可靠稳定, 实现规模化生产。物联网巨大市场的前提是成本需要大幅下降, 一些物联网应用的巨大市场需要巨大投资来引导。只有打通价格的瓶颈, 智能家居才能在国内发展起来。

5.4 简化操作, 注重功能实用

商家应注重整合现有的技术和功能, 分析并突出各功能的实用性, 在完善功能的前提下尽可能简化操作流程, 尽可能统一同类产品的操作方式, 省去烦琐且不必要的步骤, 再配合一个非常通俗易懂的人机界面, 并对用户的潜在需求进行进一步的挖掘。只有操作越简单越好、功能越实用越好、性能越稳定越好的家居产品才能被更多用户接受。

6 结语

智能家居进入中国市场已走过了近10年的发展历程, 从人们最初的梦想, 到今天真实地进入到我们的生活, 经历了一个包括概念大战、宣传大战、渠道大战等几个阶段的发展过程。虽然多年过去后我们发现期待的市场爆发并未如期出现, 市场反而进入一个相对平稳或沉寂的阶段, 但正所谓有需求就会有市场, 许多智能家居企业已经纷纷跨界抱团竞争, 智能家居公司与开发商、家装公司结成战略合作伙伴, 结合彼此长处, 互展优势, 实现双赢。物联网民用的普及将是未来物联网推广的方向和趋势, 在物联网时代下, 物联网产业已经进入快速发展时期, 基于物联网的智能家居将成为下一个财富增长点。此时, 智能家居将迎来真正的春天。

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物联网应用于智能家居 篇5

本方案如上图所示，由尺寸60*60*55CM的别墅模型作为依托，外观精美、档次高档，模型内嵌入了现在家庭中都会用到的电视、电灯、空调、窗帘、安防、报警、车库、门等，保留所有实际功能，即缩小版的家庭别墅。各个之间用手机或电脑就可以进行远程控制。提供通信协议，让学生，自己发送简单指令达到自己想要的效果，及数据反馈。本产品更适用于展示智能家居的概念。

1.尺寸：60*60*55CM

2.功能：电视、空调、路灯、室内灯、电动窗帘、电动平移门、电动车库门、红外、报警等。

利用手机、电脑可以控制电视机、空调的开关、调试等；路灯、室内灯的开关；窗帘的开关；电动门的开关；车库门的开关；人体红外报警等。

3.用手机对全宅进行控制（直观体验快速响应，零延时）； 4.窗帘、门、红外、可燃气体、室内温度与报警器的联动，5.预留第三方兼容接口，有RS232、485、开关量、模拟量、红外等，可以自己动手加入监控、门铃、背景音乐等

6.拓展模块zigbee区域，方便于教学，采用可拆卸式zigbee区域，zigbee采用最新的德州仪器CC2530方案，此芯片的优点就不必说了吧。温度传感器、湿度传感器、光敏传感器、可燃气体传感器、红外传感器、继电器执行器等采用20针，可任意插拔，方便老师教学讲解。

拓展Zigbee区域功能：监控室内外温湿度值、光照值；厨房可燃气体监控、排风，人体红外报警等（需要电脑支持）。

物联网沙盘套件特点和优势：

1、安全性：系统各节点及控制设备低压供电和电池供电，专注可靠性设计，机械装置固定牢固沙盘布局科学合理。

2、稳定性：硬件高可靠性设计，通讯模块使用专业仪器测试，软件程序性能优化和运行可靠。

3、便捷性：节点可移动，灵活拆分，灵活组装，连线设计方便快捷，传感器和控制系统操作便捷，学生学习，体验，实验方便快捷。

4、美观性：沙盘设计有专业设计师设计，美观大方，软件代码优化。

5、技术先进性：沙盘包含多个物联网技术环节，在物联网技术积累的经验，确保系统先进性。

物联网应用于智能家居 篇6

[关键词]物联网就技术；物流行业；应用

[中图分类号]U652.1+2 [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0147-01

我国的第三次信息技术革命的核心是以物联网为核心。4年前，世界各国都更加注重物联网技术的发展和应用。我国更是对物联网的发展极为重视，并且我国已经出台的了相关报告，就是要加快物联网技术的应用和发展，并且随着而来的一些列相关产业政策也接连出台，目前，物联网技术已经成为了我国信息发展的一大策略。与此同时，在物联网技术发展的同时，物流也成为了物联网技术重要的应用领域，受到了社会的广泛关注。

一、物联网技术简介

物联网技术是一种先进的网络技术，其工作理念和方式以及整体的体系架构都具有独特的个性特征。

1 物联网技术定义

物联网就是指“通过射频识别技术、红外线感应器、全球定位系统、激光扫描装置等信息传感设备，按照约定的协议，将任何物品与Internet相连接，以进行信息交换和通讯，实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术。”通俗来讲这种网络技术是以互联网技术为基础的，并在其基础上进行了功能作用的延伸与扩展，物联网技术中互联网技术仍然处于核心地位，但是，在物联网技术之下，能够实现物品之间的信息流通与交换，这是一种技术上的创新。

2 物联网技术要点

物联网在发展过程中所应用到的主要技术就是计算机网络技术以及信息技术，同时，为了更好的满足用户的高标准、高要求，在物联网中还积极应用了各种新技术，而其中“RFID技术和WSN技术”是物联网技术中最核心的技术。首先，射频识别技术（RFID）。该技术就是我们常说的“电子标签”，其通过所发射出来的信号来识别对象，并对识别对象的各种信息进行核对与登记，该技术系统是由“电子标签、读写器和天线”等几部分组成的，者三者之间相互联系相互配合就形成了一个完整可靠的工作体系。其次，无线传感技术（WSN）。这种技术系统是由很多个分布开来的传感器节点所组成，其通过无线网络技术构成了一个能够协作、采集、处理信息的网络覆盖区域，在该区域内的物品信息都会通过无线传感器节点传输到信息收集系统中。

3 物联网体系构架

物联网的体系构架可以从几个层次和角度来分析，第一层，应用层。其主要是指“构建在物联网技术架构之上的应用系统，包括商业物流、农业、军事、贸易等等各种不同的应用系统。”在这一系统中的重点是各种应用系统，发展物联网技术最终的目的就是为了提高自身的应用功能，所以，这一体系层次是基础性的，也是具有重要性的。第二层，网络层。这层的核心技术是互联网技术，该层的主要任务就是把各种物品的信息进行整理和传输，其包括各种有限网络和无限网络。

二、物联网在物流行业中的应用

（1）智能视频监控中的应用

在物流企业中，管理者想要对自己权限内的物流运输信息进行及时掌握，并对运输流畅进行监控管理，就要采用视频监控的办法。在组网的架构上，物联网下的监控平台大致可以分为三个部分，首先是前端部分，然后是视频监控中心平台，最后是监控中心。前端部分主要是无线的网络摄像机，它采取的主要技术是运营商所提供的Wi-Fi/3G的无线网络，3G关键还是在于服务，物联网是3G非常重要的应用。无线网络将监控数据上传到视频的监控中心平台，前端的有限网络摄像机再通过前端的视频服务器利用LAN的有线传输方式将信息上传到视频监控中心平台。监控中心的控制方法是分管控制，这样做的目的是能够使视频的管理更具有稳定性和安全性。监控中心的存在从一定程度上使物联网时代更具有智能化的特征。

网络技术下的物流企业视频监控的价值在于，一方面能够使运输工具和仓储地点的安全性得到很好的监控，能够使整个成熟度大大增加。另一方面，这种结合GPS运输工具查询系统的方式，能够提供更加全面的信息；另外，智能视频分析和混合网络等方式的相互融合，就是传统的监控模式彻底更新，能够更好的实现监控的应用，同时也能够使整套业务的过程满足企业实际的发展需求。

（2）智能管理技术在物流企业中的应用

根据权威的数据统计分析，当下，物流信息系统能够实现对物流智能的控制和管理，但是，这种控制和管理的技术还不够陈述，物联网和物流信息还仅仅停留在对物品的识别和定位、追踪等简单的应用。根据专家的系统研究，并将网络和信息进行系统的优化，发现只能调度和线路的自动化调节的智能管理技术有很大的差距。在物流企业的系统中，少部分的系统能够做到企业生产管理系统的无缝结合和智能运作，还有少部分是全部的智能化和自动化的信息系统，这些信息系统能够做到全自动化和智能化的物流作业。

（3）感知技术应用

根据各种案列的统计分析，在中国的物流信息化领域，应用最为广泛的感知技术就是RFID技术，这种技术的应用占了百分之四十五；视频和图像的感知技术仅居于第三位，只有百分之五，可见这种技术暂时还停留在监控阶段；最后，传感器的感知技术居于第五位，只有不到百分之三的案列采用了传感器技术，其他的感知结束在物流领域也有少量的应用，只占了百分之二左右。

三、物流业四大物联网技术结合应用

（1）产品的职能可以追溯到网络系统。目前，在医药农产品和食品等多个领域，产品的追溯体系都发挥着重要的作用，并且这项体系已经取得了很大的成就。

（2）在进行物流的过程可视化的职能管理系统是基于GPS卫星导航定位技术和RFID技术、3G技术和传感器技术等多种技术相结合而来的，在物流的过程中实现对车辆的定位，和对运输物品的监控。目前，初级的应用是较为普遍的。

（3）基于传感和RFID、声、光等各项先进的技术来建立自动化的物流配送中心。借助配送中心的智能控制来实现物流和资金流的全面协调。当前，很多先进的自动化物流中心，都实现了机器人搬运物料的技术，用计算机控制的方法来完成自动出入库，这个物流的过程和生产都实现了自动化和网络化、智能化目的。

（4）在市场竞争激烈的今天，大量的个性化需求的订单不但增加。面对这样的情况，这就需要智慧物流和智慧供应链在后勤来保障网络系统的支持。打造智慧供应链，已经成为了中国目前智慧城市解决方案的重要组成部分，如今也有很多成功的实例。

物联网在物流行业中的应用，无论是物品的追溯领域技术还是相关的政策都已经达到了成熟阶段，应该将其全面推进；在可视化和智能化的物流管理领域多展开测试点，并且要不断追求新的创新和突破。另外，互联网技术的应用在行业物流综合运用方面，也应该具有广阔的发展前景。

总结：随着信息技术的发展，物联网技术的发展也成为了未来信息科技的一大发展趋势，相信以现在物联网的发展趋势定位在不久的将来，融于国际的轨道之中。物流领域的物联网也将会进入快速发展的阶段，同时，物联网的应用也必将会成为现代物流信息的重要元素，物联网技术也将会成为物流信，息的核心技术。物联网技术的应用即将带动物流行业走向更加智能化的未来。

参考文献

[1]黄志雨，嵇启春，陈登峰，物联网中的智能物流仓储系统研究[J]自动化仪表，2011年03期

[2]包起帆，基于物联网的集装箱感知系统研究与应用[J]；中国工程科学，2011年03期

物联网技术在智能家居中的应用 篇7

1 智能家居

对智能家居的定义是以住宅为平台, 利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案、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施集成, 构成高校的住宅设施与家庭日程事务的管理系统, 提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性, 同时创造环保节能的居住环境。智能家居的理念是有效的将先进的科学技术、我国整体情况以及个人的需求结合在一起, 充分发挥科学技术作用的同时改善我国自然环境, 为人们提供安全、舒适、健康的生活环境。实现智能化、自动化、现代化、安全化的智能家居, 主要是通过构建八个子系统而达到的, 而这八个子系统为:家庭网络子系统、家庭能量管理子系统、背景音乐子系统、智能照明子系统、智能安防子系统、家庭娱乐子系统、家庭信息处理子系统、家庭环境子系统 (如图1所示) 。

(1) 家庭网络子系统。家庭网络子系统的构建能够有效的优化和保护人们居住环境所应用的网络, 促使与广域网连接的计算机、手机、网络电视等具有良好的应用性, 避免断网、病毒入侵、黑客破坏等现象出现, 使人们能够安全、高效的上网。

(2) 家庭能量管理子系统。在人们的居住环境中属于能量的有电、水、天然气。家庭能量管理子系统能够对人们所消耗的电、水、天然气进行计算, 确定用户需缴费用, 并自动帮业主交费, 真正意义上实现便民。

(3) 背景音乐子系统。背景音乐子系统的构造是在住宅内部设置音乐线路, 并有效的利用自动感应技术使背景音乐具有感应功能。人们居住在住宅中能够随时随地的开启音乐以选歌等, 使人们沉浸在美妙的音乐中。

(4) 智能照明子系统。智能照明子系统的应用不仅能够实现节约用电, 还能够呵护人们的眼睛。因为智能照明子系统具有自动开关电灯的功能, 在人们离开灯源一段时间后, 照明系统将会自动关闭电灯;照明系统具有灯光调节功能, 能够按照人们的需求调节灯光的亮度, 保护人们的眼睛。

(5) 智能安防子系统。智能安防子系统具有报警功能, 并与公安系统联网, 一旦人民住宅出现偷盗、煤气泄露、火灾等情况, 将会自动发出报警响铃, 并将报警信号传输到公安系统, 在事故发生的第一时间进行报警。

(6) 家庭娱乐子系统。家庭娱乐子系统的构建, 能够使人们在足不出户的状态下就能够开展游戏、家庭影院、家庭KTV等娱乐活动。

(7) 家庭信息处理子系统。由于人们生活不仅仅局限于住宅。在人们不再居住环境时家庭信息管理子系统就发挥作用, 能够准确的接收与家庭相关的信息, 如小区、物业等方面的发布的信息, 将垃圾信息筛选出去, 将重要的信息传送到用户的手机中, 使人们能够实时掌握家中的一切动态。

(8) 家庭环境子系统。家庭环境子系统能够根据每天的天气情况, 自动的调节空气, 采暖、湿度等方面, 为人们营造良好的居住环境。

2 智能家居没有在我国普及的原因

智能家居是实现人们高品质生活的一种有效措施, 其在为人们提供舒适、安全、健康的居住环境的同时还能够为人们创造更多的“方便”。但是, 目前我国广大的人民群众并没有通过此种方式提高生活品质。究其原因主要表现在以下几方面。

(1) 行业内厂商未达成一致的协议。智能家居系统的构成需要结合各种先进的科学技术才能够真正发挥其作用。因科学技术的应用是需要与掌握技术的厂商进行协调。在达成一致的情况下, 厂商才会提高科学技术, 应用于智能家居中。由于目前行业内并缺乏标准的智能家居系统技术支持协议, 在与厂商协调过程中出现矛盾或意见不符, 最终致使科学技术的支持为能能达成, 相应的智能家居系统中的一些功能无法有效的在人们住宅中发挥作用。

(2) 智能家居系统能够实施的功能少。截止到今天, 智能家居产业已经发展了10多年。在这期间, 智能家居系统功能主要以安全报警和智能控制这两方面。而信息处理、环境调节等功能还处在待发展阶段。而致使智能家居在科学技术蓬勃发展过程中止步不前的原因是智能家居系统功能的研发需要承担很大的风险, 一旦研究失败将会损失大量资金。绝大多数的企业为了躲避风险, 而采取保守的发展策略, 对于智能家居新功能的开发采取不予尝试的策略。

(3) 市场接受程度低。目前, 绝大多数的国民对智能家居的认识较少, 不了解智能家居系统作用, 未曾感受到智能家居的便利, 让广大人民群众在断时间接受智能家居难度较大。此种情况对智能家居市场的影响较大。

3 物联网技术

物联网技术是在1999年首次被提出来的, 直到2005年才正式定的。所以, 物联网技术是指通过射频识别、红外感应、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备, 按照约定的协议将任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换、通信, 以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。在现代化的今天, 合理而有效的应用物联网技术能够优化人们的生活, 还能够促进各行各业的发展。因为物联网技术是结合多种先进技术而构成的, 能够体现各种先进技术的优点, 灵活的应用。而构成物联网主要的技术是RFID、传感器、M2M。这三种技术具有良好的应用性。具体表现为:

(1) RFID的应用。只要在对象上嵌入RFID智能标签。RFID技术将会借助网络技术, 数据库技术、中间件技术构成一个具有读写功能和自动移动的电子标签物联网, 通过此物联网能够帮助人们进行各种数据的读取和合理的应用。

(2) 传感器的应用。在对象周围布置传感器节点, 传感器将会通过传感器节点从对象上采集信息, 并将信息传送到控制中心, 为控制中心提供准确的、全面的信息

(3) M2M的应用。M2M是指人与机器之间建立连接的所有技术和手段。也就是将人们与所要监控的机器连接在一起, 通过设备通信和网络技术, 促使人们掌握机器的实时动态。

4 物联网技术的体系架构

物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”, 从而实现人与物、物与物之间的沟通, 物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。因此, 物联网由三个部分组成:感知部分, 即以二维码、RFID、传感器为主, 实现对“物”的识别;传输网络, 即通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输;智能处理, 即利用云计算、数据挖掘、中间件等技术实现对物品的自动控制与智能管理等。具体应用如图2所示。

(1) 构建感知层。应用物联网技术构建感知层的目的是实现智能家居系统与居民形成感知, 方便居民合理而有效的利用智能家居系统的各个功能。构建感知层主要利用的是物联网技术的射频识别、GPS、传感器等技术手段, 促使智能家居系统能够感知到对象, 捕获信息, 下达指令。像人们在进入房间时, 智能家居系统能够感知到住户要进入住宅的信息, 促使住户在到达门口时门会自动开启。

(2) 构建网络层。保证智能家居系统能够有效的应用, 网络是必不可少的条件。因此, 运用物联网技术构建网络层是对智能家居系统所应用的网络进行优化和保护, 促使智能家居系统能够运用到高质量的网络。应用物联网技术构建的网络层包括通信网络与互联网形成的融合网络、家居物联网中心、信息中心、云计算平台、专家系统等, 促使网络层能够为居民提供良好的网络环境, 同时能够进行智能化的信息处理, 促使人们居家办公或居家休闲娱乐都能够顺畅的进行。

(3) 构建应用层。应用层是指将物联网技术和智能家居专业技术相结合, 使智能家居应用性增强。构建应用层是将物联网技术应用到智能家居中的关键环节。两者能否有效的结合直接关乎物联网智能家居的应用性, 对智能家居行业的发展有一定的影响。因此, 在构建应用层时需要对智能家居进行详细的分析, 确定其优点和不足, 分析应用物联网技术能否有效的改善智能家居存在的不足, 从而之制定最佳的实施方案, 尽量做到物联网技术与智能家居的完美结合, 从而创造安装简单、操作简单、维护简单的物联网智能家居系统。

5 物联网技术在智能家居中的应用

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: (图2)

(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。

(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。

(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。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。

(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。

(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。

6 结语

在智能家居中应用物联网技术构建感知层、网络层、应用层, 形成物联网智能家居, 将会实现智能家居安装简单、操作简单、维护简单、应用随意, 更方便人们的生活, 提高人们的生活品质。可以说, 在物联网时代中合理而有效的应用物联网技术对智能家居进行优化和创新, 促使其符合人们居家需求, 有利于改善智能家居行业的现状。

参考文献

[1]田莉.物联网在智能家居领域应用展望[J].通信与信息技术, 2011 (2) :74-77.

[2]姜永增, 董晶, 宋广军, 等.物联网智能家居无线传感器网络节点设计[J].制造业自动化, 2011 (3) :193-195.

物联网技术在智能家居中的应用 篇8

随着20世纪电气技术、自动化技术的广泛应用, 人们设想把这些技术用于改善居住环境, 便诞生了智能家居的概念。1984年美国联合科技公司将这一概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的一座建筑, 揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。此后, 计算机技术、信息技术等新技术不断融入智能家居, 使其内容发展的更为丰富。虽然智能家居经过了多年的发展, 但是发展至今仍没有普及。究其原因, 除了产品价格等方面因素外, 关键原因是目前智能家居提供的服务, 还不是人们生活所必须的, 是低于大众购买期望的阈值。技术不完善是限制智能家居提供更多服务的重要因素, 主要有:

(1) 智能家居的各子系统之间基本上是“信息”孤岛, 还没有实现互联、互通和互操作。虽然存在很多标准, 国际上比如UPNP、Zigbee联盟标准, 国内的如家庭网络工作组标准等, 但是行业内一直都没有很好的遵循过。这反映出标准的制定者和使用者期望偏差较大, 各子系统之间的信息阻隔使更多家庭服务成为空中楼阁。

(2) 当前智能家居的各子系统, 从自动化的角度来说更多的是执行器。执行器的智能化执行, 必须依靠对家庭的全面感知。感知设备的缺乏, 严重影响了智能家居的智能化程度的提升, 从而也就不能提供更多的服务。

(3) 目前的智能家居系统, 自动执行的大多是简单的感知动作, 缺乏对感知数据的进一步分析, 缺乏人工智能的推理分析计算平台是造成这一结果的重要原因。

近年来物联网技术不断进步、云计算技术逐步成熟, 这些都为智能家居的发展提供新的契机。

2 智能家居系统

现阶段, 智能家居是指以住宅为平台, 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施集成, 构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理系统, 提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性, 并实现环保节能的居住环境。智能家居系统是实现智能家居功能的设施, 主要包含8大子系统:家居照明控制子系统、家庭安防子系统、家庭环境控制子系统、背景音乐子系统、家庭娱乐子系统、家庭能量管理 (三表抄送) 子系统、家庭自动化子系统和家庭信息处理子系统。智能家居系统通常能提供以下服务:

◆始终在线的网络服务, 与互联网随时相连, 为在家办公提供了方便条件;

◆安全防范:智能安防可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情, 系统会自动向中心发出报警信息, 同时启动相关电器进入应急联动状态, 从而实现主动防范;

◆家电的智能控制和远程控制, 如对灯光照明进行场景设置和远程控制、电器的自动控制和远程控制等;

◆交互式智能控制:可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功能;通过各种主动式传感器 (如温度、声音、动作等) 实现智能家居的主动性动作响应;

◆环境自动控制:如家庭中央空调系统;

◆提供全方位家庭娱乐:如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统;

◆现代化的厨卫环境:主要指整体厨房和整体卫浴;

◆家庭信息服务:管理家庭信息及与小区物业管理公司联系;

◆家庭理财服务:通过网络完成理财和消费服务;

◆自动维护功能:智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序, 实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。

3 物联网技术

物联网是国际电信联盟在2005年信息社会峰会上提出的。国际电信联盟认为:在物联网时代, 通过在各种各样的日常用品上嵌入一种短距离的移动收发器, 世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进行交换。从智能家居的角度, 比较贴近的物联网定义是:将无处不在的末端设备和设施, 包括具备“内在智能”的传感器、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, 和“外在使能”的如贴上电子标签的各种资产、携带无线终端的个人与车辆等“智能化物件或动物”或“智能尘埃”, 通过各种无线/有线的长距离/短距离通信网络实现互联互通, 应用大集成以及基于云计算的Saa S (Software-asa-service) 营运等模式, 提供安全可控乃至个性化的实时在线监测、定位追溯、报警联动、指挥调度、预案管理、远程控制、安全防范、远程维保、在线升级、统计报表、决策支持、领导桌面等管理和服务功能, 实现对“万物”的“高效、节能、安全、环保”的“管、控、营”一体化Taa S (Testing as a service) 服务。

无论怎么定义, 物联网首先是一个完备的网络应用体系。与计算机控制技术、现场总线技术、家庭自动化技术等相比较, 物联网更加强调的是与互联网技术、感知技术的有机融合, 重点突出从物品信息交互, 到云处理、到具体应用的系统框架。当然, 物联网包括一些关键技术。

(1) RFID

这是对要监控与管理的包罗万象的“物”嵌入RFID智能标签, 结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等, 构筑由大量联网的读写器和无数移动的电子标签组成的物联网。这个体系除了RFID技术外还包括条码和二维码等, 主要用来标识物体。

(2) 传感器网

这是通过在需要进行监控和管理的万事万物所在区域附近部署大量的“传感节点”或“Mote” (智能尘埃) , 采集外界物理世界“物”的信息, 相互协作完成大规模复杂的监测任务, 并通过汇聚节点/网关与互联网相连, 将采集的物体 (目标) 信息传送到“应用处理中心”, 对“物”进行监控与管理的物联网。

(3) M2M

M2M是机器与机器之间的通信, 是强调广域网络传输的技术, 关注末端设备的互联和集控管理、两化融合系统等。电信运营商由于不甘只为提供通信信道而向外扩展的物联网业务, 称之为M2M业务, 目前通信运营商和专家正积极推动并得到了工业界的重点关注, 是现阶段物联网较普遍的应用形式。

(4) 泛在网络 (Ubiquitous Networks)

简单地说, 泛在网络指无所不在的网络, 可实现随时随地与任何人或物之间的通信, 涵盖了各种应用;是一个容纳了智能感知/控制、广泛的网络连接及深度的信息通信技术应用等, 超越了原有电信范畴的更大的网络体系。泛在网络可以支持人到人、人到对象和对象到对象的通信。

这些技术都是物联网技术, 它们相互融合构成了物联网, 但是绝不能说单独的一项就是物联网, 只能说应用了物联网中的技术。这是人们常犯的错误。

4 家居物联网

传统的智能家居虽然也具备一定的系统性, 提供了诸多应用, 但是没有突出与互联网技术、感知技术的有机融合。把物联网技术应用于家庭环境, 则实现对智能家居系统的全面提升, 家居物联网的框架如图1所示。

依据物联网的体系结构, 家居物联网分为:感知层、网络层和应用层。

(1) 感知层:感知的对象分为人们所生活的家庭环境和人本身。通过各种传感器, 实现对家庭内部的全面感知。传统的智能家居8大子系统作为感知层的执行设备。

(2) 网络层:网络层包括智能家居原有的家庭网络和物联网的物理通信方式。

(3) 应用层:利用云计算技术, 降低智能家居的硬件投资成本, 把大量的处理放在了家庭外部。同时这也为家庭内部的复杂计算提供了可能, 借助人因工程、心理学、临床医学、营养学、模式识别、机器视觉、语言识别等技术, 建立智能家居云感知模型, 实现家庭内部的语言感知、物品感知、用户习惯感知、用户行为感知、家庭事件感知、情绪感知、健康感知。并为家庭服务商提供第三方接口, 提供便于人们生活的各种服务。

5 应用

严格的说, 目前大部分智能家居系统还不是一个物联网系统, 只能说应用了物联网当中的某项技术, 比如感知技术。比较典型的有:

(1) 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。无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义, 当你呆在空调房间时, 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知道穿多或者穿少的尴尬。

(2) 无线红外防闯入探测器:这个功能主要是用于防非法入侵, 比如当你按下床头的无线睡眠按钮后, 关闭的不仅是灯光, 同时它也会启动无线红外防闯入探测器自动设防, 此时一旦有人入侵就会发出报警信号并可按设定的自动开启入侵区域的灯光吓退入侵者。或者当你离家后它会自动设防, 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。

(3) 无线空气质量传感器:这主要是探测卧室内的空气是否混浊, 这对于要回家休息的你很有意义, 特别是对有婴幼儿的家庭尤其重要。它通过探测空气质量告诉你目前室内空气是否影响健康, 并可通过无线网关启动相关设备优化调节空气质量。

(4) 无线门铃:这种门铃对于大户型或别墅很有价值。出于安全考虑, 大多数人睡觉时会关闭房门, 此时有人来访按下门铃, 在房间内很难听到铃声。这种无线门铃能够将按铃信号传递给床头开光提示你有人造访。另外在家中无人时, 按门铃的动作会通过网关传递给你的手机, 而这对你了解家庭的安全现状和来访信息非常重要。

(5) 无线门磁、窗磁:主要用于防入侵。当你在家时, 门、窗磁会自动处于撤防状态, 不会触发报警, 当你离家后, 门、窗磁会自动进入布防状态, 一旦有人开门或开窗就会通知你的手机并发出报警信息。与传统的门、窗磁相比, 无线门、窗磁无需布线, 装上电池即可工作, 安装非常方便, 安装过程一般不超过2分钟。另外对于有保险柜的家庭来说, 这种传感器还能够侦测并记录下保险柜每次被打开或者关闭的时间并及时通知授权手机。

(6) 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。

(7) 无线辐射传感器、无线空气污染传感器:对于一些对太阳辐射敏感的人来说, 这种传感器具有特别的意义, 通过它你可以准确知道出门前是否需要采取防太阳辐射或者防污染防尘措施。

6 结束语

物联网应用于智能家居 篇9

随着科技的发展和经济水平的不断提高,智能化家居行业得到了很大的发展和进步。但是随着家居需求的不断提高,很多的功能受到了技术的局限,不能有效应用到居民的家中。我国广大的人民对智能家居的认识还处于比较浅显的程度,要想做好对智能家居的普及和宣传就要了解影响智能家居的一些因素。

1 智能家居

智能家居就是一种以居民住宅作为应用平台,利用综合布线网络通信技术、安全防范技术、智能家居系统设计方案、音视频技术、自动控制技术等技术将有关家居生活设施进行集成处理,从而使住宅设施和家庭的日程事务的管理系统更具有高效性,提升了家居的安全性、舒适性、便利性和艺术性。同时智能家居还可以创造环保节能的居住环境。这种智能家居理念形式有效的将先进的科学技术、个人的需求和我国整体情况进行有机的结合在一起,这就使科学技术的作用得到了充分发挥的同时改善了我国自然环境,为人们提供舒适、安全、健康的生活环境。这种智能家居的智能化、现代化、安全化和自动化的实现,主要是通过对八个子系统构建而达到的,这八个子系统的内容是:智能安防子系统、家庭网络子系统、背景音乐子系统、智能照明子系统、家庭能量管理子系统、家庭娱乐子系统、家庭环境子系统、家庭信息处理子系统。以下就分别阐述一下这八个子系统的,以使人们对智能化家居具有更深的了解。

2 家庭网络子系统

作为智能家居中一个重要的子系统,对于构建家庭网络子系统可以对人们的居住环境中的网络的具有一个有效的优化和保护,从而促使了与广域网连接的网络电视、计算机以及手机等具有非常好的应用性,这些网络的链接避免了病毒入侵、断网或者黑客破坏等现象出现,对人们的安全和高效的使用网络具有很可靠的保证。

(1)家庭能量管理子系统。在人们的居住环境中具有很多的设备和应用都需要有能量转化使用,家庭中含有能量的方面有水、微波、电和天然气等。对家庭能量管理子系统的使用可以对人们在居家生活中所消耗的电、水、天然气等来进行详细的计算,从而可以对业主所需缴纳的费用和耗费做好详细的计算和几率然后能够做到对用户的所需要缴纳的费用进行自动的缴纳。这就从真正实际意义上达到了对人民的日常生活的方便性能的提高。

(2)背景音乐子系统。为了增加人们在住宅生活中的舒适度和智能化,可以对整个住宅进行音乐系统的规划和做好感应系统的设置。背景音乐子系统就是基于这种人性化的设计理念而产生的。这种系统的构造是需要在住宅的内部设置上音乐线路通过对自动感应技术的有效利用从而达到了对背景音乐的感应功能。当人们在住宅中进行活动的时候可以在任何场所下随心所欲的开动音乐的设置模式,并且可以对歌曲进行选择和对歌曲的播放模式做选择。人们居住在这样的环境中可以使人们更加的心情舒畅和更好的享受生活。

(3)智能照明子系统。在家居生活中仍然需要对照明进行智能化的控制,智能照明子系统能够节约用电起到很好的作用,同时对人类眼睛的保护也体现着人性化的关怀。是一个非常具有实用性的系统。智能照明子系统可以做到自动化的对点灯的开关继续拧控制还可以对人类离开的时候进行自动感应。人们离开一段时间后,照明系统将会得到程序的启动,自动关闭电灯。人们还可以对招聘系统的灯光亮度进行调节,按照人们的习惯和喜好以及灯光的科学化的管理对人们需要的灯光亮度进行智能化调节。这样才更好的对人们的眼睛进行很好的保护。

(4)智能安防子系统。这个系统的优点就是对用户的住宅的安全进行智能化的保护,安防子系统具有良好的报警功能,可以与公安系统联网,当遇到火灾、非法闯入、紧急呼救、煤气泄漏等危险事故发生后,这种智能化系统就会按照系统提前预设的程序进行相应的营救工作。可以向预设的电话或者110报警,也可以同时启动本地的声光报警,并可以保证相关电器进入一种全面应急的联动状态。如果遇到非法的入侵,这种安保系统就会对入侵者的行为和证据进行记录,主要是可以通过视频保留证据这在很大的程度上对用户的人身生命和财产的安全做好了及时有效的保护。

(5)家庭娱乐子系统。用户在家中会有很多的娱乐活动的进行,安装这种家庭娱乐的子系统可以使人们不需要出门就可以轻松的享受到游戏的刺激和电影院中的强大的影院氛围以及家庭KTV等娱乐活动。

(6)家庭信息处理子系统。人类的生活来不开社区和邻里间的信息传递,在住宅中要想对小区和物业等相关的信息进行了解就需要家庭信息管理子系统发挥作用。这种家庭信息处理子系统具有能够准确的接收与家庭相关信息的能力,同时还可以具有自动剔除垃圾信息的能力,将垃圾信息筛选出去同时可以将比较重要的信息直接的传送到用户的手机中。这个系统可以实现人们的实时掌握家中的一切动态的目的。

(7)家庭环境子系统。家庭环境是人们非常重视的问题,室温高低和湿度大小都是业主非常关注的问题,为了解决这种问题,家庭环境子系统可以根据每天的天气情况对室内空气进行自动调节,做好采暖和湿度等方面智能化的调节。为人们营造良好的居住环境。

(8)家庭监控子系统。为了实时掌握家庭的各种情况,监控系统是非常必要的。该系统的主要结构有传感器、遥控器以及总控制器,不同构成部分之间使用规定的通信方式进行联系。总控制器的功能是对系统进行控制并同用户进行实时交互,接收各部分传达的信息,然后实时对监控传感器的状态,当家庭存在危险或者有访客时会及时通知用户,用户借助监控系统可以对家庭进行远程的实时监控,非常方便。

3 物联网的实现技术

物联网的实现还需要很多的技术的支撑,它是是通过许多技术实现的。从物联网的应用末端感知的核心技术角度来看,物联网技术可以分为以下三大类:

第一,基于RFID的应用。物联网在想要在管理和监控的对象上嵌入RFID智能标签,以此来凭借已有的数据库技术、网络技术、中间件技术,就可以构建出一个由无数移动的电子和标签大量的读写器组成的物联网,这就是基于RFID的物联网。

第二,基于传感器的应用。要想在控制和管理的对象周围进行布置大量的传感器节点,来通过对对象的信息进行节点采集监控,并将所采集到的信息传达到信息的处理中心,从而根据采集到的信息建构一个对“物”进行管理和监控的物联网。

第三,基于M2M的应用。这里的M既可以指代的是人(Man),也可以指代的是机器(Machine)。而M2M泛指机器与人之间建立的连接所使用的所有手段和技术,这种M2M涵盖了增强机器设备网络能力和通信的技术,这种技术目标是为了促进各种设备的智能化而开展的。通过M2M技术,可以轻松的构建出人对机器(Man to Machine)、机器对机器(Machine toMachine)、机器对人(Machine to Man)的物联网。

4 结语

在目前智能化家居发展方面,严格地说,物联网智能化应用还主要集中在对一些操作感知层的应用方面,在这种感知的应用中也只是应用了物联网当中的某一项或者几项技术,这距离一个无处不在的和真正意义上的物联网智能家居还具有一大段的距离,尤其是在智能化家居的各应用层的融合方面,还需要很多行业的深度的进一步的研究和合作,才能达到一个全方位的智能化家居环境。此外,对智能化家居的标准并不统一已经成为了制约物联网智能化家居迅速发展的一大重要瓶颈。而放眼未来,物联网智能化家居发展是不可想象的,不管业主身在何地,业主家中一点风吹草动都会是透明的。这就需要对多行业的进一步的合作和研究,还要对云技术进一步发展才能够实现这种理想化、智能化的家居生活。

摘要：在现在科学技术不断发展的大形势下,家居的智能化不断得到提升,在家居智能规划合理化和现代化发展的形式下,很多的智能家居中都引入了物联网的技术。物联网技术的引入解决了智能家居功能少和市场技术程度低的不足,在技术厂商和用户中建立了一个很好的桥梁,它对智能家居进行了优化和创新,提高了智能家居应用性的发展和普及化进程。本文就物联网技术在智能家居中的应用进行了分析和阐述。

物联网应用于智能家居 篇10

1 物联网构建了一个全新的思维框架和作业模式

1.1 物联网的定义和特征

所谓物联网, 是通过射频识别、红外感应器、全球卫星定位系统、激光扫描器等信息识别传感设备, 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。其特征是:第一, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二, 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间, 将全世界真正联系成一个统一的整体, 进行信息交换和通讯。

1.2 物联网技术的研究背景和发展进程

1.2.1 研究基础

物联网的概念最初是1999年在美国召开的移动计算和网络国际会议上提出的, 当时称为传感网。2003~2005年间, 国际电信联盟 (ITU) 、IBM、惠普 (地球神经中枢系统) 、思科 (智能城市) 、美国《技术评论》等国际组织和IT业巨头都对此技术表现出极大的关注, 开展了许多前瞻性研究, 物联网成为信息科技所有尖端技术的集成。

1.2.2

“感知中国”和“智慧地球”概念的提出2009年7月, 温家宝总理视察无锡时, 专门考察了中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心, 要求建立中国的传感信息中心, 即“感知中国”中心。2009年1月28日, 奥巴马政府提出“智慧地球”概念, 决定投资新一代的智慧型基础设施。

1.2.3 前景展望

物联网时代即将到来, 在工农业生产、电力、医疗、食品、交通、家居等各个领域, 它将无所不在, 每件物品、每个人在全世界都将拥有唯一的数字档案。互联网是连接了虚拟与真实的空间, 传感网是连接了现实与物理世界, 实现了物理空间与数字空间的无缝对接。由于物联网内的各种设备、装置具有高可靠性, 可以不知疲倦地工作, 所以, 任何时间、任何地点、任何人都可以通过这个网络进行沟通、工作和学习, 获得更加便利、轻松、快捷的生活。可能一部手机、一台电脑, 就可以完成地球另一端的一场战争、一场足球赛。比如应用到交通上, 就能实现人、车、路合一, 最终实现无人驾驶。

1.3 物联网技术原理及其应用

物联网技术简单地可以看成是“Internet+射频标签 (RFID等) ”的组合。通过在所要了解的物体中嵌入和装备移动收发器 (RFID) , 通过移动通信 (卫星、蓝牙) 、Internet普遍连接, 传递信息, 用计算机 (或手机) 接收信息。对于接收到的信息, 一方面, 当网络通过在数据库中查找, 将RFID标签号与物品一一对应后, 网络就可以确切地获取物品 (RFID) 的状态和位置;另一方面, 可以对获得的信息进行处理并应答, 发出指令, 完成智能控制、远程控制。主要涉及以下几种技术:

1) 射频识别技术 (RFID) 、传感器、二维码、GPS (全球卫星定位系统) 、摄像头———解决数据采集问题。RFID是利用射频方式进行非接触双向通信, 能根据声音、图像、震动频率等信息分析判断, 具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等优点, 是物联网终端感知的最主要方式。制作成RFID电子标签, 就可以广泛地装配到家电、超市商品、宠物等上。传感器是另一种重要的识别反馈装置, 它的作用是利用物理效应、化学效应、生物效应, 把被测的物理量、化学量、生物量等非电量转换成电量, 通过捕捉、测量各种指标, 进而转变成能在电脑上存储处理的数字信号。

2) IPv6———解决标签唯一性和地址分配问题。物联网的前提是必须为物品赋以独一无二的地址。现有标准IPv4只支持大概40亿 (232次方) 个网络地址, 平均每个人不到1个。而新的IPv6协议支持2 128 (约3.4×1 038) 个地址, 这等价于在地球上每mm2有6.7×1 017个地址。丰富的地址资源使得物联网成为可能。

3) 移动通信 (TD) , 3G、Wi-Fi RTLS (无线局域网实时定位系统) ———解决数据传输问题。现在3G手机己经拥有了互联网的功能。正在研究开发的TD-SCDMA是第三代移动通信系统, 是宽带无线通信网络。无线传感器网络与TD网络融合, 就构建成适于物联网应用的GPRS/TD/WSN (无线传感器网络) 融合网络, 可以方便、低廉地将信息传送到几乎世界上的任何一个地方。

4) 二维码标签识读器、RFID标签读写器、M2M (机器到机器) 终端———解决识别物体和信息转化问题。有了移动通信和信息网络, 电子标签无论移动到哪里, 都在全球这个巨大的网络中。

5) 智能嵌入技术、计算机专家系统———解决物体自行电脑自动控制、程控问题。类似单片机等专用计算机 (例如全自动洗衣机) 。由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序四个部分组成, 用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能, 具有软件代码小、高度自动化和响应速度快等特点。如此可以产生网络电冰箱、网络空调、网络摩托车等。计算机专家系统是一系列应用程序。

6) 云计算———解决网络资源充分利用问题。一方面, 将全世界所有物体用物联网联接起来后, 我们就可以通过云计算的方式进行整体评价。另一方面, 对于复杂问题的计算量, 可以通过网络将庞大的计算处理程序自动拆分成无数个较小的子程序, 再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果传回给用户。如此就能在数秒之内, 达成处理数以千万计甚至亿计的信息, 达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。

2 未来的物联网农业、数字农业

利用物联网即时感知、互联互通和高度智能化互动的优势, 各级政府管理者、农民、农业科技人员就能够全面掌握农业生产情况, 集约、节约利用农田、水等资源, 灾情应急处置, 调控市场, 监管食品安全。智能农业、精准农业、手机农业、摄像头农业、卫星农业、IC卡农业、无人农业等将不再是天方夜潭, 农业数字化机械、自动温室控制、自然灾害电子监测预警等新的物联网产品将层出不穷。典型的应用模式集中在以下七个方面。

2.1 对农作物生长情况进行实时监控

在田间设置若干个节点作为观测点, 每个节点上装置土壤水肥含量传感器和视频监控设备, 实时获取农作物的温度、光照、p H值、二氧化碳浓度等环境参数, 水分变更、肥料需求, 植物生长状况的实时图像, 远程传输到农户家里的电脑上, 每隔一段时间检测更新一次数据, 电脑将从各个传感器的现场实时参数进行综合分析比较, 通过线状图的形式表现出来, 供电脑专家系统科学预测, 提出处理方案。各种传感器实时监测种植环境参数, 并将它们反馈给计算机中心的专家决策库。任何时间、任何地点, 只要通过一台计算机或者一部手机, 就可以实时观察到农田作物生长情况, 知道什么时候该浇水了, 什么时候该施肥了, 什么时候该用药了, 什么时候可以收获了, 平衡生产进度, 保持田间作物的长势一致。这种方式相对于传统农业的凭感觉、凭经验更加准确科学, 标准化程度更高。如果配上GPS, 通过卫星图像就可以进行大面积的地表检测和数字气象监控, 及时发现风力、气压、气温骤变、降雨量、病虫害变化、庄稼长势, 实现灾情的应急快速反应, 起到防灾、减灾、避灾的作用。还可以用于种公牛冻精管理。

2.2 通过全球卫星定位系统进行精确地定点施肥、喷药

利用GPS进行农田信息定位获取, 包括产量监测、土样采集等, 计算机系统通过对数据的分析处理, 掌握农田水肥实际分布, 把产量和土壤状态信息装入带有GPS设备的喷施器中, 就可以实现精准播种、农药精准喷洒、变量施肥, 智能机械除草, 移动式喷灌。喷施得更精准。比如在农用飞机上安装GPS定位系统, 对成千上万亩的农田采用GPS技术遥感, 在飞机的显示屏幕上转化成以不同颜色标注的图像, 显示土壤肥料肥薄的分布, 红色代表肥料充足, 蓝色代表肥料不足, 只对扫描到的那些蓝色区域进行定点补施。又比如病虫害严重的植株都以红色在飞机屏幕上显现出来, 飞机就专门只对红色的区域进行防治。这样操作, 就能达到节肥、节药, 减少环境污染的目的。

2.3 利用电子标签进行农产品质量安全溯源

由于农产品质量长期以来监管难度大, 手段弱, 食品安全事故经常发生, 长期难以让消费者放心。其原因在于滥用农药、兽药、食品添加剂, 农产品生产过程不规范, 加工流程中人为恶意添加违禁物又难以查找责任人, 过程不透明, 查处难, 造成了消费者对农业生产的不信任。物联网的高效快捷给我们提供了新的解决途径———食品数字标牌。一种是全程跟踪, 建立农产品质量追溯条形码、RFID读写设备、RFID手持式读写器、电子标签写入和自动识别软件组成的系统, 对农产品从来源、生产、检测体系及快递物流等环节进行全过程记录备案, 实现全程数据化管理, 为消费者提供全过程可追溯查询平台。另一种是产地实时视频察看, 使消费者眼见为实。如电子猪肉, 从现在的带耳标、脚环改为用小玻璃封装的动物电子标签 (射频卡) 植于牲畜皮下, 对每头猪进行标识, 全面了解饲养牲畜的发育和健康状况, 标签上记录了全部生产信息 (产地、饲料、兽药) , 运输信息等。凡是经过了质量检测检疫合格的, 标签上才有记录。在联网的计算机中形成产品追溯码, 与超市贴的条形码一一对应。消费者就可以通过猪肉的条形码, 查询到从养猪场到屠宰加工车间, 到超市的喂养记录、生病用药情况、宰杀和出厂时间等。又比如应用在蔬菜生产上, 通过传感器节点实时感知蔬菜种植生产过程中是否添加违禁化肥、剧毒农药、生长调节剂等物质, 结合RFID电子标签对每批蔬菜 (比如豇豆) 来源、等级、培育场地以及在培育、生产、质检、运输等过程中具体实施人员的信息进行有效、可识别的实时数据存储和管理。如果某人吃蔬菜中毒, 可以追查到生产过程中的具体实施人员的责任。随着物联网的发展, 智能鸡蛋、数字大米、芯片牛肉等新概念也将不断涌现。再取一个养鸡场的例子, 消费者不仅能在网上看到鸡场环境和养殖过程的视频, 还可以通过鸡体内植入的RFID电子标签, 查询到记录养殖、检测乃至物流、配送等各个环节的详细信息。

2.4 开展动植物病虫害实时在线诊断

植物病虫害、动物疾病诊断对实时性要求较高, 以前的诊断要下田采样, 回到实验室解剖、组织培养, 要到现场观看环境条件, 病虫害发生严重程度。由于基层技术人员、农民知识水平、技术条件的限制, 误诊、贻误时机造成疫病流行的很多。通过物联网开展远程技术诊断, 研究机构、植保部门就能足不出户, 像到现场一样, 远程观察到活体材料, 植物缺什么营养元素, 植物 (或畜禽) 有什么症状一目了然, 还可以监控其生长环境, 可以联合全国各地的植保专家、兽医开展交互诊断, 开出处方, 大大提高效率和防治水平。将防治成效拍摄的照片可以实时发到报社、电视台, 报道出来。

2.5 在不同供应链主体之间实现农产品的数字化物流, 引领电子商务发展

物联网可以从生产环节进一步拓展到加工和流通领域, 并最终贯穿于整个农产品和食品供应链, 如今的电子商务将获得大力发展, 市场资源得到进一步优化配置。利用网络这个平台, 采购农资, 销售农产品将成为未来农业市场化的主要形式, 人们可以在更大范围不限地域地扩展销售范围, 互通营销信息。追踪产品从生产到包装、运输、上货架, 最终到达顾客手中的全过程。会出现“买菜网”、“买肉网”等新的网上交易模式, 消费者能够自己“看菜”, 不用去超市, 直接到农田里、猪圈里挑选菜、肉、鱼。顾客坐在家里, 轻点鼠标, 从电脑上看到大棚菜园、果园的生长情况, 如果看中哪个西瓜 (或苹果) 新鲜, 就说:“老板, 我就买3号西瓜。”使用电子标签与手机的SIM卡合为一体的手机刷卡, 一个西瓜 (或苹果) 就从宜昌把西瓜邮寄到家里来。通过RFID, 可以追踪供应链配送, 防止假冒伪劣农资和农产品。农产品通过物联网进入全球统一的市场。农产品成熟采摘后, 在标签中逐一嵌入RFID码 (或将RFID码打印在标签上, 肉眼识别) , 这是唯一的识别码, 通过采用特定的密码算法技术, 确保数据在传输过程中的安全性, 外界无法对数据进行任何篡改或窃取。进入仓库前, 逐一扫描记录到电脑的数据库中, 就像现在的超市一样进行管理, 当农用车辆装货完出仓库时, 经过关口不用停车RFID自动扫描, 每件农产品在数据库中一一登记为出货记录, 通过银行即时完成转帐交易。通过这样的流程再到批发商, 再到零售商, 最后到消费者手中。这样可以跟踪运输的进度, 可以对运输的条件和气候进行跟踪。假如运输途中因为温度变化导致了产品变质, 甚至司机踩了一下急刹车造成包装破损, 马上就能通过物联网发送短信给司机。团体客户可通过年卡号、普通消费者可通过蔬菜上的条形码进入网络, 可视化查询并追溯自己所购买的蔬菜在整个过程中各个节点的真实数值指标。

2.6 系统内信息资源共享, 实现“云计算”

农业有丰富的信息资源, 包括基础地理信息、农业历史资料数据、现场采集数据、市场价格信息、统计数据、农情监测、重大灾害预警、粮食生产等, 将这些信息有效收集并表达描述, 实现海量信息处理, 能够更快、更全面地掌握全省范围的农业发展情况, 从而预测农产品 (粮食) 产量、价格波动趋势。协同计算资源、存储资源和软件资源, 实现农业领域中丰富的应用系统如实验室电脑、服务器等充分共享, 提供智能决策支持。通过实时传感采集和历史数据存储, 智能抽取和分析, 能够摸索出植物生长对温、湿、光、土壤的需求规律, 提供精准的科研实验数据。农业管理者、科技人员、农户等各类用户在得到授权情况下都可以使用和共享“云”网络中的硬件和信息资源, 使数以亿计的动植物产品的实时动态管理变得可能, 这样将极大地降低了成本、提高了生产、科研和管理效率。

2.7 智能决策控制, 辅助选择最佳解决方案

比如智能蔬菜温室, 早上刷卡进入农场办公楼时, 你所在办公室的空调和灯会自动打开。下午下班离开时, 空调和灯又会自动关闭。可以用手机通过联动网络, 遥控大棚内的风机、天窗、遮阳布、灌溉等设施。通过手机可以察看田间农作物长势。大棚最难控制的温、湿度和二氧化碳浓度, 有了传感网24小时看菜, 一旦温度达到了临界线就会报警, 通知设定的程序就可以协同启动作业, 调节相应指标, 使农作物始终处在最佳的生长环境中。浇水后, 如果土壤中的湿度传感器反馈的数值偏低, 则说明浇水不足, 就会联动实现多点同时滴灌补水。形象地说, 就像开心农场一样方便。又如坐在一辆汽车上就可以对完成畜禽水产精细饲喂, 消毒管理。比如说猪一睡醒就要喝水、喂食, 就要在养猪场里跑跑, 那么通过物联网中的“上下文感知”技术, 就触动喂饲料、开猪圈等一系列动作。以后农业种植管理就像是现在网上流行的开心农场一样。应用传感器网络实现农产品加工设备、检测和监测仪器、加工流程和加工环境信息的进一步融合和智能化调控。比如说池塘里的鱼全被毒死了, 无需农户报警, 派出所就可第一时间得到信息, 以最快的速度到达现场进行处理。

3 拥抱物联网:用物联网技术对湖北省农业进行大规模的部署和开发

物联网是一个大框框, 什么都可以往里面装, 商机无限, 它将是推进现代农业的驱动器。必须从措施上、政策上加快保障和推动物联网的产业化、规模化发展, 加速改造传统农业。

3.1 物联网的运营成本分析

主要是基础设施投入。运用RFID技术生产出低功耗、无线通信、高灵敏度等特性要求的“智能标签”, 其成本是普通条形码的5~10倍, 平均价格在35元~50元。按每1.3hm2田地装配一个探头, 全省需要投入1亿元;按1.3hm2水面装配1个探头, 需要1 530多万元;每个畜禽规模养殖场装配1个, 需要1.8亿元。RFID解读器的价格大都在2 100元左右, 给全省2.15万家农业生产经营单位 (企业、涉农机构) 安装上类似的机器, 需要4 516万元。此外还要加上计算机、局域网、应用软件、系统集成等费用。物联网走向实用还面临着用户隐私、信息安全等问题, 有待相关法规政策予以规范限制。

3.2 物联网的效益分析

3.2.1

将全省建设成物联网农业的创新高地、人才高地和产业高地是实现农业发展后发优势的关键。农业信息资源具有低成本、可持续、高效率、个性化的特点, 全省应用物联网后可以打破传统地域、资源约束, 避免地处内陆、信息不灵、资金不活等诸多劣势。对于物联网这门新兴技术, 目前全国各地都处在同一起跑线上, 我省吸取前几次经济扩张浪潮落后的教训, 抢占新一轮科技革命的制高点, 培育新型产业, 产生后发优势。我省农业产业基础好, 是传统农业的优势产区, 借助物联网的全球化趋势, 可以成为全世界农产品采购的终端, 成为真正意义上的世界农场。

3.2.2 效益预测

从整体市场规模来看, 2010年中国物联网产业市场规模将达到2 000亿元;至2015年, 中国物联网整体市场规模将达到7 500亿元, 年复合增长率超过30%;到2020年, 物物互联业务与现有人人互联业务之比有望达到30∶1, 物联网将是一个万亿级的产业。其中农业的市场规模可达到千亿元级别。据专家预测, 它让智能化管理、大面积机械化作业成为可能, 应用物联网技术的人工效率是1人∶150~200亩。按照现在全省耕地面积388.1hm2, 养殖水面58.3万hm2计算, 全省只需要33.5万农业劳动力, “老人农业”也可以盛行。由于用种、用肥、用药等精确度提高, 每666.7m2地有机肥、农药成本可减少40%, 按目前全省化肥施用量327.66万t计算, 全省化肥可少施131万t, 节约化肥成本23.9亿元。相对于传统生产, 农产品产量可增加30%。按2009年全省粮食2 309.1万t, 棉花产量48.05万t, 油料产量314.05万t, 蔬菜产量达2 979.57万t, 肉类总产367.89万t、禽蛋产量144.09万t计算, 淡水产品总产338万t。仅靠物联网在精准生产上的应用就可使主要农作物大幅增产。粮食产量达到3 001.83万t, 棉花产量达到62.5万t, 油料产量达到408.3万t, 蔬菜产量达到3 873.4万t, 肉类总产478.3万t, 禽蛋产量187.3万t, 水产品总产439.4万t。物联网还可以广泛用在农村日常生活中, 如农田水利设施、农村远程教育、农村社区动态监控等, 并产生巨大社会效益。

3.3 实现物联网农业的产业化———启动官、产、学、研、用相结合的产业化进程

物联网相关的技术, 现在主要还停留在实验室里。要推向市场, 与实践结合, 关键要抓住两条:一是创新, 二是共享。重点在于搭建好运作平台, 提供技术、人才、资金、政策支持。

3.3.1 在现有信息网络基础上做好配套设施建设, 尽快升级为物联网络

目前, 全省己有17个市 (州) 、200个县、998个乡镇、5 064个村组、2 240家中介龙头企业连通了信息网络。全省己建农业信息网站465个, 其中农业信息网103个, 农业专业网103个, 涉农信息网259个。全省农村信息员达30 561人, 其中乡镇以上农村信息员5 981人。要继续完善互联网、通信网, 使之覆盖到全省所有农产品的产地、批发市场, 各地农会、合作社和农民产销队伍。以省级农产品展示中心、县市展示园、乡镇示范场、村组示范户和农产品加工园为依托, 逐级布置传感节点, 配置数据传输通路、存储器、操作系统、专门的应用程序、数据发送器。

3.3.2 抓紧制定完善技术通用标准和规范

制式、接口不统一, 技术标准不明确是物联网大规模应用的主要障碍。要实现“物联网”的构想, 就必须制定一个与互联网相类似的、详细的、统一规范且开放的技术标准。政府应组织人力、物力, 保障资源, 尽快开展物联网相关技术标准体系的编写和制定工作, 早日形成具有自主知识产权的物联网终端设备的技术标准和规范, 以及包括传感网、通信网、计算机网络等在内的网络技术标准和规范, 保持技术领先优势。

3.3.3

抓紧搭建共享平台, 解决所需的技术条件目前, 农业信息化正向总线化、无线化、网络化、智能化、集成化、微型化方向发展。湖北省农业厅应建立“智慧农业厅”物联网平台管理中心, 作为全省农业信息管理和服务平台, 实现数据共享。结合全省资源环境与传统优良的种植经验, 建立专家决策库, 开发成套的应用系统。

3.3.4 组织好上下游产业的衔接

农业物联网的上游是芯片设计、元器件制造等, 汇集着产业传感器研发厂商、芯片商。其次是中国移动、中国电信、中国联通等网络运营商。下游是提供农业应用软件和服务的系统集成商 (系统解决方案厂商) 。要围绕这个产业链制定科学的短期和长远发展计划, 上市融资, 利用股市、证卷交易、期货市场等融资, 解决资金瓶颈。重点布局“上游”, 组织好关键技术研发和产品器件开发。整合高校、科研机构、企业等多方力量, 促进微电子技术、传感元器件、自动控制、机器智能等一系列相关产业集群发展。及时掌握和利用无线互联、节点节能、新材料、系统集成等新兴产业发展成果。及早研究下游需求, 广泛征集行业创意, 整合方案, 找有实力的IT企业开发实践。在农业机械制造业、农牧药物产业、肥料产业, 以及种养殖、农产品加工、市场流通等与物联网核心技术全面对接, 研究物联网的通信协议、标准。给“上游”出课题、下订单, 联手攻关。派专业人才到国外考察学习, 培养一支既懂信息技术, 又懂农业的复合型物联网基础队伍。

3.3.5 抓紧工程化应用和市场推广

物联网应用于智能家居 篇11

关键词：物联网技术；智能电网；输变电设备；在线检测；应用

中图分类号：TM76；TP391 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0031-02

物聯网，是顺应时代发展潮流的重要产物，积极应用了现代网络技术，将物品和互联网进行有效的连接和交流。智能电网输变电设备对于整体的电力运行工作具有十分重要的影响。智能电网输变电设备在线监测中积极运用物联网技术，能充分发挥现代科学技术的优势，促进输变电设备的正常运行。

1 物联网技术的关键性技术

物联网技术在实际运用过程中，最为关键的技术主要有4个方面。

1.1 信息感知技术

这个技术主要是用来感知相关事物的具体情况的，物联网在实际使用的时候，主要应用的识别技术是射频识别和条形码、二维码的识别方式。信息感知技术重要的组成部分之一是无线传感网络。

1.2 信息传输和组网技术

这项技术在应用过程中主要是用来进行数据的传输的，当前通常使用的网络形式有3G/LTE/WPAN等无线通信协议、光纤传感网以及电力线载波通信等。

1.3 信息安全技术

网络技术在实际的应用时，都会面临着如何更好维护信息安全方面的问题，积极采用有效的信息安全技术，才能够全面有效的促进网络技术的应用。物联网技术在实际应用时也会面临这方面的困扰，对信息安全技术进行全面的开发和应用，才能够保证物联网技术相关作用的充分发挥。

1.4 嵌入式技术

嵌入式技术在物联网技术的运用中能够发挥较大的作用[1]。

2 智能电网输变电设备在线监测的相关情况

智能电网中输变电设备在实际运用的过程中，需要进行相应的监测，才能够有效保证电网供电和配电工作的顺利进行。对智能电网输变电设备的在线监测情况进行全面细致的分析和说明，能够促进智能电网输变电设备的运行保持更加良好的状态。

2.1 智能电网输变电设备在线进行监测的应用目标

智能电网的输变电设备在实际进行监测的时候，有着较为细致的监测目标。配电网络在进行监测的时候，主要是针对实时监测和远方遥控两方面。智能电网输变电设备的监测，主要是为了对该项设备的实时运行状况进行全面的掌控，及时发现设备运行过程中出现的一些问题和故障，从而通知相关人员采用有效措施予以解决。通过对智能电网输变电设备进行在线监测，还能够发现配电网络实际运行的问题和故障，针对故障出现的相关信息和数据进行收集、分析和整理，从而为设备的维护提供良好的前提条件[2]。

2.2 智能电网输变电设备在线监测中的常用技术

智能电网输变电设备在进行在线监测的过程中，常用的技术主要有配电线载波通信技术和无限专网技术以及太网无源光网络技术等方面，这些技术在智能电网输变电设备的实际运用过程中能够发挥有效作用。同时，配电线载波通信技术，能够对信息进行全面有效的收集和感知，从而对配电终端和配电主站之间的通信情况起到良好的促进作用，从而实现高效率的远程监测目标[3]。

2.3 智能电网输变电设备在线监测的解决方案

智能电网输配电设备在线监测，能够对输配电设备中存在的一些问题进行有效的解决。智能电网在线监测技术人员，在进行解决方案的设计过程中，需要对智能电网输变电设备在线监测中的优点和不足进行全面分析和评估，从而提高数据插入的安全性和便利性。技术人员需要对智能电网输变电监测过程中光缆铺设问题和配电线载波通信不稳定的情况进行充分考虑[4]。

3 物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中的 应用

3.1 物联网技术在智能电网输电设备状态下进行在线 监测

智能电网的输电设备使用物联网技术进行在线监测，是物联网技术众多作用中的一个重要表现。物联网技术能够对输电线路运行过程中的相关情况进行全面有效的感知，同时还能够不断提高监测的能力，在众多的环境条件下都能够被积极应用，比如说导线在出现垂弧、舞动以及风偏的状态下进行监测。

通过对互联网技术进行充分有效的应用，能够对输电设备的全过程进行观测，同时还能够针对其中出现的风险进行及时有效的预警。物联网技术在对输电设备进行在线监测的时候，还能够积极利用无源光波导传感器对导线受到污染的情况进行监测，同时还能够使用视频传感技术对线路的杆塔倾斜问题进行监控和管理。当输电设备相关线路出现故障的时候，还能够及时使用物联网技术对故障的具体位置进行确定，并提供出良好的自动诊断策略[5]。物联网技术中通用的EPC编码结构情况，见表1。

3.2 物联网技术在智能电网变电设备状态下进行在线 监测

物联网技术不仅能够对智能电网输电情况进行在线监测，同时还能够对其变电情况进行监测，并且物联网技术在智能电网变电状态下在线监测的应用情况更加广泛。智能变电站能够对物联网技术进行有效的应用，主要对变电站的安全性进行全方位的监测，并且对变电站的调度指挥情况进行有效的优化，从而有效促进变电站朝着智能化的方向发展。积极应用了物联网技术的在线监测，能够使用具有高灵敏度的无线传感器，这样能对运行设备的相关信息进行全面采集，并通过相应的网络信息处理系统进行整理和分析。无线网络在智能电网变电设备在线监测中应用物联网技术方面具有十分重要的意义和作用，通过网络，能够真实反映出变电设备运行状态中的特征量，为做好变电设备运行状态综合诊断和评估工作提供良好的前提条件[6]。变电设备在线监测物联网的结构示意情况，如图1所示。

4 结 语

物联网技术在当前社会发展中占据十分重要的地位，广泛存在于人们的生产生活中，促进社会经济发展，便利人们生活。物联网技术的关键性技术主要包括信息感知技术、信息传输和组网技术、信息安全技术以及嵌入式技术4个方面。在对智能电网输变电设备在线监测的相关情况进行分析的时候，需要从应用目标、常用技术和解决方案入手，物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中的应用主要体现在输电状态下的在线监测和变电状态下的在线监测。

参考文献：

[1] 戴文，阮羚，丁坚勇，等.物联网技术在智能电网输变电设备在线监测中 的应用[J].湖北电力，2013，37（6）：8-10

[2] 曹一家，何杰，黄小庆，等.物联网技术在输变电设备状态监测中的应用 [J].电力科学与技术学报，2012，27（9）：16-27

[3] 沈鑫，曹敏，薛武，等.基于物联网技术的输变电设备智能在线监测研究 及应用[J].南方电网技术，2016，10（1）：32-41

[4] 李晶.物联网技术在智能电网配电线路在线监测中的应用[J].山东工 业技术，2015（12）：127

[5] 王少华，胡文堂，梅冰笑，等.浙江电网输变电设备智能化及状态检修体 系[J].高压电器，2013，49（4）：8-13

物联网应用于智能家居 篇12

关键词：物联网,家庭网络,数据处理,广电模式

物联网,顾名思义,就是物物相连的互联网。其有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,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品与物品之间进行信息交换和通信。因此,物联网是指运用传感器、射频识别(RFID)、智能嵌入式等技术,使信息传感设备感知任何需要的信息,按照约定的协议,通过可能的网络(如基于Wi Fi的无线局域网、2G/3G等)接入方式,把任何物体与互联网相连接,进行信息交换通信,在进行物与物、物与人泛在链接的基础上,实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、控制和管理。

随着家居智能化的快速兴起,现代家居中的监测、对讲、安防、管理及控制等更多的功能被集成应用,从而使得可视对讲、家庭安防到家居的灯光、电器的智能控制等子系统越来越多,线路日趋复杂。在满足功能需求不断增长的同时,提高了系统的集成度,进一步提升系统的性价比,使安装及维护工作更为简单化,并能保证很好的灵活性,是现代家居智能化的发展趋势。

对于广电网络来说,其入户网络在建筑建成时就已布置入户,机顶盒也已成为每家每户必备的设备。此外,广电网络不仅拥有极高带宽的下行线路,可用于高质量视频信息的传输,同时也部署了数据上行线路,可以用于普通数据的上传或者下载。广电网路凭借其得天独厚的优势,在无需重新布线和特殊设备改造的前提下,便可通过已有的机顶盒、手机等终端设备实现对室内各种传感器数据的收集以及对不同智能家居设备状态的管理和控制。因此,广电系统无疑是承载智能家居综合控制和管理的最佳载体,并且能够为将来的三网融合及与物联网的接入提供更加丰富的应用,极大地推动了感知中国、智慧城市的建设。

基于此,陕西广电网络联合清华物联网实验室共同研发搭建了基于广电的物联网智能家居平台。该平台以家庭网关为家庭中心结合各类传感器,利用云计算、数据分析等技术实现了物联网应用的远程部署、升级、管控,同时为用户提供了机顶盒、手机、PC等多种终端的访问使用途径。

系统设计

1 设计思路

通过广电已建成的双向网络,在广电服务器机房搭建一个以智能家居平台后台管理系统为中心,家电智能控制、家庭网络、家庭能源智能计量等物联网应用子系统并行的平台系统,利用物联网家庭网关作为家庭接入终端,实现机顶盒、手机、PC等其他终端的物联网智能家居的管控,不但保持了原有广电业务,还可以扩展物联网智能家居业务,并可以根据不同的用户需求完成物联网智能家居业务系统的升级、维护。

其中,作为广电运营商主要建设、运营的智能家居后台管理系统,可同时完成与第三方物联网服务提供商相应的服务子系统的对接工作,从而实现整个智能家居平台系统的建设、运营。

2 平台架构

结合广电实际情况,陕西广电网络物联网智能家居平台系统逻辑架构分为五层(见图1):

感知层:感知层主要完成信息的收集与简单处理,该层由传统的WSN、RFID和执行器组成。

接入层:接入层主要完成各类设备的网络接入。该层重点强调各类接入方式,用户家庭内部以物联网家庭网关为家庭接入终端,以机顶盒、平板电脑、手机或者智能主控机作为家庭控制中心通过Zig Bee、红外等无线技术与感知层设备交互,将信息数据通过网络层传输给支撑层。

网络层:网络层为原有已建成的高清双向网络,主要完成信息的远距离传输等功能。

支持层:支持层又称中间件,或者业务层,对下需要对网络资源进行认知,进而达到自适应传输的目的。本层主要完成信息数据的表达与处理,最终达到语义互操作和信息共享的目的。对上提供统一的接口与虚拟化支撑,虚拟化主要包括计算虚拟化及存储虚拟化等内容。

应用层:应用层主要完成服务发现和服务呈现的工作,即主要的物联网服务提供层。

关键技术分析

1 感知层

智能家居旨在构建智能、舒适、安全的家居体验。作为物联网智能家居平台的基础模块,感知层为整套系统提供了最低层的数据支持。感知层通过环境感知、位置感知、RFID感知、控制感知和体感感知五大子模块,采用异构的感知设备获取智能家居中的环境信息、用户信息等数据,并将数据上传支持层,以支撑高层的数据分享、管理和控制等功能。

由于感知层主要利用原有传感器进行数据采集,因此,对于不同的数据源应采取不同的通信协议从而提高系统的整体性能。例如,针对室内环境感知主要依赖于智能家居内部署的大量无线传感器节点,这些节点能够采集到各项室内环境指标的实时信息,数据量较小,如使用Zig Bee通信协议进行数据传输,则可在保证传输质量的同时降低功耗;而对于视频监控这类视频数据量大且实时性要求高的数据则需要通过Wi Fi技术进行数据传输。

2 接入层和网络层

物联网智能家居平台的接入层负责智能家居中家庭网关与各用户终端(机顶盒、手机、PC等)、智能家居感知设备和智能家居的数据传输。家庭内各组件和终端之间的通信协议根据设备不同而不同,包括Zig Bee协议、Wi Fi协议和红外协议。通过物联网家庭网关完成协议转换,接收所有智能家居设备数据。

网络层负责物联网智能家居平台与数据中心、第三方的通信。物联网智能家居平台在家庭以物联网家庭网关为中心,通过已建成的广电双向网络,实现家庭设备与数据中心的互联;用户终端通过家庭网关连入广电双向网络,与数据中心进行数据交互,并经由数据中心发送指令到需要的控制终端,从而间接地实现用户终端与智能家居间的数据交互。

1)无线自组织传感网

部署在智能家居中的无线传感器节点配备有Zig Bee通信模块,可以通过Zig Bee协议相互传输数据。这些节点具有自组网的功能,可自动构成无线传感网。当周期性地获取到环境采样数据之后,这些节点经过单跳或多跳,将获取到的数据传输到所部署的Sink节点上。Sink节点通过家庭网关进行数据汇集,利用广电网络的上行线路将数据传输到广电系统的数据中心,进行记录备份。

2)协议转换

由于设备的异构性,平台系统中使用多种协议进行通信。其中,作为物联网家庭网关的扩展设备,Sink节点通过USB连接到家庭网关;Kinect体感设备通过USB连接到Sink节点;视频感知设备通过Wi Fi连接到Sink节点;环境感知设备通过Zig Bee连接到Sink节点;对家电的控制使用红外进行。

针对传输协议的多样性,陕广智能家居系统主要可实现以下协议的转换:第一种是Zig Bee与红外线转换。该转换由Zig Bee红外转换器实现。转换器接收Zig Bee数据,根据数据的编码信息,将信息转换为相应的红外信号,用于控制电视、空调等家用电器,见图2。

第二种转换为Zig Bee- Wi Fi转换。该转换由Sink节点实现。Sink节点接收移动设备通过Wi Fi传送控制信号后再将这些信号转换为Zig Bee信号发送至受控设备。同时,Sink节点也接收来自感知设备的Zig Bee信号,将其中的感知数据上传至广电网络数据中心,见图3。

3)服务质量(Qo S)

在陕西广电物联网智能家居平台系统中,数据随着应用的不同有着很大的差别。例如,传感器收集到的数据尺寸往往比较小,且数据产生的频率并不高。而摄像头采集到的视频数据尺寸则比较大,且数据产生的频率非常高。针对不同数据的不同特点,必须采取合适的策略,以保证数据准确无误地传输。

视频数据具有体积大、流量高、实时性高的特点。传感器数据则与之相反,具有体积小、流量低、实时性低的特点。为了实现各项数据高效正确的传输,本项目采取以下措施来优化数据的传输方式:

在大数据传输时加入间隔,小数据设备监听传输信道,如果信道上无数据传输,则利用此间隔传输;

对小数据打包,使它们大小达到一定尺寸后再发送,提高带宽利用率。

3 支持层

1)数据中心

数据中心是平台系统中最为关键的技术之一,最大的特点是数据成流状形式。流数据是一组顺序、大量、快速、连续到达的数据序列,一般情况下,数据流可被视为一个随时间延续而无限增长的动态数据集合。流数据具有4个特点:(1)数据实时到达;(2)数据到达次序独立,不受应用系统所控制;(3)数据规模宏大且不能预知其最大值;(4)数据一经处理,除非特意保存,否则不能被再次取出处理,或者再次提取数据时将付出昂贵的代价。

2)数据架构

数据库集群:用多台PC Server组成一个存储节点阵列,通过My SQL自身的Replication或者应用自身的处理,可以很好地保证容错(允许部分节点失效),保证应用的健壮性和可靠性。在集群环境中,开启My SQL数据库服务器的master-slave模式,利用数据库服务器在主从服务器间进行同步,应用只把数据写到主服务器,而读数据时则根据负载选择一台从服务器或者主服务器来读取,将数据按不同策略划分到不同的服务器(组)上,以分散数据库压力。

服务器集群与负载均衡:服务器群集中每个服务结点运行一个所需服务器程序的独立拷贝,而网络负载均衡则将工作负载在这些主机间进行分配。负载均衡建立在现有网络结构之上,其提供了一种廉价有效的方法扩展服务器带宽和增加吞吐量,以加强网络数据处理能力,提高网络的灵活性和可用性。其主要完成以下任务:解决网络拥塞问题,服务就近提供,实现地理位置无关性;为用户提供更好的访问质量;提高服务器响应速度;提高服务器及其他资源的利用效率;避免了网络关键部位出现单点失效。

缓存集群:使用缓存能有效应对大负载,减少数据库的压力,并显著提高多层应用程序的性能,如果某个用户多次请求同一资源,则可以从缓存返回该资源,从而避免了重新从服务器或数据库请求该资源而产生的系统开销。缓存可以通过减少获取请求资源所需的时间,提高应用程序性能。缓存还可以通过减少到服务器的往返次数,降低网络通信量。

4 应用层

物联网智能家居平台可为用户带来智能化、人性化、可视化的家居体验,为用户提供便捷舒适的生活。整个平台提供了多样化的用户终端,配合感知层感知获得的数据,用户随时随地可以掌握智能家居内的各项指标数据,并且对智能家居进行管理和控制。

该层主要利用支持层数据接口,对接第三方应用从而结合相应传感器,以实现第三方物联网应用的引入。例如,位置服务(ILocation Service)接口提供了某个设备在一段时间内的位置跟踪,内部只包含一个方法:

List find Positions(Long devi-ce Id, Long start Time, Long end Time)

返回值为设备的位置信息,位置信息包括四个属性:Longtitude经度;Latitude纬度;Altitude高度;limestamp(时间戳)。

基于广电的物联网智能家居平台可实现功能见表1。

功能实现

1 室内环境检测

通过在室内关键位置,例如厨房、客厅、卧室和卫生间等,分别布置各种相关的传感器,包括一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、湿度传感器、温度传感器、光照传感器和粉尘颗粒传感器等等,用于实时地收集和检测室内各个部位的环境情况,并将数据传输给后台,用于在前端设备实时显示和数据分析。用户也可以向数据中心请求查看历史数据。

2 数据收集及保存

从各式传感器、智能家居设备中记录下来的数据和摄像头记录下来的视频数据均通过Zig Bee首先传输给物联网家庭网关,然后再由物联网网关通过广电网络上传到后台数据中心保存。

3 智能用户控制

将各个智能家居设备通过Zig Bee与物联网网关进行无线连接,对于智能家居的控制,可分为以下3种模式:

1)用户在室内时,可以通过机顶盒、手机等终端发送控制命令给物联网网关或者通过移动控制主控机将命令发送给物联网网关,物联网网关再对命令进行解析,发送给相应的智能家居设备,进行相应的控制。

2)用户在室外时,可以通过移动终端连接Internet访问广电系统后台服务器来发送控制命令,服务器再将命令发送到相应物联网网关,最后物联网网关发送该控制命令到具体的智能设备进行相应控制。

4 智能感知控制

在平台系统中,该平台通过环境监测、用户位置识别、用户指令识别等方式,获取智能家居中的各项环境指标以及用户的需求情况,通过智能化计算,并且配合用户的预设需求,智能家居就可智能地提供给用户最需要的服务。

5 智能安防系统

通过在智能家居内设置摄像头、红外探测等方式,实时监测室内异常、非法物体进入,以实现智能家居内的安全防护功能。同时,可根据用户当前活动状态和位置,自动转换智能家居当前的安防等级,且可兼顾安全性、节能性和智能性。

6智能健康服务平台

通过智能家居的感知能力,获取用户及其周边环境的信息,创建用户电子健康档案,通过医疗机构的统计和分析,为用户提供量身定制的疾病预防、发现、监测、治疗等一系列远程健康服务。

应用与发展

物联网并非新技术,而是将现有的传感技术、计算机网络技术、通信技术以及自动控制技术等进行高度融合。因此,如何利用已有设备,构建符合广电产业需求的实验环境将是物联网实验室平台建设的关键。

基于广电的物联网智能家居平台系统合理地利用了广电的自身优势,对下可接入多种行业终端,对上则可支持多种行业应用,把各种垂直的物联网应用整合成一个扁平的应用网络体系,建立了一套适合广电的物联网应用模式:在用户家庭通过物联网家庭网关完成组网,利用广电的双向网络实现物联网智能家居平台的远程升级、管控。例如,当用户想要添加物联网智能安防系统时,对于广电,首先应对接第三方专业智能安防服务公司,完成接口对接以确保平台支持智能安防业务;对于用户,只需要购买所需的监控摄像头或者红外探测仪,即可在广电开通智能安防业务体验服务(传感器设备也可根据广电业务打包向用户赠送等)。通过以上方式,可以降低成本,快速地部署广电物联网智能家居业务,从而扩展服务范围,加速广电与物联网产业的融合。

小结