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序論:在您撰寫物聯網智能家居時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
1 緒論
1.1 物聯網智能家居定義
關于物聯網,簡單來說就是通過裝置在各類物體上的SIM卡、傳感器、二維碼等,經過接口與無線網絡相連,給物體賦予智能,可實現人與物體間和物體與物體間的溝通和對話,這種將物體連接起來的網絡被稱為“物聯網”。
1.2 物聯網智能家居背景
智能家居是在互聯網的影響之下物聯化體現,物聯網智能家居的起源是在20世紀80年代初,隨著大量采用電子技術的家用電器面市,住宅電子化(HE,Homen Electronics)的出現。80年代中期,將家用電器、通信設備與安保防災設備各自獨立的功能綜合為一體后,形成了住宅自動化概念(HA,Home Automation)。80年代末,由于通信與信息技術的發展,出現了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術進行監視、控制與管理的商用系統,這在美國稱為Smart Home,也就是現在智能家居的原型。
2 物聯網智能家居體系結構
2.1 智能家居系統結構
智能家居通過物聯網技術將家中的各種設備(如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、影音服務器、影柜系統、網絡家電等)連接到一起,提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內外遙控、防盜報警、環境監測、暖通控制、紅外轉發以及可編程定時控制等多種功能和手段。
2.2 智能家居消費結構
智能家居作為一個新生產業,處于一個導入期與成長期的臨界點,市場消費觀念還未形成,但隨著智能家居市場推廣普及的進一步落實,培育起消費者的使用習慣,智能家居市場的消費潛力必然是巨大的,產業前景光明。 正因為如此,國內優秀的智能家居生產企業愈來愈重視對行業市場的研究,特別是對企業發展環境和客戶需求趨勢變化的深入研究,一大批國內優秀的智能家居品牌迅速崛起,逐漸成為智能家居產業中的翹楚! 智能家居至今在中國已經歷了近12年的發展,從人們最初的夢想,到今天真實的走進我們的生活,經歷了一個艱難的過程。
3 中國智能家居發展現狀
3.1 中國智能家居技術現狀
我國的物聯網智能家居的發展與國際上相比是還是有一定差距的, 目前我國流行的433M,315M無線產品采用的技術都屬于國際淘汰的落后技術,這些技術在安全性,可靠性,抗干擾能力,自修復能力等等方面已經完全不能適應物聯網智能家居的發展。至于藍牙(包括低功耗藍牙)在安全性方面一直存疑,致使除西方發達國家外的其它國家都不敢大規模采用。WiFi因其便利性廣受家庭用戶歡迎,作為一種普通的網絡接入技術它無可厚非,但作為智能家居無線技術(WiFi包括低功耗WiFi)還存在安全性差、組網規模小、無自修復能力等缺點,尚不能滿足智能家居的需求 。
在2011年11月28日,工業和信息化部印發《物聯網“十二五”發展規劃》中指出,“推進傳輸技術突破,重點支持適用于物聯網的新型近距離無線通信技術和傳感器節點的研發,支持自感知、自配置、自修復、自管理的傳感網組網和管理技術的研究”協調推進產業發展,以形成和完善物聯網產業鏈為目標,引入多元化的競爭機制,協調發展與物聯網緊密相關的制造業、通信業與應用服務業。
物聯網的目的是要將各種信息傳感傳動單元與互聯網結合起來從而形成一個巨大的網絡,在這個巨大網絡中,傳感傳動單元與通信網絡之間需要數據的傳輸。物聯傳感技術是全球第一個利用物聯網來控制燈飾及電子電器產品(我們通稱為zigbee產品),并將其作為智能家居主流產品走向了商業化。它在自配置、自修復、自管理、低功耗,高安全、抗干擾等方面有著非常獨特的優勢。
3.2 中國智能家居研究現狀
相較于傳統的智能家居,物聯網智能家居不僅具有傳統的居住功能,兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化,提供全方位的信息交互功能,甚至為各種能源費用節約資金。物聯網智能家居與傳統的智能家居在通信方式上有著明顯的差別。傳統智能積極的通信方式是有線,這種方式主要的缺點是前期安裝施工和后期改造比較麻煩,且不易維修。而物聯網智能家居的通信方式是無線,這種方式的最大優點在于給設備的擴展留有足夠的空間,便于后續的自由擴展。
物聯網智能家居能實現用戶家庭的最大智能化,更符合現代家庭的需求。物聯網智能家居最大限度的將家居設備連接到一個局域網上,實現了用戶家庭的最大化智能。它可以將家居中的所有物品連接起來,實現家居網絡中所有物體均可被尋址、所有物體均具有通信能力、所有物體均可作、部分物體具有傳感與信息上傳共享功能。
4 總結
家居生活邁向智能化是必然趨勢,而隨著物聯網等新興技術相繼進入智能家居行業,眾廠商也各自形成了自己的特色產品,價格也逐步向平民化的趨勢邁進。從有線到無線、從概念炒作到應用實施,智能家居經過十幾年的發展歷程,終于實現了質的跨越。未來的智能家居,將會更好的為用戶服務。而物聯網則成為智能家居發展的一道重要分水嶺,將對智能家居的發展方向、產業規模進行拓展和延伸。物聯網時代下的智能家居將更加具有發展潛力。
參考文獻:
[1] 戴春榮.我國移動產業現狀和發展前景分析[J].上海證券報.2009,25(5):22-23
[2]姚萬華.關于物聯網的概念及基本內涵[M].中國信息界,2010,67-68
關鍵詞:物聯網;智能家居
中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2017)08-0228-01
如今隨著人們生活水平的提高和生活需求的擴大,越來越多的家電設備進入了人們的生活中,做飯用的電飯煲、微波爐、烤箱、電磁爐,飲水用的電熱水器,抽油煙機、自動抽濕機等清潔用具以及電視、空調、洗衣機等等。這些家電設備在一定程度上改善了人們的生活,給人們的生活帶來了便利。但是這些家電設備每個都獨立工作,人們可能會顧及不過來,給人們的生活也帶來了一些不必要的困擾。但是有了物聯網之后,人們可以通過物聯網技術可以實現對家居的遠程控制,還可以讓所有的家具一起協同工作,提高他們的智能化水平,這樣在節約能源的同時還可以減少意外事故的發生。
1智能家居和物聯網的基本概念
如今,隨著社會的進步和人們生活條件的改善,人們對生活質量有了更好的要求。人們在日常生活中用到的家用電器都逐步轉向智能化產品。智能家居指的是以用戶的住宅為使用平臺,利用綜合布線技術、網絡與通信技術、智能家居綜合設計和安全防范技術、自動控制以及音l、視頻技術等等將與人們日常生活有關的家用設備集成,構建高效的家庭日常事務處理的管理系統。智能家居不僅可以讓家居更加安全、舒適、方便地為人們使用,還可以使人們的居住環境更加的節能和環保。智能家居在當今的社會引起了人們的廣泛關注,它最重要的特點是智能化和遠程控制。
物聯網是在互聯網的基礎上發展起來的網絡,它采用同樂無線數據通信等技術,這個網絡不用人的操作,只是物品之間的自動識別和信息的共享,在物聯網的世界里,所有的物品都成為了人的同類,他們可以彼此交流信息。如今物聯網在我們的社會生活中已經應用的很廣泛了,其中,最重要的應用就是智能家居的應用。在智能家居中,許多家庭用具和設備都可以不用人們專門操作管理,比如,窗簾可以通過自己對光的感知度而自動拉開和關閉;空調也可以通過自己對溫度的感知而調控到人們所需要的溫度;熱水器可以把水加熱后自己恢復到待機狀態;自動抽濕機也可以在家里沒人的時候自己滅掉。這些不僅可以實現節能的目的,還可以減少安全隱患。
2物聯網滿足了智能家居系統的技術需求
2.1傳感器技術
在智能家居的設計和使用過程中,一個很重要的設備就是傳感器,這些傳感器包括門磁傳感器、可燃氣體的探測器、水浸傳感器以及紅外線、壓力、光線等的傳感器。傳感器最重要的就是感知功能,比如,門磁傳感器主要是感知門窗的關閉情況,窗簾可以通過自己對光的感知度而自動拉開和關閉;空調通過自己對溫度的感知而調控到人們所需要的溫度;熱水器可以把水加熱后自己恢復到待機狀態;自動抽濕機也可以在家里沒人的時候自己滅掉。這些傳感器一般都是利用磁場的作用來決定按鈕的接通和關閉,他們主要通過自動識別的無線電波實現各種功能。
2.2網絡傳輸技術
智能家居覆蓋整個家庭,為人們提供全方位的智能服務。智能家居網絡系統需要輸各種網絡信息,傳輸方式可以是有線傳輸也可以是無線傳輸。其中有線傳輸的功率消耗低而且設計方便可靠,根據傳輸范圍的不同適用于不同的應用場合。無線傳輸在部署和控制方面比較容易,是最方便的也是最有效的。智能安防系統就用到了無線傳輸數據,智能安防系統包括門禁、報警和監控。它主要通過傳輸數據和圖像,能及時地讓人們知道發生的一切事情,比傳統的安防系統省時省力還有效。
2.3信息處理技術
智能家居是一個非常人性化的設計。它的設計理念是以人為核心,給人以舒適的滿足感。智能家居系統的能力最通用的是人臉識別技術和指紋識別技術。人臉識別技術主要是圖像攝取、人臉定位以及圖像預處理和人臉設別。它輸入的信息是要識別的人臉圖像以及圖像庫中預存的已知身份的人臉的圖像和相應的編碼,輸出來的則是要識別的身份和已知身份二者信息的相似度。指紋識別技術是智能家居中最通用的信息處理技術,它的特征是手指按印的方向和著力點的位置不一樣,都會導致指紋圖案的模糊和變形從而導致無法識別的結果,因此指紋獲取方式一直在改進,從利用光學識別系統到利用電容傳感器再到利用生物射頻信號來獲取指紋信息,使得指紋識別技術的精確度越來越高。
著名智能家居企業南鵬科技總經理,資深智能家居專家,CEDIA中國區執委。
一般而言,有足夠多的需要控制的產品和設備,才需要智能家居。因此,在豪宅,在影音室,才會用到智能家居。但在物聯網的概念下,智能電飯煲、洗衣機、電視機等生活必需品的智能化出爐,也許會讓智能家居變得更大眾化、更普及?那要看待物聯網和智能家居的關系?
目前在豪宅的環境中,由于子系統較多,而各個子系統本身需使用不同的控制手段及界面去進行控制,對用戶的操作來說增加了不少難度,智能家居系統的整體應用正好為豪宅這種典型環境解決了操作的困難,讓用戶可以輕松的體驗科技為生活帶來的便利及舒適。
但在目前市場上,一套設計周全、功能完善的智能家居系統造價較高,因此令智能家居的應用主要局限在豪宅的市場。
在物聯網的概念下,家里的所有電子及電器產品都會具有互聯互通的功能,能通信的設備多了,自然需要有適當的手段去對這些互聯的設備作統一管理,協調工作。我相信當物聯網的應用逐漸普及后,將進一步帶動智能家居的市場,最終目的是將智能家居的概念從豪宅應用的奢侈品轉換為每個人生活中不可或缺的必需品,智能家居的造價及系統也會有更多選擇,越來越多的便攜終端如手機及平板電腦等都會加入智能家居的功能,讓智能變得無處不在。
當前智能家居有很多不同的實現方式,不同的方式又各自更適合不同的應用環境,但大家當前最關心的是最適合中產普及的又是哪一種?
智能家居中有非常多的子系統,包括環境控制 (如燈光場景、暖通空調、地熱、新風、熱水、按摩浴缸),電子娛樂媒體的分配及控制 (背景音樂、家庭影院、全宅音視頻共享)、安防監控、門禁、網絡、電話等非常多的子系統,消費者應該在所能負擔的預算內,盡量滿足自身對以上各子系統的需求及優先順序,搭配出一套令家庭成員最滿意的產品組合,其中需顧及產品功能及造價之間的平衡。由于每個用戶的喜好及生活方式都不一樣,我們很難定義最適合中產普及的是哪一種,簡單來說能帶給家人生活便利、愉快、提升生活素質,同時滿足用戶的預算就是最適合的系統。
什么是智能家居?
智能家居是一個居住環境,是以住宅為平臺安裝有智能家居系統的居住環境,實施智能家居系統的過程就稱為智能家居集成。
"智能家居"(SmartHome),又稱智能住宅。通俗地說,它是融合了自動化控制系統、計算器網絡系統和網絡通訊技術于一體的網絡化智能化的家居控制系統。將家中的各種設備(如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、網絡家電以及三表抄送等)通過家庭網絡連接到一起。與普通家居相比,智能家居不僅具有傳統的居住功能,提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間;還由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具,提供全方位的信息交互功能,幫助家庭與外部保持信息交流暢通,優化人們的生活方式,幫助人們有效安排時間,增強家居生活的安全性,甚至為各種能源消費節約資金。
智能家居在中國
智能家居的概念是從上世紀70年代末起源于美國,隨后,歐洲、日本等國家住宅智能化也得到了飛速發展。智能智能家居在中國的出現要追溯到20世紀90年代,當時比爾?蓋茨到中國推廣“維納斯計劃”,這是微軟專門為中國市場設計開發的預制軟件平臺,使消費者不用購買個人電腦,利用家里的電視機、VCD機就可以學習、游戲、在網上炒股……比爾?蓋茨和他的助手模擬用戶的家庭環境、在現場利用賓館的電話線操作上網,“維納斯”豐富的功能、像電視機一樣即開即用的便利讓人們眼界大開,隨之“數字家庭”理念在中國正式推出,這就是智能家居在中國的前身!
智能家居在中國的培育期是時間為2000年初到2006年左右,由各大IT產品供應商組成的閃聯,e家佳聯盟形式。同時各種智能家居體驗及專賣店開始在各大城市出現。
從2007年到現在,智能家居進入了發展初期,眾多安防企業紛紛加入進來,具有多種功能控制的智能終端越發成熟,多樣化的智能家居控制初步完成。但市場還在成長中。
我們為什么需要智能家居
隨著科技的發展,出現了越來越多的智能產品,家居行業也有了智能家居的出現,也許有的人會問普通的家居也可以生活,也很舒適,那么我們為什么要安裝智能家居呢?因為智能家居能夠讓生活變得安全、節能、便捷、舒適…
安全的居住環境(Safe)
智能家居首先是擁有完善的智能安防系統,它包括家庭整體安防系統和家居安全預警系統,內容有對非法入侵報警、火警、煤氣泄漏等報警與緊急求助信號等,以及物業智能家居系統的智能入園識別、出入管理、門禁系統,停車場智能化管理等,為整個智能家居系統提供一個可靠更智能化的安全環境。
更加的節能環保(Energy Saving)
智能家居本身便具備環保意識,通過設定,系統便會在夏天陽光強烈的時候自動關閉門窗窗簾,在各類電器不使用的時候,自動切斷電源,如此,即可隨時隨地實現節能。晚上睡覺的時候,睡眠模式下,空調模式自動切換,在凌晨兩三點的時候,空調自動關閉,當因為太陽升起,外界氣溫升高,使得室溫上升到某個閥值,人們感覺到炎熱的時候,空調又會自動開啟,如此,就可以有效降低空調的用電消耗。平常的時候,也可以將一些能耗比較高,但是并不急著用的設備,如洗衣機、消毒柜等放到谷電時段自動使用,不光減少了對電網的壓力,也更加省錢。
便捷的家居網絡(Convenient)
面向本世紀的智能家居系統,建立一個最方便的內外部網絡系統是至關重要的。所以現在智能家居建設必須注意房屋的無線網絡布置,必須建有方便的、能滿足未來要求的內部家居與外部遠程控制的聯系,更能方便智能家居系統日后更新、升級的需求,否則就不是智能住宅,并被時代的發展所淘汰。
舒適的服務環境(Comfort)
智能家居系統就是用高科技智能化手段來提高生活品味,為家居住戶提供高科技手段的舒適服務。比如利用無線布線系統來使家電更智能化,現在普遍發展打到智能燈控照明、智能家庭影音、智能電動窗簾、智能遙控電器等幾大特色,通過智能家居系統來把家居的所有電氣設備都連接起來,實現家電智能化模式。物業小區的智能系統包括智能物業管理、信息網絡服務、娛樂服務、智能消費、家政服務、以及其他舒適服務等。
智能家居的組成
全功能的智能家居系統包含以后幾個子系統:
1、 數字可視對講系統
數字化可視對講系統,它不僅可以實現可視對講,而且還能實現多媒體信息發送、廣播、安防報警、IP可視電話、VOD點播、影像監控以及增值業務等功能。
2、 室內安防報警系統
智能家居安防報警系統,為智能家居住戶提供基礎的家庭安保系統,具有住戶室內智能報警、周界自動報警、視頻監控、感應卡門禁及內部通訊等不同功能,無論主人身居何處,都能夠及時了解家中電器的使用狀況以及對它們進行控制。
3、 信息咨詢系統
智能家居信息咨詢系統為業主提供社區服務,便于物業通知信息,還為業主提供在線商城服務,足不出戶即可定購周邊新鮮的蔬菜、水果、肉、蛋、奶等商品。
4、 環境控制系統
智能家居環境控制系統包含照度傳感器,溫濕度傳感器、空氣質量檢測、新風控制、地暖控制等,可能智能的根據房間里的溫濕度變化,調節窗簾的開度、空調的溫度、以及新風和地暖。
5、 智能控制系統
智能控制系統提供全方位的燈光控制、電動窗簾控制、中央空調控制、燃氣閥門控制、電梯控制、指紋門鎖控制等;
6、 家庭影音控制系統
家庭影音控制系統提提供對液晶電視、家庭影院、天花喇叭、投影機、LED燈光魔幻、數字調頻收音機等的無線控制;
7、 視頻監控系統
視頻家居自動監控系統”是一個以家庭用戶為中心、將工業電視監控系統的部分功能移植過來,并根據現代家居的人文需求而特別設計的監控系統。
8、 遠程控制系統
住戶可通過手機或固定電話對家中的各種電器進行遠程控制,例如在回家的路上,提前打開空調或熱水器的電源等。住戶還可用手機遠程對家中的防區進行布撤防。
物聯網的催化作用
物聯網是我國戰略性新興產業的重要組成部分,引領了繼計算機、互聯網和移動通信之后的新一輪信息技術革命,是未來科技競爭的制高點和產業升級的重要驅動力,是加速推進工業化、信息化融合的催化劑。
2013年,國務院了《國務院關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》,為我國物聯網發展指明了方向。經過幾年的技術和市場培育,加之我國在物聯網領域的自主創新能力不斷增強,可以預見物聯網即將進入高速發展期,我國正在從物聯網的應用大國向擁有更多自主知識產權的創新型強國邁進。
關鍵詞:物聯網;智能家居;無線網絡;ZigBee;WiFi;藍牙;6LoWPAN
中圖分類號:TB
文獻標識碼:A
doi:10.19311/ki.16723198.2017.01.085
1物聯網
“物聯網”的概念來自美國麻省理工學院的師生們開發出的RFID技術(網絡無線射頻識別系統)。這種技術的產生,使得日常的物品進入互聯網成為了可能。最常見的一些RFID應用,如居民二代身份證、公交卡、門禁卡等等,這些卡內設有RFID芯片,通過刷卡完成信息識別和交互。通過各種信息傳感設備、裝置和技術,采集聲、光、電、熱、力、生化、位置等各種人們所需的信息,結合互聯網形成一個個網絡,最終實現物體與物體、物體與人之間的連接互通(Internet Of Things)。
當前,物聯網的組成被主要被分成五個層次:感知層、接入層、互聯網層、服務管理層和應用層。感知層,通過RFID、各種傳感器、紅外二維碼技術完成信息收集;接入層,通過Wi-Fi、ZigBee、藍牙等無線網絡協議完成信息傳輸;應用層和服務管理層,通過網絡管理、云計算、應用集成等等設計的信息處理系統,分別完成在不同場景下的應用。
2智能家居
智能家居就是將原本“靜止”且需要人用物理按鈕來操控的普通家居通過內部嵌入射頻識別芯片(RFID)、全球定位系統(GPS)、紅外線感應器、氣體感應器、激光掃描器等傳感設備,并且通過與之對應的協議連接至互聯網,變成能“主動”且可遠程按計劃操控的智能家居。隨著近年來信息化的高速發展、通信的自由化、業務量的高速增長以及人們對工作、生活環境的安全性、舒適性以及高效性要求的提高,社會對智能家居的需求大大增加。
現代智能家居系統一般可以分為內網、外網和網關三個部分。其中內網是負責連接各種家電和其他設備的局域網;外網一般是小區局域網、Internet等;而網關的作用是連接內網和外網,實現外網對內網的監測和控制。
一個基于物聯網的智能家居系統,首先要選擇合適的無線接入網絡,智能家居系統對無線網絡的主要要求是低功耗、使用壽命長、數據傳輸可靠等要求。目前常見的無線網絡有ZigBee、WiFi、藍牙、6LoWPAN等。
3現階段主要無線技術的應用
3.1ZigBee
ZigBee是一個基于IEEE802.15.4的通信協議,IEEE802.15.4本身是用于處理物理層和底層MAC層的協議。IEEE802.15.4工作組正式成立于2000年12月,致力于一種提供便攜、移動或固定設備使用的低成本、低復雜度、低速率、低功耗的無線連接技術。
IEEE802.15.4定義了兩個物理層標準,分別是24GHz物理層和868/915MHz物理層,二者都是用相同的物理層數據包格式,區別在于工作頻率、擴頻碼長、調制技術和傳輸速率。2.4GHz頻段是全球統一的自由ISM頻段,這有助于ZigBee設備的推廣和使用;868MHz和915MHz分別是美國和歐洲的ISM頻段,這兩個頻段的引入避免了2.4GHz附近各種無線通信設備的相互干擾。
Zigbee收發模塊使用了2.4GHz的直序擴頻技術,和一般的頻移鍵控,幅移鍵控和跳頻數傳電臺相比,具有更強的抗干擾能力;ZigBee協議對網絡層和對應的API接口做了標準化的定義;ZigBee可以對數據是否完進行檢查,并且擁有鑒別用戶身份的功能,采用通用的AES-128加密算法,算法中長達128位的密碼保障了通過ZigBee傳輸的信號的機密性;通過ZigBee傳輸的數據大多采用短幀的傳送方式,實時性很強,傳輸速度也非???;ZigBee組網容易,自恢復能力強,再加上低成本和小型設備對無線網絡的帶寬要求不是很高,因此,ZigBee對智能家居中的擴展,增加新設備非常的友好。
在擁有上述優點同時,ZigBee技術也存在一些問題。現階段,國內應用的ZigBee技術主要還是在24GHz ISM頻段的范圍內,這個頻段的信號衍射能力弱,穿δ芰θ酢T詡揖擁幕肪忱錚即使是一扇窗,一扇門或者是一堵墻都能讓信號的強度衰減很多。雖然我們能夠通過射頻功放的方式,對2.4GHz頻段的信號進行放大處理,但這樣又造成了大量且不必要的輻射污染,這種方式和ZigBee本身節能、低功耗的初衷相悖。
Z-wave同樣也是一種短距離無線傳輸的技術,它和ZigBee一樣源自無線射頻,都屬于硬件協議和架構上的技術。Z-Wave是由一家名為Zensys的丹麥公司主導的一種無線組網規則。Z-wave Alliance(Z-wave聯盟)雖然看起來不如ZigBee聯盟規模大,但是其中的成員(廠商)都已經在智能家居的領域擁有成熟的產品,Z-Wave聯盟已經獲得來自全球各個國家和地區的160多家國際知名公司的支持。在美國,Z-Wave可以使用的頻段是915MHz;而在歐洲,可以使用的頻段是868.42MHz;915MHz和868.42MHz屬于國際無線規則中的一區和二區的ISM頻段,而在我國這兩個頻段都非民用,因此很可能在中國禁止使用。
3.2藍牙
藍牙(Bluetooth)技術始于愛立信公司的1994方案,它開始是研究在移動電話和其它配件間進行低功耗、低成本無線通信連接的方法。發明者希望為設備間的通訊建立一套統一規則,以解決用戶間移動電子設備互不兼容的問題。每個藍牙設備可同時維護8個鏈接,可以將每個設備配置為不斷向附近的設備發送其存在的通知,以便創建連接。另外,可以對兩個設備之間的連接設置密碼保護,防止被其它設備接收。
藍牙的標準是IEEE802.15.1,也工作在無需許可的ISM2.4GHz頻段,最高速度可達723.1kb/s。為了避免干擾可能使用2.4GHz的其他協議,藍牙協議將該頻段劃分成79個頻道(帶寬為1MHz),當檢測到與其它信號沖突時自動跳轉到其他頻道,每秒的頻道轉換次數可達1600次。
近年來藍牙的發展也比較迅猛,2015年年初的藍牙4.2,在數據傳輸速率和傳輸距離的提高與錯誤率的降低上有了很大進步。而藍牙技術聯盟于2016年6月提出第五代藍牙技術標準,藍牙5的理論接收距離最遠可達300米,在實際使用中的收發距離也可以達到120米,四倍于藍牙4.2技術。
3.3WiFi
WiFi(Wireless Fidelity,無線保真),從1997年無線局域網標準802.11以來,在眾多業界領先公司組成的WiFi聯盟的大力推動下,發展迅猛。目前WiFi的使用范圍非常廣泛,基于WiFi技術的智能家居產品也最為常見,其優勢在于傳輸速率快,且產品成本低。對于用戶來說,基于WiFi的智能家居組合最為便捷,購買設備后可以自己進行組網。
在智能家居中使用WiFi也有一些顯著的缺點。首先,安全性非常低是WiFi為最嚴重的問題,無線信號也不是很穩定;其次,WiFi的功耗還是很高的,這也限制了它在智能家居領域的應用;再次,WiFi組網能力低,擴展空間受限制。
3.46LoWPAN
6LoWPan是基于IPV6的低速無線個域網標準,即IPV6 over IEEE 802.15.4,于2004年提出。與ZigBee相比,都是基于IEEE 802.15.4 標準,都具有低功耗,低復雜度度,安全性強(都采用AES128加密標準)等優點。
提起物聯網我們可能很容易聯想到IPV6,IPV6是現行版本IP協議(IPV4)的下一代協議。由于網絡地址資源有限成為了IPV4所面臨的非常嚴峻的問題,這在很大程度上限制了互聯網的發展和應用。IPV6有128位地址,IPV6的使用,不僅能解決網絡地址資源數量的問題,而且也解決了多種設備連入互聯網的障礙。IPV6也一直被認為是在物聯網應用中最為理想的技術手段。由于IPV6龐大的協議棧和大量的數據分發包,無線傳感網下的節點設備無法直接移植IPV6。6LoWPAN的誕生,就是發明了一種將IP報頭壓縮到只傳送必要內容的小數據包的方法。
一直以來,大家普遍認為將IP協議引入無線通信網絡是很不現實的。所以,到目前為止,前面提到的一些專用協議一直為無線網絡采用。IP協議對帶寬和內存都有著比較高的要求,為了適應微控制器及低功率無線連接而降低它的運行環境也是一件相當困難的事情。
IETF 6LoWPAN草案標準,基于IEEE 802.15.4實現了通過IPV6的通信,它的有望改變前面的困境。低功率運行的6LoWPAN,讓它非常適合應用在手持機和各種儀器中,再加上它內置支持AES-128加密的方式,為強健的安全性和鑒權打下了堅實的基礎。6LoWPAN所取得的突破是得到一N非常高效、緊湊的IP實現,消除了以前形成各種專有協議和專門協議的因素。其龐大的地址空間是最大的亮點,基本可以不考慮接入設備的上限。而另外一個亮點,就是當IPV6中的節點設備啟動時,可以通過自動讀取設備的MAC地址根據相關規則配置好設備的IPV6地址(從效果上類似局域網中的DHCP協議)。
4結語
我們國家一直很重視物聯網技術的發展,但較之西方發達國家,我們的物聯網技術還是有長的路要走的。
各國廠商為了在物聯網市場上搶占更多的先機,紛紛推出自己研發和采納的無線網絡標準,ZigBee、Z-wave、WiFi、藍牙等,它們有各自的優點,同時也有各自的不足。而從IPV6演化而來的6LoWPAN的橫空出世,開源的理念和與下一代IP協議的對接,使標準的統一成為了可能,也讓滯后發展的我們看到了希望。
每種技術都有它的優勢,ZigBee的低功耗與安全、WiFi的便捷開發、藍牙的高速傳遞速率、6LoWPAN的良好發展趨勢。所以從長遠的角度考慮,各種不同的技術在競爭中尋求合作,而非互設競爭壁壘,才是物聯網的未來方式,才會帶來物聯網世界真正的繁榮。
參考文獻
[1]王寶云.物聯網技術研究綜述[J].電子測量與儀器學報,2009,(12).
[2]葉朝輝,楊士元.智能家居網絡研究綜述[J].計算機應用研究,2000,(9).
[3]薛震南.基于物聯網的智能家居研究[D].南京:南京大學,2013.
[4]賀安坤,張亮,宋長青等.基于ZigBee技術的智能家居系統的設計與實現[J].微計算機信息,2012,(09).
[5]王銳華.ZigBee與Bluetooth的比較及共存分析[J].測控技術,2005,(24).
[6]黎卓芳.藍牙技術在物聯網中的應用研究[J].現代電信科技,2012,(12).
【關鍵詞】物聯網技術 智能家居 應用
近年來,信息化發展掀起了第三次科學技術革命浪潮,隨著信息技術的迅猛發展,物聯網這一脫胎于互聯網的全新技術應運而生。物聯網技術的應用使得過去普普通通的物品變得智能化,具有了智能化識別、定位導航、監控跟蹤等一系列功能。哪持忠庖逕俠此擔物聯網就是通過物品進行延伸的互聯網,通過信息世界與物理世界的相互交融,徹底顛覆人類對于物理環境的傳統理解,改變了人們與物理環境進行交互的方式。物聯網技術最貼近人類生活的應用就是智能家居,智能家居的概念更早提出,在物聯網技術成熟之后得以充分實現,智能家居改變了人們生活起居的方式,讓家居與人的聯系更加緊密和便捷,人和家居能夠進行充分交流和溝通,有效提高了生活質量。
一、物聯網技術概念簡述
物聯網這一概念的最早出現是在1991年由麻省理工學院的Kevin Ashton 教授提出的,在1995年,比爾蓋茨也曾經在自己的書中提及這一概念,但由于當時的技術發展限制,物聯網這一概念最初并沒有引起大家的廣泛關注。物聯網的英文名稱是Internet of Things,顧名思義,就是物品的互聯網。物聯網與互聯網實際上是相互獨立的兩個網絡,互聯網將千千萬萬個計算機互聯互通,而物聯網則強調對物可控、可管理的技術[1]。隨著物聯網技術逐漸成為信息化發展的熱門,其技術成熟度也日益提高,物聯網的應用也變得日益廣泛。目前,物聯網普遍應用于智能交通、政府工作、智能家居、公共安全、智能消防、軍事偵察等眾多領域。而智能家居中的應用最為普及,也最貼近我們的生活。物聯網將載有最新互聯網技術的感應器嵌入到各個領域的各種物體之中,實現了互聯網技術與物品的融合,同時也實現了人類社會與物理環境的交互和溝通,讓人類能夠更好地管理和控制物品,大大提高了社會發展的效率。
二、物聯網技術對智能家居的作用
如上所述,物聯網技術的應用廣泛,但最為普及的應用在于智能家居。物聯網技術對于推動智能家居的發展有著十分重要的作用。智能家居又被稱為智能化建筑、自動化家庭以及集成式家庭系統,這些別稱充分說明了智能家居智能化、自動化、集成式的概念要素。智能家居這一概念早在20世紀80年代中期就已經出現,但由于技術方面的限制,智能家居真正發展和實現卻是在物聯網技術發展之后,隨著物聯網技術的不斷成熟,人類對于智能家居最初的一些設想也得到了實現[2]。當下的智能家居主要是通過利用物聯網技術將家庭之中,諸如影音設備、照明系統、空調設備、安防系統等一系列的家庭設備進行連接和智能化,使得智能家居不僅僅具備傳統家居的居住功能,住宅主人還可以通過網絡等方法實現對家居的監控、定時控制、智能安防、遠程控制等一系列智能化功能和信息交互。使得生活變得更加快捷智能,大大優化了人們的生活方式,提高了生活質量、舒適度以及安全性。下面通過幾個實例簡述物聯網技術對智能家居的作用和應用。
(一)智能衣柜
智能衣柜是物聯網技術在智能家居中的應用之一,智能化衣柜中嵌入了傳感器與感應器,可以通過互聯網天氣查詢以及溫度感應為人們提出與天氣和氣溫相適宜的著裝推薦。同時,部分智能衣柜具有自動整理衣物,自動熨燙衣物等智能化功能,為人們的出行以及生活提供了極大的便利。
(二)智能照明系統
智能照明系統是目前比較普遍的智能家居功能,照明系統囊括了整個住宅之中的所有照明燈光,通過遙控或者智能手機的控制,可以對智能家居中的照明系統進行全方位的調控。智能照明系統具有諸如辦公、家庭影院、閱讀、休息等多種照明模式,住宅主人只需遙控選擇就可以在固定地點對整個住宅的燈光進行控制,既方便快捷,又可以避免忘記關燈等現象。有效為人們節約了能源,既靈活舒適又健康環保[3]。
(三)移動終端控制
由于智能手機的快速發展,許多智能家居將智能手機作為整個住宅的遙控終端,只需要一部手機就可以實現與整個住宅智能系統的交互??梢酝ㄟ^手機聯網進行全宅燈光控制、音響控制、電器控制以及安全防控,非常方便快捷。小小的智能手機搖身一變成為家居的萬能遙控器。
(四)網絡遠程控制
網絡遠程控制是近年來十分火爆的智能家居應用,通過物聯網技術實現了對家居的遠程監控和控制,在人們外出工作、旅行的時候,可以通過電腦、智能手機等設備對家居進行遠程控制,例如在回家的路上提前遙控智能浴缸放好洗澡的熱水,將家中空氣進行通風換氣,智能掃地機器人進行房間清掃等等。這些都可以在住宅主人不在家時通過遠程遙控實現,方便快捷,效率極高,很大程度上為人們的生活節約了寶貴的時間[4]。
結束語:
科學技術的發展和生活水平的提高,使越來越的人堅定不移地追求更高的生活質量,作為高品質、信息化生活的代表,智能家居越來越受到人們的重視。物聯網近年來的迅猛發展為智能家居的發展和實現提供了強大的技術保證,物聯網技術對智能家居的作用及影響也非常之巨大,相信隨著信息技術更高層次發展,物聯網技術將更加深入應用到智能家居中,更大程度改善人們的日常生活,為人類的生產生活以及發展提供更舒適的環境。
參考文獻:
[1]何馳.談物聯網技術在智能家居領域的應用[J].改革與開放,2015,(03):18-20.
[2]陳謐.智能家居的物聯網技術及其應用[J].現代建筑電氣,2014,(02):47-49+63.
【關鍵詞】物聯網;智能家居;研究;實現
物聯網作為一項新興技術,它的發展和應用吸引了眾多學者的注意。在物聯網環境下人們的生活水平將得到大幅度提高,將物聯網技術應用到智能家居環境中能使人們的生活更舒適、高效,基于物聯網的智能家居研究具有重要意義。
一、物聯網和智能家居的概念
1.物聯網的概念
物聯網源于研究人員在多領域的研究成果的集成,由Kevin Ashton在研究供應鏈管理時提出,研究人員對于普適計算的研究是物聯網出現的重要原因。不同學者對物聯網的定義各有不同,歐洲項目組將物聯網定義為商業、信息交流的參與者,能推動社會發展,是一種能夠互動,并相互間、與外部環境能產生交換得到的信息和數據,不經人為干預,便可以自發做出相應行為和提供服務,能夠反映并影響真實生活的事件。而RFID項目組把物聯網視為在標準通信協議的基礎上,由擁有唯一地址的互聯網物體所構成的網絡。物聯網可以分為位于最底層的感知層、網絡層和應用層,物聯網的核心技術包括射頻識別技術、無線傳感器網絡技術、Internet技術、納米技術和信息安全技術等。[1]
2.基于物聯網的智能家居的概念
美國最早產生智能家居的概念,它是以住宅為基礎,建筑設備自動化、網絡通信、信息家電為具體表現,兼具系統性、結構性、服務功能和管理功能為一體的家居環境。智能家居可以通過計算機技術、網絡通信技術和綜合布線技術等將住宅環境中的各系統聯系在一起,幫助人們更合理有效地安排時間,使生活更高效、井然有序,并提高住宅環境的安全性,還能實現節能減排的功能。
二、國內外的研究現狀
美國的智能家居研究最為先進,已經出現了以ACHE系統為核心的智能房屋,通過神經網絡原理來控制溫度、照明等因素,并且不需要人為的事先編程。此系統可以通過連續監視環境,并記錄居民對于燈光、溫度等的使用情況,再對得出的數據進行匯總分析,從而推測居民的生活習慣,生成與居民行為習慣相對應的規劃策略,為居民安排舒適的居住環境并預測未來的行為。
中國的智能家居發展較晚,海爾推出的U-home智能家居產品將電信網、廣電網、電力網等通過有線和無線方式進行結合,實現消費者的居住環境如樓宇、室內、社區等的結合,使居住環境更加高效、舒適。
三、基于物聯網的智能家居設計與實現
基于物聯網的智能家居系統主要包括居住環境感知及互動、網絡數據傳輸和應用服務層。居住環境感知及互動是指將各種配備無線或有線功能的傳感器進行連接,使它們能夠提供獲取居住環境的物理信息、居民生活狀態和訪客信息的錄入等服務。網絡數據傳輸能夠保證居住環境信息和居民信息的傳輸。應用服務層能根據收集的相關數據最終實現支配家居設備工作的目的。[2]
(一)基于物聯網的智能家居總體設計與實現
1.家庭智能網關的設計
家庭智能網關是基于物聯網的智能家居系統中最重要的中心設計,能夠采集并匯總不同網段的信息數據。在內部的家居網絡中,它與ZigBee協調器相連,是住宅信息的唯一出口,在外部網絡中,家庭智能網關與Internet網連接,是遠程操作指令接入家庭內部網的最后一道工序。由于內部和外部信息都經過家庭智能網關的傳輸,所以這樣的總設計能保證智能家居的安全性。
2.感知層的設計與實現
由ZigBee節點組成的ZigBee網絡位于感知層,各種傳感器、音視頻采集設備和安防門禁系統執行器也位于感知層上。感知層上的各種傳感器能通過ZigBee節點將居住環境信息傳輸到家庭智能網關,并且應用層的指令信息也能通過ZigBee節點傳輸給執行設備以實現預定的用戶操作。通過這一系列傳輸,實現底層ZigBee節點的互相連通問題。
3.網絡層的設計
基于物聯網的智能家居中的網絡傳輸是用于管理各種住宅設備的網絡信息傳輸,已提供住戶遠程控制的平臺的系統。網絡層的設計包括家庭智能網關、控制中心、住宅設備等內容,傳輸的信息以控制信息和數據信息為主。包括有線傳輸和無線傳輸兩種形式。無線傳輸與有線傳輸相比更加便于管理和應用,所以在基于物聯網的智能家居的未來設計中更加廣泛。
4.應用層的設計
應用層的設計是基于物聯網的智能家居設計中最重要的部分,目前的智能家居中,家居安防監控、家庭信息管理、家庭環境監測是應用層設計的主要方向。
(二)基于物聯網的智能家居硬件設計方案與實現
如圖1所示,基于物聯網的智能家居硬件設計主要以節能為重點進行分析。局域網內部的微型處理元件與通信設備的選擇對于整個智能家居系統的功耗和網絡傳輸效率影響巨大,其中末端節點的穩定性和工作效率對于整個系統的可持續工作時間和穩定性起著重要作用。所以在基于物聯網的智能家居硬件設計中應特別注意對微小處理元件和通信方式的節能設計。[3]
四、結束語
中國的智能家居發展較晚,但是由于人們生活水平提高,對家居環境的要求隨之增加,在近幾年國家政策的扶持下,智能家居的研究也如火如荼地展開。如海爾、長城等大企業紛紛推出了智能家居產品,國內的通信商也將物聯網服務作為未來的發展方向之一,對于基于物聯網的智能家居的研究和實現提供了良好契機。
參考文獻
[1]葉興貴,繆希仁.基于ZigBee的智能家居物聯網系統[J].現代建筑電氣,2010,12(09):32-34.