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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

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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，傳輸速度也非常快；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

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[5]王銳華.ZigBee與Bluetooth的比較及共存分析[J].測控技術，2005，（24）.

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隨著我國經濟水平不斷的提高，科學技術的蓬勃發展，使智能家居行業有很大的進步和發展。但是，智能家居依舊處在不完善的階段，它的很多功能無法有效的應用于居民的家中，我國廣大人民群眾對智能家居的認識比較淺顯，以及智能家居受其他一些因素的影響，促使其直到今天也未在我國普及。本文筆者以智能家居為起點，對其進行詳細介紹，進而詳細分析智能家居未能在我國普及的原因，最終探討如何優化和創新智能家居，使其逐漸落戶于千萬個家庭中。

1 智能家居

對智能家居的定義是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、智能家居系統設計方案、安全防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構成高校的住宅設施與家庭日程事務的管理系統，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術性，同時創造環保節能的居住環境。智能家居的理念是有效的將先進的科學技術、我國整體情況以及個人的需求結合在一起，充分發揮科學技術作用的同時改善我國自然環境，為人們提供安全、舒適、健康的生活環境。實現智能化、自動化、現代化、安全化的智能家居，主要是通過構建八個子系統而達到的，而這八個子系統為：家庭網絡子系統、家庭能量管理子系統、背景音樂子系統、智能照明子系統、智能安防子系統、家庭娛樂子系統、家庭信息處理子系統、家庭環境子系統（如圖1所示）。

（1）家庭網絡子系統。家庭網絡子系統的構建能夠有效的優化和保護人們居住環境所應用的網絡，促使與廣域網連接的計算機、手機、網絡電視等具有良好的應用性，避免斷網、病毒入侵、黑客破壞等現象出現，使人們能夠安全、高效的上網。

（2）家庭能量管理子系統。在人們的居住環境中屬于能量的有電、水、天然氣。家庭能量管理子系統能夠對人們所消耗的電、水、天然氣進行計算，確定用戶需繳費用，并自動幫業主交費，真正意義上實現便民。

（3）背景音樂子系統。背景音樂子系統的構造是在住宅內部設置音樂線路，并有效的利用自動感應技術使背景音樂具有感應功能。人們居住在住宅中能夠隨時隨地的開啟音樂以選歌等，使人們沉浸在美妙的音樂中。

（4）智能照明子系統。智能照明子系統的應用不僅能夠實現節約用電，還能夠呵護人們的眼睛。因為智能照明子系統具有自動開關電燈的功能，在人們離開燈源一段時間后，照明系統將會自動關閉電燈；照明系統具有燈光調節功能，能夠按照人們的需求調節燈光的亮度，保護人們的眼睛。

（5）智能安防子系統。智能安防子系統具有報警功能，并與公安系統聯網，一旦人民住宅出現偷盜、煤氣泄露、火災等情況，將會自動發出報警響鈴，并將報警信號傳輸到公安系統，在事故發生的第一時間進行報警。

（6）家庭娛樂子系統。家庭娛樂子系統的構建，能夠使人們在足不出戶的狀態下就能夠開展游戲、家庭影院、家庭KTV等娛樂活動。

（7）家庭信息處理子系統。由于人們生活不僅僅局限于住宅。在人們不再居住環境時家庭信息管理子系統就發揮作用，能夠準確的接收與家庭相關的信息，如小區、物業等方面的的信息，將垃圾信息篩選出去，將重要的信息傳送到用戶的手機中，使人們能夠實時掌握家中的一切動態。

（8）家庭環境子系統。家庭環境子系統能夠根據每天的天氣情況，自動的調節空氣，采暖、濕度等方面，為人們營造良好的居住環境。

2 智能家居沒有在我國普及的原因

智能家居是實現人們高品質生活的一種有效措施，其在為人們提供舒適、安全、健康的居住環境的同時還能夠為人們創造更多的“方便”。但是，目前我國廣大的人民群眾并沒有通過此種方式提高生活品質。究其原因主要表現在以下幾方面。

（1）行業內廠商未達成一致的協議。智能家居系統的構成需要結合各種先進的科學技術才能夠真正發揮其作用。因科學技術的應用是需要與掌握技術的廠商進行協調。在達成一致的情況下，廠商才會提高科學技術，應用于智能家居中。由于目前行業內并缺乏標準的智能家居系統技術支持協議，在與廠商協調過程中出現矛盾或意見不符，最終致使科學技術的支持為能能達成，相應的智能家居系統中的一些功能無法有效的在人們住宅中發揮作用。

（2）智能家居系統能夠實施的功能少。截止到今天，智能家居產業已經發展了10多年。在這期間，智能家居系統功能主要以安全報警和智能控制這兩方面。而信息處理、環境調節等功能還處在待發展階段。而致使智能家居在科學技術蓬勃發展過程中止步不前的原因是智能家居系統功能的研發需要承擔很大的風險，一旦研究失敗將會損失大量資金。絕大多數的企業為了躲避風險，而采取保守的發展策略，對于智能家居新功能的開發采取不予嘗試的策略。

（3）市場接受程度低。目前，絕大多數的國民對智能家居的認識較少，不了解智能家居系統作用，未曾感受到智能家居的便利，讓廣大人民群眾在斷時間接受智能家居難度較大。此種情況對智能家居市場的影響較大。

3 物聯網技術

物聯網技術是在1999年首次被提出來的，直到2005年才正式定的。所以，物聯網技術是指通過射頻識別、紅外感應、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按照約定的協議將任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換、通信，以實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。在現代化的今天，合理而有效的應用物聯網技術能夠優化人們的生活，還能夠促進各行各業的發展。因為物聯網技術是結合多種先進技術而構成的，能夠體現各種先進技術的優點，靈活的應用。而構成物聯網主要的技術是RFID、傳感器、M2M。這三種技術具有良好的應用性。具體表現為：

（1）RFID的應用。只要在對象上嵌入RFID智能標簽。RFID技術將會借助網絡技術，數據庫技術、中間件技術構成一個具有讀寫功能和自動移動的電子標簽物聯網，通過此物聯網能夠幫助人們進行各種數據的讀取和合理的應用。

（2）傳感器的應用。在對象周圍布置傳感器節點，傳感器將會通過傳感器節點從對象上采集信息，并將信息傳送到控制中心，為控制中心提供準確的、全面的信息

（3）M2M的應用。M2M是指人與機器之間建立連接的所有技術和手段。也就是將人們與所要監控的機器連接在一起，通過設備通信和網絡技術，促使人們掌握機器的實時動態。

4 物聯網技術的體系架構

物聯網的價值在于讓物體也擁有了“智慧”，從而實現人與物、物與物之間的溝通，物聯網的特征在于感知、互聯和智能的疊加。因此，物聯網由三個部分組成：感知部分，即以二維碼、RFID、傳感器為主，實現對“物”的識別；傳輸網絡，即通過現有的互聯網、廣電網絡、通信網絡等實現數據的傳輸；智能處理，即利用云計算、數據挖掘、中間件等技術實現對物品的自動控制與智能管理等。具體應用如圖2所示。

（1）構建感知層。應用物聯網技術構建感知層的目的是實現智能家居系統與居民形成感知，方便居民合理而有效的利用智能家居系統的各個功能。構建感知層主要利用的是物聯網技術的射頻識別、GPS、傳感器等技術手段，促使智能家居系統能夠感知到對象，捕獲信息，下達指令。像人們在進入房間時，智能家居系統能夠感知到住戶要進入住宅的信息，促使住戶在到達門口時門會自動開啟。

（2）構建網絡層。保證智能家居系統能夠有效的應用，網絡是必不可少的條件。因此，運用物聯網技術構建網絡層是對智能家居系統所應用的網絡進行優化和保護，促使智能家居系統能夠運用到高質量的網絡。應用物聯網技術構建的網絡層包括通信網絡與互聯網形成的融合網絡、家居物聯網中心、信息中心、云計算平臺、專家系統等，促使網絡層能夠為居民提供良好的網絡環境，同時能夠進行智能化的信息處理，促使人們居家辦公或居家休閑娛樂都能夠順暢的進行。

（3）構建應用層。應用層是指將物聯網技術和智能家居專業技術相結合，使智能家居應用性增強。構建應用層是將物聯網技術應用到智能家居中的關鍵環節。兩者能否有效的結合直接關乎物聯網智能家居的應用性，對智能家居行業的發展有一定的影響。因此，在構建應用層時需要對智能家居進行詳細的分析，確定其優點和不足，分析應用物聯網技術能否有效的改善智能家居存在的不足，從而之制定最佳的實施方案，盡量做到物聯網技術與智能家居的完美結合，從而創造安裝簡單、操作簡單、維護簡單的物聯網智能家居系統。

5 物聯網技術在智能家居中的應用

采用物聯網技術的智能家居系統可以通過以下幾種方式實現對家居系統中的各種設備的控制：（圖2）

（1）傳統手動控制。保留智能住宅內所有燈及電器的原有手動開關、自帶遙控等各種控制方式，對住宅內所有燈及電器，無需進行改造，保留原有的手動開關及自帶遙控等各種控制方式，充分滿足家庭內不同年齡、不同職業、不同習慣的家庭成員及訪客的操作需求；不會因為局部智能設備的臨時故障，導致不能實現控制的尷尬。

（2）智能無線遙控。一個遙控器，實現對所有燈光、電器及安防的各種智能遙控以及一鍵式場景控制，實現全宅燈光及電器的開關、臨時定時等遙控，各種編址操作，一鍵式情景模式，配合數字網絡轉發器，實現本地及異地萬能遙控。

（3）一鍵情景控制。一鍵實現各種情景燈光及電器組合效果，可以用遙控器、智能開關、電腦等實現“回/離家、會客、影院、就餐、起夜”等多種一鍵。

（4）IPAD管理。可以通過IPAD通過無線控制方式實現對全宅燈光、電器、安防等系統的各種智能控制與管理，通過功能最強大的電腦軟件可以實現對整個數字住宅系統的本地及INTERNET遠程配置、監控、操作和維護以及系統備份與系統還原；包括用對燈光系統，電器系統，安防系統，等各大系統的智能管理與監控。

（5）電話遠程控制。可以實現用電話或手機遠程控制整個智能住宅系統以及實現安防系統的自動電話報警功能，無論您在哪里，只要一個電話就可以隨時實現對住宅內所有燈及各種電器的遠程控制，離家時，忘記關燈或電器，打個電話就可實現全關，回家前，打個電話可以先把熱水器啟動，空調打開；若配置了安防系統，則當家里發生入室盜竊等各種險情，安防系統自動撥打預設的電話號碼。

（6）INTERNET遠程監控。通過互聯網實現遠程監控、操作、維護以及系統備份與系統還原，通過用戶授權，可以實現遠程售后服務。無論在世界各地，只要通過INTERNET網都可隨時了解家里燈及電器的開關狀態，包括遠程控制，隨時根據需求，更改系統配置、定時管理事件，還可隨時修改報警電話號碼；若授權工程師服務人員，可以讓他們協助遠程售后服務。

（7）事件定時管理。可以個性化定義各種燈及電器的定時開關事件，一個事件管理模塊總共可以設置多個事件，完全可以將每天、每月、甚至一年的各種事件設置進去，充分滿足用戶的實際需求。可設置早上定時起床模式，晚上自動關窗簾模式，還有出差模式（摸擬有人在家以防小偷）等。

（8）設備聯動控制。根據家庭里設置的各種傳感器探測到的信息，按照事先設定的條件，聯動相應的設備，以達到節能、環保、舒適、方便的功能。

6 結語

在智能家居中應用物聯網技術構建感知層、網絡層、應用層，形成物聯網智能家居，將會實現智能家居安裝簡單、操作簡單、維護簡單、應用隨意，更方便人們的生活，提高人們的生活品質。可以說，在物聯網時代中合理而有效的應用物聯網技術對智能家居進行優化和創新，促使其符合人們居家需求，有利于改善智能家居行業的現狀。

參考文獻

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0引言

智能家居又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示[1]。近幾年，物聯網智能家居系統在國內的發展已經全面展開。物聯網技術通常要用到計算機、無線網絡通信（如ZigBee技術）、綜合布線、智能控制等技術，可以促進智能家居的發展，使智能家居更加安全、舒適且方便管理[2]。

1總體設計思想

本文設計的智能家居系統是一種物聯網控制系統，在這里先對物聯網絡控制系統的結構進行分析，這個物聯網控制系統主要是由局域網和互聯網兩個部分組成，其結構如圖1所示。物聯網技術的出現加快了智能家居發展的腳步，智能家居的發展也使物聯網技術的應用得以推廣。

圖1 物聯網控制系統結構圖

而本文所設計的智能家居系統是在物聯網控制系統基礎上建立起來的，所以本文所介紹的物聯網智能家居控制系統主要也是由互聯網和局域網兩大部分組成[3]。互聯網這一塊通常有計算機、遠程客戶端服務器、手機和遠程監控頁面等；局域網這一塊有末端數據采集裝置，末端控制設備和家庭智能網關。

本文在對智能家居系統進行設計時，所選擇的硬件從兩個方面去考慮，一個是成本，一個是性能。這里從嵌入式入手，因為嵌入式技術現在的發展現狀很好，有很好的性能，更強大的作用，可靠性穩定性也更好。網絡連接方式分成有線和無線兩種。

網絡通信上采用ZigBee網絡，其具有雙向通訊的能力，非常適合用在安防報警等模塊，布線簡單，便于安裝也能夠節約成本，且ZigBee可以與其他的模塊或設備很好的兼容。智能家居系統的設計結構圖，如圖2所示。

圖2 智能家居系統設計結構圖

本設計中所涉及的監測目標有：溫度檢測，濕度檢測，室內氣體成分的檢測，紅外探測（有非法入侵時可以及時發出警報），視頻監測（便于主人在外工作時掌握家里的情況）。

軟件選擇上要以降低軟件的開發周期為目標，多使用庫函數，編寫程序時多采用模塊化，本文不多做介紹。

3硬件構成概述

硬件主要有兩大模塊：中央處理器模塊和通訊模塊，對這兩個模塊在硬件選擇上作了如下的分析。

本文選用的微處理器MCU，是ARM cortex-M3處理器，是一個32位的核，它最大的優勢是成本低、耗能少。最終選用的是STM32F103VET6，是增強型，是32位基于ARM核心的帶閃存、USB、CAN的微控制器，有7個16位定時器、兩個ADC、9個通信接口。2.0～3.6V供電電源，功耗低，有睡眠、停機和待機三種模式。電壓調壓器有主模式（MR）、低功耗模式（LPR）和關斷模式三種操作模式，在正常運行時是處于MR模式；停機時處于LPR模式；待機時處于關斷模式，這時的調壓器以高阻狀態輸出，無能耗。其實物圖與管腳圖如圖3（a）、（b）所示。

通訊模塊主要有：Zigbee模塊是局域網之間進行互聯的模塊；GPRS模塊是互聯網和局域網之間進行互聯的模塊[4]。Zigbee模塊使用可編程Zigbee模塊XBee-PRO ZB，最大發射功率是50mW，決定著發射距離長短。XBee-PRO模塊內部有發射（RF TX）緩沖器和接收（RF RX）緩沖器，每一個緩沖器提供100bytes暫時停靠的地方，數據可以從兩個方面同時抵達，即發射數據來自UART及接收數據來自RF鏈路經天線而來。

根據需求選擇GPRS模塊，一是系統中有大量的無線傳感網絡節點，二是能耗，最終選擇了SIMCOM公司的SIM900A芯片，是GSM/GPRS模塊，用SMT進行封裝，性能強大，可內置客戶應用程式。具有以下特點：只有24*24*3mm的尺寸，非常小；便于客戶生產加工；功耗低，待機模式電流低于18mA、sleep模式低于2mA；支持GSM（900 MHz）/CPRS（1800MHz）的頻段；語音編碼，支持半速率、全速率、增強型速率；單電壓供電方式，范圍為3.4V-4.5V；省電，因為在SLEEP模式下電流1.0mA；支持SIM卡，1.8V、3V；支持實時時鐘；可以通過AT命令設置定時功能；可以通過調試口對軟件進行升級。其頂視和底視圖如圖4所示。

圖4 SIM900A頂視和底視圖

本設計主要使用無線的網絡連接方式，實現時會用到大量的傳感器，如對室內溫濕度進行監測的傳感器、對室內氣體進行監測的氣敏傳感器等，各傳感器就是一個簡單的功能模塊，而室內還有一些智能家電或智能裝置，傳感器或家用電器盡量都通過無線組網的方式和末端采控節點連接[5]。末端采控節點有：末端采集節點，對數據或信息做收集、處理和傳輸等工作，并且有些節點具有路由的功能，對其他的節點傳輸過來的數據進行存儲和管理；另一種是末端控制節點，接收上層網絡傳輸來的控制指令，要求控制節點可以做決定，且自身集成的繼電器能夠驅動執行部件對該指令做出反應。整個系統還需要將收集到末端采控節點發送過來的數據利用一個傳輸網絡送到移動基站上，由網關來完成[6]。那么根據各節點所實現的功能不同也可以把系統分為末端采控節點、家庭網關節點、遠程監控頁面三大模塊。

本文對智能家居系統的整體設計方案作了簡單的介紹，重點說明設計中所用的一些硬件設施：STM32F103VET6、Zigbee模塊XBee-PRO ZB、SIMCOM公司的SIM900A芯片。還對網絡連接方式作了一個簡單的介紹，若對整個系統進行深入研究，物聯網智能家居系統會實現人們對住房智能化的更高的要求。

參考文獻

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近幾年金融危機之后的復蘇時期，物聯網概念迅速風行，受到各國政府的重視。物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和功能延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫銜接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策目的。通過物聯網與智能家居結合形成家居智能物聯網，其如何實現對生活有用的業務和應用將是我們關注的重點。

智能家居發展過程中，2007年微軟推出的“未來之屋”系統有著重大影響力。該系統中：進入房屋時，安全系統會對來訪者的面部進行掃描，確認身份后自動打開房門；客廳冰箱上的液晶顯示器能列出保存的食物清單，廚房水槽能夠根據使用者的身高調節高度，而排風機會根據油煙濃度自動開啟；此外，每個房間的墻壁顏色、裝修風格和溫度都可以根據家庭成員的喜好和情緒自動更換。該系統是智能家居的一個樣板。

由于智能家居受產品生產廠家的限制，在短時間內還沒有統一的標準協議，所以一般都是一個廠家單獨做系統研發方案的。各個系統相對獨立，并不相互交換信息，整個系統更像是多個智能家居系統的簡單堆積。隨著物聯網技術的發展，與智能家居結合，形成家居智能物聯網是智能家居系統未來發展的必然趨勢。

家居智能物聯網的特點與瓶頸

家居智能物聯網是一個以住宅為平臺、以智能家居為節點，利用物聯網技術為紐帶的家居系統。其典型應用場景如圖1所示。根據功能不同智能家居節點可分為三個部分：負責對家居環境及相關人員信息采集的信息采集系統，如采集住宅內外人員信息的視頻監控系統，采集家居環境的煙霧采集器、溫濕度采集器和三表讀數采集器；負責對家居環境進行相關改變的智能控制系統，如打開房門的門禁系統，改變室內光亮、溫濕度的空調、電燈和電動窗簾，提供主人相關服務的電視、冰箱和洗衣機等家電設備；負責信息交互，提供遠程訪問與控制功能的家庭信息平臺。

一體化的集成控制平臺。隨著時代的發展，家中電器設備越來越多，越來越智能化，人們常為種類繁多的操作頭痛不已，家居智能物聯網就是智能家居一體化的集成控制平臺。首要的一個功能就是家居設備操作的集成化，將家中的設備集中在一個界面平臺上進行操作控制，省去了用戶尋找和熟悉各種控制操作的煩惱。其次是家居設備操作的一鍵化，目前越智能的家電設備的操作也越復雜，這便給有老人孩子的家庭帶來諸多不便，家居智能物聯網提供一鍵設置功能，能以功能需求為單元保持對相關設備的一系列操作，用戶僅需一鍵操作，就可完成相關功能。

全方位的信息監控平臺。隨著人們生活節奏的加快，希望能快速簡便的得到家居的一切相關信息。家居智能物聯網就是全方位的信息監控平臺。不僅為您顯示家中所有設備的狀態以及溫濕度狀況、電路電流電壓狀況，讓您對家中的所有狀況一目了然，還能為用戶提供家中的視頻圖像，闖入報警和煙霧報警的緊急情況報警。并擁有事件記錄功能，能對家居環境的變化進行記錄，以便事后進行相關分析與追蹤處理提供信息基礎。

智能化的信息交互平臺。單獨的智能家居系統的堆積，無法發揮出智能家居的潛力，反而增加了智能家居的使用復雜度，家居智能物聯網就是智能化的信息交互平臺。不僅為您提供遠程接入的控制能力，讓您無論身處何處都能控制家中的任何智能家居系統，而且還能為各個智能家居系統提供信息交互的平臺，就像家居系統的管家一樣，根據主人的相關設定，管理和協調相關智能家居進行相關操作。

家居智能物聯網要想發展并推廣，目前面臨著巨大挑戰。家居智能物聯網的對象是結構和特性完全相異的各種家用電器，相互之間兼容性比較差，沒有統一的標準與協議，各個廠家生產的智能家電之間的數據共享比較困難。因此，家居智能物聯網不易擴充和相關兼容，制約其被廣大用戶接受。

家居智能物聯網所處的運行環境有很大差異，個體性比較強，如果采用單個用戶單個設計調試的模式，成本就將成為制約其推廣的重要因素。而讓用戶根據自身條件進行相關系統調整的話，用戶的能力就將成為制約其推廣的重要因素。

家居智能物聯網發展方向

隨著物聯網技術的發展，與智能家居結合，形成家居智能物聯網是智能家居系統未來發展的必然趨勢。基本目標是將家庭中各種與信息相關的信息采集設備、家用電器和家庭安防裝置等通過物聯網技術連接到一個家庭智能信息系統上進行集中或者異地的監視、控制和家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住宅環境的協調。如圖2所示為家居智能物聯網的系統架構。

其中，智能家居中間件的開發，確切地解決了各個廠商設備之間兼容性差的問題，它就像電腦中軟件驅動的概念，為家居智能物聯網系統提供了一個開發的應用平臺。

基于該系統架構，家居智能物聯網產業的發展主要集中在四個方面。首先是內含通用的智能家居通信協議的嵌入式通信模塊。物理層上可選用不同的通信制式，但基于其上的通信協議將是通用的，即通用的智能家居通信協議將向TCP/IP協議一樣，被植入各個智能家居的通信模塊中。

其次是多模信息網關的研發。它是家居智能物聯網的核心部件，它的開發將使智能家居變成即插即用的配件，直接接入家居智能物聯網中。因此，具有各種功能的、面向各種方向的多模信息網關，將像無線AP一樣不斷涌現出來。

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1物聯網技術的智能家居與傳統智能家居的比較及發展趨勢

物聯網技術的智能家居是通過無線連接方式將家庭中的各種使用電器科學合理的組織、聯系起來，形成一個完整的控制系統，而傳統的智能家居是每個家居帶有智能化的獨立工作，它們是單一化的、無聯系性的個體，因此在兩者比較中，可以發現物聯網技術的智能家居在控制和管理方面會比傳統的智能家居更加的節省時間以及管理成本，在使用處理方面會更加的簡單方便，可以說物聯網技術的智能家居給人們的生活和工作帶來更簡便、更統一以及更加實用的體驗。但是由于物聯網技術的智能家居還未能廣泛的使用，所以在購買成本使用上會比傳統的智能家居更高，在維護和維修方面則需要全面整體的排查，所需的費用也就更加的昂貴。因此物聯網技術的智能家居比傳統智能家居存在著巨大的優勢，但是也存在著時間發展的限制。隨著社會經濟的發展以及家庭人口結構的復雜化，人們對于家居環境的需求也就越來越高，特別是在環境的舒適程度以及安全方面，與此同時大多數經濟條件較好的家庭對家居產品的功能要求不僅僅是使用上的安全舒適，更多的是要求整個系統能在功能之上有更多的擴展和更多的服務需求，能做到全面、簡單又有舒適、有效率，所以物聯網技術的智能家居不僅會受經濟和科學的發展而逐漸取代傳統的智能家居，更是人們對未來生活和工作的需求慢慢普及到每個家庭中。

2物聯網技術的概括說明及智能家居的系統技術構造分析

2.1物聯網技術的概括說明物聯網的應用是與所連接的物體，可以進行遠程感知并控制，物聯網主要由感知層、傳輸層以及應用層所組成物。聯網由傳感器的傳感技術為基礎用于采集信息和連接電器產品，再通過輸出層進行數據上的傳輸和計算，最后通過應用層來實現所接收信息的應用和服務。

2.2智能家居系統的構造分析智能家居主要由簡易信息家電、信息處理模塊、通信模塊、功能驅動模塊以及外界信息的接口模塊所構成。信息家電就是通過帶上PC，利用計算機和信息技術與普通家電連接而成的主要功能的家電產品，屬于家庭中的新型家用電器；信息的處理模塊是系統的處理器，可以將比較分散和獨立的信息進行信息的共享和協同工作，主要現實功能就是對家電工作所處的狀態和發出的需求進行收集并處理，再將結果傳輸到功能驅動模塊當中；通信模塊是系統模塊之間連接的“線路”，根據不同的家庭和所處的生活環境，通信模塊也不盡相同，所需求的功能狀態不就不一樣；功能驅動模塊是系統的信息指令中心，是信息的流入和流出與家電的接口，根據不同生產商的電器，首先需要經過驅動模塊來將指令翻譯成家電器所能夠執行的電子信號，還將各種復雜狀態的信息轉化為簡單易懂的二進制信息；外界信息的接口模塊是外界與家庭連接的“關卡”，使得家庭的內部中的各種信息在共享的基礎上，進一步的實現了基于因特網的資源共享，通常被指定為今后發展智能家居關鍵所在。

2.3智能家居系統的主要技術智能家居系統的主要技術有：網絡通信技術、網絡移動終端技術以及網絡控制技術。網絡通信技術可以分為有線網絡通信和無線網絡通信技術，現在主要流行的是無線網絡技術，其比較有線的網絡技術更具有低耗能、低成本以及廣范圍的覆蓋的優勢，是未來智能家居發展的主要通信技術；網絡移動終端技術通常以智能手機為主要代表，也有的使用智能電視機或是平板電腦。網絡移動終端技術現在主要嵌入的系統是比較被廣泛的安卓系統，用于移動互聯網上。網絡控制技術通常由家庭網關互聯、外部擴展的模塊與家電互聯以及直接嵌入系統應用：智能家居的主要核心就是家庭網關，用于完成家庭的內部網絡中的各種通信的連接轉換和共享，并同外界通信網絡的數據進行交換和對家庭智能家居的管理和控制；通過外部擴展的模塊與家電互聯進行遠程控制，按照規定的通信協議對家電進行控制；直接嵌入系統應用實現了網絡功能與家居中的單片機相互協調控制的功能，使僅有單片機控制的家電升級到單片機與網絡相連接的多功能控制。

3物聯網技術的智能家居系統設計的研究方向

3.1由移動智能終端，隨時隨地控制管理家居通過比較傳統的智能家居，會發現一個問題是傳統家居沒有統一的管理性，往往一個家電器發生什么意外事故或者是軟硬件的損壞，用戶都難于察覺或者在外無法對意外事件提前警覺，因此在使用物聯網技術的智能家居設計中，需要設計一款由移動智能終端來隨時隨地可以控制管理家居的系統，在移動智能終端上設置功能需要有家電用器的開啟與關閉的功能和設置家電器工作狀態的功能，主要由于家電器擺放或是設置的開關之間有一定的距離，為了方便用戶通過移動智能終端可以節省生活中不必要浪費的時間，另一方面更為了防止人的惰性而能隨時隨地的關閉不必要的家電器使用，節省電能源。

3.2實現一鍵控制家居模式對于傳統的智能家電來說，用戶在使用時都需要對每個家電進行繁瑣的操作，實現一鍵控制家居模式是物聯網技術的智能家居系統設計的主要研究方向，設想下一個剛從繁忙工作回來的工作者，一回到家里打開電燈、開空調、插電煮水來準備洗澡、洗后還要用洗衣機洗衣服、開電腦或看電視，似乎又回到家工作一般，如果實現一鍵控制家居模式，根據用戶日常習慣設定后，一切通過一鍵實現運作，不僅僅是生活中的享受，更是大大節約了大部分繁瑣操作的時間。關于物聯網技術的智能家居系統設計需要能對日常安排的家電使用能夠有靈活變動的功能，也必須能在遠程進行操作，提前設定好功能

。3.3安全系統的監控與設定物聯網技術的智能家居系統設計必不可少的是安全系統的設定，安全系統主要要注意的方面有：家電器具的安全管理，對家電器具的開關使用情況都有安全模式通過移動智能終端設置警報提醒；另外是網絡安全的設置，對于黑客或是有意進入的網絡擾亂的侵入者，可以設置移動智能端進行監控和清除的功能；最后需要安全系統設置的是為防止房屋的盜竊，設置防盜系統，用于檢測外來人員進入房屋的掃描功能和自動報警功能，在這兩個功能設置之外還可以設置移動智能終端進行視頻監控的功能，從多個角度和多個功能方式來安全防護，讓用戶減少不必要的財產損失。

4總結

總而言之，物聯網技術的智能家居系統的發展是隨著經濟的提升以及科學技術進步的，比較傳統智能家居是為了更好的吸取其中的優勢，去除繁瑣的操作，為了人們今后擁有更加安全、舒適而又簡便的生活，物聯網技術的智能家居系統還需要更多的完善和改進。

參考文獻：

[1]梁爽.基于物聯網技術的智能家居系統設計[D].西南交通大學，2013.

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1 引言

隨著網絡技術及信息科學的高速發展，人們對物體與物體間狀態信息的實時共享的需求不斷提高，物聯網應運而生。物聯網是指通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統（GPS）、傳感器、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，實現任何時間、任何地點、任何物體的連接，從而進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的龐大網絡系統。

物聯網的應用滲透到人們生活工作的每一個角落，其應用領域可分為以下八種：城市智能管理、智能家居、定位導航、現代物流管理、食品安全控制、零售、數字醫療、防入侵系統。其中，智能家居方面與人們的日常生活密切關聯，本文以智能家居為例對物聯網系統的構建進行設計研究。

2 智能家居系統總體結構框架

智能家居系統有三個層次，分別是用來感知數據和設備控制的感知層，進行數據傳輸的網絡層和接收、分析處理數據的應用層。按此分層的總體結構簡圖1：

3 智能家居感知層的設計

智能家居系統的感知層通過濕度傳感器、溫度傳感器、光照傳感器、紅外探測器等傳感器元件進行信息采集，將采集到的信息通過傳輸網絡和網絡層進行信息交流，并執行網絡層傳輸的控制命令。因此，智能家居系統的感知層由各類傳感器元件、局域傳輸網絡和主控制器模塊三部分組成。

智能家居系統中需要感知的家電數量不確定和位置不固定，并且多數時間處于休眠狀態，不需要數據的傳輸，并且信息交換量小，不需要很高的數據傳輸功率。基于智能家居系統的這個特點，系統采用由傳感器元件和基于ZigBee技術無線傳輸網絡組成無線傳感器網絡更加方便可靠。ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的局域網協議，其技術具有低成本、低功耗、低數據傳輸功率、大網絡容量、工作頻段靈活等特點。基于ZigBee技術建立起的無線局域網很好的利用ZigBee技術這些優點。其建立起的無線局域網將大量靜止或運動的傳感器節點通過自組織的方式與主控制器模塊連接起來，組成一個星形網絡[1]。其結構框架如圖2：

以無線、星型的形式建立起的局域網可以隨意的添加或者去掉需要傳輸信息的節點。傳感器節點將采集到的信息通過局域網傳遞給主控制處理器，主控制處理器把收集到的信息進一步的進行計算處理，最后將有用的信息通過網絡層傳遞給應用層，使用者通過移動設備上的操作界面發送控制命令，并且主控制器也要將應用層傳來的控制命令經過篩選，發送給需要執行命令的節點。

因此，智能家居的主控制器采用兼容性好，處理能力強的基于ARM內核的嵌入式微處理器。 ARM為核心的處理器芯片體積小，功耗低，同時支持16位的Thumb和32位的ARM 兩種指令集，兼容性好，采用的 RISC 架構，指令執行時間短，采用多級流水線結構處理速度快。另外，主控制器與液晶顯示屏幕通過SPI串行接口相連，實現實時顯示的人機交互功能[2]。

4 智能家居網絡層的設計

智能家居網絡層是把感知層感知的信息安全可靠地傳送給應用層操作系統的通信系統，泛指互聯網、2G/3G移動通信、衛星通信技術等長距離通信的廣域網絡。其中，GPRS網絡是在現有的GSM網絡基礎上引入SGSN（GPRS業務支撐節點）、GGSN（GPRS網關節點）、和PCU（分組控制單元）。具有傳輸速度塊、實時在線、按量計費、登錄快捷和數據傳輸與語音傳輸可同時進行等優點。因此，本系統通過主控制器的RS232串口擴展與GPRS模塊相連，來實現控制系統與應用層操作系統的遠程通信。

當GPRS模塊接收到應用層發送的短信信息時，會觸發ARM處理器的串行中斷，ARM處理器立即讀取接收到的短信并進行解析處理，若解析后的數據包含相應的有效控制命令，則將其傳送至主控制器節點的智能控制處理器，控制處理器發出的操作命令給相應的分節點的控制部分。

5 智能家居應用層的設計

應用層是智能家居系統和用戶的接口，其通過人性化的操作界面對感知層采集的信息進行計算處理、知識挖掘，而實現對家用電器、安防系統等的管理和控制[3]。本系統應用層的操作界面采用云計算的構建理念來實現其強大的操作處理功能。此商業構建模型將任務分派給由大量計算機構成的資源池上，使用各種應用系統能夠根據需要獲取計算能力，存儲空間和信息服務，大大減少了用戶建立應用層的花費。用戶只需面對手機或是其他移動設備上的APP界面，并通過網絡或者短消息向GPRS網絡發送控制命令，來實現器遠程操作，無需考慮數據傳輸所進行的一系列處理。

6 結束語

物聯網將信息通信技術應用到對現實事物的感知上來，它極大的方便了人們的生產和生活活動，因此它將帶來信息產業的高速發展。本文構建的智能家居系統通過各種傳感器來實現家用電器和房間內其他情況的信息采集，使用基于ARM的中心控制器，利用ZigBee建立無線傳感器網絡實現中心控制節點和家電控制子節點間的無線通信，利用GPRS模塊建立遠距離傳輸網絡，實現智能家居的使用者通過手機對家電設備和安防系統的控制和對家中情況的了解。

我國智能家居產業的發展尚處于起步階段，本文給出的智能家居的構建方法和各層建設中所需要的技術，對于我們了解和創建智能家居系統有一定的指導作用。

參考文獻

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關鍵詞：物聯網；智能家居；傳感技術

物聯網家電為代表的家電智能化發展將給我國家電產業帶來前所未有的發展機遇。物聯網家電已經一步步走進消費者的家庭，并在逐步被消費者接受。從家電企業來看，物聯網已經成為家電企業搶占未來戰略制高點的焦點所在，如果企業不進行前瞻性研發，等到物聯網產品時代真正來臨時，必將處于落后地位甚至被淘汰。整個中國的家電制造業，應該消除浮躁并不斷創新，扎扎實實給消費者提供質優、價廉、性能好的物聯網家電產品，滿足消費需求，引領市場的發展。

一、總體方案設計

本系統主要包括：主控模塊、人機界面模塊、GPRS通信模塊、感知終端模塊，整體方案設計如下圖1.1所示：

圖2.1 整體方案設計

在遠端的移動智能終端或電腦通過Internet 訪問到無線傳感器網絡，而嵌入式WEB 服務器提供了交互式的頁面訪問。在物聯網框架下的智能家居是一個復雜的系統，需要多方合作完成，如Internet 數據庫服務器的設計、建立感知層網絡。

二、 硬件設計

1.控制主機采用 ARM 32位的Cortex?-M3內核STM32F103VB作為主控芯片，配有7寸顯示屏，用戶可以在主控機上設置或查詢各個家電的工作狀態。電路設計如圖3.1所示。

圖3.1 控制主機 圖3.2 控制主機 圖3.3 控制主機

2.GSM模塊選用Siemens公司推出的新一代無線通信GPRS模塊MC35i，該模塊主要由GSM基帶處理器、GSM射頻模塊供電模塊（ASIC）、 FLASH、ZIF連接器天線接口六部分組成，通過獨特的40引腳的ZIF連接器實現電源、連接指令、數據、語音信號及控制信號的雙向傳輸。其實物如圖3.2所示。

3.物聯網智能家居感知終端RF無線的設計采用UHF_4432_MDL100模塊，此模塊是一款組網型無線串口， 模塊采用穩定的四層板半孔表貼工藝，生產時只需采用表面貼片安裝到PCB板上就行了，這樣可以節省空間，減少接插件，增加了板與板連接的可靠性和穩定性。其PCB圖如3.3所示。

4.人機界面部分設計，為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標或鍵盤。觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制器組成，觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶觸摸位置，然后將相關信息傳送至觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點坐標，再傳送給CPU。它同時能接收CPU發來的命令并加以執行。

三、 軟件設計

1.感知終端無線網絡通信軟件設計

無線網絡采用一主多從的方式進行組網，由主機輪詢從機收集信息的形式，從機處于被動方式，由主機分配網絡。當獲得網絡的從機在發送完一包數據后必須釋放網絡，從機之間不能相互傳遞數據。在軟件上，通過自主定義通信協議，有效提高通信的穩定性、安全性。

2.GSM模塊通訊軟件設計

控制主機通過GPRS短信形式發信息給用戶的手機，可以綁定多個號碼，信息的內容包括家里的電器有多少正在使用，門窗是否關閉，是否有人拜訪，是否有險情發生（如火災發生，煤氣泄漏，有人非法闖入）等；用戶可以編輯簡單命令來控制電器的使用，打開或關閉門窗等。通信流程如4.1所示：

圖4.1 GSM模塊通信流程圖

四、結論

本文介紹物聯網智能家居關鍵性技術，結合家庭自動化進行應用設計。在硬件方面，按照嵌入式板級硬件設計流程，設計并實現了一種基于ARM 處理器的低成本網關硬件。軟件設計上采用自頂向下和分層的設計方法，結合網關硬件，利用嵌入式操作系統uCOS-II 和協議棧LwIP，搭建了一個物聯網智能家居平臺。家居智能化管理是信息社會發展的必然趨勢，而物聯網則是實現家居智能化管理的必要載體，因此，降低產品的成本，提高產品的穩定性，物聯網智能家居管理系統才能更好的發展。

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篇9

智能家居存在的必要性

智能家居智能在英國，指的是把平臺作為平臺，通過使用綜合布線的技術，智能家居和網絡通信技術把家用產品高度集成，建造高效率的住宅設施和家庭日常事務的管理，提高家居的安全度，方便度，舒適度和藝術程度，同時實現居住環境的節能與環保。

智能家居里面最有趣的，非家居遠程控制莫屬，只要在終端上面幾步操作，就可以在家里遠程遙控各種產品。如果下班之前通過手機開啟了回家模式，那么當用戶進門時便可以享受到智能的成果，點亮的燈光，輕柔的音樂，適宜的環境溫度。這一切都將原有的即進行時變成了未來時。

人畢竟不是機器，沒有一整套編輯好的既定程序，不可能做到完美無缺，特別是兒童與老年人，身體與智力都不能處于正常階段，發生危險的概率較之常人要大很多，這個時候如果沒有及時采取正確的措施，必然會引發危險事故。

智能家居的特性

（1）實用性便利性。智能家居最根本的目的是為用戶提供安全、舒適、高效的生活環境。對于智能家居產品，實用是重中之重的，那些只重外觀的樣子貨則被淘汰，留下的是以實用為主的產品。

在進行智能家居系統的設計時，應該根據用戶對智能家居系統不同的功能需求，整理一下實用并且基本的家居控制系統的功能：智能家用電器控制系統、燈光智能控制系統、門禁對講系統、防盜報警系統等。智能家居的控制方式很豐富多樣，它的主要目的是讓人們拜托繁復的任務，提高工作效率，如果操作流程太過復雜，很容易讓使用者產生不良的抵觸情緒。因此在設計智能家居的時候一定要注意用戶體驗，一定要注重操作的方便性的合理性，最好結合簡單易懂的圖像，使用戶所見即所得。

（2）可靠性。整個建筑的各個系統必須保證能夠二十四小時運行，系統的安全性、可靠性必須足夠重視。應該具備面對各種各樣復雜環境變化的能力。

（3）標準性。智能家居系統方案的設計應該按照國家和地區相關標準進行，保證系統的豐富和無誤，可以保證不同生產者之間的系統可以連接。系統的前端設備是多功能的、開放的、可以擴展的設備。

（4）方便性。家庭智能化的顯著特點便是安裝、調試和維護的成本非常高，需要十分大量的人力、物力與時間成本，這都成為了制約行業發展的要素。針對這種問題，系統在設計初期，就必須考慮安裝與維護是否足夠方便。

（5）數據安全性。在智能家居的發展過程中，愈來愈多的設備連接到系統之中，這就不可避免的產生了更多的復雜運算數據，空調的時間和溫度數據，門窗的開關數據，燈光的控制數據，這些數據和家庭的生活習慣有著密切的關系。一旦被居心不良的黑客入侵，掌握數據以后，所謂的安全也會土崩瓦解。原本保護自己的系統可能會朝著相反的運行模式運行。

物聯網下的智能家居發展現狀

在不久的將來，物聯網會無處不在，你很難找到沒有物聯網的設備，就拿現在來說，特斯拉電動車可以通過手機app開啟關閉車窗車門，手機和汽車本應毫無關聯的兩個產品，卻因為物聯網建立了聯系，這樣便可以對產品進行遠程操控，并且實時監控產品的狀態。

在家居生活中，我們也可以看到很多應用。比如Quirky公司和通用電氣一起推出的智能空調，不僅可以用手機實現遠程的溫度控制，而且還能收集用戶的使用習慣，然后通過全球定位功能實現全自動的溫度控制操作。

當前智能家居增速喜人，由徘徊期轉入了融合演變期，隨著技術的不斷成熟，將獲得越來越多用戶的青睞，但是就目前來看，主要影響普及的因素有三方面：

（1）價格太高。雖然目前智能家居的市場已經初具規模，但是整體來看用戶還是以高端用戶為主，對于大部分消費者來說還屬于可望而不可及的奢侈品。

（2）用戶體驗不足。有很多用戶裝上了卻不會使用，看著高大上的產品卻不會使用，這直接反映出產品的用戶體驗做的欠佳，如何讓產品簡便易用是需要研究的問題。

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物聯網只需要10年

物聯網,它的最早提出是在1999年,簡單來說是把所有物品通過信息傳感設備與互聯網連接起來,實現智能化識別和管理,并于2005年突尼斯舉行的信息社會世界峰會上國際電信聯盟正式提出,就是“物物相連的互聯網”,含義是通過射頻識別技術、紅外感應器技術、全球定位系統技術、激光掃描器技術等信息傳感設備,按約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行信息交換和通訊,以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。簡而言之,物聯網不是讓你了解大千世界,而是讓你觸摸到大千世界、感受到大千世界。

在現實生活中,電話通信網是人和人通訊互聯的網絡;傳感網是物和物的傳感器互聯,是感知的網絡;互聯網是虛擬的信息空間,是信息共享的網絡;這三者分別是信息傳輸的網絡、信息感知的網絡和信息共享的網絡。物聯網就是這三者的整合,它將傳感器、網絡智能終端和互聯網結合在一起,實現可感知的世界互聯。通過將各種如圖象、溫度、濕度、紅外、煙霧、煤氣等傳感器裝備和嵌入到各種物體或環境中,將物體和環境的信息經過智能網絡化終端與互聯網系統結合起來,達到人類社會與物理系統的整合。專家預測,物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的又一次信息產業浪潮,10年內就可能大規模普及,并將發展成為一個上萬億元規模的高科技市場。

今天的智能家居

智能家居,或稱智能住宅,是以住宅為平臺,兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化,集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。智能家居還可以定義為一個過程或者一個系統,利用先進的計算機技術、網絡通訊技術、綜合布線技術將與家居生活有關的各種子系統有機地結合在一起,通過統籌管理,讓家居生活更加舒適、安全、有效。比如場景模式,一個按鍵即控制實現一種生活場景。你無需一一管理每樣電器,一個按鍵可以管理所有家居產品的狀態,任意組合。

物聯網家庭

構筑于世博會山東館尾廳的海爾U-home物聯網家庭,運用U-home技術,展現了物聯網家電帶來的美好生活,將物聯網的魅力生動地呈現在廣大消費者面前。世博期間,每個參觀者通過亦真亦幻的互動體驗,感受一天內隨時使用物聯網智慧家居帶來愉悅與舒心,身臨其境地體驗“行在外,家就在身邊;居于家,世界就在眼前”的智能生活。

海爾U-home在互聯網基礎上對網絡進行了有效的擴展和延伸,采用了有線和無線網絡相結合的方式,把所有設備通過信息傳感與網絡連接,從而實現了“家庭小網”、“社區中網”、“世界大網”的物物互聯,通過物聯網實現了3C產品、智能家居系統、安防系統等的智能化識別和管理,以及數字媒體信息的共享。您在任何地方、任何時間,均可以通過打電話、發短信、上網等方式與家中的帶電設備進行互動,冰箱、洗衣機、空調、電視,這種一切盡在掌握之中的感覺,將徹底改變人們的家居生活體驗。

如何讓家電聽命于我們?家里的電器設備很多,燈光、冰箱、空調、電腦、家庭影院⋯⋯有些屬于本身就帶有遙控能力的,比如空調、電視機⋯⋯有些是不具備遙控功能的,比如熱水器、微波爐、電飯煲、冰箱⋯⋯而不同的遙控設備又帶有不同的遙控器,相互間又不能通用,于是家里光遙控器就有四五個。那么如何遙控不具備遙控功能的設備? 以及如何讓一個遙控器實現多個遙控器的功能呢?答案很簡單,物聯網給家庭中的各種各樣的電器貼上可互聯的“感覺器官”,實現統一互聯和智能化、人性化控制。比如洗衣機從波輪機到滾筒機、從半自動雙缸到全自動單缸、從家庭的獨立個體到物聯網的控制載體,經歷了技術、產品的升級換代之后的產業升級。“放進衣物,按下鍵,不必再擔心洗衣粉用量的多少”,“手機發個短信就能控制洗衣機的運行”,這些新功能的實現得益于采用目前最先進的傳感技術,迎接“物聯時代”技術已不是障礙。

各國智能家居大比拼

1.日本

日本是一個智能化家居比較發達的國家,除了實現室內的家用電器自動化聯網之外,還通過生物認證實現了自動門識別系統,站在安裝于入口處的攝像機前,用大約1秒鐘的時間,如果確認來人為公寓居民,大門就會打開。即使雙手提著東西,也能打開大門。

日本的智能化家居還在廁所的便器墊圈上安裝有血壓計,當人坐在便器上時血壓計便能檢測其血壓。而安裝在便器內的血糖檢測裝置,能自行截流尿樣并測出血糖值。此外,廁所內洗手池前的體重儀,能在人洗手的同時測量體重。檢測結果均能出現在一個顯示器上,全家人的檢測值都可被分別保存。

2. 澳大利亞

澳大利亞智能家居的特點是讓房屋做到百分之百的自動化,而且不會看到任何手動的開關。如一個用于推門的按鈕,在內部裝上一個模擬手指來自動激活;泳池與浴室的供水系統相通,自動加水或者排水;下雨天花園的自動灌溉系統將自動停止工作等等很多自動化的設置。不僅如此,這樣的智化房屋只有一處安裝了42英寸的等離子屏幕可供觀察,而大多數房間的視頻設備則都隱藏在房間的護壁板中。安全問題也是考驗智能家居的標準之一,澳大利亞智能家居保安系統里的傳感器數量更多,即使飛過一只小蟲,系統都可以探測出來。

3. 西班牙

西班牙是一個藝術氛圍濃厚的國家,住宅樓的外觀大多是典型的歐洲傳統風格。但當你走進它的時候,才會發現智能化家居的設計的確與眾不同。室內自然光充足的時候,帶有感應功能的日光燈會自動熄滅,減少能源消耗;安放在屋頂上的天氣感應器能夠隨時得到氣候、溫度的數據,在下雨的時候它會自動關閉草地灑水噴頭、關閉水池;而當太陽光很強的時候,它會自動張開房間和院子里的遮陽篷。地板上不均勻分布著的黑孔是自動除塵器,只要輕按遙控,它們就會在瞬間清除地板上的所有灰塵、垃圾等等,這一切都充滿了柔和的藝術氣息。

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智能家居是指利用先進的計算機技術、網絡通信技術、綜合布線技術，將與家居生活有關的各種子系統有機地結合在一起，通過統籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。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、舒適性，甚至合理控制各種能源的使用。

2 物聯網智能家居控制系統的工作原理

智能家居控制系統是以有線和無線的形式連接起來的信息傳輸網絡為硬件平臺，各種網絡技術為軟件支撐平臺，通過現場總線把家庭生活中使用的通信設備、家居設備、家庭安全防范設備連接成一個完整的、能夠實現自動控制的一個控制系統。通過這個控制系統將整個家庭中能夠連接到網絡是的所有電氣設備有機的整合到一起，并對這些設備進行有效的控制，形成功能完善的智能家居系統。智能家居在網絡的幫助下，形成與外界的溝通渠道，以實現與外界的智能家居電器的信息交互。從而滿足用戶對家居實行遠程監控，對家用電器遠程控制和狀態查詢，滿足人們對安全，舒適，便利的生活需求。

3 物聯網智能家居控制系統采用的網絡技術

基于物聯網的智能家居控制系統主要使用了三控制種網絡技術，包括RS-485總線技術，以太網聯網技術和GSM遠程監控報警網絡技術。

3.1 RS-485總線的家居設備物聯網絡技術

RS-485串行總線標準，可以使智能家居設備通信距離從十幾米延長為幾公里，這完全符合家居設備對互聯要求。有線的RS-485總線通信，結構相對簡單，價格比較便宜，數據傳輸速率和通信距離適當。但是，使用RS-485總線技術互聯的家居設備的前提，是要確定要互聯的設備是即插即用設備。在整個家居系統中，嵌入式系統作為中繼器，負責通過與RS-485總線互連的串行端口管理家用終端接入模塊的作用。該系統采用嵌入式ARM處理器為總線主控設備，RS-485網絡為基礎的網絡互聯主從網絡，通過輪詢的方式檢查各個接入設備的狀態信息，無論何時保證僅存在一對主機和從機之間的通信，即接收數據或發送數據。家用設備作為總線從機設備，包括單片機控制器，接入檢測電路和信號調節電路。接入檢測電路，是為了滿足智能家居終端對家居設備移除及新設備接入的檢測，實現家居設備的即插即用功能。

3.2 GPRS的遠程報警網絡技術

GPRS是通用分組無線服務技術的簡稱，俗稱“2.5G”，是位于第二代和第三代移動通訊技術之間的通信技術。是用戶可用一種GSM移動數據業務。與GSM的數據業務相比，有以下優點：

（1）傳輸速率高，連接方便。GPRS通過使用GSM網絡中，沒有被使用的TDMA信道，傳輸速率得到保證，可連56至114Kbps。GSM網絡使用電路交換數據模式時，在通信兩端建立物理鏈路，并維持該鏈路到通信結束。GPRS在傳送數據過程中，是把數據包劃分成若干個分組之后，再進行傳送的。這樣容易獲得更高數據速率，并且投資較小。進一步說，無線通信裝置不必在它們之間附加中間設備，就可以方便地傳輸數據。

（2）資源利用率高。GPRS使用分組交換通信，通信過程中把數據分成具有一定長度的數據包。數據包頭部包含了地址信息表明該分組發往的目的地址。當數據包分組到達時，根據該地址信息，尋找臨時可用信道資源來傳輸數據，而無需預先分配信道。

4 控制系統設計研究

所謂智能家居的控制系統實際上充分應用了模塊化的設計原理，如此一來其層次相對較為清晰、容易調試、維護以及對其功能進行充分的擴展與程序的不斷移植，另外也能夠有效的提升處理器的對工作的執行效率。當前控制系統主要以QT/Embedded作為其GUI的研發主要手段，能夠充分實現本地圖形的用戶界面，同時實現系統的控制和設置。在系統充分運行同時初始化順利完成之后，控制系統會對現階段的狀態實施分析研究，如果為正常運轉的狀態，那系統會自動運行對應的子程序段。反之則會使用GPRS模塊實施報警操作。在警報出現的情況下，其觸發的報警操作，此時系統打開全球定位系統設備同時實施初始化，另外依據用戶設置的有關信息實施短信報警或者電話報警。需要特別注意的是，為了能夠充分保證安全，一般情況下應該使用嵌入式WebServer來對其進行構建，同時可以適當加入密碼進行驗證。如此，用戶可以使用真正認證的密碼以及用戶名，利用CGI來充分實現建立在WEB遠程條件下的系統控制。

5 結束語

人類己進入21世紀，在高度物質文明的今天，追求環境綠色化、生活信息化己開成時尚，安全、舒適、方便、現代成為21世紀居家生活的象征。日益更新的現代科技的力量，打破了傳統的時空界線，借助計算機網絡和層出不窮的信息技術，改變了人類的生產、生活方式，科技正以超乎想象的速度更深刻地影響到人類的思維模式和生存狀態。建設物聯網智能家居具有時代的前瞻性，順應了當今信息社會的潮流，對進一步提高居民水平和生活質量具有非常重要的意義，智能家居具有非常廣闊的發展前景。

參考文獻

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[2]劉余，孟小華.嵌入式智能家居終端通信模塊的設計與實現[J].計算機工程與設計，2010（8）：1689-1692.

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1 zigbee無線傳感網絡技術及其特征優勢分析

在網絡信息技術中，zigbee無線傳感網絡技術作為一種新技術，本身具有無線網絡通信技術的特征優勢，能夠進行近距離的無線連接傳輸，并且在實際的網絡通信傳輸中主要是以實現近距離、低成本以及低能耗、高安全性的雙向網絡通信傳輸作為發展應用目標的，其在進行數據信息的無線通信與傳輸過程中，主要是以ieee802.15作為技術標準，具有突出的網絡傳輸信息容量大以及安全可靠性強、兼容性高等突出的特征優勢，在實際通信傳輸中的應用相對比較多。

首先，zigbee無線傳感網絡技術在實際通信傳輸應用中的網絡通信傳輸數據信息容量大特征，主要體現在應用zigbee無線傳感網絡通信技術建立起的通信網絡，在實際通信傳輸中能夠實現255個網絡節點的設計構建，同時還可以通過網絡協調器實現網絡數據的通信傳輸，因此，具有較為突出的網絡通信傳輸數據信息容量。其次，zigbee無線傳感網絡技術在實際通信傳輸中還具有較為突出的數據信息通信傳輸安全性和可靠性，這主要是由于zigbee無線傳感網絡技術本身采用了碰撞避免機制，以避免數據通信與傳輸過程中碰撞導致的網絡數據傳輸不穩情況發生，還能夠對于傳輸數據的接收進行保障，對于數據信息通信傳輸的安全性和可靠性有著很大的安全支撐和技術保障。最后，zigbee無線傳感網絡技術本身還具有較為突出的兼容性，在實際通信傳輸中能夠與現有的控制網絡實現交互鏈接，并且不會出現沖突抵制情況，具有較大的兼容性。總之，zigbee無線傳感網絡技術作為一種新技術在網絡數據的通信傳輸中具有較為突出的作用優勢并且應用相對比較廣泛。

2 基于zigbee技術的物聯網智能家居系統設計分析

在進行物聯網智能家居系統設計過程中，根據網絡通信與數據傳輸的相關協議規定，物聯網自身包含有感知控制層與互聯網層、服務管理層、接入層、應用層五個結構層次。因此，在進行物聯網智能家居系統設計中，其系統也包括感知控制與接入、服務管理、互聯網、應用等五個結構層次。首先，物聯網智能家居系統中的感知控制層主要是進行家居環境以及電氣設備工作運行參數的感知，并根據家居環境以及電氣設備的運行需求，對于電氣設備的工作運行狀態進行改善。其中，家居電氣設備主要包括智能開關以及智能插座、智能紅外遙控器、環境感知器、智能水表與電表等，而這些家居電氣設備本身不僅設置有無線傳感網絡接口，并且還具有物聯網網關通信，因此，在進行家居電氣設備工作運行控制中為zigbee無線傳感網絡技術提供了一定

基礎條件。其次，物聯網智能家居系統的接入結構層主要實現系統感知控制層連接端與互聯網的連接實現，因此，該結構層主要以物聯網網關設備為主。對于物聯網智能家居系統來講，其接入層既能通過zigbee無線傳感網絡技術或者是其他的網絡接口和系統感知控制層進行連接實現，以滿足數據的通信傳輸，同時還能夠將終端發送的數據傳輸到服務器，或者是將服務器遠程控制命令傳遞給服務終端，以滿足系統各結構層之間的信息傳輸。此外，系統的互聯網層主要負責物聯網與互聯網或者是網絡運營商的計算機網絡，而服務管理層則通過應用服務器和網絡服務器、數據服務器對于系統設備的運行進行管理控制。最后，物聯網智能家居系統的應用層主要由各種計算機設備構成，以通過網絡瀏覽器或者是用戶界面提供人機交互界面。

基于zigbee技術的物聯網智能家居系統在進行家居環境與電氣設備運行控制與管理過程中，主要是通過zigbee協調器分節點以及zigbee終端器構成，其中，zigbee終端器的節點主要與家居門禁系統以及家居電氣系統、溫濕度傳感器進行連接，并由無線信號傳輸器進行數據傳輸，最終通過家居終端系統控制器以及處理器進行控制處理。

3 結束語

總之，進行基于zigbee技術的物聯網智能家居系統的設計分析，有利于提升基于zigbee的物聯網智能家居系統設計水平，促進在實際中的推廣應用，具有積極作用和價值意義。

參考文獻

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傳感器技術的逐步應用和網絡技術的全面拓展，外加性能優良的傳感器的大力應用，使得智能感知有所實現。無論是家居系統產品，還是網絡概念家居均表明智能家居取得了一定的成效。因此，本文將依托物聯網，重點探討智能家居開發問題，不斷增強家居功能，達到遠程網絡互聯。

一、物聯網的內涵

物聯網形成于研究人員在不同領域的探索成果的匯總，研究人員在普適計算機方面開展的探索活動是物聯網問題的根本原因。各個學者面向物聯網給出了不同的定義，其中歐洲項目組認為物聯網是商業和信息交流之間的參與者，可促進社會的前進，是可有效互動、和外部環境發生交換獲取的信息數據，免受人為干預，能夠自發做出某些行為，提供所需服務，可精準展現和作用真實生活的某些事件。但RFID項目組將物聯網看作形成于標準通信協議之上，通過具備位移地址對應互聯網物體組建的網絡。物聯網能夠劃分成不同的層次，其核心技術為射頻識別以及納米技術等。

二、智能家居概述

智能家居系統主要包含內網、外網以及網關這三個部分。對于內網主要是在家電及其余設施之間建立聯系，屬于局域網，而外網通常為小區局域網，可進行遠距離傳輸。對于網關主要聯系內網與外網，達到外網對內網的全面控制。

當下智能家居系統通常具備下述功能：其一，燈光智能控制。參照室內光線強度合理調整照明設備開光，進而讓室內光線處于理想狀態；其二，家電智能控制。圍繞家電實施自動控制，可參照室內溫度合理開關空調；其三，智能安防功能。現有家庭安防系統具備火警異常情況監控功能，如果出現異常，則安防系統便即發出警示，通過緊急處理將損失減小到最低程度。

另外，也涉及家居設線系統等內容。因在技術水平與經濟成本等內容上存在制約，現下并未研制出成熟的家居系統，然而借助無線傳感器自身突出的擴展能力，當設計系統時提前保留擴展接口，即便要增設設備或優化技術也無需面向現有系統開展改造調整活動，只要經由FIRMWARE升級，利用節點擴充便能夠達到系統升級的目的。

三、物聯網當前的應用情況

現階段，對智能家居而言，物聯網應用一般表現在家庭自動化以及安防系統等內容中。家庭自動化主要指代面向傳統家用電器裝設傳感器，配置執行器，轉變為智能家電，是傳感器網絡的基本節點，同時，利用互聯網和外部網絡形成互聯，讓用戶能夠面向家電實施遠程操作。而安防系統主要指代針對住宅設置傳感器節點，以此來監控火警等異常狀況，如果出現意外，上述節點便把危險信息傳輸至終端，第一時間警報，進而能夠馬上處理險情，以免進一步擴大。

四、基于物聯網的智能家居開發

形成于互聯網之上的智能家居具體包含居住環境體會和互動、相關數據傳送以及應用服務層。其中居住環境體會和互動指代把所有的傳感器構建連接，以此來提供贏得居住環境主要物理信息與居民基本生活狀態等項目。網絡數據輸送可實現居住環境狀態與居民信息的有效傳輸。而應用服務層可依照收集的數據達到自主支配家居設備這一目的。

（一）整體設計

1.智能網關設計

家庭智能網關在智能家居設計活動中占據著核心位置，可采集并整合各個網段的信息。從內部家居網絡層面而言，其和ZigBee協調器緊密相連，且為住宅信息的基本出口；從外部網絡層面而言，其和互聯網緊密相連，它為遠程操作指令連進家庭內部網的末尾工序。因內部及外部信息均借助家庭智能網關完成傳輸，由此可知，該設計可提升智能家居的可靠性和安全性；

2.網絡層設計

形成于物聯網之上的智能家居內部的網絡傳輸主要負責管理每一個住宅設備自身的網絡信息傳送，且具備遠距離控制平臺的關聯系統。對于網絡層設計主要涵蓋家庭智能網關以及控制中心等多項內容，其中傳輸的信息強調控制與數據信息，具體存在有線及無線傳輸類型。比較有線及無線傳輸發現，無線傳輸更容易管理，由此可知，無線傳輸將更為常用；

3.感知層設計

依托ZigBee節點構建形成的ZigBee主要分布在感知層中。其內部的傳感器可借助ZigBee節點把居住環境信息發送至智能網關，同時，應用層自身的指令信息可借助ZigBee節點傳達給執行設備，進而完成預定操作。借助一系列傳輸，達到底層ZigBee節點的有效連通；

4.應用層設計

應用層設計在智能家居設計活動中占據著重要位置，當下的智能家居，其應用層設計以家居安防監管、家庭信息規劃、家庭信息加工和家庭環境監控。

（二）硬件設計

具體分部如圖-1，形成于物聯網之上的智能家居，其硬件設計一般把節能看作重點內容進行探究。局域網自身的微處理元件及通信設備選取關乎智能家居系統實際功耗與具體的傳輸效率，且末端節點的可靠性及工作效率關乎著整個系統的穩步工作時間與安全性。因此，形成于物聯網之上的智能家居自身的硬件設計需重視微處理元件以及通信方式自身的節能設計。

結語：

我國在智能家居中的起步較晚，然而因生活水平的不斷提升，人們在家居環境方面提出了嚴格的要求，通過國家政策的支撐，智能家居的探索越來越頻繁。一些大企業更是爭相推廣、大力宣傳智能家居，部分通信商甚至把物聯網服務看作主要發展方向，這為智能家居的提升與發展創造了難得的契機。

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