基于物联网技术的智慧家庭组网方案及应用

胡 燕，郑运刚

（四川邮电职业技术学院，四川 成都 610067）

随着信息化技术的逐步发展、网络技术的日益完善、可应用网络载体的日益丰富和大带宽室内网络入户战略的逐步推广，智慧化信息服务进家入户成为可能。居民通过电视机遥控器、手机等终端即可实现互动，方便快捷地享受到智能、舒适、高效与安全的家居生活。

智慧家庭综合了互联网、计算处理、网络通信、感应与控制等技术，被认为是下一个蓝海市场。智慧家庭的范畴不仅限于家庭娱乐和家居控制（比如开关、灯光、温湿度控制等），在不远的未来，能源、医疗、安防、教育等传统产业也都将与家庭应用密切结合。市场预测，我国智慧家庭规模将不断扩大。

1 智慧家庭定义

智慧家庭是智慧城市的最小单元，是以家庭为载体，以家庭成员之间的亲情为纽带，结合物联网、云计算、移动互联网和大数据等新一代信息技术，实现低碳、健康、智能、舒适、安全和充满关爱的家庭生活方式。智慧家庭是智慧城市的理念和技术在家庭层面的应用和体现。智慧家庭主要由智能终端、信息网络、应用服务3部分组成[1]。

2 智慧家庭产品

2.1 智能安防系统产品

安防系统是以运用安全防范产品和其他相关产品所构成的入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查等的系统；或是由这些系统为子系统组合或集成的电子系统。而一个完整的智能安防系统主要包括门禁、报警和监控三大部分。其主要产品有烟雾报警器、门窗磁、人体感应、摄像头、水浸探测器、多功能网关、智能门锁、智能猫眼。

2.2 智能健康系统产品

智能家居中的健康管理一般包括空气质量检测、人体健康状况监测等功能，一般数据都可以共享到云端。同时健康管理系统也是从智能家居到智慧社区过度的一个重要子系统，也是养老地产的一个重要组成部分，同时也是各智能家居厂家越来越重视的功能。举个简单的例子，国内智能家居做得相对较好的杭州鸿雁，在健康管理这块虽然产品并不多，但是做得都还不错，比如空气质量检测设备有两种，一种是直接即插即用型的，直接插在插座上就行了，可以通过手机APP来查看各种数值，还有一种是墙面式的，跟插座一样直接安装在墙体里面，数值直接限时在液晶面板上，而且这两种外观都很讨喜。智能健康系统产品主要有温湿度探测器、PM2.5探测器、米家蓝牙温湿度计、米家空调伴侣、扫地机器人、加湿器、空气净化器、智能体脂秤。

（3）智能控制系统产品主要包括AI智能音箱、万能遥控器、智能家电＋传统家电。

（4）全屋智能系统产品主要包括墙面开关（单/双开）、墙面无线开关（单/双开）、无线开关、人体感应、床头灯、台灯、吸顶灯、智能窗帘电机[2]。

3 智慧家庭应用系统

（1）智能影音系统：集成HIFI背景音乐、高清影视、高清环绕音效、大电影或投影幕布，设计出令人惊叹的家庭影音娱乐系统，体验极致影音效果。

（2）智能安防系统：整合你的灯光、门锁、门窗磁、视频监控、煤气检测等安防功能，让您的家更加安全，随时随地通过手机APP了解家的一切。

（3）智能控制系统：通过智能控制系统实现对家中灯光、智能电器、安防设备、家庭空气质量等进行实时管理，即使出门在外也能掌控家中一切。

（4）智能照明系统：精细高效地控制您家中的灯光、窗帘，根据您设定的情景模式，营造温馨、舒适氛围，带给您方便与节能的生活环境。

式（8）表明圆周系统下的模校正因子k在N次迭代后，其值趋近常数0.607253，式（9）表明CORDIC算法收敛的最大角度为99.872。，即CORDIC算法的收敛范围为[-99.872。，99.872。][10]。

（5）智能环境系统：根据空气质量、室内温度自动调整窗户、窗帘开合并发送指令对空气净化器、空调、风扇、加湿器等进行开/关，保障您室内控制质量、室内温度稳定给家人一个健康舒适的环境。

（6）智能组网系统：千兆光纤入户、千兆WiFi无线网络，实现全场景有线/无线千兆覆盖，无死角的无线WiFi网络覆盖，无论您在家里任何位置都可畅想高速网上冲浪。

4 智慧家庭应用推广

智慧家庭提供的服务平台能够给人们的生活带来全新的体验，真正做到安全、便利、舒适、节能、智能，主要表现为以下方面。

4.1 提升了政务服务、生活服务的信息化

通过使用机顶盒、手机终端等载体，建立信息化服务平台，能够有效地实现政务服务、社会服务信息化，从而一步步实现智慧化。智慧家庭能够把我们的家庭生活和社会生活通过信息化手段有机联系并融合起来，从而实现“在家，世界触手可及；在外，家庭近在咫尺”的生活境界。

4.2 进一步扩大消费能力，促进人们的生活进步

智慧家庭将技术、产品、应用、服务和社会、社区、家庭、个人等单元密切联系起来，体现出科技创新对于提升消费水平、推动人文生活进步的巨大力量。

4.3 助力社会管理和公共服务实现智能化

我国的经济、社会结构在改革开放后发生了重大变化，目前正处于社会全面转型的关键时期。智慧家庭能有效地促进消费结构升级，成为创新社会管理以及社会服务的有效手段，并且能够较好地实现家庭、社区、社会管理的统筹发展。伴随着我国的医学进步，人类的寿命越来越长，带来的是老年人在家停留的时间越来越长，如何提高老年人生活质量的问题。

探索一种新的居家养老式服务模式，从而有效地应对老龄社会到来，已成为当前比较急迫的社会问题。智慧家庭的出现，能够让家庭与社会通过信息化手段方便地保持密切互动和联系。

4.4 扩大内需，助推产业结构转型升级

广州中国科学院软件应用技术研究所开发的智慧家庭服务平台的高端用户只需外接鼠标、键盘，就可以实现电脑的大部分功能，比如：上网查看、查询各种资料，浏览网页信息等[3]。

5 智慧家庭组网方式

根据用户的需求和家庭网络现状（网络质量、综合布线），采用专业化的设计方法和工具，匹配最合理的智能组网设备，设计用户满意的智能组网方案。

组网方案，主要分以下4个场景。

（1）小户型：单间、一室一厅或两室一厅等（60～80 m2）。户型特点：户型比较方正。合理考虑用户家庭布局，在整个房间最优位置安装天翼网关，确保信号全覆盖。使用材料可以是一个大功率的天翼网关。

（2）大户型：三室一厅、四室两厅等（100 m2以上）。

户型特点：户型比较方正。在汇聚处客厅的位置架设天翼网关，确保信号覆盖用户客厅和餐厅；主卧和卧室信号覆盖较弱，用户可以自行选择是否需要增加信号，购买有线面板AP。使用材料可以是一个大功率的天翼网关和一个有线AP。

（3）复式：两层楼房等住宅环境。

户型特点：两层楼，楼上卧室无网线。在楼下汇聚处客厅的位置架设天翼网关，确保信号覆盖用户餐厅和楼下卫生间；楼下客厅和客房使用面板AP；楼上连接节点务必使用面板AP；楼上主卧无网线，只有有线电视口，通过WOC技术桥接方式，连接面板AP，实现本点无线覆盖。使用材料：1个主设备＋N个延伸设备；1个利用同轴电缆（有线电视）实现无线信号增益。

（4）别墅：两层及以上楼房，多个房间或有室外花园等。

户型特点：顶楼无网线，室外无供电。在楼道建立机柜控制中心；充分考虑每个平面楼层独立布局，每个房间尽量使用面板AP覆盖；同时兼顾室外和庭院的无线信号，方便用户架设视频监控等智能设备；因室外摄像头无供电，可以使用POE反向供电技术。使用材料：1个主设备＋N个延伸设备。

6 结语

智慧家庭在各类国内外大片的场景，已经可以成为现实，如天亮窗帘打开，走进客厅电视打开，关门自动关灯，回家之前预先打开空调、烧好热水、煮好饭，通过手机终端随时了解冰箱存货的情况，设置下雨自动关窗户，随时监控家里的情况，实时读取家里数据中心的各种数据，让人们的生活质量提升了一个台阶。可以说，智慧家庭发展前景很广。智慧家庭的涵盖范围很广，除了常用家电设备外，还包括照明、监控、三表计量、供水供暖甚至开关插座等。但是智慧家庭中带来的安全性考虑也不容忽视。因此，需要从源头上保护好智能家居使用者的隐私安全。