基于物联网技术的智能家居的发展

魏振涛，浦晓亮，徐向群，齐风杰

基于物联网技术的智能家居的发展

魏振涛，浦晓亮，徐向群，齐风杰

（北方材料科学与工程研究院，山东 济南 250031）

随着物联网技术的发展，基于物联网技术的智能家居产品不断涌现，智能家居行业进入高速发展期，智能家居在家庭中的应用将更加广泛。对物联网技术在智能家居中的应用做了一些探讨，以期能够为物联网技术在智能家居中的应用和发展提供一些参考。

物联网；智能家居；居家环境；计算机

1 引言

随着社会经济的不断发展，科学技术的不断创新，人们已不满足于使用普通的家居，这使得物联网技术不断地渗透到人们的日常生活和工作中，促进了家居的智能化。计算机技术+物联网智能技术是智能家居创造的基础，智能家居的诞生为未来人们普遍使用智能化家居奠定了基础。

1.1 物联网与智能家居的概述与发展

物联网（IoT，Internet of things）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。早在1985年PETER T L提出了这个概念。1995年比尔·盖茨出版的《未来之路》一书中提及物互联。1999年，在物品编码技术上Auto-ID公司提出了物联网的概念。2005-11-17，世界信息峰会上，国际电信联盟发布了《ITU互联网报告：物联网》，预示着物联网时代的来临。

智能家居（Smart home）是基于信息管理、物联网等技术，将家居环境内的家电控制、环境监控、信息处理、娱乐等功能进行集成化管理，为用户提供便捷、舒适、安全和节能的居家环境。智能家居不是单指某一智能化家居产品，而是指不同的智能家居单品集成后形成的智能家居系统。智能家居中的受控设备通常是通过中央集线器或“网关”连接。智能家居起源于1984-01美国康涅狄格州哈特福德市的一幢旧金融大厦。

最著名的智能家居是1997年建成的比尔·盖茨的豪宅，它不仅具备高速上网的专线，所有的门窗、灯具和电器都能通过计算机控制，而且有一个高性能的服务器作为管理这个系统的后台。

经过20多年的发展，新加坡有近30个住宅小区5 000户的家庭采用了家庭智能化系统，美国也有近40 000户家庭安装了这一类家庭智能化系统。国外也形成了control14、快思聪（crestron）等知名智能家居品牌。

1.2 基于物联网技术智能家居系统的组成

智能家居主要由主机（又称智能网关）、传感器、探测器、遥控器、智能开关、智能插座及家庭网络等组成。

控制主机是智能家居的组成部分之一，是家庭网络和外界网络沟通的桥梁，是通向互联网的大门，主要对收到的信息重新打包，以适应不同网络传输的需求，同时提供过滤和安全功能，有时也称智能网关。可以说，控制主机是智能家居的指挥部。

传感器与探测器能将看到、闻到和听到的信息转换为电信号送到控制主机。一般包括温湿度传感器、气体传感器、烟雾传感器、红外探测器、无线门磁探测器、声音探测器等，用于识别探测屋内条件，并及时将信息传递给控制主机。

遥控器一般采用无线电方式，是脱离智能家居的控制主机，其作用主要对室内灯光、电器进行简单情景模式控制或对家用电器与灯光进行组合控制。

智能控制面板包括智能开关、智能插座等，是人工/自动两用控制开关与电源插座，既能用手触摸控制开关，又可接收控制主机发的指令进行智能控制。

家庭网络是在家庭范围内将计算机、电话、家用电器、安防控制系统、照明控制系统和广域网相连接的一种新技术，是一个多子网结构的分别采用不同底层协议的混合网络。智能家居中的控制主机通过家庭网络与互联网、物联网、宽带无线网、有线电视网相连。

2 基于物联网技术智能家居系统的特点

2.1 实时性

基于物联网的智能家居感知设备可获取住宅实时信息，用户可通过智能触摸屏、情景遥控器、手机、平板电脑或预先设定等方式，在任意时间、任意地点、任意情况下对室内外任意设备实现及时、全面的了解和控制，满足有人、无人、白天、黑夜等任何需求，并能及时处理各类突发情况。

2.2 精细化

基于物联网技术的智能家居中均包含感知器，感知器可获取家居环境中多维度信息，比如温度、湿度、光照、空间结构、力度、PM2.5、甲醛、噪声等。这些信息为分析家居环境、用户习惯等提供了良好基础，也有助于进一步提升智能家居功能及用户体验。

2.3 智能化

基于物联网的智能家居产品可实现家居环境信息的收集、分析和反馈自主智能操作。Wi-Fi、4G、5G等通信网络为物联网技术的普及应用提供了网络支撑，随着语音识别、计算机视觉等AI感知技术的发展，智能家居有望在听觉、视觉甚至触觉等多层面具备主动感知能力。云计算的成本低、效率高、安全性与弹性较好，能促进智能家居向低功耗、实时性和可靠性发展。

2.4 功能扩展性

随着国家“十二五”规划制定以及电信网、计算机网和有线电视网三网融合的快速发展，智能家居也在加快脚步发展，并能满足不同类型、不同档次、不同风格的住宅用户的需求，具备控制主机软件系统在线升级、实现功能拓展，满足各类群体的生活工作需要，最大限度地提高生活质量。

3 物联网技术下智能家居可实现的功能

3.1 智能照明控制

物联网技术能够把住宅中的照明灯与人直接联系起来，结合不同场景和房间内自然光线的强弱情况来控制照明亮度，按照用户的个人喜好来调整照明灯光的色彩，还可以预设不同的场景氛围，实现“会客、影院”等多种灯光情景效果，从而实现照明智能的节能、环保、舒适、方便的功能。

3.2 智能家电控制

与智能照明控制类似，能够对住宅中的空调、洗衣机、冰箱、电饭锅、地暖等家用电器进行智能控制，最大限度地提升人们生活舒适度。夏天时通过对空调进行远程智能控制，各个房间按照用户不同的使用习惯来设置有针对性的工作模式，并实现自动恒温管理。对家庭冰箱进行智能化管控，进而对食品生鲜进行有效管理，让冰箱内的各种食物都能够在不同时间段保持最好的状态，实时掌握冰箱内存储食品的类型、数量和时间等，定期提醒用户补充生活必需品、提供食物的科学搭配、推送营养菜谱等。

3.3 智能安防

智能家居的安防子系统能够提供多种不同的安全等级模式，拥有较强的逻辑判断能力，依靠人体红外传感器、门窗传感器以及智能摄像头的合理搭配，在防止误报的同时还可以给家庭带来充分的保障。家里有外人闯入时，可实现一键报警功能，个人、物业保安、警察等同时收到报警信息，最大限度地避免财产损失。对行动不便的老人或儿童实现远程看护，第一时间发现、提醒可能出现的意外情况。

3.4 家庭环境监测

智能家居系统能利用各种智能传感器感知房间内温湿度变化、PM2.5等室内空气质量参数、室外气候信息、室外噪声情况等，并根据预先设置好的模式，智能控制空调、加湿器、空气净化器、电动窗户等智能设备，进一步优化住户的生活质量，为住户的工作、学习、娱乐等提供一个舒适温馨、高效安全、高品位的生活环境。

3.5 家庭保姆式服务

随着物联网技术的发展、智能家具的升级、深度学习的应用等，智能家居必将更进一步发展，除能实现智能灯光控制、智能家电控制、智能插座控制、智能门窗控制、安全报警、家庭影院、视频共享和远程监控外，还可实现自动浇花扫地、老人小孩看护、宠物喂养、紧急电话求助等，为用户提供全方位、安全可靠的保姆式服务。

4 结论

时代的迅速发展使得物联网技术也在不断更新，深度学习使得家居越来越智能，云计算也使智能家居的成本越来越低，中国在很多地方都已开始建立“云社区”，把云社区和物联网技术运用到智能家居中。

智能家居是未来人们生活方式的趋势，相信基于物联网技术的智能家居系统一定能够顺应时代的发展，为人们生活带去便利的同时，也能够很好地控制成本，并利用更多的资源，为人们提供更加实用、便捷、周到的服务，给人们的生活带来翻天覆地的变化。

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TU855

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.13.040

2095－6835（2019）13－0097－02

魏振涛（1983—），男，硕士研究生，高工，研究方向为科研管理。

〔编辑：张思楠〕