□ 江苏城乡建设职业学院 言娟
摘要：随着社会经济的发展，智能家居正成为建筑未来的发展方向，是未来房地产发展的引擎。物联网技术在交通、农业、建筑等方面的应用越来越广泛。本文通过分析传统智能家居系统的弊端，设计基于物联网技术的智能家居系统，阐述了基于物联网技术的智能家居系统在住宅系统中的应用。
关键词：智能家居；物联网
智能家居是以家庭住宅为基础，通过成熟的网络通讯、综合布线、多媒体连接、自动化控制等技术将生活周边的设施联系起来，构建高效的家庭设施及其同步的管理系统，以提高生活的安全与舒适性，并提高生活效率。随着社会经济的发展，智能家居再次成为人们关注的焦点。从2008年到2011年智能家居一直呈现多头进入的发展趋势，而2012年进入突发的增长阶段。但是目前智能家居的发展仍然充满很多问题，具体如下：
目前虽然国际上有Zigbee等联盟标准，国内有家庭网络工作组等标准，但是一些智能家居企业没能很好的执行这些标准，使得智能家居各个系统之间基本是孤立的，没有实现互联、互通和互操作。目前的智能家居更多的是单独的智能电器（如智能电饭锅等）。
目前智能家居的各个系统，更多的是自动执行器，而执行器的智能化执行程度，主要的来源于感知设备，如温度传感器、湿度传感器、燃气探测器等，感知设备的判断能力以及判断精确度严重影响智能家居的智能化程度，目前很多智能家居出现误报以及漏报现象大大降低了人们的使用意愿。
目前的智能家居系统，自动执行的是简单的感知动作，缺乏对感知数据的进一步分析，缺乏人工智能的推理分析，缺乏大数据的分析应用。
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《ITU互联网报告2005：互联网》，引用了“物联网的概念”。国际电信联盟认为：通过二维码识读设备、射频识别装置、红外感应器、全球定位系统和激光扫描器等信息传感器，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网主要是解决物品与物品（T2T），人与物品（H2T），人与人（H2H）之间的互连。 2008年以后，各国政府开始重视物联网技术，我国在2012年产生了第一个物联网5年规划——《物联网“十二五”发展规划》颁布。2012年，中国物联网产业市场规模达到3650亿元。
物联网的一个重要特征就是能够快速部署并长期稳定运行，这样的特征就要求家居产品必须具备无缝、无线、绿色、安全、可靠的能力。与传统的智能家居相比，基于物联网的智能家居在很多方面都具有明显的优势：具有安全性好，采用高级加密技术；同时采用跳频和扩频技术，抗干扰能力强；采用经过标准的通讯标准，可靠性高；自组网能力强，组网规模大，最大的网络可负担6万多设备；具备网络自愈能力，任何节点掉线或崩溃不会影响整个网络的稳定；功耗低，很多传感器的电池能供电工作1小时以上；兼容能力强，可伸缩，采用国际通用的标准协议，可比兼容其他品牌的设备，随时可扩容扩展；全覆盖，无盲区，具有有线方式无法企及的优势。
无线物联网技术的出现，给传统的智能家居带来了新的机会，通过它可以将家中的各种电器通过无线方式非常方便地有机组织起来，形成一个完整的系统。
1、物联网智能家居模型
由于传统的智能家居存在功能单一、误报率高、不能实现实时远程控制、不能网络报警、不能记录现场情况等不足，为了满足人们对现代家居的智能化新需要，基于物联网技术的智能家居系统应运而生，并且得到了广泛的发展。
基于物联网的智能家居系统通过安装各种传感器来采集住宅内的环境、设备及人员信息，利用Zigbee无线网络将上述各种信息接入物联网网关，再由网关将这些信息转发给服务器，通过手机APP或者浏览器可以实时查看各个系统的运行，控制家居设备的运行，从而构建基于物联网的智能家居系统。基于物联网技术的智能家居应用如图1所示。
该智能家居系统主要涵盖了智能家居的9大应用领域，分别是智能灯光、家庭安全、家电控制、室内环境控制、背景音乐、家庭影院、云健康体系、智能厨房、智能园艺。
依据物联网的体系结构，该9大应用主要分为三大层次，分别是感知层、网络层、应用层。
感知层：感知层主要作用是“感知”环境参数及电器设备的工作参数，主要包括各类传感器（温、湿度传感器、光照传感器）、智能开关、智能插座、智能水表电表热表、烟感探测器、紧急报警按钮等。这些设备是物联网智能家居中的最低层。它们都具有无线接口和接入网络的通信端口。目前智能家居中应用最广泛的主要是视频监控、安全报警和远程抄表等方面的设备。
图1
网络层：网络层是物联网网关，主要负责将感知层的感知设备信息接入互联网中。它一方面接受感知设备发送的信息，同时又通过网络接口接入互联网，实现远程通信服务。包括物联网的物理通信方式以及智能家居原有的网络。
应用层：应用层主要包括台式电脑、便携式电脑、智能手机等终端设备，通过浏览器或者手机APP软件为用户提供一个可以与智能家居系统远程交互的人机接口。应用层还可以利用大数据、云计算技术等技术把大量的数据处理放在家庭外部，是智能家居的核心。借助于临床医学、营养学、机器视觉等技术实现云感知模型，为家庭服务商提供各种服务。
2、感知层
在该智能家居设计中，感知层主要运用的探测器有温度传感器、湿度传感器、红外传感器、光照传感器、燃气泄漏传感器、空气质量传感器。
（1）温湿度传感器
温湿度主要用来检测室内的温度和湿度。家用空调在出风口也有探测器来检测室内温湿度，所以会让人感觉探测的数据不准确，在房间内设置多个无线温湿度传感器，通过无线网络传输给客户的移动手机或者电脑，可以更加精确的提供数据参考，通过大数据平台更能给出室内外的温差，给客户提供穿衣参考。
（2）红外传感器
红外传感器主要运用于家居安防系统，防止非法入侵，可以在家庭的窗户、阳台等地设置多个红外传感器，当客户外出设防后，有人非法入侵就会发出报警信号并灯光照明、视频监控系统拍摄等。同时还可以通过无线网络向手机、物业公司发出报警指令等。
（3）光照传感器
光照传感器主要用来监测室内的光照强度，当光照强度大的时候，能根据设定值或者客户根据自己的需求通过手机APP自动关闭百叶窗或者是窗帘，达到人体最舒适的状态。客户还可以通过手机APP设置各种灯光模式，符合人体的需求。
（4）燃气泄漏传感器
燃气泄漏传感器主要安装在厨房和卫生间，用来监测燃气的泄漏情况，该传感器无需布线，一旦监测到有燃气泄漏，能直接报警，并把报警测信息传输给客户的手机。
（5）空气质量传感器
现代人类对居住的环境要求越来越高，室内的空气质量是否达标，空气是否清新等一直是客户迫切想知道的，它通过探测空气质量告诉客户目前室内空气是否影响健康，并通过无线网络启动新风系统处理空气。
3、网络层
基于物联网的智能家居系统，要选择合适的无线网络，智能家居系统对无线网络主要有低功耗、寿命长、数据传输可靠等要求。目前常见的无线网络主要有Wi-Fi、GPRS、蓝牙、ZigBee等。
网络系统资源电池寿命网络大小带宽传输距离主要特点Wi-Fi〉=1MB 0.5-5 32〉=11000 1-100带宽GPRS〉=16MB 1-7 1 64-128〉=1000覆盖面积，信号质量蓝牙〉=256KB 1-7 7 720 1-10功耗低ZigBee 4KB-32KB 100-1000 255/65000 20-250 1-100便携
在智能家居系统中，所有节点都在住宅之内，节点与节点之间的距离一般都在十几米之内，节点之间传输的信息很少，所以对资源大小、传输的距离、带宽没有太多的要求。节点一般以电池供电，所以系统更应该关注电池的使用时间。通过以上表格的比较，ZigBee工作时功耗低，电池使用时间长，适用于低数据量的传输，是智能家居系统最好的网络平台。
ZigBee技术还有一个好处，它的网络可以实现数千个传感器节点间的通信，可以通过接力传输方式将数据通过一个传感器节点传输到下一个节点，提高通讯效率。
4、应用层
该层主要包括台式电脑、便携式电脑、平板电脑以及智能手机。通过浏览器或者手机APP，人们可以监控室内设备的运行情况，还可以通过客户端给不同设备发出远程指令，控制设备的运行。
基于物联网技术的智能家居系统应用
在目前的智能家居中，对环境的控制要求非常高，主要包括对空调系统中的新风的控制、灯光背景音乐的控制、对安全防范系统的控制等。
灯光控制是智能家居最基本的控制模块，本案例中所有开关都设计为智能控制。控制方式：根据使用习惯可以实现（手动）墙面面板直接控制；（远程）手机、平板控制；（联动）传感器联动操作；（定时）根据时间自动启动等四种方式。
安全防护是智能家居最基本的控制模块，包含入侵探测，门窗磁，紧急按钮，视频监控，烟雾火警探测，可燃气体探测，漏水探测等模块。
根据使用习惯可以实现（远程）手机、平板控制、（联动）传感器联动控制、（定时）根据时间自动启动。也可以根据场景设定，如设定为白天在家、晚上在家、离家、休息等场景。
环境控制实时检测室内环境质量，联动家中智能设备，改善用户生活环境，在家庭中设计了温湿度探测器、二氧化碳探测器、粉尘探测器、光照探测器等多个模块。可以根据使用习惯实现（远程）手机、平板控制；（联动）传感器联动控制；（定时）根据时间自动启动等控制方式。
在物联网迅速发展的今天，基于物联网的智能家居系统更能够适应现代社会的发展。根据人类对居住环境的不同需求，通过物联网技术实现不同的功能。通过云计算、大数据等数据的共享，使得家居更智能，更能为人类服务。C
参考文献：
[1]张永刚 物联网技术在智能家居中的应用[J] 智能建筑与城市信息.
[2]申斌 基于物联网的智能家居设计与实现[J] 自动化与仪表.
[3] 胡向东 智能家居物联网的安全性设计与验证[J]重庆邮电大学学报.
[4]姜宇航 基于物联网的智能家居控制系统设计[J] 工程科技.
[5]吴波 基于物联网的智能家居控制系统研究[D] 江苏大学.
DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2016.23.034
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