物联网智能家居范文

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1 绪论

1.1 物联网智能家居定义

关于物联网，简单来说就是通过装置在各类物体上的SIM卡、传感器、二维码等，经过接口与无线网络相连，给物体赋予智能，可实现人与物体间和物体与物体间的沟通和对话，这种将物体连接起来的网络被称为“物联网”。

1.2 物联网智能家居背景

智能家居是在互联网的影响之下物联化体现，物联网智能家居的起源是在20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE，Homen Electronics）的出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA，Home Automation）。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。

2 物联网智能家居体系结构

2.1 智能家居系统结构

智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

2.2 智能家居消费结构

智能家居作为一个新生产业，处于一个导入期与成长期的临界点，市场消费观念还未形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。 正因为如此，国内优秀的智能家居生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究，一大批国内优秀的智能家居品牌迅速崛起，逐渐成为智能家居产业中的翘楚！ 智能家居至今在中国已经历了近12年的发展，从人们最初的梦想，到今天真实的走进我们的生活，经历了一个艰难的过程。

3 中国智能家居发展现状

3.1 中国智能家居技术现状

我国的物联网智能家居的发展与国际上相比是还是有一定差距的， 目前我国流行的433M，315M无线产品采用的技术都属于国际淘汰的落后技术，这些技术在安全性，可靠性，抗干扰能力，自修复能力等等方面已经完全不能适应物联网智能家居的发展。至于蓝牙（包括低功耗蓝牙）在安全性方面一直存疑，致使除西方发达国家外的其它国家都不敢大规模采用。WiFi因其便利性广受家庭用户欢迎，作为一种普通的网络接入技术它无可厚非，但作为智能家居无线技术（WiFi包括低功耗WiFi）还存在安全性差、组网规模小、无自修复能力等缺点，尚不能满足智能家居的需求 。

在2011年11月28日，工业和信息化部印发《物联网“十二五”发展规划》中指出，“推进传输技术突破，重点支持适用于物联网的新型近距离无线通信技术和传感器节点的研发，支持自感知、自配置、自修复、自管理的传感网组网和管理技术的研究”协调推进产业发展，以形成和完善物联网产业链为目标，引入多元化的竞争机制，协调发展与物联网紧密相关的制造业、通信业与应用服务业。

物联网的目的是要将各种信息传感传动单元与互联网结合起来从而形成一个巨大的网络，在这个巨大网络中，传感传动单元与通信网络之间需要数据的传输。物联传感技术是全球第一个利用物联网来控制灯饰及电子电器产品（我们通称为zigbee产品），并将其作为智能家居主流产品走向了商业化。它在自配置、自修复、自管理、低功耗，高安全、抗干扰等方面有着非常独特的优势。

3.2 中国智能家居研究现状

相较于传统的智能家居，物联网智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。物联网智能家居与传统的智能家居在通信方式上有着明显的差别。传统智能积极的通信方式是有线，这种方式主要的缺点是前期安装施工和后期改造比较麻烦，且不易维修。而物联网智能家居的通信方式是无线，这种方式的最大优点在于给设备的扩展留有足够的空间，便于后续的自由扩展。

物联网智能家居能实现用户家庭的最大智能化，更符合现代家庭的需求。物联网智能家居最大限度的将家居设备连接到一个局域网上，实现了用户家庭的最大化智能。它可以将家居中的所有物品连接起来，实现家居网络中所有物体均可被寻址、所有物体均具有通信能力、所有物体均可作、部分物体具有传感与信息上传共享功能。

4 总结

家居生活迈向智能化是必然趋势，而随着物联网等新兴技术相继进入智能家居行业，众厂商也各自形成了自己的特色产品，价格也逐步向平民化的趋势迈进。从有线到无线、从概念炒作到应用实施，智能家居经过十几年的发展历程，终于实现了质的跨越。未来的智能家居，将会更好的为用户服务。而物联网则成为智能家居发展的一道重要分水岭，将对智能家居的发展方向、产业规模进行拓展和延伸。物联网时代下的智能家居将更加具有发展潜力。

参考文献：

[1] 戴春荣.我国移动产业现状和发展前景分析[J].上海证券报.2009，25（5）：22-23

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近年来，信息化发展掀起了第三次科学技术革命浪潮，随着信息技术的迅猛发展，物联网这一脱胎于互联网的全新技术应运而生。物联网技术的应用使得过去普普通通的物品变得智能化，具有了智能化识别、定位导航、监控跟踪等一系列功能。哪持忠庖迳侠此担物联网就是通过物品进行延伸的互联网，通过信息世界与物理世界的相互交融，彻底颠覆人类对于物理环境的传统理解，改变了人们与物理环境进行交互的方式。物联网技术最贴近人类生活的应用就是智能家居，智能家居的概念更早提出，在物联网技术成熟之后得以充分实现，智能家居改变了人们生活起居的方式，让家居与人的联系更加紧密和便捷，人和家居能够进行充分交流和沟通，有效提高了生活质量。

一、物联网技术概念简述

物联网这一概念的最早出现是在1991年由麻省理工学院的Kevin Ashton 教授提出的，在1995年，比尔盖茨也曾经在自己的书中提及这一概念，但由于当时的技术发展限制，物联网这一概念最初并没有引起大家的广泛关注。物联网的英文名称是Internet of Things，顾名思义，就是物品的互联网。物联网与互联网实际上是相互独立的两个网络，互联网将千千万万个计算机互联互通，而物联网则强调对物可控、可管理的技术[1]。随着物联网技术逐渐成为信息化发展的热门，其技术成熟度也日益提高，物联网的应用也变得日益广泛。目前，物联网普遍应用于智能交通、政府工作、智能家居、公共安全、智能消防、军事侦察等众多领域。而智能家居中的应用最为普及，也最贴近我们的生活。物联网将载有最新互联网技术的感应器嵌入到各个领域的各种物体之中，实现了互联网技术与物品的融合，同时也实现了人类社会与物理环境的交互和沟通，让人类能够更好地管理和控制物品，大大提高了社会发展的效率。

二、物联网技术对智能家居的作用

如上所述，物联网技术的应用广泛，但最为普及的应用在于智能家居。物联网技术对于推动智能家居的发展有着十分重要的作用。智能家居又被称为智能化建筑、自动化家庭以及集成式家庭系统，这些别称充分说明了智能家居智能化、自动化、集成式的概念要素。智能家居这一概念早在20世纪80年代中期就已经出现，但由于技术方面的限制，智能家居真正发展和实现却是在物联网技术发展之后，随着物联网技术的不断成熟，人类对于智能家居最初的一些设想也得到了实现[2]。当下的智能家居主要是通过利用物联网技术将家庭之中，诸如影音设备、照明系统、空调设备、安防系统等一系列的家庭设备进行连接和智能化，使得智能家居不仅仅具备传统家居的居住功能，住宅主人还可以通过网络等方法实现对家居的监控、定时控制、智能安防、远程控制等一系列智能化功能和信息交互。使得生活变得更加快捷智能，大大优化了人们的生活方式，提高了生活质量、舒适度以及安全性。下面通过几个实例简述物联网技术对智能家居的作用和应用。

（一）智能衣柜

智能衣柜是物联网技术在智能家居中的应用之一，智能化衣柜中嵌入了传感器与感应器，可以通过互联网天气查询以及温度感应为人们提出与天气和气温相适宜的着装推荐。同时，部分智能衣柜具有自动整理衣物，自动熨烫衣物等智能化功能，为人们的出行以及生活提供了极大的便利。

（二）智能照明系统

智能照明系统是目前比较普遍的智能家居功能，照明系统囊括了整个住宅之中的所有照明灯光，通过遥控或者智能手机的控制，可以对智能家居中的照明系统进行全方位的调控。智能照明系统具有诸如办公、家庭影院、阅读、休息等多种照明模式，住宅主人只需遥控选择就可以在固定地点对整个住宅的灯光进行控制，既方便快捷，又可以避免忘记关灯等现象。有效为人们节约了能源，既灵活舒适又健康环保[3]。

（三）移动终端控制

由于智能手机的快速发展，许多智能家居将智能手机作为整个住宅的遥控终端，只需要一部手机就可以实现与整个住宅智能系统的交互。可以通过手机联网进行全宅灯光控制、音响控制、电器控制以及安全防控，非常方便快捷。小小的智能手机摇身一变成为家居的万能遥控器。

（四）网络远程控制

网络远程控制是近年来十分火爆的智能家居应用，通过物联网技术实现了对家居的远程监控和控制，在人们外出工作、旅行的时候，可以通过电脑、智能手机等设备对家居进行远程控制，例如在回家的路上提前遥控智能浴缸放好洗澡的热水，将家中空气进行通风换气，智能扫地机器人进行房间清扫等等。这些都可以在住宅主人不在家时通过远程遥控实现，方便快捷，效率极高，很大程度上为人们的生活节约了宝贵的时间[4]。

结束语：

科学技术的发展和生活水平的提高，使越来越的人坚定不移地追求更高的生活质量，作为高品质、信息化生活的代表，智能家居越来越受到人们的重视。物联网近年来的迅猛发展为智能家居的发展和实现提供了强大的技术保证，物联网技术对智能家居的作用及影响也非常之巨大，相信随着信息技术更高层次发展，物联网技术将更加深入应用到智能家居中，更大程度改善人们的日常生活，为人类的生产生活以及发展提供更舒适的环境。

参考文献：

[1]何驰.谈物联网技术在智能家居领域的应用[J].改革与开放，2015，（03）：18-20.

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通过将物联网技术充分的应用到智能家居中，推动智能家居的发展以及逐渐完善，从而不断提高智能家居的智能化程度，使智能家居的可靠性以及便捷性等方面得到相应提高，促进智能家居行业的全面发展，为人们生活水平的提高提供物质基础。

1 物联网技术概述分析

物联网技术从概念提出到目前为止只有短短的十几年时间，但是在这段期间物联网技术已经得到较快发展，对人们的生活方式进行积极的改变。物联网在一定程度上是互联网应用技术过程中的发展产物，可以将其简单地理解为物与物相连的互联网，它主要是在互联网核心基础上，通过相应的无线传感技术以及智能技术，保证物与物之前的相互连通。物联网技术在应用过程中具有一系列的相关特征，主要分为：全面感知、可靠传递以及智能处理等。

2 智能家居系统发展的不足分析

对于智能家居而言，其发展动机主要来自于人们对于高品质生活的追求，并且通过将智能家居系统进行应用，可以为人们提供出更加便捷以及舒适的居住环境，同时也能将人们从繁重的家庭事务中解放出来，享受高品质的生活。在社会经济不断发展以及科学技术进步的同时，为智能家居发展提供先决条件，并且将其作为基础，将住宅作为一个较大的应用平台，通过采用综合布线技术以及自动化控制技术等相关设施进行集成，构建出一个高效率住宅设施以及家庭日常事务智能化管理系统，从而为人们提供更优质的服务。

智能家居系统在我国的普及程度不高，对于这一点而言，主要和我国经济发展的水平存在直接关系，并且因为智能家居系统价格相对来说比较高，目前影响智能家居市场的普及。由于智能家居自身也存在一定不足，主要体现在以下几个方面：

（1）智能家居系统中的每个子系统之间的数据交换没有统一的标准协议，整个系统互联互通设计难度大，使很多智能化家庭服务仅仅只停留在设计层面上，无法得到实现。

（2）现如今应用智能家居系统中的子系统多数都是执行器，而智能化执行必须依靠对家庭的全面感知才可以得到相应实现，全面感知设备以及技术应用则存在一定不足，这样给子系统智能化程度的提高带来影响，使智能家居功能以及服务难以得到有效开展。

（3）现如今智能家居系统自动执行都是一些比较简单的感知动作，缺少对于感知数据的分析了解，同时也没有对人工智能进行有效的推理和分析。

通过上述问题分析，智能化家居在满足人们生活品质提高的同时依然存在较多的曲线，并且实用有待于提高，然而物联网技术发展以及应用技术也逐渐成熟，推动和完善智能家居系统的发展，对存在的问题采取有效的控制措施。

3 智能家居物联网技术应用分析

3.1 关于在感知层面上的应用

对于这一点应用来说，主要体现在全面感知上，然而全面感知主要是为物联网应用主要特征，在智能家居中发挥重要作用，应用射频识别以及摄像头和二维码等感知以及测量等技术手段，从而能够更好的实现系统设备对家庭环境以及其他方面感知对象信息的收集和获取。然而智能家居系统中每个子系统都可以成为物联网全面感知的一个执行设备，通过物联网进行全面感知，能够使每个子系统智能化程度进行提高，实现智能化服务，使智能化家庭系统在设计以及功能优化上得到创新，将更多的服务进行实现。在此之外，网络技术智能家居系统所应用的典型感知技术包括无线温湿度传感器以及无线门磁等，在保证安全的基础上实现监控作用。

3.2 在网络层面上的应用

网络层面上的应用主要体现在智能家居中通信网络以及互联网所组成的融合网络，并且对智能家居系统中大量信息进行智能化处理的各种信息计算、管理中心及平台。同时融合网络是智能家居系统中各部分信息连通的基础。物联网技术在智能家居网络层面中的应用，不仅要求其具有较大的网络运营能力，与此同时也要保证信息数据处理应用能力，信息传送的可靠性以及数据处理智能化是物联网技术在网络层面应用中的重要内容。通过对物联网技术进行有效应用，能够更好的解决传统智能家居智能化程度低等问题，有效解决信息数据分析能力差等问题。

3.3 应用层面应用分析

物联网技术在智能家居系统应用层面的功能发挥，在一定程度上是物联网技术对智能家居系统进行完善的重要体现，物联网技术和传统智能家居的深度融合主要通过应用层面进行实现的。物联网技术通过应用层面能更好的实现智能家居生活中智能检测以及智能安防等智能化服务，通过对其进行有效应用，能更好的提高家居生活中的智能化水平，对人们的家居生活进行有效改善，提高人们生活质量。

4 总结

总而言之，对于物联网技术发展以及应用可以更好的对人们的生活质量进行改善，所以在智能家居日后发展过程中必须要提高对物联网应用技术的研究和开发，并且找到合适的智能家居发展物联网应用措施，通过将物联网技术的不断发展以及融合，保证日后智能家居得到更加全面以及完善的发展。

参考文献

[1]王洋洋，郭斌，孙伟.在智能家居中基于物联网技术的灯光控制的研究与应用[J].电子设计工程，2015，22（08）：123-125

[2]刘晋，杨一晨，郭健.Android和物联网无线传感技术在智能家居中的应用[J].微型机与应用，2013，22（08）：134-136

[3]韩旭.基于Android平台的传感器在物联网智能家居中应用探索[J].中国新通信，2016，22（08）：156-158

[4]牛邵峰.一种基于云端数据仓库的智能家居用户行为模式研究[D].北京邮电大学，2014，14（08）：134-136

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中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）104-0211-02

0引言

智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示[1]。近几年，物联网智能家居系统在国内的发展已经全面展开。物联网技术通常要用到计算机、无线网络通信（如ZigBee技术）、综合布线、智能控制等技术，可以促进智能家居的发展，使智能家居更加安全、舒适且方便管理[2]。

1总体设计思想

本文设计的智能家居系统是一种物联网控制系统，在这里先对物联网络控制系统的结构进行分析，这个物联网控制系统主要是由局域网和互联网两个部分组成，其结构如图1所示。物联网技术的出现加快了智能家居发展的脚步，智能家居的发展也使物联网技术的应用得以推广。

图1 物联网控制系统结构图

而本文所设计的智能家居系统是在物联网控制系统基础上建立起来的，所以本文所介绍的物联网智能家居控制系统主要也是由互联网和局域网两大部分组成[3]。互联网这一块通常有计算机、远程客户端服务器、手机和远程监控页面等；局域网这一块有末端数据采集装置，末端控制设备和家庭智能网关。

本文在对智能家居系统进行设计时，所选择的硬件从两个方面去考虑，一个是成本，一个是性能。这里从嵌入式入手，因为嵌入式技术现在的发展现状很好，有很好的性能，更强大的作用，可靠性稳定性也更好。网络连接方式分成有线和无线两种。

网络通信上采用ZigBee网络，其具有双向通讯的能力，非常适合用在安防报警等模块，布线简单，便于安装也能够节约成本，且ZigBee可以与其他的模块或设备很好的兼容。智能家居系统的设计结构图，如图2所示。

图2 智能家居系统设计结构图

本设计中所涉及的监测目标有：温度检测，湿度检测，室内气体成分的检测，红外探测（有非法入侵时可以及时发出警报），视频监测（便于主人在外工作时掌握家里的情况）。

软件选择上要以降低软件的开发周期为目标，多使用库函数，编写程序时多采用模块化，本文不多做介绍。

3硬件构成概述

硬件主要有两大模块：中央处理器模块和通讯模块，对这两个模块在硬件选择上作了如下的分析。

本文选用的微处理器MCU，是ARM cortex-M3处理器，是一个32位的核，它最大的优势是成本低、耗能少。最终选用的是STM32F103VET6，是增强型，是32位基于ARM核心的带闪存、USB、CAN的微控制器，有7个16位定时器、两个ADC、9个通信接口。2.0～3.6V供电电源，功耗低，有睡眠、停机和待机三种模式。电压调压器有主模式（MR）、低功耗模式（LPR）和关断模式三种操作模式，在正常运行时是处于MR模式；停机时处于LPR模式；待机时处于关断模式，这时的调压器以高阻状态输出，无能耗。其实物图与管脚图如图3（a）、（b）所示。

通讯模块主要有：Zigbee模块是局域网之间进行互联的模块；GPRS模块是互联网和局域网之间进行互联的模块[4]。Zigbee模块使用可编程Zigbee模块XBee-PRO ZB，最大发射功率是50mW，决定着发射距离长短。XBee-PRO模块内部有发射（RF TX）缓冲器和接收（RF RX）缓冲器，每一个缓冲器提供100bytes暂时停靠的地方，数据可以从两个方面同时抵达，即发射数据来自UART及接收数据来自RF链路经天线而来。

根据需求选择GPRS模块，一是系统中有大量的无线传感网络节点，二是能耗，最终选择了SIMCOM公司的SIM900A芯片，是GSM/GPRS模块，用SMT进行封装，性能强大，可内置客户应用程式。具有以下特点：只有24*24*3mm的尺寸，非常小；便于客户生产加工；功耗低，待机模式电流低于18mA、sleep模式低于2mA；支持GSM（900 MHz）/CPRS（1800MHz）的频段；语音编码，支持半速率、全速率、增强型速率；单电压供电方式，范围为3.4V-4.5V；省电，因为在SLEEP模式下电流1.0mA；支持SIM卡，1.8V、3V；支持实时时钟；可以通过AT命令设置定时功能；可以通过调试口对软件进行升级。其顶视和底视图如图4所示。

图4 SIM900A顶视和底视图

本设计主要使用无线的网络连接方式，实现时会用到大量的传感器，如对室内温湿度进行监测的传感器、对室内气体进行监测的气敏传感器等，各传感器就是一个简单的功能模块，而室内还有一些智能家电或智能装置，传感器或家用电器尽量都通过无线组网的方式和末端采控节点连接[5]。末端采控节点有：末端采集节点，对数据或信息做收集、处理和传输等工作，并且有些节点具有路由的功能，对其他的节点传输过来的数据进行存储和管理；另一种是末端控制节点，接收上层网络传输来的控制指令，要求控制节点可以做决定，且自身集成的继电器能够驱动执行部件对该指令做出反应。整个系统还需要将收集到末端采控节点发送过来的数据利用一个传输网络送到移动基站上，由网关来完成[6]。那么根据各节点所实现的功能不同也可以把系统分为末端采控节点、家庭网关节点、远程监控页面三大模块。

本文对智能家居系统的整体设计方案作了简单的介绍，重点说明设计中所用的一些硬件设施：STM32F103VET6、Zigbee模块XBee-PRO ZB、SIMCOM公司的SIM900A芯片。还对网络连接方式作了一个简单的介绍，若对整个系统进行深入研究，物联网智能家居系统会实现人们对住房智能化的更高的要求。

参考文献

[1]中国智能家居网.http：///.

[2]贾雯杰.物联网与智能家居发展浅析.科技与生活，2010，13：119.

[3]李鸿.几种智能家居网络控制系统方案的分析与比较[J].现代电子技术，2010，3：143-146.