物联网与智能家居篇(1)

关键词 物联网 智能家居 Arduino Yeelink

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

0 引言

在互联网日趋成熟的信息化时代，人们对未来生活中，将各种产品设备融入网络，实现智能化的识别和管理的设想和憧憬已成为可能。而家居物联网因与人们生活密切相关、技术实现难度不大、需求量大、具有很广阔的市场和研究前景而倍受重视，是整个物联网的最小集成单位。

随着物联网概念的出现，将物联网技术运用到智能家居上成为热门话题。家居物联网的发展，将改变人们的生活，推动人们生活方式的变革。可以说智能家居的是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

目前智能家居的技术在快速发展，但是还不是非常成熟，因此需要对智能家居进行深一层的研究，设计出符合目前家庭应用的模型。

1 智能家居物联网的概述

1.1 智能家居物联网的基本架构

通过物联网技术，智能家居可以将家中的各种设备连接到一起，提供对家庭电器的控制、电话远程的控制、安全防盗自动报警、以及可设定控制等多种功能和手段，为用户提供高品位、环境适宜、安全宜人的家庭生活空间。此外、还提供全方位的信息交互功能，与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。如图1所示：

在物联网的运用中，家居物联网系统是最小集成单位，同时也是实现统一融合的物联网网络的最小系统。物联网的技术架构分为感知层、网络层和应用层。而对应家居物联网的技术架构相似的可分为4层：（1）家居物联网的感知层：传感器、集成RFID识别等新型技术的物联家电终端、二维码标签以及通信模块等设备实现数据的采集以及信息的。（2）家居物联网的网络层：收集家居物联网的感知层上终端设备的数据并进行处理，使各个终端设备互联起来，同时实现对不同传输类型和协议兼容，是家居物联网的数据传输管道。（3）家居物联网的控制管理层：通过家居物联网的网络层来控制和管理家中的终端设备，可近似比喻为家居物联网系统中的客户端，实现人与家居物联网络各种终端的交互，实现互联世界对物理世界的操作，是整个家居物联网的核心部分。（4）家居物联网的用户层：是家居物联网的使用者，也是家居物联网服务的对象。

1.2 智能家居物联网的基本功能

典型的智能家居具有以下功能： 家居安全监控、家电控制、家居管理、 家庭教育和娱乐、家居商务和办公，如图2所示。

家居安全监控模块：主要是家庭安防监控系统，在传统的安防系统上与网络互连，达到用户可远程监控的功能。

家电控制模块：把家电产品的控制集成到PC电脑、智能手机等终端设备，实现随时网络控制家电的作用。

家居管理模块：对家庭的家居，通过连接设备，把传统的家居互连起来，达到随时可以网络控制家居的作用。

家庭教育和娱乐模块：与家庭影院、在线视频点播、电子游戏等功能集成，让家庭的教育和娱乐也是网络中进行。

家居商务和办公模块：可以在家庭办公，实现商务谈判，节省人们上下班时间，提供办事的效率。

2 智能家居物联网的简易模型设计

2.1 传统的智能家居物联网的不足

传统的智能家居系统，它的功能基本上可以满足用户的需求，但是对于硬件和软件的要求比较高，导致传统的家居物联网系统无法快速地普及的原因之一。

一套能够满足家庭应用的智能家居系统，一般都需要2万元以上的费用，而且外加设备的费用也不少，扩展性也不是很好，因此推广起来比较难。

2.2 Arduino环境和Yeelink平台的简介

（1）Arduino是一个开源的、拥有简单输入/输出的电路板，它沿用了Processing语言的开发环境且IDE（集成开发环境）完全免费开源。Arduino集成了许多单片机的底层代码，无需了解单片机的复杂底层代码，它只是通过简单而实用的函数就可以调用到各种功能，例如接受多种传感器传来的感知环境，通过控制马达、灯光和其它设备来达到用户的需求。这便为快速的实现简易的家居物联网提供条件。

（2）Yeelink是目前定位于做一个开放的通用物联网平台，它主要提供传感器数据的接入，存储和展现服务，能够为编程开发者、软硬件厂商提供一个开源的物联网平台，使得物联网开发者无需关心网络服务器实现网络互连的细节，就可以拥有驾驭物联网电子产品的基本能力，提高开发的效率和降低开发的难度。

2.3 基于Arduino环境和Yeelink平台的智能家居物联网模型的设计

2.3.1 硬件要求

（1）Arduino主板一个（Arduino UNO）；（2）与arduino兼容的以太网板一个（以arduino官方开发的W5100以太网板为例）；（3）若干传感器（以LED灯为例）；（4）若干连接电线。

2.3.2 设计原理

本实验以yeelink为平台，采用yeelink提供的网页接口实现通过互联网或移动互联网对终端的控制。

为了方便实验的进行和条件限制，本实验主要实现通过互联网或移动互联网来管理控制与arduino 开发板连接的LED灯，从而实现远程控制。编写代码烧录进Arduino开发板，设定Arduino固定每个周期向yeelink服务器发出获取命令来获得传感器的当前状态，若需要改变arduino上LED灯的状态，只需通过yeelink提供的网页控制界面改变当前传感器的状态，当arduino在下一个周期发出命令，获取当前传感器状态，通过判断传感器状态已变化，则Arduino亦相应的改变LED灯的状态，从而实现远程控制。

如本实验arduino以每3秒为一个周期向yeelink服务器发出HTTP的get命令来查询对应LED灯的状态，若想点亮LED，则用户通过yeelink的控制界面发送HTTP的post命令更新LED灯的状态为“开”，当arduino在下一个周期时查询发现LED状态从0变为1的时候，则arduino相应改变LED的状态，LED灯便点亮了。同理，若想熄灭LED，用户只需在yeelink控制界面更新LED灯的状态为“关”，约3秒后便能熄灭Arduino开发板上的LED灯，如图3所示。

3 总结

以物联网为主要技术手段的新一代智能家居是实现家庭信息化、数字化社区的主要方式，已成为社会信息化发展的一个重要组成部分。虽然目前智能家居在我国的发展还不是很普及，但是随着家居物联网技术的不断成熟和实施智能家居系统成本的不断下降，以及人们对智能家居概念越来越接受等大环境下，家居物联网在未来的发展中一定是一个非常有市场前景的行业。

参考文献

[1] 张福生.物联网：开启全新生活的智能时代.山西人民出版社，2010.

[2] 林檎.智能家居：未来世界的家.中国青年科技，2006（2）：48-51.

[3] 金海，刘文超，韩建亭.家庭物联网应用研究.电信科学，2010（26）：2.

物联网与智能家居篇(2)

[关键词]嵌入式操作系统；物联网；智能家居

[中图分类号]TP

[文献标识码]A

[文章编号]1671-5918（2015）13-0098-02

随着人计算机网络技术及通信技术的快速发展，人们对工作、生活的品质要求愈来愈高，其中对家居的智能控制成为人们的必然需求。智能家居系统的控制，就是按照我们的实际生活要求，结合个性化服务，通过无线网络及传感技术应用到与智能家居系统中，如安全防盗、音响控制、煤气水电控制、空调控制等，通过物联网技术进行管理，从而实现智能化的家居生活环境。

一、物联网家居概念

物联网家居又称物联网智能家居、智能家居物联网，是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为物联网智能家居集成。

物联网家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于物联网智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数物联网智能家居系统都采用综合布线方式，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是物联网家居集成中关键的技术之一。

安全防范技术是物联网家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是物联网家居系统中必不可少的技术，广泛应用在物联网家居控制中心、物联网家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。

又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。物联网智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过家触摸屏、无线遥控器、电话、互联网或者语音识别控制家用设备，更可以执行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，物联网智能家居内的各种设备相互间可以通讯，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。

二、物联网家居与传统智能家居的区别

提到传统智能家居与物联网家居的对比，大家第一个想到的便是是否采用了布线技术。当前，是否采用综合布线已经成为区别物联网智能家居与传统智能家居的一个重要标准。

传统的智能家居均采用有线的方式，不仅需要专业人员来施工、维护，而且施工周期长，费用也比较高，系统灵活性差、维护维修难、扩展能力低，很多项目建成后用户根本无法更新升级，让消费者苦不堪言，整个有线智能家居发展史甚至成了烂尾现象延续史。

而物联网时代下的智能家居，则摆脱了这些束缚。物联网的一个基本特征就是无处不在、无所不知。目标是发展绿色全无线技术，包括感知、通讯等等不仅要求极低功耗，而且要求全无线覆盖、高可靠连接、强安全通讯、大组网规模、能自我修复。具体到家庭应用就是要求安装非常简单，使用非常方便，维护不用操心，扩展随心所欲。简单地说，就是一个普通消费者看着简单的说明书就能够自己迅速组装完成整套智能家居系统，而且不需要专业人员的参与，这是物联网型智能家居产品的一个重要特点。

三、家居控制系统的设计

由于技术及成本等条件限制，我国目前大多数生活小区中的安全监控、小区管理等系统大多是独立的管理模式。这种环境下，会造成人员和设备的浪费，增加了维护、维修的成本。所以，本系统在设计中着重注意了以下四个原则。

第一，设计要考虑到兼容性及残存性。即尽量利用现有的软硬件资源，尽量少增加软硬件设备投资。

第二，设计要考虑到可扩展性。这就是说要采用成熟的技术，防止重复建设，少走弯路。

第三，设计要充分考虑安全性。以便有效地监控人们生活安全，如住户的水电气及其它家用设施的安全，

（一）系统的整体设计

系统主要由三层网络构成，在底层设计使用CAN现场总线，将电器设备连接到节点上；各节点通过以太网模块或GPRS模块连接到物联网或移动网上。这样就可以通过利用现有的电脑或手机控制的住户的家电设备，如，空调开关及温度的调节，调阅水电气表的读数等。

（二）各子系统设计

1.多媒体系统

考虑到用户对多媒体的享受需求，我们可以对用户配置一个多媒体接线箱，用于电话、有线电视及控制信息等信息插座链接。数量可以根据用户个性化进行设计。

2.可视对讲子系统设计

在每幢楼宇单元入口处门禁上设置编码式的可视对讲机系统，物业管理中心配置对讲管理主机。系统具有感应卡开起电控锁功能。

3.安全监控子系统

在生活住户内安装天然气泄露、火灾、非法入侵等报警功能设备。比如：可在厨房安装天然气报警装置，在客厅安装烟雾探测器及红外探测器，窗户及阳台加装红外栅栏。监控系统可以通过多种方式报警。如，电话语音报警或向小区管理中心报警等

4.控制子系统设计

家电智能控制系统提供两种控制方式：1）本地控制。通过智能键盘电话设备，对被控家电进行操作。2）电话控制。实现通过电话或手机拨打家里电话，控制系统能自动接听或并通过语音提示用户完成相关操作。

5.信息处理子系统的设计

此子系统可以将小区管理中心与用户的信息进行互联，系统可以向每个家庭的信息，如停水电通知等。住户也可以向管理中心主机发送相关求助信息，如服务请求等。

6.表具数据抄送功能

本子系统设计实现将住户的水、电、气等表具数据抄送至管理中心，当然用户可以随时查看相关表具数据，及时了解相关设备息的使用状况等。

四、系统实现方法

（一）硬件部分设计

主处理器采用ARM13，网络科利用家里现有的WiFI设备。GRPS模块采用SiRFStar ⅢGSC3F/LP.7979，捕获时为144dBm.I/fVGA接口：集成256M内存，采用液晶显示器，可播放高清视频。4个USB接口，能够实现平台扩展的功能；支持全速12Mbps）传输。使用10/100M以太网网络接口，底板上安装500万像素摄像机，CAN总线一个，支持CAN2.0A或CAN2.0B协议。

（二）软件部分设计

操作系统可采用Windows CE版；考虑到使用成本，网口驱动为10M/100M自适应模式；Wi-FI设备驱动采用支持802.11b/g；GPS驱动支持全球定位；视频驱动为支持JPEG CODEC等标准；TvOUT驱动为NTSC制式，3D驱动为Graphics；智能键盘驱动设计等，网络协议设计支持多种应用，如HTTP等。

（三）系统流程设计

系统流程设计主程序是系统的主要控制部分，由自检复位、采集数据、更新及数据处理等部分构成。数据采集部分的作用是及时收集监测点的信息；在系统中可以进行相关参数设置，比如数据采集时间间隔，以便有效地防止个别监测点出现故障时，使系统的功能失效，以便保证系统的工作正常。

物联网与智能家居篇(3)

【关键词】物联网;智能家居;研究;实现

物联网作为一项新兴技术，它的发展和应用吸引了众多学者的注意。在物联网环境下人们的生活水平将得到大幅度提高，将物联网技术应用到智能家居环境中能使人们的生活更舒适、高效，基于物联网的智能家居研究具有重要意义。

一、物联网和智能家居的概念

1.物联网的概念

物联网源于研究人员在多领域的研究成果的集成，由Kevin Ashton在研究供应链管理时提出，研究人员对于普适计算的研究是物联网出现的重要原因。不同学者对物联网的定义各有不同，欧洲项目组将物联网定义为商业、信息交流的参与者，能推动社会发展，是一种能够互动，并相互间、与外部环境能产生交换得到的信息和数据，不经人为干预，便可以自发做出相应行为和提供服务，能够反映并影响真实生活的事件。而RFID项目组把物联网视为在标准通信协议的基础上，由拥有唯一地址的互联网物体所构成的网络。物联网可以分为位于最底层的感知层、网络层和应用层，物联网的核心技术包括射频识别技术、无线传感器网络技术、Internet技术、纳米技术和信息安全技术等。[1]

2.基于物联网的智能家居的概念

美国最早产生智能家居的概念，它是以住宅为基础，建筑设备自动化、网络通信、信息家电为具体表现，兼具系统性、结构性、服务功能和管理功能为一体的家居环境。智能家居可以通过计算机技术、网络通信技术和综合布线技术等将住宅环境中的各系统联系在一起，帮助人们更合理有效地安排时间，使生活更高效、井然有序，并提高住宅环境的安全性，还能实现节能减排的功能。

二、国内外的研究现状

美国的智能家居研究最为先进，已经出现了以ACHE系统为核心的智能房屋，通过神经网络原理来控制温度、照明等因素，并且不需要人为的事先编程。此系统可以通过连续监视环境，并记录居民对于灯光、温度等的使用情况，再对得出的数据进行汇总分析，从而推测居民的生活习惯，生成与居民行为习惯相对应的规划策略，为居民安排舒适的居住环境并预测未来的行为。

中国的智能家居发展较晚，海尔推出的U-home智能家居产品将电信网、广电网、电力网等通过有线和无线方式进行结合，实现消费者的居住环境如楼宇、室内、社区等的结合，使居住环境更加高效、舒适。

三、基于物联网的智能家居设计与实现

基于物联网的智能家居系统主要包括居住环境感知及互动、网络数据传输和应用服务层。居住环境感知及互动是指将各种配备无线或有线功能的传感器进行连接，使它们能够提供获取居住环境的物理信息、居民生活状态和访客信息的录入等服务。网络数据传输能够保证居住环境信息和居民信息的传输。应用服务层能根据收集的相关数据最终实现支配家居设备工作的目的。[2]

（一）基于物联网的智能家居总体设计与实现

1.家庭智能网关的设计

家庭智能网关是基于物联网的智能家居系统中最重要的中心设计，能够采集并汇总不同网段的信息数据。在内部的家居网络中，它与ZigBee协调器相连，是住宅信息的唯一出口，在外部网络中，家庭智能网关与Internet网连接，是远程操作指令接入家庭内部网的最后一道工序。由于内部和外部信息都经过家庭智能网关的传输，所以这样的总设计能保证智能家居的安全性。

2.感知层的设计与实现

由ZigBee节点组成的ZigBee网络位于感知层，各种传感器、音视频采集设备和安防门禁系统执行器也位于感知层上。感知层上的各种传感器能通过ZigBee节点将居住环境信息传输到家庭智能网关，并且应用层的指令信息也能通过ZigBee节点传输给执行设备以实现预定的用户操作。通过这一系列传输，实现底层ZigBee节点的互相连通问题。

3.网络层的设计

基于物联网的智能家居中的网络传输是用于管理各种住宅设备的网络信息传输，已提供住户远程控制的平台的系统。网络层的设计包括家庭智能网关、控制中心、住宅设备等内容，传输的信息以控制信息和数据信息为主。包括有线传输和无线传输两种形式。无线传输与有线传输相比更加便于管理和应用，所以在基于物联网的智能家居的未来设计中更加广泛。

4.应用层的设计

应用层的设计是基于物联网的智能家居设计中最重要的部分，目前的智能家居中，家居安防监控、家庭信息管理、家庭环境监测是应用层设计的主要方向。

（二）基于物联网的智能家居硬件设计方案与实现

如图1所示，基于物联网的智能家居硬件设计主要以节能为重点进行分析。局域网内部的微型处理元件与通信设备的选择对于整个智能家居系统的功耗和网络传输效率影响巨大，其中末端节点的稳定性和工作效率对于整个系统的可持续工作时间和稳定性起着重要作用。所以在基于物联网的智能家居硬件设计中应特别注意对微小处理元件和通信方式的节能设计。[3]

四、结束语

中国的智能家居发展较晚，但是由于人们生活水平提高，对家居环境的要求随之增加，在近几年国家政策的扶持下，智能家居的研究也如火如荼地展开。如海尔、长城等大企业纷纷推出了智能家居产品，国内的通信商也将物联网服务作为未来的发展方向之一，对于基于物联网的智能家居的研究和实现提供了良好契机。

参考文献

[1]叶兴贵，缪希仁.基于ZigBee的智能家居物联网系统[J].现代建筑电气，2010，12（09）：32-34.

物联网与智能家居篇(4)

【关键词】zigbee技术 物联网 智能家居系统 结构组成 设计实现 分析研究

智能家居系统是一种通过家居平台应用自动控制技术以及通信技术、计算机网络信息技术等先进技术手段设计实现的家居设施互联管理系统，能够实现家居环境以及生活质量的改善提升，具有积极作用和意义。近年来，随着社会经济的发展以及人们生活水平的不断改善提升，对于居住环境质量以及生活品质要求也越来越高，为了满足人们对于家居生活这一需求，智能家居系统在实际中设计应用也越来越多。早期的智能家居系统设计实现主要是以嵌入式家庭网关作为系统设计与应用实现的中心，在实际家居环境与质量的运行监控中有很大的局限和不足，基于zigbee技术的物联网智能家居系统则是以物联网作为智能家居系统的设计应用中心，同时在对于zigbee技术应用实现的基础上，实现对于家居环境、设备以及人员信息的采集，并传给物联网，通过物联网将收集信息传送到互联网的服务器只中，从而通过用户界面在与服务器连接基础上实现对于智能家居系统中各个系统结构的运行情况进行监控管理，以保证家居环境与质量情况等处于良好运行状态，整个系统与传统的智能家居系统相比，具有更为突出的稳定性和可靠性，系统的运行应用优势更为突出。

1 zigbee无线传感网络技术及其特征优势分析

在网络信息技术中，zigbee无线传感网络技术作为一种新技术，本身具有无线网络通信技术的特征优势，能够进行近距离的无线连接传输，并且在实际的网络通信传输中主要是以实现近距离、低成本以及低能耗、高安全性的双向网络通信传输作为发展应用目标的，其在进行数据信息的无线通信与传输过程中，主要是以ieee802.15作为技术标准，具有突出的网络传输信息容量大以及安全可靠性强、兼容性高等突出的特征优势，在实际通信传输中的应用相对比较多。

首先，zigbee无线传感网络技术在实际通信传输应用中的网络通信传输数据信息容量大特征，主要体现在应用zigbee无线传感网络通信技术建立起的通信网络，在实际通信传输中能够实现255个网络节点的设计构建，同时还可以通过网络协调器实现网络数据的通信传输，因此，具有较为突出的网络通信传输数据信息容量。其次，zigbee无线传感网络技术在实际通信传输中还具有较为突出的数据信息通信传输安全性和可靠性，这主要是由于zigbee无线传感网络技术本身采用了碰撞避免机制，以避免数据通信与传输过程中碰撞导致的网络数据传输不稳情况发生，还能够对于传输数据的接收进行保障，对于数据信息通信传输的安全性和可靠性有着很大的安全支撑和技术保障。最后，zigbee无线传感网络技术本身还具有较为突出的兼容性，在实际通信传输中能够与现有的控制网络实现交互链接，并且不会出现冲突抵制情况，具有较大的兼容性。总之，zigbee无线传感网络技术作为一种新技术在网络数据的通信传输中具有较为突出的作用优势并且应用相对比较广泛。

2 基于zigbee技术的物联网智能家居系统设计分析

在进行物联网智能家居系统设计过程中，根据网络通信与数据传输的相关协议规定，物联网自身包含有感知控制层与互联网层、服务管理层、接入层、应用层五个结构层次。因此，在进行物联网智能家居系统设计中，其系统也包括感知控制与接入、服务管理、互联网、应用等五个结构层次。首先，物联网智能家居系统中的感知控制层主要是进行家居环境以及电气设备工作运行参数的感知，并根据家居环境以及电气设备的运行需求，对于电气设备的工作运行状态进行改善。其中，家居电气设备主要包括智能开关以及智能插座、智能红外遥控器、环境感知器、智能水表与电表等，而这些家居电气设备本身不仅设置有无线传感网络接口，并且还具有物联网网关通信，因此，在进行家居电气设备工作运行控制中为zigbee无线传感网络技术提供了一定

基础条件。其次，物联网智能家居系统的接入结构层主要实现系统感知控制层连接端与互联网的连接实现，因此，该结构层主要以物联网网关设备为主。对于物联网智能家居系统来讲，其接入层既能通过zigbee无线传感网络技术或者是其他的网络接口和系统感知控制层进行连接实现，以满足数据的通信传输，同时还能够将终端发送的数据传输到服务器，或者是将服务器远程控制命令传递给服务终端，以满足系统各结构层之间的信息传输。此外，系统的互联网层主要负责物联网与互联网或者是网络运营商的计算机网络，而服务管理层则通过应用服务器和网络服务器、数据服务器对于系统设备的运行进行管理控制。最后，物联网智能家居系统的应用层主要由各种计算机设备构成，以通过网络浏览器或者是用户界面提供人机交互界面。

基于zigbee技术的物联网智能家居系统在进行家居环境与电气设备运行控制与管理过程中，主要是通过zigbee协调器分节点以及zigbee终端器构成，其中，zigbee终端器的节点主要与家居门禁系统以及家居电气系统、温湿度传感器进行连接，并由无线信号传输器进行数据传输，最终通过家居终端系统控制器以及处理器进行控制处理。

3 结束语

总之，进行基于zigbee技术的物联网智能家居系统的设计分析，有利于提升基于zigbee的物联网智能家居系统设计水平，促进在实际中的推广应用，具有积极作用和价值意义。

参考文献

[1]，朱昊，胡静，宋铁成.物联网智能家居系统演示平台的设计与实现[j].南京师范大学学报（工程技术版），2013（01）.

物联网与智能家居篇(5)

【关键词】 物联网 智能家居 发展前景

【中图分类号】 G633.67 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772（2013）08-023-01

一、物联网的概念、意义及发展

“物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引起各国政府与产业界的重视是在2005年国际电信联盟（ITU）的互联网研究报告《物联网（Internet of Things，IOT）》之后。物联网，英文名称叫“The Internet of things”（简称IOT）。通俗地讲，物联网就是“物物相连的互联网”，是将各种信息传感设备通过互联网把物品与物品结合起来而形成的一个巨大网络。其中有两层意思，第一，物联网是互联网的延伸和扩展，其核心和基础仍然是互联网，第 二，其用户端不仅仅是个人，还包括任何物品。

“物联网”概念的问世，打破了人类之前的思维方式。过去，人们一直是将物理基础设施和IT基础设施分开：一方面是机场、公路、建筑物，而另一方面是数据中心、个人电脑、宽带等。而在物联网时代，钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带融合为统一的基础设施，实现人类社会与物理系统的整合。在此意义上，基础设施更像是一块新的地球工地，世界的运转就在它上面进行，并达到“智慧”状态，从而提高资源利用率和生产力水平，实现人与自然和谐统一。

从核心构成来说，物联网由云计算的分布式中央处理单元、传输网络和感应识别末梢组成。就像互联网是由无数个局域网构成的一样，未来的物联网势必也是由无数个传感网、M2M系统构成，就如人体身体不同机能一样，不同的传感网、M2M系统会负责不同的功能处理，通过中央处理单元协同运作，最终组成智能化的社会系统。具有微型计算和通讯能力的各种物件设备通过联网，使商业系统、社会系统与物理系统融合起来，形成一个个全新的、智慧的基础设施和设备网络群，包括智慧城市、智慧物流、智慧电网、智慧医疗等。

二、智能家居简介

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性、并实现环保节能的居住环境。智能家居主要功能包括：安全防护及消防报警自动化、家电设施智能化、物业管理自动化、信息和通讯自动化、各种设备之间的协同工作、环境与节能等。

三、智能家居体系结构

智能家居系统包括智能照明、能耗管理、智能冰箱、智能窗帘、智能安防、智能音箱等等。本系统由一体机、无线路由、智能网关、节点模块等组成。各子系统通过连接电缆进线连接，采用ZigBee、wifi、3G多种网络技术传输传感及控制信息。本开发平台实现对物联网三层（感知层，网络层，应用层）的全方位技术运用。比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术，包括Wifi、电子电路、ZigBee无线网络、无线传感器、无线 SoC、嵌入式ARM、UHF RFID 射频识别、3G等。真实的家居环境需要投入大量的人力物力，从实训的角度来说，需要耗费大量的时间和经历建造板房，投入巨大。此次设计采用模拟家居环境的智能家居系统，将涉及到的应用及控制模块和设备安装在可收缩的网孔板上，减少对空间的占用，将各系统的控制模块均安装在86盒内，可以灵活放在网孔板的任意位置。

四、智能家居系统功能及操作

（一）智能照明

智能照明系统包括智能LED灯模块、触摸开关模块、灯具，通过和网关通信，支持本地控制和管理软件远程控制，本地设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。操作过程，将LED灯对应的HEX文件烧录到CC2530模块中，通过网关查看对应的信道和PAINID修改后在一体机中读到网络地址，将网络地址输入3D仿真场景里的对应LED灯网络地址中。

（二）智能安防

智能安防包括烟雾感应器、红外报警器、双鉴探测器、摄像机，对非法入侵、火灾、烟尘等监测，针对突发事件做出紧急处理，与短信猫联动，当发现有异常时摄像头自动截取画面并发送消息到指定手机或报警。操作过程，将烟雾、红外、双鉴探测器所对应的HEX文件烧录到对应的CC2530芯片上，连网读取相应的网络地址并将读到的地输入到对应的位置。安装短信猫驱动程序、摄像头驱动程序，进行短信猫设置。

（三）智能冰箱

智能冰箱包括冰箱管理软件模块、RFID读写器、食物冷藏柜。通过RFID技术实现食物管理功能，通过PC管理平台访问，配合食品图示，能看到冰箱内食物信息，食品提醒设置，一旦冰箱内食物短缺或过期就会发送短息到指定手机。

（四）能耗监测

包括能耗管理软件模块、智能插座、能耗统计模块。通过智能插座实现所有电器通过数据采集终端，无线网络，实现无线抄表、管理功能。可以定制统计分析功能，并通过监控系统控制台，智能手机实现可视化查看和管理，体现绿色节能理念。

（五）智能窗帘

包括智能窗帘管理软件模块、窗帘控制器、电动窗帘、通过和网关通信、支持本地和管理软件远程控制，本地可以设置感应开/关闭，并和光敏检测模块联动，实现自动化。

物联网与智能家居篇(6)

随着计算机网络技术的发展，物联网技术逐渐被应用在社会生活的各个领域中，以物联网技术为基础的智慧社区就是应用物联网技术的典型案例，通过构建该智能社区，改变了社区居民传统的生活方式，同时也改变了社区的管理方式和服务方式，能够为社区居民提供多样性的、智能化的综合社区服务，是物联网技术发展和进步的体现。本文将对智慧社区的系统架构以及云系统平台进行分析，为实现以物联网技术为基础的智能社区提供思路和帮助。

【关键词】物联网技术 智慧社区 应用系统

社区是居民生活的基本单元，也是城市人口管理的重要模式，同时社区也是城市经济发展成熟的表现。由于受到多种因素的影响作用，目前我国城市的社区建设中还面临着一系列的问题，例如社区的兼容性和互联性较差，相关技术及产品的应用率低等，因此我国城市社区仍然未能实现全面的智能化，这与城市经济发展水平是不相协调的，无法满足城市居民的生活需求，因此构建以物联网技术为基础的智慧社区有利于提高城市社区居民的生活水平，具有重要的社会意义。

1 以物联网技术为基础的智慧社区

1.1 智慧社区的系统架构

根据智慧社区中物联网技术应用的不同特点，可以将智慧社区的系统架构分为设备层、应用层以及增值服务层。其中设备层就是由社区内部的相关电气设备以及智能化的家居系统中的电气设备所构成的，包括家庭安全防御设备、社区照明设备、社区摄像头、报警设备、可视化对讲设备、家庭智能终端以及社区停车场的相关管理设备等；而应用层主要包括智能家居及智慧社区两个不同的系统；而社区的增值系统可以是社区的物业，也可以是专门的服务提供商。

1.2 智慧社区的云系统

通过构建智慧社区的云计算平台，能够为社区服务与管理提供计算以及数据存储等功能，因此可以在很大程度上提高社^管理的智慧化程度。云系统的服务重点是为智慧社区中各个不同的子系统进行相应的技术支撑，同时也是提供数据的来源。云系统计算平台能够为智慧社区中的智能家居系统、智慧商务系统以及智慧养老和智慧安全防护系统等提供有效的云计算服务。

2 以物联网技术为基础的智慧社区应用层

2.1 智慧家居的管理平台

智慧社区中的智能家居的管理平台主要是以社区中的家庭作为管理单位，将居民住宅作为平台，通过应用相关的物联网技术实现了家居生活中的相关设备以物联网技术的有效结合，进而实现了全面的信息交换，可以帮助社区居民更科学合理的进行时间安排与规划，同时还能够实现能源的节约利用，在对病人的照顾中也可以发挥巨大的作用，实现的全面化的智能安全防护。智能家居的管理平台当中主要由家居的安全防护系统、家庭医疗服务系统和智能化家电平台所构成。

2.2 社区的物联网管理平台

社区的物联网管理平台是在智慧家居系统的基础上进行扩展的结果，能够为社区居民提供更全面的社区服务，满足社区居民的不同生活需求。

2.2.1 一卡通系统

该系统功能的发挥以社区家庭中现有的宽带网络为依托，同时将小区中的门禁系统或者小区中停车场系统的RFID卡作为载体，实现了社区运营、管理与服务的一卡通。社区居民持有该卡能够享受到社区的各项智能化服务，例如社区中的相关物业服务、社区中的增值服务以及相关加盟商的会员服务等，极大的方便了社区居民的生活。

2.2.2 智能安全防护系统

该防护系统中包括了电子巡查功能、视频监控系统、智能门禁系统以及智能防盗报警系统等，可以实现对社区居民的全方位安全防护，进而为城市社区居民提供了一个非常安全和舒适的社区环境。该系统还能够同家居的安全防护系统相联系，当社区面临紧急情况时可以立即启动社区的应急系统，以最快的速度得到相关警力的支援，因此有效的维护了社区居民的安全。

2.2.3 社区智能医疗系统

该系统可以为社区居民建立以家庭为单位或者以个人为单位的健康电子档案、相应的电子病历等，并将以上信息纳入到数据库中，这样就能够为社区居民提供优质高效的智能化医疗卫生服务。同时将社区及家庭的医疗系统实施有效的结合，因此可以对社区的患者提供远程的病情监护，进而省去了患者奔波的环节，有效的提高了社区的医疗服务水平。

2.2.4 社区智能物业管理系统

该系统中将远程智能抄表系统、楼宇间对讲系统、报备与保修系统、社区停车场的管理系统以及来访客的管理系统等进行了有效的融合，因此可以为社区居民提供更全面的物业管理服务，不仅提高了物业服务的水平，同时还降低了物业管理人员的工作强度。

2.3 社区的网络服务平台

社区的网络服务平台建立在通信网络和宽带网络的基础之上，实现物业管理、政府机构以及社区居民之间的有效联系和信息沟通，实现了社区生活的智能化安全管理以及智能化办公，为社区居民提供了全方位的智能化服务。社区的网络服务平台当中将社区的物联网管理平台中的相关功能进行了融合与延伸，同时也为社区的商户提供了相关的智能化服务，有助于社区商户开展经营活动。

3 结语

本文以物联网技术为基础，构建了面向城市社区居民的智慧社区架构。智慧社区是计算机网络技术发展成熟并应用的必然趋势，也是未来城市社区的发展趋势，在智慧社区的建设过程中应该坚持以居民为中西，为社区居民提供智能化服务为目标，构建以物联网技术为依托的城市智慧社区，满足城市人民的生活需求，提高社区居民的生活水平，充分发挥物联网技术的作用。

参考文献

[1]袁远明，徐宏炜，徐艳艳，程有娥.基于MPEG-4和IP组播技术的分布式视频监控系统[J].重庆大学学报（自然科学版），2013，30（11）：38-41.

[2]齐学忠，廖学峰，张小娟，王彩霞.信息系统中的数据库设计与性能优化[J].计算机工程与应用，2014，28（11）：175-17.

[3]马瑞芳，王会燃，林慧琳，顾文媛.计算机软件测试方法的研究[J].小型微型计算机系统，2013，24（12）：78-90.

[4]卢志俊，黄若函，周招洋.物联网技术在智能电网中的应用[J].电力系统通信，2015，09（17）：191-192

作者简介

樊雨微（1999-），女。现为陕西省西安中学学生。主要研究方向为环境污染治理。

物联网与智能家居篇(7)

关键词：物联网；智能家居；应用；原理

物联网是新一代信息技术的关键环节，也是信息化时代和数字化时代的重要发展阶段，物联网技术被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网技术发展的核心是用户体验的创新，随着物联网技术的不断进步，其在日常生活中的应用也越来越广泛。在此背景下，物联网的发展进一步带动了居民住宅电子集成行业与智能家居行业的快速增长，物联网技术作为智能家居的核心技术支持，发挥着举足轻重的作用。

1.物联网技术在智能家居中的优势

传统的智能家居灵活性非常差，在兼容方面的性能也较差，而物联网技术凭着其完整的系统，把各种家电等通过无线的方式有机地结合起来，在智能家居方面发挥着无比的优势。以ZigBee为例。ZigBee在智能家居具有“四低”和“两高”的特点，安全可靠，成本低，能够在数千个自由微小的传感单元之间进行协调通信等，通信效率非常高。从技术层面看，ZigBee智能家居方面具有很大的融合性，能够与云端无缝链接，方便管理、溯源和及时感知并控制，必将在物联网型智能家居领域获得更广泛的应用。

2.物联网在智能家居中的技术

2.1感知层。全面感知是物联网技术的一个特征，即利用射频识别（RFID）、二维码、GPS、摄像头、传感器等感知、捕获、测量技术手段，随时随地地对感知对象进行信息采集和获取。在智能家居中，感知对象分为人们所生活的家庭环境和人本身，传统智能家居中的8大子系统可作为感知层的执行设备。除此之外，物联网智能家居系统还应用了许多典型的感知技术，比如无线温湿度传感器，无线门磁、窗磁，无线燃气泄漏传感器等。

2.2网络层。物联网中的网络层包括各种通信网络与互联网形成的融合网络，除此之外，还包括家居物联网管理中心、信息中心、云计算平台、专家系统等对海量信息进行智能处理的部分。在智能家居中，网络层不但要具备网络运营的能力，还要提升信息运营的能力，如对数据库的应用等。在网络层中，尤其要处理好可靠传送和智能处理这两个问题。

2.3应用层。应用层是将物联网技术和智能家居专业技术相结合来实现家居智能化应用的解决方案集。物联网通过应用层最终实现信息技术和传统家居的深度融合，这主要体现在智能电网应用、家庭医疗应用、多媒体娱乐应用、家庭安防应用和家庭控制应用等。除此之外，应用层还为家庭服务商提供有第三方借口，以提供便于人们生活的各种服务。

3.物联网技术在智能家居中的运用

3.1o线温湿度传感器：主要用于探测室内、室外温湿度。虽然绝大多数空调都有温度探测功能，但由于空调的体积限制，它只能探测到出风口空调附近的温度，这也正是很多消费者感觉其温度不准的重要原因。有了无线温湿度探测器，你就可以确切地知道室内准确的温湿度。其现实意义在于当室内温度过高或过低时，能够提前启动空调调节温度。无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义，当你呆在空调房间时，你对户外的温度是没有感觉的，这时候装在墙壁外的温湿度传感器就可以发挥作用，它可以告诉你现在户外的实时温度，根据这个准确温度你就可以决定自己的穿着，而不会出现出门后才知道穿多或者穿少的尴尬。

3.2无线红外防闯入探测器：这个功能主要是用于防非法入侵，比如当你按下床头的无线睡眠按钮后，关闭的不仅是灯光，同时它也会启动无线红外防闯入探测器自动设防，此时一旦有人入侵就会发出报警信号并可按设定的自动开启入侵区域的灯光吓退入侵者。或者当你离家后它会自动设防，一旦有人闯入，会通过无线网关自动提醒你的手机并接受你手机发出的警情处理指令。

3.3无线空气质量传感器：这主要是探测卧室内的空气是否混浊，这对于要回家休息的你很有意义，特别是对有婴幼儿的家庭尤其重要。它通过探测空气质量告诉你目前室内空气是否影响健康，并可通过无线网关启动相关设备优化调节空气质量。

3.4无线门铃：这种门铃对于大户型或别墅很有价值。出于安全考虑，大多数人睡觉时会关闭房门，此时有人来访按下门铃，在房间内很难听到铃声。这种无线门铃能够将按铃信号传递给床头开光提示你有人造访。另外在家中无人时，按门铃的动作会通过网关传递给你的手机，而这对你了解家庭的安全现状和来访信息非常重要。

3.5无线门磁、窗磁：主要用于防入侵。当你在家时，门、窗磁会自动处于撤防状态，不会触发报警，当你离家后，门、窗磁会自动进入布防状态，一旦有人开门或开窗就会通知你的手机并发出报警信息。与传统的门、窗磁相比，无线门、窗磁无需布线，装上电池即可工作，安装非常方便，安装过程一般不超过2分钟。另外对于有保险柜的家庭来说，这种传感器还能够侦测并记录下保险柜每次被打开或者关闭的时间并及时通知授权手机。

3.6无线燃气泄漏传感器：该传感器主要是探测家中的燃气泄漏情况，它无需布线，一旦有燃气泄漏会通过网关发出报警并通知授权手机。

3.7无线辐射传感器、无线空气污染传感器：对于一些对太阳辐射敏感的人来说，这种传感器具有特别的意义，通过它你可以准确知道出门前是否需要采取防太阳辐射或者防污染防尘措施。

结语：

物联网的出现，给智能家居走进千家万户带来了希望。国内已有一些小区建立了“云社区”，对物联网技术在智能家居进行了初步尝试。然而这只是初步的应用，未来物联网会在智能家居中发挥越来越重要的作用，其强大的感知技术，使智能家居更加“智能”，甚至具备人的某些思维功能，会给人们提供实用、具有粘性的服务，从而使智能家居行业更快的发展。

参考文献：