物联网在智能家居方面的应用

物联网在智能家居方面的应用

一、智能家居的内涵

智能家居概念的起源很早：20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化开始实现；80年代中期，将家用电器、通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体，又形成了住宅自动化概念；至80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统，这在美国被称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。智能家居在WiKi百科中定义如下：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。进入21世纪后，智能家居的发展更是多样化，技术实现方式也更加丰富。总体而言，智能家居发展大致经历了4代。第一代主要是基于同轴线、两芯线进行家庭组网，实现灯光、窗帘控制和少量安防等功能。第二代主要基于RS-485线、部分基于IP技术进行组网，实现可视对讲、安防等功能。第三代实现了家庭智能控制的集中化，控制主机产生，业务包括安防、控制、计量等业务。第四代基于全IP技术，末端设备基于zigbee等技术，智能家居业务提供采用“云”技术，并可根据用户需求实现定制化、个性化。目前智能家居大多属于第三代产品，而美国已经对第四代智能家居进行了初步的探索，并已有相应产品。近年来，物联网成为全球关注的热点领域，被认为是继互联网之后最重大的科技创新。物联网通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网的发展也为智能家居引入了新的概念及发展空间，智能家居可以被看作是物联网的一种重要应用。基于物联网的智能家居，表现为利用信息传感设备（同居住环境中的各种物

品松耦合或紧耦合）将家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并与互联网连接起来，进行监控、管理信息交换和通讯，实现家居智能化。其包括：智能家居（中央）控制管理系统、终端（家居传感器终端、控制器）、家庭网络、外联网络、信息中心等。

二、智能家居建设的意义

典型的智能家居具有以下功能：

★家居安全监控：各种报警探测器的信息采集, 开关门报警等如门磁、紧急按钮、红外探测、煤气探测、火警探测等, 并向住宅小区物业管理和警署报警。

★家电控制：利用计算机、移动电话通过高速宽带接入, 并对电灯、空调、冰箱, 电视等家用电器进行远程控制。

★家居管理：远程三表水、电、煤气! 传送收费。

★家庭教育和娱乐：如远程教学、家庭影院、无线视频传输系统、在线视频点播、交互式电子游戏等。

★家居商务和办公：实现网上购物、网上商务联系, 视频会议。

智能家居的特点：

“科技改变生活”。智能家居的应用将对我们的家庭生活和生活方式带来深远影响。

★节省费用:在不需要时, 能源消耗装置可以自动关闭, 这样可以降低您的费用。

★使用方便:自动化系统提供远程遥控接口。自动化系统还可以把重复的工作自动化。在您外出时, 还可以调整或控制家电。

★安全性高:家庭自动化系统在紧急情况时可以防御坏人或报警。您可以在任何地方可以监控该安全系统, 这样可以保证您的家居安全运行。

★改变生活方式: 你可以穿着丁恤在家办公, 可以在家炒股、进行远程会议, 主妇在网上逛街 , 孩子在家里上课等。生活中的方方面面都可以通过互联网在家进行, 不受时间空间的限制。现代化的生活工作方式较以往有了很大区别。

智能家居可以为人们带来更为惬意轻松的生活, 在生活、工作节奏越来越快的今天, 家居智能化也可以为人们减少繁琐家务、提高效率、节约时间, 让人们有更多的时间去休息、教育子女、锻炼身体和进修, 使人们的生活质有了很大的提高。

三、物联网智能家居的应用方案

作为一个标准的智能家居，需要覆盖多方面的应用，但前提条件一定是任何一个普通消费者都能够非常简单快捷地自行安装部署甚至扩展应用，而不需要专业的安装人员上门安装。一个典型的智能家居系统通常需要下列设备：

1、无线网关

2、无线智能调光开关

3、无线温湿度传感器

4、无线智能插座

5、无线红外转发器

6、无线红外防闯入探测器

7、无线空气质量传感器

8、无线门铃

9、无线门磁、窗磁

10、太阳能无线智能阀门

11、无线床头睡眠按钮

12、无线燃气泄漏传感器

图为简单

示意图

图为相关设备简要

说明

无线网关：是所有无线传感器和无线联动设备的信息收集控制终端。所有传感、探测器将收集到的信息通过无线网关传到授权手机、平板电脑、电脑等管理设备，另外控制命令由管理设备通过无线网关发送给联动设备。

比如家中无人时门被打开，门磁侦测到有人闯入，则将闯入报警通过无线网关发送给主人手机，手机收到信息发出震动铃声提示，主人确认后发出控制指令，电磁门锁自动落锁并触发无线声光报警器发出报警。

无线智能调光开关：该开光可直接取代家中的墙壁开光面板，通过它不仅可以像正常开光一样使用，更重要的是它已经和家中的所有物联网设备自动组成了一个无线传感控制网络，可以通过无线网关向其发出开关、调光等指令。其意义在于主人离家后无需担心家中所有的电灯是否忘了关掉，只要主人离家，所有忘关的电灯会自动关闭。或者在你睡觉时你无需逐个房间去检查灯是否开着，你需要做的只需按下装在床头的睡眠按钮，所有灯光会自动关闭，同时你夜间起床时，灯光会自动调节至柔和，从而保证睡眠的质量。

无线温湿度传感器：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。比如当你在回家的路上，家中的无线温湿度传感器探测出房间温度过高则会启动空调自动降温，等你回家时，家中已经是一个宜人的温度了。另外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了，而不会出现出门后才穿多或者穿少的尴尬了。

无线智能插座：主要用于控制家电的开关，比如通过它可以自动启动排气扇排气，这在炎热的夏天对于密闭的车库是一个有趣的应用。当然它还可以控制任何你想控制的家电，只要将家电的插头插上无线智能插座即可，比如饮水机、电热水器等等。

无线红外转发器：这个产品主要是用于家中可以被红外遥控器控制的设备，比如空调、电动窗帘、电视等等。通过无线红外转发器，你可以远程无线遥控空调，你也可以不用起床就关闭窗帘等。这是个很有意义的产品，它可以将传统的家电立即转换成智能家电。

无线红外防闯入探测器：这个产品主要用于防非法入侵，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。

无线空气质量传感器：该传感器主要探测卧室内的空气质量是否混浊，这对于要回家休息的你很有意义，特别是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。

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。

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。

太阳能无线智能阀门：这是通过太阳能供电的无线浇灌系统。一般工作流程是土壤湿度传感器将土壤含水情况发送给无线网关，一旦土壤缺水，无线网关就会发出控制指令给无线

智能阀门通知供水，同时将供水时间和供水量传递给网关，并通过网关保存在手机或其它设备上。

无线床头睡眠按钮：这是个可以固定或粘贴在床头木板上的电池供电装置，它的作用主要是帮助你在睡觉时关闭所有该关闭的电器同时启动安全系统进入布防状态。比如启动无线红外防闯入探测器、窗磁、门磁等进入预警布防状态。另外它也能帮助你启动夜间的照明模式，比如当你夜间起床时，打开的灯光就会很柔和，而不会像进餐时那么明亮，即使这是同一盏灯。

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。

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，而你唯一要做的就是看一下手机屏幕，因为户外的辐射、污染等情况已经通过无线网关传到了你手机上了

四、智能家居中的物联网应用及问题分析

1、现有智能家居中物联网的应用及主要运用范围

当物联网这个概念引入到智能家居中时，它们之间的碰撞如此剧烈。智能家居也不是传统意义上简单的控制家庭里面的家用电器，如电视机、电冰箱、空调、热水器、照明设备等。它是一个更大范围内的控制，大致可以概括为以下几方面：

●家庭安防中心：家庭安防设备，如摄像头、红外探测器、烟雾探测器等，一旦接入物联网，主人就可以在任何时刻任何地点了解家里的安全动态。也可以把设备托管给小区物业或专门机构，负责看管。

●家庭医疗中心：家庭若有老人和小孩，可在合适位置安放摄像头，了解他们的状况。家用医疗器械，如血压计等连接物联网，与社区医院联网，便可方便医生实时了解病人的身体状况，及时做出治疗。

●家庭数据中心：家庭里的大量数据资料，如电影、音乐、游戏等，可以通过物联网，海量存储到网络数据服务器上，方便随时查看。

●家庭娱乐中心：常用的家庭信息，如天气预报、咨询信息等可以通过连接入网的家庭终端设备及时了解到。

●家庭商务中心：商务中心可以完成一系列的，如缴费、支付、购物的任务，让主人可以足

不出户完成各种琐碎的日常生活。此外还有家庭教育中心、家庭沟通中心、社区业务中心等。

2、现有物联网应用中可能存在的问题及分析

物联网智能家居给我们编制了一张如此美丽的蓝图，但是现实的发展却没有想象这般的美好，还有很多现实的深层次的问题值得探讨和研究。

●传感终端设备技术需突破。传统的物联网接入技术，如RFID、二维码、传感器技术等需要进一步成熟。从技术稳定性、价格性价比、产品实用性等多方面考虑。此外传感网络与宽带、CDMA 等移动网络的融合，也是急需技术研发的方面。

●物联网智能家居体系结构需建立。一个行业想要走上良性发展的轨道，必须要建立统一的体系结构标准，这样才能实现各个生产厂家的产品相互兼容，也才能健康持续的发展。但是在现阶段，短时间内还无法制定统一的标准，还需时日加以

等待。

●商业产业链需成熟。物联网智能家居现在处于起步阶段，产品大规模批量化生产还需要时间，随之带来的就是产品成本相对较高。在中国只有少部分用于试点研究安装，真正用于生活的还不多见。所以在这个时候更加需要成熟的商业产业链推动其发展，使其能够在市场中找到相应的位置。同时政府也应该出台相应的扶持政策，催化推动物联网智能家居的可持续发展。

3、对于可能存在问题的改进与拓展

基于上述的分析，为了物联网更好地发展，提出如下对策和建议:

1、加强前瞻研究，做好物联网战略规划、产业政策从国家战略规划层面对物联网产业的指导思想、发展方向、重点领域、关键技术等做出界定和规划，以及如何部署人财物等资源。我国发展物联网，总体战略就是以技术创新带动产业发展。跟踪国际物联网产业和技术发展趋势，加强物联网前沿技术的研究。科学规划，做好顶层设计，满足产业发展需要。重点谋划未来发展，着手制定物联网产业和技术发展中长期规划纲要。全面布局，区域之间物联网发展要避免同质竞争，要形成错位、差异化和互补发展。制定产业政策和后续配套政策，对物联网产业给以政策扶持、指导和促进。建议国家成立一个跨部门物联网联合领导小组，规划指导、协调和处理各方面问题。

2 、核心技术攻关和突破

加强自主研发，实现技术创新。要加快研发、突破和掌握一批物联网核心关键技术。重点发展高端传感器、智能传感器、传感器网关、超高频RFID、终端设备和软件中间件等。在国家科技计划、国家重大科技专项中，重点支持物联网共性关键技术、行业应用关键技术、系

统集成技术和标准规范等方面研究，加大科研资金投入，早日形成一批具有自主知识产权的物联网核心技术和产品。

3、加快物联网国内、国际标准制定工作

组建中国物联网标准联合工作组，协调、整合国内相关标准组织力量，加快制定和健全符合我国发展需求的各类物联网技术标准，构建开放架构的物联网标准体系。促进与国际同行开放交流、合作互赢，积极参与国际标准提案工作，力争主导制定物联网国际标准，以掌握产业发展的主动权，提升我国在物联网领域的国际竞争力。总之，坚持国内标准和国际标准同步推进和兼顾的原则。

4 、开创物联网商业模式

在突破关键共性技术的同时，研发和推广应用技术，以应用技术带动产业的发展模式，消除制约物联网规模发展的瓶颈。加强行业和领域物联网技术解决方案的研发和公共服务平台建设。在国民经济重点行业和公众服务等领域形成物联网的规模性应用，推动典型物联网应用示范工程和产业基地，如智能交通、智能电网、物流、远程医疗等领域的示范。通过应用引导和技术研发的互动式发展，带动物联网产业链良性循环发展。深度开发传感网的信息资源，提升物联网的应用过程产业链的整体价值。在物联网发展初期，政府为公共服务买单，启动一批典型应用工程，激发和引导物联网的应用需求，除了政府推动外，市场主体要开拓符合国情的物联网商业模式。也就是说，物联网产业要良性发展，必须从政府牵引过渡到市场驱动。

5、提升物联网安全保障能力

提升物联网网络和重要信息安全防护水平，重点领域和关键应用要安全可控，形成与物联网发展相适应的安全保障能力。加强物联网安全研究，探讨建立物联网安全应用示范。同时，加强保护个人隐私。

五、智能家居的现状及存在问题分析

1、智能家居现状及实际存在的问题

基于物联网的智能家居从体系架构上来看，由感知、传输和信息应用三部分组成。感知指家居末端的感

应、信息采集以及受控等设备，传输包括家庭内部网络和公共外部网络数据的汇集和传输，信息应用主要是指智能家居应用服务运营商提供的各种业务。物联网智能家居产业链现状如

图4所示：

图4 物联网智能家居产业链现状可以看出，作为物联网重要的应用，智能家居涉及多个领域，相对于其它的物联网应用来说，拥有更广大的用户群和更大的市场空间，同时与其他行业有大量的交叉应用。目前，智能家居应用多是垂直式发展，行业各自发展，无法互联互通，并不能涉及到整个智能家居体系架构的各个环节，如家庭安防，主要局限在家庭或小区的局域网内，即使通过电信运营商网络给业主提供彩信、视频等监控和图像采集业务，由于业务没有专用的智能家居业务平台提供，仍然无法实现整个家庭信息化。但也应看到，智能家居已经发展很多年，业务链上各环节，除业务平台外，都已较为成熟，而且均能获得

利润，具有各自独立的标准体系。在都有各自的“小天地”但规模相对较小的现状下，要在未来实现规模化发展，还有许多问题亟待解决，如图5所示。

造成目前智能家居现状的原因是多方面的，包括前期政府扶持不够、资金投入不足、行业壁垒、地方保护，以及智能家居和物联网相关技术短期内不成熟等。由于智能化家庭是社会生

产力发展、技术进步和社会需求相结合的产物，随着人民生活的提高、国家部门的扶

持，相关行业协会的成立，智能家居将逐步形成完整的产业链，统一的行业技术标准和规范也将进一步得以制定与完善。智能化家庭网络正向着集成化、智能化、协调化、模块化、规模化、平民化方向发展。

实施难点及建议

从技术、应用环境、商业模式等角度分析，上述实现方案在具体实施过程中主要存在以下难点。

（1）关键技术尚需突破

以二维码、RFID、传感器以及云计算为核心的关键技术的融合应用，传感网络与宽带网络、CDMA 等移动通信网络的融合，这些方面的技术研发还有待深入。目前关键技术的研发力量较分散，需要聚集各方的力量，加快技术研发。

（2）体系架构仍未建立

对于立体化家庭物联网应用服务体系而言，共性平台体系架构的建立是一个关键的环节。由于其涉及众多的行业，而现阶段各行业的应用以闭环应用居多且都有进入的门槛，因此行业壁垒的突破对体系架构的建立起到了决定性的作用。

（3）缺乏完整的标准体系和成熟的商业模式

完整的标准体系是家庭物联网规模发展的前提，而目前国际上传感网的标准尚在制定之中，相关标准体系的建立仍需要较长的一段时间。另外，家庭物联网产业尚处发展初期，规模经济不够，成本相对较高，整个产业链的上中下游都在寻找一个稳定、可靠的商业模式来推动产业的发展。

（4）政策环境不够完善，共赢模式需做进一步探索

国家相关政策和设施的推动作用有待提高，产业界在发展动向方面还缺乏一定的共识，与IT 业发展初期阶段类似，需在国家政策的支持下进一步挖掘产业共赢的

模式。针对这些难点，中国电信应充分发挥自身在产业链中的优势，在整合产业的技术资源、建立完善的共享机制的同时，推动标准化工作，挖掘合适的商业模式，促进产业健康发展，最终达到产业共赢、服务社会的目标。

2、分析问题并提出可行的解决方案

政府推动示范项目，使拥有一定智能家居技术、行业用户、相关产品、解决方案的厂商企业得到更多资金

支持，使用户得到消费补贴等实惠，从而带动物联网技术发展，推动智能家居应用。物联网

智能家居系统的可集成性是建立在系统的开放性基础之上的，要求系统所采用的协议必须有广泛的产品支持，并不断加强建立统一的物联网智能家居标准的步伐。要想在未来实现规模化发展，需要出现涉及整个业务链的智能家居业务运营商，提供整个业务链的解决方案、业务集成以及设备维护等，这样才能使得业务链良性发展，进一步促进家庭保险业、服务业、金融业等其他行业以及三网融合的发展。智能家居核心位置企业应研发共用平台，降低中小厂家研发成本和技术门槛；培养专业物联网智能家居服务和技术人才，包括方案、开发、设计、业务支撑等。国家和相关部门和地方政府应大力支持，按“急用先行、采监先行、城市先行和以点带面”原则，有规划、图5 目前国内智能家居存在的问题有步骤地扎实、积极推进，形成2～3个重点发展区域，强调地域特色并进一步推广；产业链各方应借鉴国际先进研究成果，针对国内实际需求，共同为实现智能家居在国内的跨越式发展而努力。

六、对于利用物联网的智能家居的发展前景展望

在物联网技术快速发展的今天，相信物联网智能家居技术也可以得到较快发展。当科技应用于日常生活，改变人们的生活习惯的时候，相信又一次的技术革命也离我们不远了。总的来说，我国物联网智能家居产业有如下特点：

（1）需求旺盛

随着国家经济的发展和人民生活水平的提高，物联网智能家居的应用需求日益增强。虽说智能家居在国内已发展10年多，但仍然面临着传统解决方案性能单一、价格高、难以规模推广的发展“瓶颈“。不过随着物联网的发展，智能家居行业将迎来新机遇。

（2）产业链长

智能家居涉及土建装修、通信网络、信息系统集成、传感器件、家电、医疗、自动控制等多个领域。

（3）渗透性广

由于智能家居涉及的业务渗透到生活的方方面面，因此其产业链长，导致行业的渗透性强。（4）带动性强

能够带动建筑、制造业、信息技术的诸多领域发展。

智能家居作为家庭信息化的实现方式，已成为社会信息化发展的重要组成部分。从个人、公共服务以及政府需求来看，凸显出发展智能家居产业的迫切性。在国家大力推动工业化与信息化两化融合的大背景下，物联网将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对

智能家居产业的发展具有重大意义。物联网技术的发展与成熟，使得跨产业、跨领域技术和业务融合成为现实，并成为智能家居行业的产业化加速器。在物联网给智能家居产业带来机遇的同时，物联网和智能家居所面临的问题同样是不可忽视的，挑战与机遇并存。

七、结语

物联网说到底是为人类服务的，而人类的家居生活已经形成了几千年并在可预见的未来人类将继续和长时间生活的居所中。仅从这一点来看，一个离开智能家居的物联网将成为无水之源，无本之木。智能家居是所有物联网应用中最重要最基础的应用已成为全球共识！