物联网导论报告

《物联网导论》课程报告

奇特之智能家居

学年学期2011-2012年第二学期

学号

授课班号

指导教师

物联网（The Internet of things）是通过射频识别（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、监控和管理的一种网络。

物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。

物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。

感知层

感知层是物联网的皮肤和五官识别物体，采集信息。感知层包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、GPS、传感器、终端、传感器网络等，主要是识别物体，采集信息，与人体结构中皮肤和五官的作用相似。

网络层

网络层是物联网的神经中枢和大脑信息传递和处理。网络层包括通信与互联网的融合网络、网络管理中心、信息中心和智能处理中心等。网络层将感知层获取的信息进行传递和处理，类似于人体结构中的神经中枢和大脑。

应用层

应用层是物联网的“社会分工”与行业需求结合，实现广泛智能化。应用层是物联网与行业专业技术的深度融合，与行业需求结合，实现行业智能化，这类似于人的社会分工，最终构成人类社会。

通过我们小组的讨论和评估，我们决定将从智能家居着手，一起研究我们生活中的物联网。

智能家居是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、依照人体工程学原理，融合个性需求，将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机的结合在一起，通过网络化综合智能控制盒管理，实现”以人为本”的全新家居生活体验。

智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的“智能型建筑”,从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。智能家居又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电

子家庭（Electronic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑（Intelligent Home/Building），在中国香港和台湾等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。经过多年的需求累积，目前通常把智能家居定义为利用计算机、网络和综合布线技术，通过家庭信息管理平台将与家居生活有关的各种子系统有机地组合成一个系统。

智能家居能实现的功能和提供的服务：

1．始终在线的网络服务，与互联网随时相连，为在家办公提供了方便条件。2．安全防范：智能安防可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。

3．家电的智能控制和远程控制，如对灯光照明进行场景设置和远程控制、电器的自动控制和远程控制等。

4．交互式智能控制：可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功能；通过各种主动式传感器（如温度、声音、动作等）实现智能家居的主动性动作响应。

5．环境自动控制。如家庭中央空调系统。

6．提供全方位家庭娱乐。如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统。

7．现代化的厨卫环境。主要指整体厨房和整体卫浴。

8．家庭信息服务：管理家庭信息及与小区物业管理公司联系。

9．家庭理财服务。通过网络完成理财和消费服务。

10．自动维护功能：智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务网站上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。

智能家居的好处

1 防盗有人接近您的住宅时，系统会发出警报声，并可自动拨打电话报警

2 方便在家中任意位置都可以控制灯光、家电、窗帘等设备。

3 舒适任意调节家中灯光的明暗，只需轻轻一触，即可实现梦幻般的场景变化。

4 享受无需起身，开门关灯易如反掌。

5 超前通过任何一台按键式电话对电话进行远程监控。

6 舒心您的住宅时时像有人居住一样，甚至是在外出的时候提供安全感。

目前市场存在的智能家居技术介绍如下：

1.有线方式

这种方式所有的控制信号必须通过有线方式连接，控制器端的信号线更是多得吓人，一但遇到问题排查也相当困难。有线方式缺点非常突出，布线繁杂、工作量大、成本高、维护困难、不易组网。

2.无线方式

用于智能家居的无线系统需要满足几个特性：低功耗、稳定、易于扩展并网；至于传输速度显然不是此类应用的重点。目前几种可用于智能家居的无线方式

蓝牙：是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。这种技术通讯距离太短，同时属于点对点通讯方式，对于智能家居的要求来说根本不适用。WIFI：它是一种短程无线传输技术，能够在数百米范围内支持互联网接入的无线电信号。它的最大特点就是方便人们随时随地接入互联网。但对于智能家居应用来说缺点却很明显，功耗高、组网专业性强。

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：

无线网关

无线智能调光开关

无线温湿度传感器

无线智能插座

无线红外转发器

无线红外防闯入探测器

无线空气质量传感器

无线门磁、窗磁

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。

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。

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。

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，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。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。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。

通过上面的介绍，我们可以看到智能家居适应时代发展的需求，它可以给人们的生活带来翻天覆地的变化，同时，这也是人们生活的追求。下面我们来看看盖茨新居的情况：大门装有气象情况感知器，可以根据各项气象指标，控制室内的温度和通风的情况。电脑住宅门口，安装了微型摄像机，除主人外，其他人欲进入门内，必须由摄像机通知主人。

每一位客人在跨进盖茨家时，都会得到一个别针，并要将它别在衣服上。这个别针将告诉房屋的计算机控制中心，你对于房间温度、电视节目和电影的爱好。所以，一旦房间内的电视和音乐被选定后，它们会随着人们从一个房间，就算是在水池中，也会从池底“冒”出如影随形的音乐。

厨房内，装有一套全自动烹调设备。而厕所里安装了一套检查身体的电脑系统，如发现异常，电脑会立即发出警报。

主人在回家途中，浴缸已经自动放水调温，做好一切准备迎候。地板能在6英寸的范围内跟踪到人的足迹，在有人时自动打开照明，离去的同时自动关闭。

房屋的安全系数也能得到足够保证。当主人需要时，只要按下“休息”开关，防盗报警系统便开始工作；当发生火灾等意外时，消防系统可自动报警，显示最佳营救方案，关闭有危险的电力系统，并根据火势分配供水。

当然，房屋外车道上的所有照明也是全自动的。比尔·盖茨还非常喜欢在车道旁边的一棵140岁的老枫树，于是，他对这棵树进行24小时的全方位监控，一旦监视系统发现它有干燥的迹象，将释放适量的水来为它解渴。

随着智能家居的迅猛发展，越来越多的家居开始引进智能化系统和设备。智能化系统涵盖的内容也从单纯的方式向多种方式相结合的方向发展。但较之于欧美发达国家，我国的我国智能家居系统起步稍晚，所以目前市场主流的产品（系统）还无法很好地解决产品本身与市场需求的矛盾，使得智能家居市场的僵冰还没有被完全打破，所以很大程度上阻碍了智能家

居产业的发展。在此情形之下，从产品（系统）的技术角度上看什么才是解决这个难题的方法？据市场调研显示，只有智能家居交互平台才是最好的手段之一。

智能家居交互平台是一个具有交互能力平台，并且通过平台能够把各种不同的系统、协议、信息、内容、控制在不同的子系统中进行交互、交换。它具有如下特点：

1、每个子系统都可以脱离交互平台独立运行

智能家居交互平台中，各个子系统在脱离交互平台时能够独立运行，如果楼寓对讲、家庭报警、各种电器控制、门禁、家庭娱乐等等。个子系统在交互平台管理下运行，平台能采集各子系统的运行数据，系统的联动。2、不同品牌的产品、不同的控制传输协议能通过这个平台进行交互

由于有了交互平台，不同子系统在交户平台的统一管理下，可以协同工作和运行数据额交换、共享，给用户最大限度的选择权，充分体现智能家居的个性化。同时，它还具有网关的功能，通过交互平台，能与广域网连接，实现远程控制、远程管理。具有多种主流的控制接口，如RS485、RS232、TCP、IP等，同时可以扩充添加国内外流行的控制接口，如EIB、lonwork、CE-bus、Canbus，以及无线网络如：WiFi、GPRS、蓝牙等。根据客户及市场的变化不断增加各种总线、系统的驱动软件和硬件接口，丰富多样的通讯、控制接口，为子系统的多样选择提供的基础保障，智能家居有了最大限度包容性，用户有了更大的选择余地。

3、智能终端（触摸屏）仅做为各子系统的显示、操作界面

整个系统在平台的控制、管理下运行，智能终端（触摸屏）仅做为各子系统的显示、操作界面，多智能终端配置容易可行。同时，可以记录各子系统的运行数据、为系统运行优化、自学习提供依据。交互平台，平台可以记录存储各系统的运行数据，对系统的运行可以提供有效的历史数据，同时可以根据历史的运行数据，总结出主人的使用习惯和某种规律，让系统能够自学习。

4、控制软件可编程（DIY），提供信息服务

此系统方便用户改变控制逻辑、控制方式、操作界面，用户的控制逻辑、操作界面可以自定义、可以DIY。在现代的智能家居系统中，信息服务是非常重要的不可或缺的部分，有了信息服务，它给智能家居更多的“智慧”、给我们的生活提供更多的信息和资讯、给智能家居赋予更生动的生命，它是智能家居更高的境界。信息服务内容包括：健康、烹饪、交通信息、生活常识、婴幼儿哺育、儿童教育、日常购物、社区信息、家居控制专家等等，智能家居已不仅仅是面向控制的系统而是信息服务与控制有机结合的系统。

5、多种控制手段

在日常家居生活中，为了使我们对家庭的控制系统能随时掌控、需要的信息随时获取，操作终端的形式非常重要，多种形式的智能操作终端是必不可少如：智能遥控器、移动触摸屏、电脑、手机等

从当前的市场看，提到智能家居很多时候想到的目标人群就是高端用户。在智能家居的营销中有与地产商的合作、与精装公司的合作、体验式营销等等，但这些一般都是建立在高端的基础上。智能家居产品价位比较高，在别墅中应用较多，一套别墅采用智能家居从几万到几十万不等。目前楼市发展遇到了瓶颈，智能家居增加了一些楼盘卖点，虽然有了智能家居的亮点，但这样的楼盘会定位在高端公寓。此外现在很多厂家和商家在智能家居的营销中都采取了体验式营销的方式，建立智能家居体验馆，让人们更加理解智能家居、走进智能家居，让人们体会到了智能家居的高端与奢华。但面对高端的智能家居产品大众消费群体只能是望价兴叹。

首先在智能家居的推广宣传上让人们想到的可能就是高端、奢侈、别墅等字眼，但购买奢侈品、住豪华别墅的毕竟是少数，因此对于智能家居的宣传推广应不单单是向人们描述智能家居能实现哪些美好的场景，更应从消费观念上引导消费者，带动和培养处于财富金字塔中层人群对智能家居的消费。智能家居市场还在逐步发展的阶段，在体验式营销中应建立更多的适合大众消费的体验中心，逐步扩大智能家居产业的消费群体。其次智能家居产品本身就有其个性化的特点，在产品设计阶段应针对不同的客户群设计出高中低档产品来满足不同消费者的需求。最后就是目前市场上的智能家居产品是需要专业的技术人员到现场安装调

试才能够使用，这样就会增加一定的服务费用，如果智能家居产品在设计中能逐渐简单化、方便化，可以让消费者自己安装，到那时智能家居会拥有更多的大众消费群体。

使用智能家居的目的主要是给人们的生活带来方便，可以使人们利用高科技产品更好的去享受生活。希望在不久的将来，智能家居能真正的成为超市产品，能为更多的老百姓服务。