物联网论文

浅析物联网在智能家居中的应用

关键词：物联网、智能家居、技术框架、发展前景

摘要：众所周知，物联网是新一代信息技术的重要组成部分，在当今社会以及未来社会发挥着巨大的作用，而且其应用方面也越来越广阔。虽然当前的物联网技术还不是很成熟，但是在某些领域方面的研究还是比较靠前的，比如家居方面。所以本次我们小组选取了物联网在智能家居中的应用这一话题。在我们小组的论文中，我们会首先介绍物联网的相关内容，包括对物联网的认识以及物联网的作用，然后介绍物联网是如何在智能家居中应用的还有目前大家对智能家居的评价，最后我们会展望一下智能家居的未来发展状况以及目前我们可以做的一些相应改变。 目 录

（1）对物联网的认识； （2）物联网的作用； （3）物联网的技术框架；

（4）物联网在智能家居中应用情况分析； （5）物联网的发展前景。

一、对物联网的认识

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，是一个基于互联网、传统电信

网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（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相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网和传统的互联网相比，具有以下鲜明的特征：

1.提供了传感器的连接。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。

2.智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求。

由以上我们可以总结对物联网的一个大概认识：物联网是一项利用传感器的连接来实现物物相通的网络，在这个网络之中可以实现信息的交换与分析；同时在这个网络中还能实现对物体的智能控制，以此来满足对大众的相应需求。

二、物联网的作用

从上文我们对物联网的认识，物联网可以实现物物相通。但是除此之外，物联网还有其他的作用：

1.除了实现人与人之间的相互交换信息和通信之外，还可以实现人与物、物与物之间进行信息交换和通信。当然，这里人还是主体。因为，物与物之间进行信息交换和通信的目的，还是要为人服务、为人所用。

2.除了实现信息的交换与通信的目的，还可以通过安装信息传感设备，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等，将所有的物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。

三、物联网的技术框架

从技术架构上来看，物联网分为三层：感知层、网络层和应用层。 感知层由各种传感器以及传感器网关构成，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID 标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。

网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。

应用层是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。

同时我们也应该注意到在物联网应用中有三项关键技术： 1、传感器技术，这也是计算机应用中的关键技术。大家都知道，到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。

2、RFID标签也是一种传感器技术，RFID技术是融合了无线射频技术和嵌入式技术为一体的综合技术，RFID在自动识别、物品物流管理有着广阔的应用前景。

3、嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。如果把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式系统则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理。

四、物联网在智能家居中应用情况分析

上文中我们简单介绍了物联网的相关内容，知道物联网在当今社会应用十分广泛，那么接下来我们来看看物联网是如何在智能家居中得以应用的。首先我们需要对智能家居有所了解才能展开物联网是如何在智能家居中应用的。

4.1对智能家居的相关认识

智能家居，或称智能住宅。首先，它需要在一个家庭中建立一个通讯网络，为家庭信息提供必要的通路，在家庭网络操作系统的控制下，通过相应的硬件和执行机构，实现对连入家庭网络的所有家电和设备的控制和监测；其次，它们都要通过一定的媒介，构成与外界的通讯通道，以实现与家庭以外的世界沟通信息，

满足远程控制、监测和交换信息的需求，其最终目的都是满足人们在家庭中对安全、舒适、方便地工作和生活的需求。

智能家居是以家为平台，兼备自动化、智能化的高效、舒适、安全、便利的家居环境。智能家居是一个典型的集计算机、通讯和消费于一体的3C系统，是整个世界形成的一个巨型网络的末端，俗称是该网络的“最后100ｍ”。住宅是人们居家生活的场所，智能化应务于人们的居家生活和家居办公，因此应更全面、更富有人性化。智能化的组成部分很但一个真正意义上的智能家居必须具备以下要素：网络高速接入功能，即Internet高速通道；家居办公功能；家居娱乐功能，如VOD自动点播、视频会议、远程教学、交互电子游戏等；家居安全监控功能，如火警、煤气泄漏报警、幼儿和老人求救、远程医疗与监护、开关门报警等；家居管理功能，如小区电子公告牌、远程三表传送收费；家居商务功能，如网上购物、网上商务联系等。从目前的发展情况来看，智能化不等于家居自动化，仅安装了若干具有自动化性质的设备还远远不能称之为智能，家居智能化也不等同于写字楼的5A标准。从总体上看，智能家居是指将各种信息设备和住宅设备通过家庭网络连接起来，并保持这些设备与住宅的协调，从而构筑成舒适安全的信息化居住空间，以便于实现在信息社会中富有创造性的生活。智能家居旨在提供安全、舒适、方便的居住环境，满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要，提供安防、社区管理和人们外出时了解家居状况的手段。

4.2智能家居的主要功能

智能家居的主要功能可以归纳为以下６类。 1.安全防护及消防报警自动化

安全防护及消防报警自动化是智能家居的最基本的一项功能，由于人们对自身及财产的安全更加重视，选择智能化家居的一个基本出发点是家庭保安和灾害报警自动化。 2.家电设施智能化

家电设施智能化是智能家居的一个重要组成部分。智能家居的一个显著特点就是它能根据住户的要求对家电和家用电气设施灵活方便地实现智能控制，更大程度地把住户从家务劳动中解放出来。随着社会的发展和技术的进步，家电设施智能化还会出现更多更新的应用。

3.物业管理自动化

通过与小区智能系统联网，住户可对用水、用电、用气以及电话、网络等的使用情况进行监视。一是实现各种费用的自动计量，减少物业管理工作量；二是方便用户对费用进行自我控制，避免费用严重超支；三是可及时发现并避免电话或其他资源被盗用。物业管理自动化是小区智能化的一种标志。 4.信息和通讯自动化

一般的通讯自动化只是通过电话实现简单的电话自动录音、传真自动接收或回复；而通讯智能化可将家中异常情况通过电话自动拨打110、119报警电话或主人的办公电话、手机等通讯工具。智能家居的通讯信息自动化的内容将更加广泛。如将住户的个人电脑连入局域网、互联网，充分利用计算机网络资源，实现从社区信息服务、物业管理服务、网上资料查询、网上商务等各种互联网功能。在条件具备的情况下，还可实现远程医疗、远程教学、咨询预约等功能。 5.各种设备之间的协同工作

智能家居系统可以提供更丰富的系统关联功能。例如，当您准备看电视时，客厅灯光自动调到您喜欢的亮度（通过调光控制模块实现）、窗帘自动拉上（通过窗帘控制模块实现）、电视机打开并调整到您最喜欢的频道，等等。 6.环境与节能

智能家居能监视室内的温度、湿度、亮度等环境状态值，并根据住户的习惯进行调节控制，它在一定程度上既能使生活空间更加舒适，又能节约能源。不仅如此，通过对家电的智能控制还可实现对水、煤气等资源的节约。

4.3智能家居的组成

学术界对智能家居的组成没有定论，综合各种观点，一个完整的智能家居系统除了具有各种功能的信息电器外，还必须包括以下几个模块： 1.信息处理模块

为了使相互独立的信息家电可以实现信息共享与协同工作，智能家居系统中必须具有专门的信息处理模块。它的功能主要是收集家庭中各个家电的工作状态和服务请求，对各种数据进行实时处理，并将结果送入功能驱动模块。 2.通信模块

如果说信息处理模块是智能家居系统的大脑，那么通信模块就是实现信息传

导的神经。根据家庭组网的特点，通信模块常利用已有的布线（如电力载波），或者采用无线传输（如蓝牙、红外）等。由于不同的信息电器对传输时的带宽要求不同，实际中的通信模块常采用多种方式混合组网。 3.功能驱动模块

功能驱动模块是信息流入、流出各个信息电器的接口。由于各个电器生产厂商的产品在功能和实现上都有很大的不同，所以必须通过功能驱动模块将信息处理模块的指令翻译成电器可以执行的电平信号，以及将电器的各种状态信息转换成信息处理模块可以理解的二进制信息。 4.外界信息接口模块

该模块可以看成是一个家庭通向外界（如Internet）的网关。它在家庭内部各种电器信息共享的基础上，进一步实现了基于Internet的资源共享，从而更进一步实现了共享的深度和广度，也将是未来智能家居系统发展的热点。由于家庭内部网络通常不使用TCP/IP协议，所以外界的信息接口模块中最基本的功能就是从TCP/IP协议到各种家庭内部网络协议的转换。

4.4目前大众对智能家居的评价

现在的智能家居行业有着很多优点:

1.更节能：直接控制电器电源插座，减少家电待机耗电，减缓家电元器件老化，延长家电使用寿命;对于储藏室、卫生间等一些不经常照明区域，可以设置“人来灯亮，人走灯来灭”的省电模式。

2.更安全：智能开关采用无线遥控控制家用电器和家庭照明，很好避免了传统手动开关与插座因漏电引发的触电事件的发生;数字安防报警系统，更可实现防盗、防火、防煤气泄露等智能安防功能，

3.更智能：当您在上下班途中，直接打个电话就可以关掉家里的忘记关的灯或电器设备;坐客厅或卧室，直接用遥控器控制所有灯光或电器的开关及区域照明全开全关。

4.更舒适：用遥控器或开关，只要一键就能实现“会客、就餐、影院”等灯光及电器组合场景效果;可以在不同的房间听不同的音乐，只要一个视频播放源（如：DVD），就可以实现在每个房间观看视频节目。

市场经济具有自发性和盲目性，这这两种特性一方面造成了智能家居行业

的迅速壮大，另一方面也为孕育了某此缺陷。对于新事物而言，其优势往往显而易见的，而缺陷则是隐形的。站在行业发展的高度来看，这些隐身在兴盛背后的缺陷将会严重阻碍整个行业的未来发展。目前智能家居行业的缺陷主要可以概括为“弱智”和“复杂”两点。

1.所谓的“弱智”是指不够智能。智能家居除了设备本身具有计算、判断能力之外，还需要各设备之间的联动来实现智能。联动性上正是当前智能家居行业的短板，其原因在于我们智能家居系统的功能不全。而大部分品牌往往只能实现安防报警、可视对讲、智能照明等三四个功能，可互相组合派生的功能甚少，更谈不上什么联动了，因此其智能程度大遭消减。

2.复杂主要体现产品布线复杂，配置复杂，操作复杂这三点。现在有许多智能家居系统组网是基于总线技术的，不可避免的带来了繁复的布线问题，增加了施工成本。部分智能家居系统，缺乏软件支撑，配置起来其过程十分复杂，基本只有专业人员才能完成。操作复杂，主要表现为产品设计不够人性化，界面太多，杂乱无章，甚至没有界面，为用户带来了很大的记忆量。

五、物联网的发展前景

尽管目前物联网在智能家居行业还有很多需要改进的地方，但这并不影响我们对物联网的展望，我们小组认为以后的物联网发展趋势应该有以下几点： 1.无线控制不断深化：比如在智能家居这一应用方面，业内人士认为，未来，WiFi无线网络传输技术和Zigbee无线技术会在家庭中得到更广泛的应用。用户通过Zigbee遥控器，可以对连接在家庭网络上的家用电器使用状况进行查询，并对其进行无线遥控。用户在使用时，不再局限于传统的智能终端设备，家中的电视、电脑、手机等显示设备都可以作为控制终端。因此，在智能家居系统中加入无线和远程控制技术，将更好地发挥智能家居的功能，为用户带来便捷生活体验。我们相信，未来的物联网应用方面会通过技术改进，继续深化无线智能控制技术，以此来满足更多消费者的需求。

2.网络功能强势凸显：一直以来，网络化是物联网的主要发展趋势。通过互联网，人们可以将智能家居系统中的视频监控与手机有效结合起来，一旦有小偷进入家中，报警信号即可迅速通过网络，传送到小区安防中心、地区报警中心及用户手机上。各报警中心和用户可以立即调入视频图像，保证在第一时间有效

地监看到小偷的面貌，确保日后调查取证。同时我们还可以利用智能交通系统将交通中出现的任何相关问题及时反应到交警值班处，以此来提高办事效率。

3.智能控制内容逐步扩大：物联网通过智能化手段，使得人们生活体验变得更加的方便、舒适。针对目前物联网的一些应用方面的缺陷，可以想象在未来的社会我们必定要克服当前出现的智能不能完全实现智能、过于复杂等缺陷。

在我们小组以上的论文中，我们觉得可以对物联网有一个小的总结：总的来说，物联网是一个新兴的但是却是一个很有用处的行业，它在当今社会以及未来社会都会对人们的生活带来翻天覆地的改变。虽说目前的物联网在各个领域都有所运用，尤其是在智能家居领域已经有了比较好的发展，但是我们也应该看到目前所出现的一些问题，我们只有解决好目前物联网在一些领域的应用中所出现的缺陷，这样才能让物联网更好的为我们服务，使得我们的生活变得更加方便、舒适。

参考书目：1.《什么是物联网》 中国信息产业网 2009.12.11 2.韩江洪《智能家居系统与技术》 合肥工业大学出版社 3.王志良《物联网现在与未来》机械工业出版社 2010.6.1 4.刘浩力《物联网应用及发展前景浅析》 中国信息界 2011年第8期 总第186期

5.姚红波《浅谈智能家居在物联网背景下的应用及发展前 景》 信息与质量 学术刊

6.《智能家居市场分析及发展趋势》 中国安防行业网

7.董晓渝、房秉毅、张云勇 《物联网智能家居发展分析》 移动通信 2010.34（9） 8.