智能家庭網關

【摘要】本文簡要介紹了物聯網智能家居系統及其重要組成部分，分析了智能家庭網關系統的用戶接口和功能需求，并給出了智能家居系統的主要架構。

【關鍵詞】智能家居物聯網家庭網關

近年來物聯網的興起與發展為智能家居引入了新的概念及發展空間，越來越多的消費者喜歡從物聯網的角度對智能家居提出要求，希望智能家居是無線的、安全的、并且能夠用手機感知、控制的。另外，基于Android操作系統日益流行，本文將其與智能家居聯系起來，研究并實現了一種基于Android系統的智能家居系統。

一、物聯網簡介

物聯網的英文名稱為“The Internet of Things”，其較為普遍認同的定義是：物聯網通過射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等各種傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網線連接，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

二、智能家居系統的定義

智能家居系統是集遠程控制，能耗管理，智能用電于一身的綜合管理系統?；谖锫摼W的智能家居，表現為利用信息傳感設備將家居生活有關的各種子系統有機的結合在一起，并與互聯網連接，進行監控、管理信息交換和通訊、實現家居智能化。

三、智能家庭網關系統的定義與功能需求

家庭智能網關是整個智能家庭網絡的核心，通過家庭網關才能實現家庭內部多種智能設備之間的聯網，以及從家庭內部到外部網絡的互聯，因此設計性價比高的家庭網關是實現智能家居系統的關鍵。

一個智能家庭網關可以看成是一個信息處理系統。其軟件部分為家庭網關應用平臺，輔助不具備信息化條件的設備實現信息化，即提供信息處理的能力；硬件部分即家庭網關，為與其相連的各家庭設備提供統一的信息交換接口及控制規則?？傮w而言，網關要起到三個功能：（1）Internet接入功能，包括路由、NAT（地址轉換）等等；（2）家庭網絡中各種不同通信協議之間的轉換，以及家庭網絡系統與TCP/IP協議之間的轉換；（3）運行家電管理軟件，將使用不同通信協議的家用電器接入到家庭網絡中，并統一管理起來。

四、系統體系結構流程

整個智能家居系統需要解決的技術難題主要包括以下幾個方面。（1）數據采集：需要有統一的數據采集方法。統一數據采集方法來有效管理和利用各家庭設備。（2）數據傳送：形成有效的公共數據傳送基礎傳輸網絡，讓應用提供者以可控、安全、高效的方式獲取數據并發送反饋。（3）應用擴展：需要有多個層面的應用提供與擴展能力，即隨著家庭傳感網絡的擴展，實現在家庭內部、運營商公共服務和第三方等方面進行應用功能的有效、方便靈活、低成本的擴充。

因此，物聯網智能家居系統可以由以下三個層次組成：（1）第一層是傳感網絡，包括智能家電、生活用品、家居設備、家用健康設備、RF讀寫器等，這些設備或帶有RF讀寫器，或帶有RFID、傳感器，可實現對家庭用品、家居設備的狀態監控以及家庭成員的健康數據采集等；（2）第二層是傳輸網絡，由家庭網關的物聯網傳送功能、寬帶網絡和家庭網關應用平臺的傳送功能組成，實現數據的傳輸與計算；（3）第三層是應用網絡，主要包括家庭網關的物聯網應用功能、家庭網關應用平臺的應用功能和由媒體內容提供商、應用提供商和用戶終端組成的第三方應用功能。

系統工作流程：

用戶在手機終端中輸入控制命令，通過無線網絡傳輸到應用平臺系統。家庭網關應用平臺的中央控制器接收到信息后，進行必要的處理和分析。而后通過家庭網關接口控制與其相連的相應家庭設備，從而達到對智能家居的控制與操作。完成相應操作后，設備返回一條完成指令，由中央控制器反饋給使用者。用戶不操作的情況下，中央控制器會自動接受、監控各類傳感器，實時監控各類環境數據。一旦變化超出設定范圍，自動產生指令，發送告警信息給終端用戶，并調節相應的智能設備，從而營造安全舒適的家居條件。

五、結束語

物聯網已經提升為國家發展戰略的重要組成部分，進入家庭應用是其成熟與成功的標志。隨著技術的成熟與規模應用，核心器件的成本會極大地下降，建立起物聯網的智能家居系統將是物聯網發展戰略的一個重要組成部分。

參考文獻

[1]王永初.最佳控制系統設計基礎[M].北京：科學出版社，2000

[2]韓江洪，張建軍.智能家居系統與技術[M].合肥：合肥工業大學出[1]版社，2005

[3]趙繼春.基于GPRS無線智能家居安防系統的研究與實現[D].邯鄲：河北工程大學，2007

[4]沈蘇彬，范曲立，宗平，等.物聯網的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報（自然科學版），2009（6）