基于物聯網技術的智能家電管理模型設計與驗證

樊翠玲

（駐馬店職業技術學院，河南駐馬店，463000）

0 引言

物聯網技術是在互聯網等網絡技術的基礎上，將相互聯通的理念深入到人們的日常生活中，通過利用感應器的裝備和嵌入，將生活中的實物連接成網絡，在促進各類物品之間的交流的同時，實現人類社會的統一化和智能化。與此同時，物聯網的發展也為智能家電的開發與運用提供了可靠的技術支持，物聯網所包含的計算機、網絡通信以及信息交換等技術使得家電物品具有了數據化的標識，實現了對內和對外的流動。智能化的家電不但轉變了室內開關遙控的局限性，而且還具備方便、安全、健康等顯著優勢。

1 物聯網技術分析

1.1 RFID 技術

RFID 技術指的是以無線電波的形式傳輸數據的一種不需要接觸的自動識別技術，其具有抗干擾、識別速度快、自動化等優勢。RFID 系統組成均包括電子標簽、讀寫器和天線三部分，具體組成如圖1 所示。RFID 系統的工作原理為讀寫器將詢問信號發出，電子標簽在進入磁場中便會產生出感應電流，在接收詢問信號之后反饋應答信號給讀寫器，讀寫器進而將數據傳送給計算機網絡處理。目前，RFID 已被廣泛運用在交通、醫療、生產等多個領域。

圖1 RFID 系統的組成部分

1.2 傳感器技術

傳感器為一種可感知人類感知不到的信號的裝置，并按照一定的規律將感知到的信息轉換為其他形式的信號。傳感器一般由敏感元件、轉換元件及轉換電路組成，具體如圖2 所示。傳感器的種類十分繁多，按用途不同可分為溫度傳感器、速度傳感器、濕度傳感器等，按工作原理的不同則可分為生物型、物理型及化學型等。傳感器由于信息獲得的可靠性和準確性，因而在工業控制、農業、科技等多個領域應用廣泛。其中，傳感器的擴展和運用便是無線傳感器。無線傳感器由眾多傳感器以無線通信的方式組成，具有動態性、規模性、移動性等特點，因而同樣受到重視和廣泛運用。

圖2 傳感器的組成部分

1.3 基于云計算的數據處理技術

云計算是一種通利用網絡從共享資源池便利且按自身所需來獲取存儲、服務器、網絡等計算資源的模式，適合大規模的信息存儲和管理。本文以個性化數據挖掘技術為例，對基于云計算的數據處理技術展開具體分析。

在物聯網環境下的應用平臺中，涉及的用戶數據眾多，為了提取匹配用戶個性化需求的信息，進行個性化數據挖掘尤為關鍵。本文以改進的SPRINT 算法為例。SPRINT 算法是一種模型簡單、計算速度快的決策樹算法。生成決策樹算法的具體如下：

其中，S，S1，S2 為集合，代表樹的節點， S1，S2 代表的是兩個分枝節點，運算結果是生成一棵二叉樹來作為決策樹。

2 智能家電管理模型的設計

隨著科技的發展，人們對智能家電的需求量也越來越大，因此，家電設備需具備更為完善的功能和便捷的服務。

2.1 智能家電管理模型的感知層

物聯網技術具有的一個顯著特征便是通過RFID、GPS、攝像頭、二維碼、傳感器等技術方法，隨時隨地采集和獲取進行感知對象的信息。在智能家電管理模型中，人們的家庭環境及人本身則為感知對象，其執行設備為傳統智能家電系統中的八大子系統。此外，無線門磁、窗磁，無線溫濕度傳感器以及無線燃氣泄漏傳感器等眾多感知技術童謠被運用在智能家電管理系統中。

2.2 智能家電管理模型的網絡層

由各種互聯網及通信網絡共同形成的融合網絡為物聯網中的網絡層，此外，網絡層還包括家電聯網管理中心、云計算平臺、信息中心及專家系統等信息智能處理部分。在智能家電管理模型的網絡層中，不但需要具備充分的網絡運營能力，同時還需加強如應用數據庫等運營信息的能力。其中，保證信息傳送的可靠性與信息處理的智能性為智能家電管理模型網絡層需要重視的兩個問題。

2.3 智能家電管理模型的應用層

所謂的應用層便是通過有效結合物聯網技術和智能家電專業技術，從而滿足家電智能化應用的方案集。物聯網通過應用層的作用將傳統的家電與現代化的信息技術進行深入融合，在智能電網，多媒體娛樂，家庭安防、醫療、控制等方面實現了智能自動化的應用。與此同時，家庭服務商通過應用層為人們的生活提供了各種優質服務。

3 智能家電管理模型的驗證

由于冰箱不但在智能家電中較為常見，在食品管理系統中也是一項典型的應用，因而本文以智能冰箱的食品管理系統作為研究對象，深入分析智能家電管理模型的實際運用。

3.1 智能冰箱食品管理系統的需求

智能冰箱食品管理系統包括食品的錄入與取出、購物清單的生成、賬戶管理等功能，具體如圖3 所示。

圖3 智能冰箱食品管理系統的功能模型圖

3.2 智能冰箱食品管理系統的設計

本系統采用的設計模式為MVC 模式，且分開數據與邏輯的處理，及UI 設計，這三者之間相互獨立，互不干擾。此系統軟件層次結構的具體設計如圖4 所示。

圖4 智能家電食品管理系統軟件層次結構設計

智能冰箱首先將食品的信息保存在本地，然后在云平臺上進行備份，并根據備份的信息進行挖掘、推送和查詢。智能冰箱食品管理系統的具體主程序如圖5 所示。

圖5 智能冰箱食品管理系統主程序圖

3.3 智能冰箱食品管理系統的效果展示

本文以此系統主程序的效果為例。用戶在進入應用程序后，首先看到的便是列表界面，將冰箱內所有的食品信息展示出來，如圖6 所示。列表的顯示形式為list，按照過期天數進行降序排列。過期天數顯示為負數說明食品還有多少天就要過期。

當用戶點擊了下面的冷藏區按鈕時，界面便更改為處于冷藏區中的食品列表，點擊冷凍區的作用也是一樣。當點擊一鍵清除的按鈕時，當前頁面的食品信息便會全部刪除。

4 結語

綜上可知，我國目前并沒有完全實現基于物聯網技術的智能家電開發，也并沒有將物聯網技術大規模地運用到各種家電中，這主要與物聯網缺乏一定的安全性以及智能家電產品的成本過高有關。不可否認的是，物聯網技術的大力推廣在一定程度上促進了智能家信息化、網絡化、智能化的發展。各種如RFID 技術、傳感技術等現代化技術促進物聯網無線通信技術發展的同時，也有效降低了智能家電的成本。我們只有加大先進技術的運用力度，加強網絡安全機制，才能使基于物聯網技術的智能家電真正造福于人類。

圖6

[1] 張春紅,裘曉峰.物聯網技術與應用[M].北京:人民郵電出版社, 2011:12-25.

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[3] 李莎.物聯網技術及智能家居應用研究[J].現代電子技術,2012,11(21):547-550.

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