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随着科技的不断进步发展,人们对于生活环境质量要求越来越高。在解决了基础物质生活需求的今天,高质量的生活水平逐渐为人们所追求。智能家居也随之而生,随着物联网络的出现,家居物联网的组建也日渐提上。
家居物联网的出现,将极大的改变我们的家居环境,甚至是社会生活习惯,其本质是物理无缝集成到信息网络中,实现真实世界与互联世界的融合。本文将结合物联网技术,着重介绍家居物联体系的建立、实现以及在物联环境中家电的新型应用。
体系架构
家庭家居物联网系统是物联网域中的最小集成单位,是实现统一融合的物联网络的最小系统,其技术构建可用”DCMC”来概括,即Device(设备)、Connect(连接)、Manage(管理)以及Customer(用户)。其组成如图所示:(附件)
家居物联网的设备层(Device)主要实现数据的采集以及信息的发布。包括了传感器、集成RFID识别等新型技术的物联家电终端、二维码标签以及通信模块等设备。
家居物联网的数据互联层(Connect)实现不同的数据传输类型的协议互联,是整个家居物联网的数据传输通道。通过数据的互联实现终端设备的组网通信,而不再是单一的信息孤岛,实现对于GSM、3G、RFID、WIFI、蓝牙等技术的互联。
家居物联网的控制管理层(Manage),是整个家居物联系统的核心,通过它可以对家中的终端设备进行控制、管理,以及提供智能的分析处理。并可以实现人与家居物联网络的交互,实现互联世界对物理世界的 *** 作。
家居物联网的用户对象层(Customer),是家居物联网的使用者。通过语音合成技术构筑的良好人机交互机制,通过对管理层下发命令来控制整个家居物联网络,而物联网的信息可以通过语音合成进行语音的播报反馈给使用者。
解决方案
家庭家居物联网系统(以下简称家庭联网系统)的技术方案主要涉及TTS技术、无线通讯技术、电子技术、计算机技术、网络通信等技术手段,实现家庭家居互联控制、通信以及家居网络的安防的功能,能与其他家庭网络互连组网。可以实现远程家电控制、报警,以及实时数据采集、网络互享等功能。
家庭联网系统主要分为三大部分组成:
1、家庭信息互联处理中心是家居物联网的联络中心,主要实现家中不同的家电的互联信息处理以及与外网的数据交流;
2、家庭控制管理中心是实现家居物联网的控制中心,处理远程 *** 控命令、采集传感器和标签信息,并兼容家庭安防控制系统,可以对局域网的用户设置访问等级等功能。;
3、移动互连处理中心是外网数据与家居联网数据的交互平台,主要实现物理局域网内、外数据与家居互联中心的数据交互,并能将外来请求提供给安防中心。如下图所示:(附件)
系统构成
家庭信息互联处理中心和家庭控制管理层的组成包括:物联终端设备、通信网关设备和提供信息管理处理的应用软件,而移动互联中心组成主要为通信网关和网络应用程序组成。
物联终端设备主要为家用物联电器,物联家电终端将是新技术综合的复杂元器件整体。如物联冰箱(产品中已集成了语音合成芯片SYN6288),在食物扫描进入冰箱时会自动的记录食物的生产日期,经过智能的判断后会通过TTS技术进行语音播报:“于2010年11月5日购买的牛奶,已经过期,请勿饮用。”或者在冰箱内的食物不够时,会进行语音提示给用户,在得到用户的采购单后,通过联网技术在允许接入的超市中进行购物。
除了白色家电控制管理应用外,家居物联环境中的物联黑色家电终端也将更智能,更娱乐。未来的家用物联TV会智能判断感知人观看电视节目时与电视的距离,当距离过近会自动的黑屏并通过内置的语音合成软件进行语音播报提示。而电视节目提供商在得到客户允许后,收集客户平时喜欢观看的电视节目,有新的客户喜欢的节目出现会第一时间通过TTS技术进行合成播报推荐,用户可选择接受或拒绝。终端生产商在客户使用电器过程中收集客户常用的功能,来制定针对目标客户的个性化产品。
物联家电终端出现产品故障等问题时,会第一时间通过语音合成技术对室内的客户报警,并将家电故障数据提交给厂商的售后部门以及指定的用户手机中。售后部门的服务处理中心得到数据,并从云处理中心得到准确的 *** 作步骤,反馈给客户,并指派工程师去提供维护服务。
通信网关与物联终端基于统一的互联通讯协议(如闪联标准),物联终端和传感采集装置可将整个家庭环境中的动静态数据信息通过通信网关与家庭控制管理进行数据的交互。当出现异常的数据信息能迅速的将数据上传,并进行室内的告警。用户在外出时,可以通过移动互连终端如手机,精确的对家中的电器进行 *** 控,在夏日的下班途中,可以远程控制家中的空调提前开启,等踏入家门中,将是舒适的温度。
每个家庭的家居物联网可以对外来访问请求设置相应的等级,最大的保障用户的隐私使用权益。按照不同访问等级,将访问不同权限的家居联网数据信息。
意义
家庭物联网的构筑将实现家用电器等一系列家用产品的触觉,而集成了语音合成技术实现了物品的说话能力,在物联终端或者通信网关中集成语音合成芯片(如SYN6288)实现物品开口说话的能力。通过语音的直接交流,才是最为合适的人机交互处理机制。
家庭环境中的一些数据信息需要与小区或者更大规模的物联网络进行集成,通过云处理中心来提供智能的判断能力,提供紧急事件的处理方法,最终实现物理环境与虚拟环境的融合。
结语与展望
家庭联网系统将是整个物联网络中的一个最小完整节点,只有家庭物联网系统的构成,才能实现小区以至国家范围内的物联系统。家庭家居物联网的建设最为迫切需要解决的问题则是物联通讯协议标准的确立,而不是几年过后互不相连的信息孤岛。
通过家居联网系统的建设推广,实现统一的物联小区局域网。家居物联网的主要应用场所也是在小区、办公楼等局域网络中的使用,通过家庭家居联网系统的构建来推动我国物联网的由点及面的发展。整套系统的构建将是小区物联网必不可分的基础结构,是实现物联小区的主力应用方向。语音合成带来的良好人机交互体验,也是物联终端所必备的功能。
从物联网的定义及各类技术所起的作用来看,物联网的关键核心技术应该是无线传感器网络(WSN)技术,主要原因是:WSN技术贯穿物联网的全部三个层次,是其它层面技术的整合应用,对物联网的发展有提纲挈领的作用。WSN技术的发展,能为其它层面的技术提供更明确的方向。 以下是实现物联网的五大核心技术:核心技术之感知层:传感器技术、射频识别技术、二维码技术、微机电系统和GPS技术1传感器技术传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。2射频识别(RFID)技术射频识别(Radio Frequency Identification,简称RFID)是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内,RFID已经在身份z、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。RFID技术市场应用成熟,标签成本低廉,但RFID一般不具备数据采集功能,多用来进行物品的甄别和属性的存储,且在金属和液体环境下应用受限,RFID技术属于物联网的信息采集层技术。3微机电系统(MEMS)微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺,经过微米级加工,得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。4GPS技术GPS技术又称为全球定位系统,是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术,是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术,更是物流智能化、智能交通的重要技术。核心技术之信息汇聚层:传感网自组网技术、局域网技术及广域网技术1无线传感器网络(WSN)技术无线传感器网络(Wireless Sensor Network,简称WSN)的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接,从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并根据这些信息进行相应的分析和处理。WSN技术贯穿物联网的三个层面,是结合了计算、通信、传感器三项技术的一门新兴技术,具有较大范围、低成本、高密度、灵活布设、实时采集、全天候工作的优势,且对物联网其他产业具有显著带动作用。2Wi-Fi Wi-Fi(Wireless Fidelity,无线保真技术)是一种基于接入点(Access Point)的无线网络结构,目前已有一定规模的布设,在部分应用中与传感器相结合。Wi-Fi技术属于物联网的信息汇总层技术。3GPRS GPRS(General Packet Radio Service,通用分组无线服务)是一种基于GSM移动通信网络的数据服务技术。GPRS技术可以充分利用现有GSM网络,目前在很多领域有广泛应用,在物联网领域也有部分应用。GPRS技术属于物联网的信息汇总层技术。核心技术之传输层:通信网、互联网、3G网络、GPRS网络、广电网络、NGB 1通信网通信网是一种使用交换设备、传输设备,将地理上分散用户终端设备互连起来实现通信和信息交换的系统。通信最基本的形式是在点与点之间建立通信系统,但这不能称为通信网,只有将许多的通信系统(传输系统)通过交换系统按一定拓扑结构组合在一起才能称之为通信。也就是说,有了交换系统才能使某一地区内任意两个终端用户相互接续,才能组成通信网。23G网络3G是英文the 3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。相对第一代模拟制式手机(1G)和第二代GSM、CDMA等数字手机,第三代手机(3G)是指将无线通信与国际互联网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。3GPRS网络这是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,提供端到端的、广域的无线IP连接。通俗的讲,GPRS是一项高速数据处理的科技,方法是以“分组”的形式传送资料到用户手上。虽然GPRS是作为现有GSM网络向第三代移动通信演变的过渡技术,但是它在许多方面都具有显著的优势。4广电网络广电网通常是各地有线电视网络公司(台)负责运营的,通过HFC(光纤+同轴电缆混合网)网向用户提供宽带服务及电视服务网络,宽带可通过CableModem连接到计算机,理论到户最高速率38M,实际速度要视网络情况而定。5NGB广域网络中国下一代广播电视网(NGB)是以有线电视数字化和移动多媒体广播(CMMB)的成果为基础,以自主创新的“高性能带宽信息网”核心技术为支撑,构建适合我国国情的、三网融合的、有线无线相结合的、全程全网的下一代广播电视网络。核心技术之运营层:专家系统、云计算、API接口、客户管理、GIS、ERP 1企业资源计划(ERP)ERP是指建立在信息技术基础上,以系统化的管理思想,为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP技术属于物联网的信息处理层技术。2专家系统(Exper System)专家系统是一个含有大量的某个领域专家水平的知识与经验,能够利用人类专家的知识和经验来处理该领域问题的智能计算机程序系统。属于信息处理层技术。3云计算云计算概念间由Google提出的,这是一个美丽的网络应用模式,是指IT基础设施的交付和使用,通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源。核心技术之应用层:垂直行业应用、系统集成、资源打包应用层主要是根据行业特点,借助互联网技术手段,开发各类的行业应用解决方案,将物联网的优势与行业的生产经营、信息化管理、组织调度结合起来,形成各类的物联网解决方案,构建智能化的行业应用。如交通行业,涉及的就是智能交通技术;电力行业采用的是智能电网技术;物流行业采用的智慧物流技术等。行业的应用还要更多涉及系统集成技术、资源打包技术等。
参考资料>物联网核心“三层网络”
● 感知层:将物体智能化,把物体的行为让电脑读出来
技术:智能卡、传感器、工业自动化、音频视频等
目的:让物体和事件具备智能、获得生命
● 传输层:各种物体和事件智能化后,连接成网络。
技术:光纤、电缆、无线、电磁感应、卫星通信等
目的:互联互通、全面联网
● 应用层:建立统一的数据中心,将数据应用和提供服务
技术:云计算平台服务、建立中控室、搭建硬件环境;
数据挖掘、数据分析、专家系统、行业应用
云计算:物联网产生的海量数据,需要云计算服务优化存储和处理能力
应用和服务是物联网的核心!
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