試論大數(shù)據(jù)背景下的物聯(lián)網(wǎng)智能家居

王璟

【摘要】? ? 大數(shù)據(jù)時代信息量非常龐大，數(shù)據(jù)信息的處理越難度越來越高，人們生活中接觸的信息越來越多。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，提高了人們生活的智能化水平，在家居領(lǐng)域應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以提高家居的智能化和個性化水平，為人們提供更加舒適、便捷的生活環(huán)境。基于此本文對大數(shù)據(jù)背景下物聯(lián)網(wǎng)智能家居進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】? ? 大數(shù)據(jù)? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? 智能家居

物聯(lián)網(wǎng)是一種物與物相連的物聯(lián)網(wǎng)，是互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴(kuò)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括智能感知、定位、識別和監(jiān)控以及遠(yuǎn)程管理、實時處理和智能化等多樣化的技術(shù)，在信息化時代具有重要應(yīng)用。智能家居是指通過人工智能技術(shù)，對照明、水電以及家用電器的自動化控制和遠(yuǎn)程控制，通過智能家居可以為人們提供更加舒適的家庭生活。物聯(lián)網(wǎng)智能家居結(jié)合了物聯(lián)網(wǎng)和智能家居技術(shù)，實現(xiàn)了家庭智能設(shè)備的智能互聯(lián)，通過智能家居管理系統(tǒng)來對家居設(shè)備進(jìn)行控制，從而更好地實現(xiàn)智能家居的控制。大數(shù)據(jù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)海量數(shù)據(jù)的處理，通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠使事物間、區(qū)域間的聯(lián)系更加通暢，通過在物聯(lián)網(wǎng)智能家居中應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠提高數(shù)據(jù)處理效率，提高物聯(lián)網(wǎng)智能家居的應(yīng)用水平。

一、物聯(lián)網(wǎng)智能家居的發(fā)展

智能家居的發(fā)展可以分為三個階段：

1.互聯(lián)網(wǎng)時代的智能家居。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，微軟等科技公司開始推廣智能家居設(shè)備，此階段的智能設(shè)備是基于互聯(lián)網(wǎng)來獨(dú)立工作的，如網(wǎng)絡(luò)電視。

2.移動互聯(lián)網(wǎng)時代的智能階段。隨著智能手機(jī)的發(fā)展，社會進(jìn)入移動互聯(lián)網(wǎng)設(shè)代，在這一階段出現(xiàn)了“智能城市”的概念，智能家居設(shè)備可以和手機(jī)進(jìn)行連接，通過手機(jī)APP來控制設(shè)備。

3.物聯(lián)網(wǎng)時代智能家居。隨著技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被應(yīng)用到智能家居中，通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使智能家居管理系統(tǒng)得到了進(jìn)一步發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)各設(shè)備之間的互聯(lián)互通和設(shè)備貢獻(xiàn)。通過智能路由器，能夠?qū)崿F(xiàn)各設(shè)備之間的無線連接，設(shè)備之間的聯(lián)系更加方便。隨著智能家居的發(fā)展，阿里、小米等企業(yè)推出一系列配套的智能家居產(chǎn)品，構(gòu)建智能家居生態(tài)圈。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷應(yīng)用和智能手機(jī)的普及，人們開始認(rèn)識到智能家居的好處，智能家居越來越普遍，各種先進(jìn)的智能設(shè)備被研發(fā)出來，未來智能家居的功能會越來越完善，給人們提供更加舒適、安全的家居環(huán)境。

二、智能家居的系統(tǒng)架構(gòu)

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)和物聯(lián)技術(shù)的發(fā)展，智能家居設(shè)備不斷發(fā)展，出現(xiàn)了大量性能優(yōu)異的產(chǎn)品，基于同種控制目的出現(xiàn)了多種解決方案。在系統(tǒng)架構(gòu)方面，出現(xiàn)有線和無線兩種家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，無線家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)還有WLAN（WiFi）、ZigBee、藍(lán)牙、LaRa、Z—Wave多種數(shù)據(jù)傳輸模式，當(dāng)前各種傳輸模式綜合來看，并沒有明顯的優(yōu)劣，因此短期內(nèi)各種傳輸方式還將同時存在。在早期的應(yīng)用過程中，智能家居應(yīng)用的是KNX（EIB）總線模塊組網(wǎng)解決方案，這種應(yīng)用方案在大規(guī)模建筑中應(yīng)用時有一定的優(yōu)勢，如酒店和辦公樓等，而在家庭中應(yīng)用的效果一般，應(yīng)用的不多。當(dāng)前，智能家居的架構(gòu)形式有很多，按照功能和要求的高低對其進(jìn)行分類，可以將其分成兩類，分別是單點和整體解決方案，有線和無線結(jié)合是主要的信息傳輸方式。

2.1單點解決方案

單點解決方案是一種基于單一功能的智能家居解決方案，產(chǎn)品具有單一的功能，具體的產(chǎn)品有智能的插座、智能攝像機(jī)和智能電視等。這種解決方案的優(yōu)點在于，容易安裝和操作，不需要布線，成本也比較低，這種方案可以實現(xiàn)多方式的智能家居控制，既可以采用本地操作的控制方式，也可以應(yīng)用遠(yuǎn)程手機(jī)APP和云服務(wù)操作，除了控制方式外，其還具有定時開關(guān)機(jī)、語音交互等多方面的功能;這種方案的缺點是整體性不足，不能夠完美的滿足智能家居系統(tǒng)的要求。

舉例來說，該系統(tǒng)下智能燈泡的智能性不足;該方案中應(yīng)用的無線設(shè)備，對于網(wǎng)絡(luò)有較高的要求，在網(wǎng)絡(luò)不佳或者是路由設(shè)備出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致攝像機(jī)連接失敗，不能夠觀看錄像的情況。對于已經(jīng)裝修好的住宅，或者是不想改變原線路，而又想進(jìn)行智能化改造的住宅，應(yīng)用單點解決方案可以解決這一問題，舉例來說，通過在原油開關(guān)面板上設(shè)置帶有機(jī)械臂的開關(guān)面板，可以簡單的實現(xiàn)本地、遠(yuǎn)程、定時、光感、場景等控制，不過這種方法也具有局限性，即需要對機(jī)械臂開關(guān)面板進(jìn)行定期的充電。

2.2 整體解決方案

當(dāng)前，整體解決方案也還不能夠完全實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的全部功能，在社會公共信息、網(wǎng)絡(luò)購物、娛樂節(jié)目等結(jié)合方面還較為薄弱，這些功能還需要通過手動或者個人計算機(jī)進(jìn)行搜索來實現(xiàn)。在傳統(tǒng)模式下，整體解決方案的構(gòu)架采用有線傳輸?shù)姆绞?，隨著無線通信技術(shù)的快速發(fā)展，當(dāng)前有線和無線相結(jié)合的方式已經(jīng)成為主要的方式，家居設(shè)備的控制方式不斷多樣化，從最初的面板控制，發(fā)展到遠(yuǎn)程控制、場景控制，到如今可以通過語音交互、手勢感應(yīng)、表情動作等進(jìn)行控制，控制方式越來越簡單便捷，為人們提供更加方便的應(yīng)用體驗。家居智能化系統(tǒng)集成為硬件設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、無線路由器、紅外發(fā)射裝置、藍(lán)牙、個人計算機(jī)PC（筆記本電腦）、綜合布線設(shè)備、操作執(zhí)行終端設(shè)備等;軟件部分主要由集成系統(tǒng)平臺軟件組成，是各子系統(tǒng)進(jìn)行信息交互的平臺，可以根據(jù)實際需求進(jìn)行持續(xù)開發(fā)，并且拓展功能，不僅可以開發(fā)構(gòu)架成熟的軟件，還可以基于智能家居的實際需求進(jìn)行軟件的定制，軟件的種類包括功能軟件、防病毒軟件和網(wǎng)絡(luò)安全軟件等。為了降低網(wǎng)絡(luò)和通信等模塊對于系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)不暢或者是通信系統(tǒng)故障情況下運(yùn)行的可靠性，系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)無外部網(wǎng)絡(luò)條件下的離網(wǎng)運(yùn)行，通過在系統(tǒng)中內(nèi)置小型處理器，來運(yùn)行本地程序和處理音頻數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)系統(tǒng)在無網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的正常運(yùn)行。當(dāng)前，智能家具設(shè)備還在不斷的發(fā)展過程中，產(chǎn)品更新速度快，架構(gòu)中需要加入新的設(shè)備，因此為了滿足實際應(yīng)用的需求，架構(gòu)應(yīng)具備良好的擴(kuò)展性，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的即插即用，數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議要具有良好的兼容性，同時，為了方便功能的升級，系統(tǒng)軟件應(yīng)具備容易升級的特點。在整體解決方案中包括若干子系統(tǒng)，由這些子系統(tǒng)來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能，具體如下：

1.智能照明、窗簾、家庭影音子系統(tǒng)。該系統(tǒng)需要安裝與裝飾效果和實際使用要求相匹配的燈具和光源，從而實現(xiàn)各項功能。在實際應(yīng)用中，在不同場景下其可以對燈具、窗簾等進(jìn)行智能的控制，滿足人們的使用需求。通過照度傳感器來探測室內(nèi)光照情況，然后智能的調(diào)節(jié)照明環(huán)境，為人們提供舒適的光照環(huán)境。

2.家用空調(diào)系統(tǒng)。家用空調(diào)系統(tǒng)可以通過智能面板和遠(yuǎn)程控制的方式進(jìn)行控制，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)智能控制。系統(tǒng)通過傳感器探測室內(nèi)的溫濕度和空氣質(zhì)量等信息，并根據(jù)結(jié)果自動對室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，改善室內(nèi)環(huán)境。

3.家庭用電設(shè)備。能夠?qū)崿F(xiàn)電飲水機(jī)、新風(fēng)換氣家庭電力設(shè)備等的遠(yuǎn)程控制，定時控制，滿足人們的使用需求。

4.安全系統(tǒng)。安全系統(tǒng)的主要功能是保護(hù)家庭安全，其包括自動報警、入侵報警和視頻安防等監(jiān)控系統(tǒng)等子系統(tǒng)。安全系統(tǒng)能夠和訪客對講系統(tǒng)進(jìn)行連接，從而給人們提供更加便捷的服務(wù)。智能安全報警系統(tǒng)還可以和各安全傳感器相連，包括各種安防傳感器、智能煙霧傳感器、緊急報警按鈕、視頻攝像機(jī)等，和各類安防裝置協(xié)同，共同構(gòu)建家庭安防體系，保護(hù)家庭安全。通過網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備對報警系統(tǒng)進(jìn)行控制，在出現(xiàn)警報之后，控制系統(tǒng)能夠自動上報，通知值班人員，從而對問題進(jìn)行快速的處理。視頻安防系統(tǒng)具備記錄事件發(fā)生全過程的能力，通過其的記錄，在發(fā)生問題后可以對導(dǎo)致問題的原因進(jìn)行分析，為建立有效地應(yīng)對措施提供基礎(chǔ)。

5.燃?xì)庑孤﹫缶到y(tǒng)。該系統(tǒng)的主要功能是探測是否存在燃?xì)庑孤?，?dāng)發(fā)現(xiàn)存在泄露以后能夠自動報警并且切斷閥門，從而將事故控制在較小范圍。

6.漏水報警系統(tǒng)。這一裝置主要設(shè)置在廚房、衛(wèi)生間等位置，這些位置容易出現(xiàn)漏水問題，當(dāng)出現(xiàn)漏水的情況之后，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)自動報警、自動關(guān)閉水閥等功能。

7.能耗系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)用水量、用電量的計算，并且應(yīng)用大數(shù)據(jù)跟能耗專家等對水電的應(yīng)用情況進(jìn)行分析，并進(jìn)行優(yōu)化，提供降低建筑能耗的方案。

各系統(tǒng)以及控制主機(jī)都和主人的手機(jī)終端進(jìn)行連接，并將各種信息自動發(fā)送到手機(jī)終端，提醒主人進(jìn)行處理。當(dāng)前，智能家居系統(tǒng)還存在一些問題，如通信不兼容的問題，不同品牌的產(chǎn)品，雖然應(yīng)用的都是ZigBee系統(tǒng)，或者是Z—Wave系統(tǒng)，但是也會存在不兼容的問題，導(dǎo)致無法互相通信，因此優(yōu)化通信協(xié)議，提高產(chǎn)品的兼容性非常重要。

三、智能家居系統(tǒng)安全

隨著智能家居的推廣和普及，人們越來越關(guān)注智能家居的安全性問題，下面對提高智能家居系統(tǒng)安全的措施進(jìn)行探討。

3.1? 智能家居系統(tǒng)的質(zhì)量安全

智能家居的特點是會全天候運(yùn)行，因此若出現(xiàn)質(zhì)量不穩(wěn)定、故障等問題，會給人們的生活造成不利影響。舉例來說，若照明系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致燈具不能夠正常點亮，會給人們的生活帶來非常大的不便。因此，確保產(chǎn)品的質(zhì)量對于智能家居來說非常重要，在保證產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的同時，還要有良好的售后服務(wù)，最好能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程檢修調(diào)試，排除故障，從而保證智能家居系統(tǒng)正常運(yùn)行。此外，為了避免系統(tǒng)奔潰后無法使用，智能家居系統(tǒng)應(yīng)保留手動控制功能。

3.2? 智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息安全

對于智能家居系統(tǒng)而言，為了實現(xiàn)智能化的控制，通常需要和互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行連接，并且在云端進(jìn)行信息的交互，這種工作方式提高了數(shù)據(jù)交互的效率，提高了系統(tǒng)的功能，同時也增加了安全隱患。通過網(wǎng)絡(luò)攻擊，能夠入侵網(wǎng)絡(luò)安防攝像機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)等設(shè)備，可能導(dǎo)致隱私泄露了;入侵還可能造成通信阻塞、控制模塊無法正常運(yùn)行等問題，不法分子還能通過設(shè)備漏洞對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行攻擊，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。由于家庭網(wǎng)絡(luò)的防御能力薄弱，通常只能夠采用殺毒軟件來防范病毒和黑客的攻擊，缺乏網(wǎng)絡(luò)分段隔離和防火墻等措施，導(dǎo)致其容易受到攻擊，在這種情況下，采用提高智能家居設(shè)備的防護(hù)能力，在家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)置防火墻等手段來提高家居系統(tǒng)的防御能力，保護(hù)智能家居信息的信息安全具有重要意義。

四、結(jié)束語

隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，智能家居朝著多樣化方向發(fā)展，出現(xiàn)了各種架構(gòu)和信息通信協(xié)議，各種新技術(shù)和新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，提高了智能家居的功能，可以為人們提供更加良好的服務(wù)。隨著技術(shù)的發(fā)展，希望智能家居產(chǎn)品朝著技術(shù)更加先進(jìn)、操作更加簡單、經(jīng)濟(jì)性更強(qiáng)的方向發(fā)展，為人們提供更加舒適便捷的家居環(huán)境。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

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