時間：2022-10-19 14:04:33
導(dǎo)語：在物聯(lián)網(wǎng)智能家居的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
【關(guān)鍵詞】智能家居 物聯(lián)網(wǎng) 技術(shù) 應(yīng)用 分析
通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)充分的應(yīng)用到智能家居中，推動智能家居的發(fā)展以及逐漸完善，從而不斷提高智能家居的智能化程度，使智能家居的可靠性以及便捷性等方面得到相應(yīng)提高，促進(jìn)智能家居行業(yè)的全面發(fā)展，為人們生活水平的提高提供物質(zhì)基礎(chǔ)。
1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述分析
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從概念提出到目前為止只有短短的十幾年時間，但是在這段期間物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)得到較快發(fā)展，對人們的生活方式進(jìn)行積極的改變。物聯(lián)網(wǎng)在一定程度上是互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)過程中的發(fā)展產(chǎn)物，可以將其簡單地理解為物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)，它主要是在互聯(lián)網(wǎng)核心基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的無線傳感技術(shù)以及智能技術(shù)，保證物與物之前的相互連通。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在應(yīng)用過程中具有一系列的相關(guān)特征，主要分為：全面感知、可靠傳遞以及智能處理等。
2 智能家居系統(tǒng)發(fā)展的不足分析
對于智能家居而言，其發(fā)展動機主要來自于人們對于高品質(zhì)生活的追求，并且通過將智能家居系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，可以為人們提供出更加便捷以及舒適的居住環(huán)境，同時也能將人們從繁重的家庭事務(wù)中解放出來，享受高品質(zhì)的生活。在社會經(jīng)濟不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的同時，為智能家居發(fā)展提供先決條件，并且將其作為基礎(chǔ)，將住宅作為一個較大的應(yīng)用平臺，通過采用綜合布線技術(shù)以及自動化控制技術(shù)等相關(guān)設(shè)施進(jìn)行集成，構(gòu)建出一個高效率住宅設(shè)施以及家庭日常事務(wù)智能化管理系統(tǒng)，從而為人們提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
智能家居系統(tǒng)在我國的普及程度不高，對于這一點而言，主要和我國經(jīng)濟發(fā)展的水平存在直接關(guān)系，并且因為智能家居系統(tǒng)價格相對來說比較高，目前影響智能家居市場的普及。由于智能家居自身也存在一定不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）智能家居系統(tǒng)中的每個子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，整個系統(tǒng)互聯(lián)互通設(shè)計難度大，使很多智能化家庭服務(wù)僅僅只停留在設(shè)計層面上，無法得到實現(xiàn)。
（2）現(xiàn)如今應(yīng)用智能家居系統(tǒng)中的子系統(tǒng)多數(shù)都是執(zhí)行器，而智能化執(zhí)行必須依靠對家庭的全面感知才可以得到相應(yīng)實現(xiàn)，全面感知設(shè)備以及技術(shù)應(yīng)用則存在一定不足，這樣給子系統(tǒng)智能化程度的提高帶來影響，使智能家居功能以及服務(wù)難以得到有效開展。
（3）現(xiàn)如今智能家居系統(tǒng)自動執(zhí)行都是一些比較簡單的感知動作，缺少對于感知數(shù)據(jù)的分析了解，同時也沒有對人工智能進(jìn)行有效的推理和分析。
通過上述問題分析，智能化家居在滿足人們生活品質(zhì)提高的同時依然存在較多的曲線，并且實用有待于提高，然而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展以及應(yīng)用技術(shù)也逐漸成熟，推動和完善智能家居系統(tǒng)的發(fā)展，對存在的問題采取有效的控制措施。
3 智能家居物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用分析
3.1 關(guān)于在感知層面上的應(yīng)用
對于這一點應(yīng)用來說，主要體現(xiàn)在全面感知上，然而全面感知主要是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要特征，在智能家居中發(fā)揮重要作用，應(yīng)用射頻識別以及攝像頭和二維碼等感知以及測量等技術(shù)手段，從而能夠更好的實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)備對家庭環(huán)境以及其他方面感知對象信息的收集和獲取。然而智能家居系統(tǒng)中每個子系統(tǒng)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)全面感知的一個執(zhí)行設(shè)備，通過物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行全面感知，能夠使每個子系統(tǒng)智能化程度進(jìn)行提高，實現(xiàn)智能化服務(wù)，使智能化家庭系統(tǒng)在設(shè)計以及功能優(yōu)化上得到創(chuàng)新，將更多的服務(wù)進(jìn)行實現(xiàn)。在此之外，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)智能家居系統(tǒng)所應(yīng)用的典型感知技術(shù)包括無線溫濕度傳感器以及無線門磁等，在保證安全的基礎(chǔ)上實現(xiàn)監(jiān)控作用。
3.2 在網(wǎng)絡(luò)層面上的應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)層面上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在智能家居中通信網(wǎng)絡(luò)以及互聯(lián)網(wǎng)所組成的融合網(wǎng)絡(luò)，并且對智能家居系統(tǒng)中大量信息進(jìn)行智能化處理的各種信息計算、管理中心及平臺。同時融合網(wǎng)絡(luò)是智能家居系統(tǒng)中各部分信息連通的基礎(chǔ)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居網(wǎng)絡(luò)層面中的應(yīng)用，不僅要求其具有較大的網(wǎng)絡(luò)運營能力，與此同時也要保證信息數(shù)據(jù)處理應(yīng)用能力，信息傳送的可靠性以及數(shù)據(jù)處理智能化是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)層面應(yīng)用中的重要內(nèi)容。通過對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，能夠更好的解決傳統(tǒng)智能家居智能化程度低等問題，有效解決信息數(shù)據(jù)分析能力差等問題。
3.3 應(yīng)用層面應(yīng)用分析
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居系統(tǒng)應(yīng)用層面的功能發(fā)揮，在一定程度上是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對智能家居系統(tǒng)進(jìn)行完善的重要體現(xiàn)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和傳統(tǒng)智能家居的深度融合主要通過應(yīng)用層面進(jìn)行實現(xiàn)的。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過應(yīng)用層面能更好的實現(xiàn)智能家居生活中智能檢測以及智能安防等智能化服務(wù)，通過對其進(jìn)行有效應(yīng)用，能更好的提高家居生活中的智能化水平，對人們的家居生活進(jìn)行有效改善，提高人們生活質(zhì)量。
4 總結(jié)
總而言之，對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展以及應(yīng)用可以更好的對人們的生活質(zhì)量進(jìn)行改善，所以在智能家居日后發(fā)展過程中必須要提高對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的研究和開發(fā)，并且找到合適的智能家居發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用措施，通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展以及融合，保證日后智能家居得到更加全面以及完善的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]王洋洋，郭斌，孫偉.在智能家居中基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的燈光控制的研究與應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2015，22（08）：123-125
[2]劉晉，楊一晨，郭健.Android和物聯(lián)網(wǎng)無線傳感技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J].微型機與應(yīng)用，2013，22（08）：134-136
[3]韓旭.基于Android平臺的傳感器在物聯(lián)網(wǎng)智能家居中應(yīng)用探索[J].中國新通信，2016，22（08）：156-158
[4]牛邵峰.一種基于云端數(shù)據(jù)倉庫的智能家居用戶行為模式研究[D].北京郵電大學(xué)，2014，14（08）：134-136
[5]楊璐純.基于Android多媒體網(wǎng)關(guān)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].東南大學(xué)，2015，14（08）：156-157
關(guān)鍵詞：ZigBee；S3C2410；GPRS；物聯(lián)網(wǎng)；智能家居
中圖分類號：TP273.5；TP872 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2013）07-0062-03
0 引 言
智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的第三大應(yīng)用領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)大潮下的智能家居行業(yè)在中國乃至全世界都有廣闊的前景，是一個朝陽行業(yè)，蘊含著巨大的市場潛力[1]。本系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)的傳感、互聯(lián)、智能控制等技術(shù)特點構(gòu)建新型智能家居系統(tǒng)[2]，將GPRS移動通信技術(shù)、嵌入式Internet技術(shù)與新一代無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)ZigBee相結(jié)合，克服了有線布線的弊端，配置靈活、實時性好，勢必是未來智能家居系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。
1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，本系統(tǒng)按照物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)設(shè)計。其中，傳感層包括搭載了ZigBee無線通信模塊的各種傳感器和家用電器，可與ARM9智能家居監(jiān)控儀交互數(shù)據(jù)及命令，實現(xiàn)對家居環(huán)境的全面感知；互聯(lián)層中，ARM9智能家居監(jiān)控儀作為嵌入式網(wǎng)關(guān)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器[3]，用于連接傳感層和監(jiān)控層； 監(jiān)控層包括遠(yuǎn)程電腦、小區(qū)監(jiān)控中心和用戶手機，可通過Internet登錄監(jiān)控儀IP訪問監(jiān)控網(wǎng)頁，實時監(jiān)測家居環(huán)境，控制家電的開啟和關(guān)閉，真正實現(xiàn)智能控制。若出現(xiàn)異常，則執(zhí)行預(yù)定的控制動作，例如啟動蜂鳴器響鈴、啟動排風(fēng)扇排風(fēng)等，同時通過小區(qū)網(wǎng)絡(luò)向小區(qū)監(jiān)控中心報警，并通過GPRS自動給主人手機發(fā)報警短信，實現(xiàn)聯(lián)合安防。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
本系統(tǒng)采用的是Samsung 公司的基于ARM920T內(nèi)核的處理器S3C2410，它不僅具有獨立的16 KB指令和16 KB數(shù)據(jù)cache、全功能的MMU虛擬內(nèi)存管理單元，還集成了大量的功能接口[4]，本系統(tǒng)對相應(yīng)接口進(jìn)行了配置和擴展。
圖1 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)的組建依靠ZigBee模塊芯片CC2430，每個傳感器及家用電器均配置一個CC2430芯片構(gòu)成通信節(jié)點[5]。S3C2410通過SPI總線與CC2430進(jìn)行通信，接收傳感器采集的信號及控制家用電器繼電器的閉合和斷開；利用DM9000芯片把網(wǎng)口外擴為以太網(wǎng)接口RJ45，與以太網(wǎng)連接，提供遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；通過串口連接GPRS模塊提供GPRS移動通信功能；LCD控制器外掛LCD觸摸屏；I2S總線控制器外擴蜂鳴器提供音頻報警；通過USB HOST控制器外擴USB接口連接攝像頭。系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖2所示。
圖2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)圖
3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)
本系統(tǒng)的軟件架構(gòu)有三個層次：驅(qū)動層、系統(tǒng)層和應(yīng)用層。在驅(qū)動層，移植I2S驅(qū)動、USB攝像頭驅(qū)動、LCD驅(qū)動和以太網(wǎng)驅(qū)動，并編寫ADC驅(qū)動，用以保證各個硬件模塊能正常工作。在系統(tǒng)層，移植Linux操作系統(tǒng)、QT觸摸屏界面開發(fā)環(huán)境及BOA嵌入式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。在應(yīng)用層，采用多線程編程方法實現(xiàn)各個功能模塊，并通過編寫CGI程序和遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)頁交互數(shù)據(jù)[6]。系統(tǒng)軟件架構(gòu)如圖3所示。
圖3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖
3.1 嵌入式Web服務(wù)器遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計
要實現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問服務(wù)，必須先構(gòu)建嵌入式Web服務(wù)器。本系統(tǒng)移植了BOA Web服務(wù)器，再通過CGI建立Web瀏覽器與Web服務(wù)器之間的交互。CGI程序能夠嵌入HTML腳本，用C語言編寫，使用ARM-GCC編譯，采用GET、POST或直接的URL參數(shù)傳遞方法與遠(yuǎn)程客戶端進(jìn)行通信，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控[7]。首先，瀏覽器將遠(yuǎn)程客戶端發(fā)送的請求送到Web服務(wù)器，Web服務(wù)器將數(shù)據(jù)使用STDIN送給CGI程序，執(zhí)行CGI程序后獲得緩沖區(qū)中的設(shè)備信息，最后，使用STDOUT輸出包含家居環(huán)境信息的HTML形式的結(jié)構(gòu)文件，經(jīng)Web服務(wù)器送回瀏覽器，顯示給遠(yuǎn)程客戶端。CGI工作流程如圖4所示。
圖4 CGI工作流程圖
3.2 ZigBee無線通信設(shè)計
ZigBee無線通信網(wǎng)絡(luò)由若干個通信節(jié)點組成[8]，通信節(jié)點由傳感器或家用電器配置一個ZigBee無線模塊芯片CC2430芯片構(gòu)成。其中，每個傳感器通信節(jié)點的無線通信流程是：CC2430芯片完成硬件初始化以后，向監(jiān)控儀發(fā)出入網(wǎng)申請，成為通信節(jié)點；為實現(xiàn)系統(tǒng)的低耗能性，在通信節(jié)點成功接入網(wǎng)絡(luò)后立即轉(zhuǎn)入低耗能等待模式，盡可能減少能量消耗；系統(tǒng)隨時檢測傳感器信號狀態(tài)，一旦接收到異常的中斷請求即進(jìn)入全功能狀態(tài)，否則繼續(xù)等待；處于全功能狀態(tài)的通信節(jié)點接收傳感器傳遞過來的信號，如果是模擬信號，需先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，再將數(shù)據(jù)通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控儀；傳輸完畢后，返回低能耗等待模式。其通信流程如圖5所示。
3.3 GPRS短信報警設(shè)計
本系統(tǒng)有現(xiàn)場聲光報警和短信報警兩種報警方式，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到有火災(zāi)或者有門禁入侵時，就會觸發(fā)報警系統(tǒng)。其中，短信報警通過GPRS模塊實現(xiàn)。GPRS模塊通過串口與S3C2410連接，它具有一套標(biāo)準(zhǔn)的AT命令集，包括呼叫控制命令、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相關(guān)命令、電話本命令、短信息命令等[9]。本系統(tǒng)通過對串口編程，給GPRS模塊發(fā)送包含AT短信息命令的字符串[10]，從而實現(xiàn)發(fā)送固定內(nèi)容的短信。GPRS短信報警流程如圖6所示。
圖5 ZigBee無線通信流程圖
圖6 GPRS短信報警流程圖
4 系統(tǒng)測試結(jié)果
啟動系統(tǒng)后，智能家居監(jiān)控儀的觸摸屏上可顯示實時的監(jiān)控界面，包括火警、煙霧、紅外門禁入侵等報警狀態(tài)及熱水器等家用電器的開啟或關(guān)閉狀態(tài)，并可通過觸摸屏上的按鍵對系統(tǒng)、家電等進(jìn)行控制，觸摸屏監(jiān)控界面如圖7所示。通過任一遠(yuǎn)程電腦的瀏覽器登錄系統(tǒng)IP，可訪問系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控頁面，在線查看家居環(huán)境、控制家電、實時拍照及錄像等，遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控頁面如圖8所示。
圖7 觸摸屏監(jiān)控界面
圖8 遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控頁面
5 結(jié) 語
本系統(tǒng)基于物聯(lián)網(wǎng)的全面感知、互聯(lián)傳輸及智能控制三層架構(gòu)設(shè)計，并使用ZigBee無線通信技術(shù)克服了有線布線的弊端，使得監(jiān)控點配置靈活。GPRS移動通信技術(shù)、嵌入式Internet技術(shù)的綜合應(yīng)用，則實現(xiàn)了小區(qū)乃至更大區(qū)域的聯(lián)合和實時安防，實現(xiàn)了多平臺、多網(wǎng)絡(luò)的無縫連接。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 邵鵬飛，王喆，張寶儒.面向移動互聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)研究[J].計算機測量與控制，2012，20（2）：474-476.
[2] 俞文俊，凌志浩.一種物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的研究[J].自動化儀表，2011，32（8）：56-59.
[3] 楊靖，林益，李捍東.基于ARM和WSNs的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計[J].自動化儀表，2012，33（3）：38-41.
[4] 郭穩(wěn)濤，何怡剛.智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].計算機測量與控制，2011，19（9）：2109-2112.
[5] XU J， WANG Z W， XU Y Y. Research of Intelligent Home Remote Monitor System on ZigBee[C]// proceedings of 2011 4th IEEE International Conference on Computer Science and Information Technology. Chengdu： IEEE， 2011： A11-A19.
[6] 張曦煌，柴志雷.嵌入式Web服務(wù)器中CGI的特點及實現(xiàn)[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2003，24（11）：2046-2048.
[7] 夏婷.嵌入式一體化遠(yuǎn)程監(jiān)測儀中動態(tài)Web技術(shù)的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)與傳感器，2011（4）：35-37.
[8] 徐輝，孫國兵.ZigBee技術(shù)在家庭認(rèn)知傳感網(wǎng)中的應(yīng)用[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，2（3）：39-41.
根據(jù)國脈物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究中心在《2010~2015中國智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與投資機會研究報告》中的預(yù)測：2015年我國建筑總面積將達(dá)到632.7億平方米，較2010年新增132.2億平方米。同時，中國2010年智能家居市場規(guī)模達(dá)到420億元，預(yù)計2010~2015五年市場規(guī)模增速將超過20%，2015年有望達(dá)到1380億元。
機遇不僅在C端
隨著市場的擴展，越來越多的廠商加入到智能家居戰(zhàn)爭中。除了海爾、小米等傳統(tǒng)家電和IT企業(yè)，目前市場上玩家還有傳統(tǒng)可視對講廠家和智能控制類廠商。
對于資金充足、資源豐富的傳統(tǒng)家電巨頭，要進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)的改造并不困難。成立智能家居研究院或者與互聯(lián)網(wǎng)巨頭企業(yè)形成聯(lián)盟都能形成有效幫助。然而，對于中小型家電企業(yè)來說，在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上投入過多并不是一件明智的事情。
因此也催生了一批為傳統(tǒng)家電企業(yè)轉(zhuǎn)型提供物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持的服務(wù)類公司。這些公司也得到資本的大力支持。
2014年4月Broadlink獲得京東與360的1000萬美元投資，8月機智云也獲得經(jīng)緯320萬美元融資。
這類服務(wù)升級公司都能夠給企業(yè)提供一套完整的硬件設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)，幫助傳統(tǒng)硬件廠商做產(chǎn)品升級換代。
行業(yè)內(nèi)大部分的企業(yè)服務(wù)大多針對大型企業(yè)硬件提供升級解決方案，而更大的市場潛藏在中小型傳統(tǒng)家電中。
攀多物聯(lián)就是為B端客戶提供這樣一種升級解決方案。
目前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)包括感知層、傳輸層和應(yīng)用層。應(yīng)用層分硬件和軟件，硬件是基礎(chǔ)的底層，軟件與硬件相連，屬于驅(qū)動層，一般是靠線路操縱系統(tǒng)實現(xiàn)。而上面一層傳輸層則是決定產(chǎn)品以何種方式連入互聯(lián)網(wǎng)，最上面一層就是云端。
業(yè)內(nèi)大部分的物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)主要集中在某一層技術(shù)上，而攀多則是著力在打通各個技術(shù)層，從而給企業(yè)提供全套的解決方案。這對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來說存在一定創(chuàng)新意義。
攀多物聯(lián)CEO田龍強告訴《第一財經(jīng)日報》記者：“目前也沒有在這塊形成技術(shù)的，這是全新的業(yè)務(wù)應(yīng)用場景，但沒有很好用的技術(shù)，我們的技術(shù)針對這塊。”
這種解決方案能夠快速提高傳統(tǒng)家電企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)改造的時間。田龍強介紹道：“如果是針對企業(yè)已有硬件產(chǎn)品做升級，只需要在企業(yè)原有的硬件產(chǎn)品上加上我們的聯(lián)網(wǎng)模塊，整個的過程只需要1周以內(nèi)。”
裝置聯(lián)網(wǎng)模塊的家電設(shè)備能夠用下載App的移動端工具實現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。
傳統(tǒng)企業(yè)如何借力互聯(lián)網(wǎng)
除了提供物聯(lián)網(wǎng)解決方案，攀多同時聯(lián)手這些企業(yè)開發(fā)全新的硬件產(chǎn)品，除了聯(lián)網(wǎng)模塊，這個過程還涉及到設(shè)計硬件電路板。田龍強畢業(yè)于中科院硬件與嵌入式開發(fā)專業(yè)，負(fù)責(zé)攀多硬件部分的設(shè)計。
目前，業(yè)內(nèi)對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)商業(yè)模式還在探尋。雖然硬件設(shè)備能夠吸引更大的資本青睞，但是由于技術(shù)尚處在探索階段，對于商業(yè)模式，攀多團隊也有更多嘗試。在一些家用的小擺件上通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)植入一些有趣的創(chuàng)意。
攀多運用硬件開發(fā)設(shè)計了針對情侶市場的擺件情書。通過移動設(shè)備，情侶間可以通過編輯情話發(fā)送到硬件上顯示。加強熱戀期情侶持續(xù)交互。“以前情侶禮品都是走商業(yè)禮品渠道，里面沒有更多的交互內(nèi)容，像這種內(nèi)容產(chǎn)品一方面是個硬件，但同時也有互聯(lián)網(wǎng)的商業(yè)模式在，就是增值的一些，編輯賀卡等可以體現(xiàn)產(chǎn)品的不同的體驗，這是不同的商業(yè)模式。”田龍強說道。
這款產(chǎn)品在8月開始眾籌。這些嘗試讓攀多發(fā)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)從B端推向C端的可能。
[關(guān)鍵詞]物聯(lián)網(wǎng) 智能系統(tǒng) 應(yīng)用
[中圖分類號]TP311.52
[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A
[文章編號]1672-5158（2013）05-0100-01
物聯(lián)網(wǎng)其定義為把所有對象透過無線射頻識別（RFID）及感測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將感測設(shè)備與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)連接起來，以進(jìn)一步實現(xiàn)智慧化的識別和管。
一、物聯(lián)網(wǎng)在智能家居中的應(yīng)用發(fā)展
物聯(lián)網(wǎng)是把所有對象透過無線射頻識別等訊息，將感測設(shè)備與網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)連接起來，實現(xiàn)智慧化的識別和管？的技術(shù)。在整個網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，用RFID自動識別和信息獲取、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，將架構(gòu)一個包含世界上所有事物的相連結(jié)。互聯(lián)網(wǎng)是對象間互相聯(lián)絡(luò)，溝通的形式將擴大從人際到人際，人類事物與事物，事物。這將改變?nèi)藗兊纳顜硪粋€新的無處在的計算和通信的時代。無線射頻率識別技術(shù)（Radio Frequency IDentification，RFID）及相關(guān)識別技術(shù)將成為物聯(lián)網(wǎng) （Internet of Things，IoT）的基礎(chǔ)。在整個網(wǎng)絡(luò)中，所有的對象能夠自動識別，互相進(jìn)？信息交流。以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)運用在居家照護的電子網(wǎng)絡(luò)化，結(jié)合各類的醫(yī)療照護儀器，識別其中的信息，來達(dá)到和照護者的溝通，甚至透過網(wǎng)絡(luò)可與遠(yuǎn)程的醫(yī)療機構(gòu)進(jìn)？被照護者的實時信息交換。可充份的節(jié)時間，提高救護的效率，在互聯(lián)網(wǎng)的東西，異質(zhì)性的設(shè)備和技術(shù)，帶來一些挑戰(zhàn)，由于同的設(shè)備在管異構(gòu)數(shù)據(jù)具有同特點。在這種情況下，物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)分析，數(shù)據(jù)管框架的物聯(lián)網(wǎng)也基于Web服務(wù)的設(shè)計。也有研究出以環(huán)境智能基礎(chǔ)為架構(gòu)的家庭護系統(tǒng)，來克服目前所需面對的居家護識別的困難。
二、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能居家照護方法
居家照護架構(gòu)可分為四層，說明如下：
1.設(shè)備層：也就是指照護所使用到的設(shè)備，主要是辨識被照護者的標(biāo)簽、血糖機及血壓計等設(shè)備，這些設(shè)備經(jīng)測后會將資傳至控制層。
2.控制層：這部份主要在接收設(shè)備層傳感器（sensor）傳出的資，有RFIDReader用來取tag的資辨別是否為被照護者本人，IEEE 1451 i’nterrace是用在接收各類的照護設(shè)備傳感器資。
3.傳輸層：是用接收傳送資至應(yīng)用層，大部份是使用Bluetooth，Wi Fi，Zigbee，COM等。
4.應(yīng)用層：包括ALE，EPCIS Capture Application，EPCIS Query Interface，還有Complex Event Process Engine針對所接收到的照護設(shè)備資的事件資過濾、篩選后透過EPCIS Repository進(jìn)事件處理后產(chǎn)生相對應(yīng)的事件狀況。
依據(jù)相關(guān)居家照護醫(yī)療設(shè)備其傳輸界面為Bluetooth，RS 232，USB或紅外線，必須使用IEEE 1451.x的協(xié)議來當(dāng)作接口進(jìn)連結(jié)及資的傳輸接收，被照護者的RFID tag則需以ALE Middie進(jìn)資辨識接收。再者將所接收到的資傳NEPCIS，觸發(fā)EPCIS～Object Event，這些事件將被儲存于EPCIS事件儲藏庫中（Event Repository），此為儲存EPc資的資庫，也存放EPCIS Object Event所定義的event type之資，或者是使用者自定義vocabulary之資，Object Event依EPCglobal標(biāo)準(zhǔn)所定義的格式。
PCIS僅僅是一個實體的資庫，重要的是還有各種的接口，以來連到各種同的資庫實體。
針對居家照護的醫(yī)療設(shè)備，如血糖機、血壓計可依被照護者的原本歷史檢驗檢查值定義出一個標(biāo)準(zhǔn)值，超過標(biāo)準(zhǔn)值，像血糖過高應(yīng)進(jìn)么對應(yīng)的處理狀況，針對這些事件然后產(chǎn)生一個單一事件處理程序，進(jìn)而心跳過低和血糖低于標(biāo)準(zhǔn)二種狀況發(fā)生需進(jìn)么處理程序，定義出所謂的復(fù)合事件處理程序。
以目前的居家照護平臺所使用的方法大為較封閉式的架構(gòu)，被照護者的一些相關(guān)照護資沒有一個很明確的處理方式，也可能無法達(dá)到與其它的照護系統(tǒng)的交互作用連結(jié)處理。本研究提出的方法為一個較開放標(biāo)準(zhǔn)化的居家照護處理，而非一般封閉式之處理，資？接收后進(jìn)人引擎中，可以針對如血糖、血壓等資進(jìn)相對應(yīng)的單一事件處理或者血糖與心跳資二者的復(fù)合事件處理，這個引擎平臺是可方讓其它的居家護平臺將照護的資傳送進(jìn)來加以分析產(chǎn)生對應(yīng)的處理事件，如此一來可達(dá)到一個照護標(biāo)準(zhǔn)化可達(dá)到一個開放式的處理引擎平臺。
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)，對住宅內(nèi)的家用電器、照明燈光等進(jìn)行智能控制，并實現(xiàn)家庭安全防范，并結(jié)合其他系統(tǒng)為住戶提供一個溫馨舒適、安全節(jié)能、先進(jìn)高尚的家居環(huán)境，讓住戶充分享受到現(xiàn)代科技給生活帶來的方便與精彩。
物聯(lián)網(wǎng)與智能家居
想要實現(xiàn)物體的智能控制，只有通過物與物的聯(lián)網(wǎng)才能實現(xiàn)，也就是通過物聯(lián)網(wǎng)來實現(xiàn)智能家居控制。物聯(lián)網(wǎng)擴充了網(wǎng)絡(luò)的范圍，單個的物體不再孤獨，而是與他周圍的物體聯(lián)動起來。比如，當(dāng)家中發(fā)生煤氣泄漏時，窗戶自動打開，新風(fēng)系統(tǒng)自動啟動，報警信息自動發(fā)送，相關(guān)的物體都來處理這個事件，讓您及時發(fā)現(xiàn)問題并預(yù)防事故的發(fā)生。這就需要各個系統(tǒng)之間相互配合和合作，只有整個體系都互聯(lián)了，才能實現(xiàn)智能化控制。
物聯(lián)網(wǎng)是指通過射頻識別（RFID）技術(shù)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備和技術(shù)，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。
智能家居是以住宅為平臺，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)，將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。
智能家居物聯(lián)網(wǎng)是一個居住環(huán)境，是以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境，實施智能家居系統(tǒng)的過程就稱為智能家居集成。
智能家居系統(tǒng)的組成
智能家居系統(tǒng)可以向用戶提供家電統(tǒng)一管理、照明控制、供電控制、室內(nèi)無線遙控、防盜報警、家居安全保障、溫度光照檢測與調(diào)節(jié)、電話遠(yuǎn)程控制及INTERNET遠(yuǎn)程遙控等功能，將給人們的居家生活帶來更多安全、舒適和便利。
智能安防系統(tǒng)。安裝在室內(nèi)外各處的紅外探測器、紅外對射、門磁為您的家庭構(gòu)建了第二道防線。當(dāng)有警情發(fā)生時，能自動撥打電話，并聯(lián)動相關(guān)電器做報警處理，您可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)隨時了解家中的情況并決定如何處理。如當(dāng)室內(nèi)發(fā)生燃?xì)庑孤┗蛞兹嘉锂a(chǎn)生煙霧時，傳感器感知情況后，報警系統(tǒng)立即發(fā)出警報，自動以信息的方式告知你，以便做出最快反應(yīng)。
智能照明系統(tǒng)。客廳和起居室具有多種燈光模式組合，使環(huán)境光線更為舒適，同時亦可作較多的變化，以適應(yīng)不同的情況，例如：當(dāng)您下班時走近光線昏暗的過道時，過道照明自動緩慢點亮，在人員離開后2分鐘，燈光將會自動緩慢關(guān)閉。
智能窗簾系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以使用墻壁開關(guān)控制窗簾開合，并且可以使窗簾停留在軌道任意位置。同時，可以讓用戶在床上休息時利用遙控器或其它的控制方式來對窗簾進(jìn)行控制，也可以配合家庭智能終端對窗簾進(jìn)行定時控制，使得家庭裝修的更具智能個性化。
智能娛樂系統(tǒng)。智能娛樂系統(tǒng)，簡單地說，就是在居室的任何一間房里，包括廚房、衛(wèi)生間和陽臺，均安裝背景音樂線，通過多個音源，可以讓每個房間都聽到美妙的背景音樂。如果有的房間不想聽可以獨立控制這間房的開關(guān)，還可調(diào)節(jié)音量大小及享受自己的MP3。如果家長在客廳放音樂，不想影響在臥室休息的小孩，可以通過控制器直接將臥室的音樂關(guān)上，這樣別的房間就不會受到干擾，不會影響到家人的學(xué)習(xí)或休息。
家電控制系統(tǒng)。目前大部分的家庭電器都通過電源插座獲得交流電能的供應(yīng)。智能家居把注意力放在暖氣、熱水器、空調(diào)、冰箱和洗衣機等這些能源消耗較多的家用電器上。比如當(dāng)您在下班前半小時，只要撥動手機按鍵，就可以開啟空調(diào)，慢慢調(diào)節(jié)，把室溫調(diào)節(jié)到適宜人體的溫度。要實現(xiàn)手機遙控空調(diào)，在手機發(fā)出指令給智能家居的網(wǎng)關(guān)，再傳輸?shù)接糜诳照{(diào)系統(tǒng)的zigbee網(wǎng)絡(luò)化改造的無線控制模塊，無線控制模塊內(nèi)嵌在空調(diào)系統(tǒng)中，通過無線網(wǎng)絡(luò)對空調(diào)進(jìn)行操縱。
遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)。遠(yuǎn)程醫(yī)療是信息技術(shù)與醫(yī)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，它使用遠(yuǎn)程通信和計算機多媒體技術(shù)為患者提供醫(yī)學(xué)信息和醫(yī)療服務(wù)，主要應(yīng)用在臨床會診、檢查、診斷、監(jiān)護、指導(dǎo)治療、醫(yī)學(xué)研究、交流、醫(yī)學(xué)教育和手術(shù)觀摩等方面。遠(yuǎn)程醫(yī)療監(jiān)護系統(tǒng)作為遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)中的一部分，是將采集的被監(jiān)護者的生理參數(shù)與視頻、音頻以及影像等資料通過通信網(wǎng)絡(luò)實時傳送到社區(qū)監(jiān)護中心，用于動態(tài)跟蹤病態(tài)發(fā)展，以保障及時診斷、治療。隨著當(dāng)今社會老年人口的劇增，醫(yī)療資源中監(jiān)護的作用更加突出。
關(guān)鍵詞：智能家居；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；設(shè)計；實現(xiàn)
中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
在智能家居的發(fā)展應(yīng)用中，將智能家居與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合是智能家居發(fā)展應(yīng)用的一個重要的發(fā)展方向。本文將對基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行分析介紹，通過充分利用WIFI和4G技術(shù)將智能家居系統(tǒng)各層之間有機的聯(lián)系在一起，實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)各系統(tǒng)層之間的信息交互，從而實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)中人與物、物與物的交互性控制。
1.智能家居系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點分析
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種應(yīng)用于物與物之間相互連接通信的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和物理實體網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的連接，從而使得用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對于家中智能設(shè)備的控制。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程中其有著廣闊的發(fā)展前景。而智能家居系統(tǒng)則是通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對于家居設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)控制。物聯(lián)網(wǎng)和智能家居系統(tǒng)之間有著極強的互補性，兩者之間的結(jié)合將會迸發(fā)出“1+1>2”的效果。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居控制系統(tǒng)將利用分布于被控設(shè)備上的各種信息傳感器來對各種信息進(jìn)行收集、判斷、傳遞的基礎(chǔ)上構(gòu)建起連接家中所有家具設(shè)備（諸如家居安全控制系統(tǒng)、家用電器）的控制網(wǎng)絡(luò)，從而形成一整套的安全與家具設(shè)備控制系統(tǒng)。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)具有如下的特點：
（1）極強的實施聯(lián)網(wǎng)性，通過這一系統(tǒng)能夠有效地將家中的各種設(shè)備進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信。
（2）及時性，業(yè)主可以隨時隨地的通過移動終端來對家居進(jìn)行監(jiān)控并對一些突發(fā)事件進(jìn)行遠(yuǎn)程操控處理，通過這一方式能夠?qū)⒏鞣N損失的影響降至最低。
（3）極強的靈敏性。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)依靠多種傳感器實現(xiàn)對于周邊環(huán)境的實時信息監(jiān)控，傳感器通過將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)，通過對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理以便根據(jù)設(shè)定完成相關(guān)的控制功能。
2.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計和構(gòu)建
在嵌入式智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建上需要通過家庭網(wǎng)關(guān)完成智能家居系y所連接的各設(shè)備的信息交互。因此在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的構(gòu)建中需要在每個家庭中設(shè)置一個集中式的家庭網(wǎng)關(guān)，而在拓展基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的系統(tǒng)功能時則需要對家庭設(shè)置進(jìn)行更改，從而使得智能家居系統(tǒng)的拓展難度大為增加。本系統(tǒng)將嵌入式智能家居系統(tǒng)作為構(gòu)建的基礎(chǔ)，并輔助以中間件技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、WIFI技術(shù)等，從而使得基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)在信息處理、整合等方面的能力大為提高，相較于傳統(tǒng)智能系統(tǒng)構(gòu)建時所存在的信息孤島問題，新的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)在智能信息構(gòu)建中發(fā)揮著極為重要的作用。在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的構(gòu)建中主要分為以下主要的體系結(jié)構(gòu)：
（1）組成系統(tǒng)的各級傳感設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備。在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的構(gòu)建中需要使用各種傳感設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備用以實現(xiàn)對于信息的采集，這些傳感器包含聲、光、化學(xué)等類型的傳感器，通過這些傳感器所采集到的信號整個智能家居系統(tǒng)能夠?qū)ν饨缧畔⒂兄浞值恼J(rèn)識。
（2）基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)中各基礎(chǔ)類型的傳感器將采集到的信息發(fā)送至中央控制系統(tǒng)，通過中央控制系統(tǒng)來對智能家居系統(tǒng)中的各種設(shè)備進(jìn)行管理和控制。在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)工作時，首先，中央控制系統(tǒng)接收到各傳感器所采集到的各種外界數(shù)據(jù)，將各類數(shù)據(jù)與智能家居系統(tǒng)中所存儲的相關(guān)設(shè)定進(jìn)行比對，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)中的各類設(shè)備進(jìn)行控制。此外，該控制系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)遭遇緊急情況時進(jìn)行自動報警，并在自動報警時啟動相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。同時基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)在工作時的各種傳輸信息將會被記錄在用戶數(shù)據(jù)庫中，以備后續(xù)查看。
（3）應(yīng)用層。應(yīng)用層是用戶圖形界面的接口，也是用戶與基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行直接交互的窗口。在基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)、手機APP等完成對于基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的登錄，并在完成系統(tǒng)登錄后對組成基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)中的各家居設(shè)備進(jìn)行管理操作，通過對各種設(shè)備進(jìn)行刪除、添加等操作用以實現(xiàn)人機交互。
此外，在構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的過程中還可以使用Android平臺來完成對于智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建。通過這一構(gòu)建方式將能夠使得基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)得到極大的擴展。利用Android平臺與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的方式使得控制系統(tǒng)能夠依靠無線的方式來對組成智能家居的各設(shè)備進(jìn)行控制。因此，可以構(gòu)建起以物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)為核心并輔助以基于Android平臺的手機控制終端的模式來完成整個物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)的構(gòu)建。在構(gòu)建Android客戶端的過程中，Android客戶端的控制系統(tǒng)包括有用戶界面UI、Socket通信、SQLite數(shù)據(jù)庫設(shè)計等的組成部分。此外，基于Android平臺所開發(fā)的手機、平板等移動終端所開發(fā)的應(yīng)用程序包含一部分的組件并可以根據(jù)需要予以激活。在網(wǎng)絡(luò)編程上，Android的通信模式十分友好，通過結(jié)合TCP的傳輸通信方式以及UDP的傳輸，Android平臺中可以通過采用其中所帶有的Dategram Socket或是Dategram Package類的組件用以實現(xiàn)Android控制系統(tǒng)的編制。Socket的編程方式是一種底層結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行Android平臺通信模塊的組建時可以將其作為整個Android控制系統(tǒng)中應(yīng)用協(xié)議的基礎(chǔ)。憑借Socket對象的創(chuàng)建就能夠?qū)崿F(xiàn)以打開輸入輸出流的方式來實現(xiàn)與用戶、智能家居設(shè)備之間的信息交互。整個控制系統(tǒng)中客戶端與服務(wù)器之間主要是按照以下的模式進(jìn)行工作的。首先，用戶服務(wù)器通過以Serversocket為對象實現(xiàn)對于服務(wù)器的初始化，而后等待客戶端的接入鏈接。此后，構(gòu)建Socket對象完成對于客戶端的初始化操作。服務(wù)器在接收到客戶端所發(fā)出的控制請求后做出反應(yīng)并使得兩者之間進(jìn)行相互的鏈接。待到鏈接完成后，通過客戶端即可實現(xiàn)相應(yīng)的控制操作。而后服務(wù)器將會對客戶的操作做出相應(yīng)的回應(yīng)。這一過程直至客戶端中止操作為止。在完成對于數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建中，由于智能家居所需處理的信息量較少且相應(yīng)的時間也較短，因此無需高要求的數(shù)據(jù)庫。在構(gòu)建智能家居系統(tǒng)時可以使用Android平臺中所內(nèi)置的SQLite數(shù)據(jù)庫來完成數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建。SQLite數(shù)據(jù)庫能夠?qū)ULL、INTEGER等類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行良好的管理。
結(jié)語
在通信技術(shù)不斷發(fā)展的今天，基于物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建起智能家居系統(tǒng)并通過采用手機APP作為智能家居系統(tǒng)的控制終端將極大地拓展智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用范圍和使用的交互性。本文在分析智能家居系統(tǒng)特點的基礎(chǔ)上對如何做好基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行了分析介紹。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】智能家居；物聯(lián)網(wǎng)；GPRS；ARM；Zigbee
Abstract：This article use the ARM platform and GPRS technologies to achieve the remote monitoring and control household，use Zigbee wireless communication technology and the CC2430 chip to achieve the constitution of the family internal LAN，use AT89C51 single-chip microcomputer to control the node control chip and the control mode for the corresponding interrupt control.The central controller ARM，GPRS module，Zigbee module through serial communication between way realization，so that make the whole system combined into as a whole.Through the control system，users can control of household equipments and obtain various data of household using the Internet or mobile at any time.
Key Words：Smart Home；The Internet of Things；GPRS；ARM；Zigbee
1.引言
2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的理念；2009年8月，總理在中科院無錫高新微納傳感網(wǎng)工程技術(shù)研發(fā)中心考察時，提出了“感知中國”的目標(biāo)[1]。物聯(lián)網(wǎng)是以感知為核心的物物互聯(lián)，從技術(shù)角度又稱為傳感網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)將成為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)之后的信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮[2]。
隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界迎來了信息化時代。現(xiàn)如今，可以把信息技術(shù)、自動控制技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用于建筑及住宅，于是出現(xiàn)了智能建筑及住宅。
2.智能家居的概述
智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年美國聯(lián)合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的City Place Building時，才出現(xiàn)了首棟的“智能型建筑”，從此揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕[3]。
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，尤其是無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)和發(fā)展，智能家居逐步進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化時代。它能提供照明控制、遠(yuǎn)程家電控制、安防報警、室內(nèi)外遙控、自動窗簾、可編程定時控制等多種功能和手段，使人們的生活更加安全、舒適和便捷。
3.系統(tǒng)總體方案
3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及主要功能
系統(tǒng)主要由家庭智能控制模塊、圖像處理單元、ARM中央控制平臺、Zigbee無線傳輸模塊[4]、GPRS無線通信模塊和因特網(wǎng)通信等部分組成，其總體結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示。
其中家庭智能控制模塊主要包括智能安防報警模塊、智能照明控制模塊及空調(diào)遠(yuǎn)程控制模塊。各控制模塊通過Zigbee模塊與ARM中央控制平臺實現(xiàn)連接，組成一個星形家庭智能控制網(wǎng)絡(luò)。同時，ARM中央控制平臺可連接一個USB攝像頭，實現(xiàn)對家庭環(huán)境的實時監(jiān)控[5]。ARM中央控制平臺通過GPRS和因特網(wǎng)實現(xiàn)與外部的連接，用戶出門在外也可以隨時隨地的通過互聯(lián)網(wǎng)或者手機對智能家居進(jìn)行控制。
3.2 系統(tǒng)硬件架構(gòu)
中央控制器采用了ARM920T S3C2400作為主控芯片，S3C2400內(nèi)部集成的TFT/STN LCD觸摸屏控制器主要用于傳輸顯示數(shù)據(jù)和產(chǎn)生控制信號，支持屏幕水平和垂直滾動顯示。該LCD接口利用S3C2440內(nèi)部集成的LCD控制器，可直接和大多數(shù)TFT液晶顯示屏直接相連，通過IIC接口利用IIC總線可以控制液晶顯示屏的背光、對比度等，從而實現(xiàn)了人機交換界面的建立[6]。
Flash存儲芯片可通過接口總線直接與S3C2400相連，用戶可以在其內(nèi)部存放系統(tǒng)啟動代碼、根文件系統(tǒng)及內(nèi)核代碼，從而形成隨機存儲器，用戶可在Flash上執(zhí)行啟動代碼，在SDRAM上執(zhí)行主程序。系統(tǒng)硬件電路框圖中與中央控制器相連的CC2430芯片為Zigbee無線傳輸芯片，負(fù)責(zé)傳感器節(jié)點、控制器終端節(jié)點以及中央控制器的各種數(shù)據(jù)信息的接收和傳輸。
3.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)
系統(tǒng)主程序主要運用C語言編寫，結(jié)合一些主要函數(shù)來實現(xiàn)各個模塊對應(yīng)的功能，如系統(tǒng)主程序的初始化、系統(tǒng)設(shè)置等。主程序主要由各子程序組成，包括Zigbee無線通信程序、GPRS無線通信程序、各終端模塊控制程序等[7]。系統(tǒng)主程序流程圖如圖3所示。
4.各部分功能及構(gòu)成
4.1 智能安防報警模塊
此模塊的作用是通過煙霧傳感器對室內(nèi)氣體進(jìn)行實時監(jiān)測，若有異常則向中央控制器CC2430發(fā)送數(shù)據(jù)信息，以短信的形式向用戶手機發(fā)送警報，從而起到安防的作用[8]。
煙霧傳感器可以有效地檢測環(huán)境中可燃?xì)怏w或有毒氣體的濃度，對家居中的安全隱患進(jìn)行檢測，從而防止火災(zāi)或事故的發(fā)生。針對家用可燃性氣體如液化氣或天然氣等氣體的檢測，選擇采用TGS813氣敏傳感器，TGS813傳感器外觀如圖4所示。
4.2 智能照明控制模塊
照明控制器采用AT89C51單片機做為控制芯片，與CC2430采用串口異步通信的方式進(jìn)行信息的傳遞。模塊結(jié)構(gòu)框圖如圖5所示。
此部分主要由延時選擇電路、光照檢測電路、熱釋電傳感器及處理電路、單片機系統(tǒng)和輸出控制電路組成。工作時，光照檢測電路和熱釋電紅外線傳感器采集光照強弱、室內(nèi)是否有人等信息傳輸?shù)絾纹瑱C，單片機根據(jù)信息通過輸出控制電路對照明設(shè)備進(jìn)行開關(guān)操作，從而實現(xiàn)智能照明控制，達(dá)到節(jié)能的目的。并且，和空調(diào)控制器類似，本模塊中Zigbee通信模塊CC2430收發(fā)模塊終端通過串口通信方式與照明系統(tǒng)控制器相連，從而用戶用手機即可控制照明控制系統(tǒng)實現(xiàn)各種控制命令[9]。
照明控制模塊選擇AT89C51單片機作為終端控制，其系統(tǒng)硬件電路如圖6所示。當(dāng)外界環(huán)境光照強時，光敏電阻R13阻值較小則A點電平較低；當(dāng)外界環(huán)境光照弱時，光敏電阻R13阻值較大，則A點電平較高，將此電平送到單片機，由程序控制是否實現(xiàn)照明。
4.3 空調(diào)遠(yuǎn)程控制模塊
此模塊設(shè)計使用Zigbee通信模塊CC2430通過串口通信方式與空調(diào)控制器相連，從而用戶可以直接用手機即可控制空調(diào)主機實現(xiàn)各種控制。例如，在炎熱的夏季，在回家之前提前半小時用手機遙控開啟空調(diào)系統(tǒng)，使得到家后室溫涼爽。
在當(dāng)今空調(diào)品牌中，大部分都采用的HBS總線，因為一般的智能家居控制系統(tǒng)和HBS總線不兼容，所以想把空調(diào)加入到智能家居控制系統(tǒng)中需要通過單片機和HBS通信模塊MM1192芯片連接從而實現(xiàn)智能家居對空調(diào)的控制[10]。
MM1192是由日本的MITSUMIG公司研發(fā)的專為HBS總線控制模塊設(shè)計的一種解碼譯碼芯片，其自身帶有編碼和解碼電路，可與單片機直接相連。在設(shè)計單片機I/O控制口時，令P1口作為各種控制按鍵的控制口，不同的按鍵對應(yīng)不同的控制功能，具體分為：開機、高溫、低溫、除濕、送風(fēng)、制冷、加熱、關(guān)機。控制狀態(tài)的顯示輸出可利用P2口進(jìn)行連接，當(dāng)前的命令也可通過八個不同的LED發(fā)光二級管顯示。
5.小結(jié)
使用ARM S3C2440和ARM-Linux系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)的中央控制平臺，實現(xiàn)對家居各種信息的檢測和控制；利用無線短距離Zigbee通信模塊建立家庭內(nèi)部局域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)中央控制平臺與各職能控制器終端的無線通信；利用GPRS模塊實現(xiàn)了對職能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)控，使用戶無論何時何地都能通過手機了解家中的情況，并且對家電設(shè)備進(jìn)行控制。
參考文獻(xiàn)
[1]田景熙.物聯(lián)網(wǎng)概論[M].南京：東南大學(xué)出版社，2010.
[2]沈蘇彬，范曲立，宗平，等.物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與相關(guān)技術(shù)研究[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2009（6）：38-45.
[3]程秀華，繆希仁，謝禮龍.數(shù)字家居智能系統(tǒng)控制技術(shù)[J].低壓電器，2007（4）：30-32.
[4]翟雷，劉盛德，胡咸斌.ZigBee技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2011.
[5]閆哲，杜濤，左海利.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計及實現(xiàn)[J].自動化技術(shù)及應(yīng)用，2010，29（2）：93～96，98.
[6]苗碩.遠(yuǎn)程智能家居管理系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2006.
[7]CH ANDAK MB.Nature language process based context
sensitive，content specific architecture & its speech based implememntation for smart home application[J].International Journal of smart home，2010，4.
[8]趙繼春.基于GPRS無線智能家居安防系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].邯鄲：河北工程大學(xué)，2007.
[9]余啟家，殷瑞祥.基于ARM及GPRS的智能家居系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].微計算機信息，2007，23（20）：119-121.
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；ZigBee；無線傳感網(wǎng)絡(luò)；智能家居
DOIDOI：10.11907/rjdk.161600
中圖分類號：TP319
文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號文章編號：16727800（2016）009009702
作者簡介作者簡介：孫會民（1990-），女，山東菏澤人，山東科技大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生，研究方向為計算機軟件理論。
0引言
智能家居利用先進(jìn)的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，融合個性需求，將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、空調(diào)控制、窗簾控制、信息家電、場景聯(lián)動、環(huán)境監(jiān)測等有機地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)綜合智能控制和管理，實現(xiàn)以人為本的全新家居生活體驗。
本方案用電腦作為客戶端，通過無線網(wǎng)絡(luò) （WiFi、GPRS） 對家居系統(tǒng)進(jìn)行控制，做到方便、快捷、觸手可及。
1智能家居監(jiān)控系統(tǒng)
本系統(tǒng)以CC2530為控制核心，完成信息的采集與電器的控制等操作。終端節(jié)點把采集的數(shù)據(jù)通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器通過A8網(wǎng)關(guān)把打包好的數(shù)據(jù)發(fā)送給服務(wù)器供外部調(diào)用[13]。平臺上配有液晶顯示模塊，人機交互界面能方便進(jìn)行相關(guān)操作。
數(shù)據(jù)傳輸既可以通過Internet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，也可以利用現(xiàn)有的無線通信網(wǎng)絡(luò)，如WiFi網(wǎng)絡(luò)[4]。在家庭內(nèi)網(wǎng)中，只需與一個具有無線接口管理功能的ZigBee模塊相連，通過人機交互界面，便可通過PC終端進(jìn)行設(shè)備控制與狀態(tài)查詢。
系統(tǒng)通過上位機與A8網(wǎng)關(guān)配合，采集溫濕度傳感器、光照采集傳感器、煙霧采集傳感器、紅外反射傳感器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對繼電器的控制功能。智能家居監(jiān)控系統(tǒng)流程如圖1所示。
2系統(tǒng)總體設(shè)計
系統(tǒng)分為上位機軟件控制和下位機ZigBee控制器兩大部分。上位機通過人機交互界面發(fā)送控制信息并接收下位機ZigBee控制器發(fā)送的檢測信號；下位機ZigBee控制器根據(jù)上位機軟件給出的指令發(fā)出控制信號，控制相應(yīng)的家居場設(shè)備，同時將檢測到的信號發(fā)送到上位機圖形界面上[5]。
軟件部分主要是C#編寫的圖形界面進(jìn)行人機交互。上位機通過人機交互界面，將控制信號通過網(wǎng)線或者WiFi把相應(yīng)的命令或者信號傳送到A8網(wǎng)關(guān)上，然后通過A8網(wǎng)關(guān)發(fā)送信息給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器把命令傳送到各個終端節(jié)點上，以此接收數(shù)據(jù)或者對中斷節(jié)點進(jìn)行控制[6]。
2.1系統(tǒng)設(shè)計思路及關(guān)鍵技術(shù)
智能家居系統(tǒng)上的軟件包括PC軟件和嵌入式軟件。PC軟件基于VS2010平臺的C#語言編寫。硬件程序在Windows下基于IAR集成開發(fā)環(huán)境的C語言編寫[78]。
（1）PC應(yīng)用軟件（智能客戶端）。PC機軟件通過各個模式的設(shè)定實現(xiàn)相應(yīng)功能。在PC端接受底層硬件傳來的數(shù)據(jù)并顯示[910]，同時把顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)處理，使其智能化。如當(dāng)天氣炎熱達(dá)到預(yù)先設(shè)定的閾值時，空調(diào)會自動打開制冷降溫；當(dāng)處于離家模式時，家里的燈泡、風(fēng)扇、空調(diào)等會自動關(guān)閉，以此通過客戶端來實現(xiàn)智能化。
（2） 嵌入式應(yīng)用軟件。①Main：獲取傳感器的溫濕度值、煙霧值，并作相應(yīng)處理，同時還監(jiān)聽和處理PC軟件發(fā)送的請求；②ZigBee：處理Main下的指令。
2.2軟件子系統(tǒng)設(shè)計
2.2.1PC端軟件功能設(shè)計
C#客戶端通過調(diào)用各模塊實現(xiàn)各種模式。在Client端有回家模式、離家模式、電視模式、工作模式、會話模式、電影模式、全開模式、省電模式、上網(wǎng)模式以及自定義模式等各種功能，見圖2。
（1）登錄模塊。在登錄模塊中，需要通過驗證用戶名和密碼才能登錄。
（2）注冊模塊。需要輸入用戶名和兩次密碼輸入完成注冊。
（3）主模塊。在主模塊下定義了各種模式，以此實現(xiàn)智能化。
（4）回家模式。①回家時，門禁系統(tǒng)會打開，通過繼電器開關(guān)打開大門；②進(jìn)入大門時有溫馨的智能提示，提示內(nèi)容用語音播報，如“您有一個未接電話”等；③家里的電器會打開，如：空調(diào)、電燈、電視等。
（5）離家模式。①離家模式下，家里的電器會關(guān)閉。首先查看電器開關(guān)狀態(tài)，比如燈泡處于打開狀態(tài)，則通過繼電器模擬關(guān)閉；②安防系統(tǒng)會打開，比如紅外感應(yīng)打開用來防范小偷、煙霧感應(yīng)系統(tǒng)和溫度感應(yīng)系統(tǒng)打開以預(yù)防火災(zāi)；③有緊急情況時，安防系統(tǒng)會自動發(fā)送信息到手機，并根據(jù)緊急情況等級設(shè)定手機接收信息的鈴聲或響鈴時間長短。
（6）電視模式。通過繼電器開關(guān)電視。
（7）工作模式。在工作模式下，窗簾會關(guān)閉，所有背景音樂也會關(guān)閉，還會啟動部分安防系統(tǒng)。比如有人來了會有提示，此功能通過繼電器模擬實現(xiàn)。
（8）會客模式。①在會客模式下會響起背景音樂，調(diào)節(jié)氣氛；②電話或短信會根據(jù)內(nèi)容的緊急情況，以及相同聯(lián)系人發(fā)送短信的數(shù)量來確定短信的重要程度，以此選擇是否通知；③選擇操作繼電器模擬實現(xiàn)。
（9）電影模式。①在電影模式下，可以打開想看的電影，還可以選擇重復(fù)播放，可從列表框中刪除影片；②在此模式下通過繼電器模擬實現(xiàn)燈泡的關(guān)閉，實現(xiàn)智能控制。
（10）全開模式。①在全開模式下，打開所有必要的電器和系統(tǒng)；②此處通過繼電器來模擬實現(xiàn)。
（11）省電模式。①在省電模式下，關(guān)閉不必要的電器開關(guān)；②關(guān)閉背景音樂。
（12）上網(wǎng)模式。在上網(wǎng)模式下關(guān)閉不必要的流量。
（13）自定義模式1。①在此模式下可以查看用戶設(shè)定城市3天的天氣預(yù)報，還可以查詢其它城市的天氣；②通過天氣的溫度值給用戶提供一些指導(dǎo)信息；③通過繼電器的打開與關(guān)閉進(jìn)行模擬。
（14）自定義模式2。此模塊為視頻監(jiān)控模塊，通過視頻監(jiān)控可以記錄下一些視頻，比如不在家時的訪客，通過調(diào)用視頻可以知道誰來過[11]。
2.2.2下位機軟件功能設(shè)計
（1）任務(wù)與事件添加。在任務(wù)初始化函數(shù)中添加任務(wù)（OSAL_SampleApp.c中），方式如下：
void osalInitTasks（ void ）
{
……………
ZDApp_Init（ taskID++ ）；
SampleApp_Init（ taskID++ ）；
GenericApp_Init（ taskID++ ）；//添加任務(wù)初始化函數(shù)
}
任務(wù)的處理函數(shù)地址：
const pTaskEventHandlerFn tasksArr[] = {
……………..
ZDApp_event_loop，
SampleApp_ProcessEvent，
GenericApp_ProcessEvent //添加任務(wù)處理函數(shù)
}；
注：這兩個函數(shù)的順序是對應(yīng)的，還要在SampleApp.c中定義這兩個函數(shù)。
（2）ZigBee節(jié)點程序流程。協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)、維護網(wǎng)絡(luò)。上電初始化完成后，協(xié)調(diào)器建立一個網(wǎng)絡(luò)。一旦建立網(wǎng)絡(luò)成功，協(xié)調(diào)器的網(wǎng)絡(luò)地址、簇ID、網(wǎng)絡(luò)編號以及傳輸通道等信息就確定了，這時它會進(jìn)入空閑狀態(tài)，等待其它節(jié)點加入。若接收到節(jié)點入網(wǎng)申請，則允許其加入網(wǎng)絡(luò)并分配網(wǎng)絡(luò)地址等信息。當(dāng)加入網(wǎng)絡(luò)成功后，終端節(jié)點將進(jìn)入應(yīng)用層處理函數(shù)[12]。
3結(jié)語
本文將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)A8相結(jié)合，構(gòu)成一個無線智能家居控制系統(tǒng)。對智能家居內(nèi)部ZigBee網(wǎng)絡(luò)、智能家居的上位機進(jìn)行了分析研究。由于設(shè)備節(jié)點有限，只采集了溫濕度、光照、煙霧等節(jié)點數(shù)據(jù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]孫正鳳，井娥林，竇如鳳.基于改進(jìn)ZigBee路由算法的智能家居控制系統(tǒng)[J].電子器件，2016（1）：199204.
[2]林婷婷，陳華.基于Cubieboard和ZigBee的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機應(yīng)用與軟件，2016（2）：6972.
[3]陳玲君.基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2016（1）：8891.
[4]喬季軍，王德宇，李玉琳，等.融合ZigBee與WiFi無線技術(shù)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計[J].自動化儀表，2015（12）：4855.
[5]劉洪棟，劉軍發(fā)，陳援非.面向智能家居的個性化需求挖掘與應(yīng)用[J].小型微型計算機系統(tǒng)，2015（12）：27942797.
[6]賈陽靜，鄒念育，雷冬鳴，等.基于Android和WIFI通信的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].大連工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2016（1）：6771.
[7]武一，張圣鵬，丁涵.基于Android和云平臺的智能家居系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電視技術(shù)，2015（22）：2730.
[8]莫太平，胡俊波，趙佩斯.基于Android的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化與儀表，2015（1）：3336.
[9]王一棋，何麗莉，胡成全，等.基于ZigBee和Internet的無線智能家居網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)[J].吉林大學(xué)學(xué)報：理學(xué)版，2015（2）：302306.
[10]黃菲，趙洋.基于智能移動終端的智能家居技術(shù)專利分析[J].電視技術(shù)，2014（21）：7072.
關(guān)鍵詞 圖像處理；物聯(lián)網(wǎng)；圖像識別；圖像提取
中圖分類號TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）47-0233-02
1 物聯(lián)網(wǎng)定義
物聯(lián)網(wǎng)是未來因特網(wǎng)的綜合部分之一，可以被定義為一個動態(tài)的全球網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。基于標(biāo)準(zhǔn)的和互操作的通信協(xié)議，無論物理的還是虛擬的“物”均有身份、物理屬性和虛擬特質(zhì)，具備自配置能力且使用智能接口，可以無縫地集成到信息網(wǎng)絡(luò)中去。”
本文認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)實質(zhì)上是將真實世界映射到虛擬世界的過程：真實世界中的事物，通過傳感器采集一定的數(shù)據(jù)，在虛擬世界中形成與之對應(yīng)的事物。“相關(guān)物體可能在虛擬電子空間中被創(chuàng)造出來，源于物理物體空間，且與物理空間的物體有關(guān)聯(lián)。”現(xiàn)在一提物聯(lián)網(wǎng)，就談RFID，傳感器，天線，好像物聯(lián)網(wǎng)就是給所有東西裝上一個射頻芯片，就組建了物聯(lián)網(wǎng)。都以為物聯(lián)網(wǎng)是射頻感應(yīng)，其實最終的物聯(lián)網(wǎng)是圖像識別。事實上，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展如人類的進(jìn)化一樣，還是靠眼睛感知整個世界的，進(jìn)化史上沒有出現(xiàn)幾個用電磁波進(jìn)行溝通的動物，在進(jìn)化樹上感應(yīng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有識別能力枝繁葉茂。
從概念上來說，電磁感應(yīng)與光學(xué)識別很相似，目的都是快速準(zhǔn)確地確認(rèn)追蹤目標(biāo)物體。相比之下，識別屬于"可視技術(shù)"，只能對進(jìn)入視野范圍內(nèi)的圖像進(jìn)行處理，而感應(yīng)不要求看見目標(biāo)，且可同時進(jìn)行多目標(biāo)的處理。為什么射頻技術(shù)被人們看好，應(yīng)該就是RFID可想象的應(yīng)用范圍更為廣泛。
但從整個世界范圍看，識別的應(yīng)用領(lǐng)域肯定大于感應(yīng)，因為人本是依賴眼睛的動物，我們的大腦思維也是對這個色彩斑斕的世界一幕幕投影；在不久的將來，通過你的眼睛把任何物體連接上物聯(lián)網(wǎng)就可以實現(xiàn)。
2 模式識別與圖像識別
圖像識別（Image Recognition）的過程，主要由以下四個步驟組成：圖像預(yù)處理、圖像分割、圖像特征提取以及圖像分類。
圖像識別中4個主要步驟功能如下：
1）圖像預(yù)處理
圖像識別的第一步就是進(jìn)行圖像預(yù)處理。圖像預(yù)處理的主要目的就是增強圖像目標(biāo)信息，減弱無關(guān)信息，以便人機分析；對于圖像中文字的識別處理，一般首先要定位和分離文字，然后進(jìn)行細(xì)化、平滑和邊界跟蹤處理。細(xì)化的目的是獲取文字的骨架或輪廓，即將字符的筆道寬度減少為一個像素的寬度，這樣剩下來的是原字符的骨架。平滑的目的是消除噪聲、改善圖像質(zhì)量，即去掉筆道邊沿小的凹凸處以及筆道中孤立的黑點。
2）圖像分割
根據(jù)所選用的算法及圖像特征情況，將圖像分割成需要的幾個部分。
3）圖像特征提取
圖像分割后，在所需要的分割圖像上提取有效的特征，并對其中的某些參數(shù)進(jìn)行測量、計算，為圖像分類提供依據(jù)。
4）圖像分類
依據(jù)提取出的圖像特征值，運用模式識別的方法對圖像進(jìn)行分類。確定分類結(jié)果后，對圖像的重要信息進(jìn)行深入解釋。在分類過程中輸入的是圖像特征信息，輸出的是圖像類別名稱。
3 圖像格式的選擇
圖像有多種存放格式，其中各有特色。其中BMP用于Windows下的位圖（Bitmap）格式，文件幾乎不用壓縮，占用磁盤空間較大，它的顏色存儲格式有l(wèi)位、4位、8位及24位。開發(fā)Windows下的軟件時，BMP格式是最不容易出問題的格式，并且DOS和Windows環(huán)境下的圖像處理軟件都支持該格式。
4 圖像預(yù)處理
圖像流程圖如圖1所示：
圖像預(yù)處理過程包括許多技術(shù)，例如：圖像的灰度化、圖像二值化、字符的細(xì)化等，要根據(jù)圖像特征的特點采用針對性的預(yù)處理技術(shù)。
1） 灰度轉(zhuǎn)化
灰度化處理，即將一幅彩色圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像的過程。彩色圖像比較復(fù)雜，許多算法不能對彩色圖像實施，灰度圖像比較簡單，容易處理，所以圖像處理中灰度化處理是很重要的一步，是后續(xù)處理的基礎(chǔ)。由于彩色圖像的每個像素的R，G，B值是不相同的，所以顯示出紅綠藍(lán)等各種顏色。灰度化就是使彩色的R，G，B分量相等的過程，而R，G，B分量相等時的顏色是黑白色，沒有顏色差異，有的只是亮度上的不同。在RGB顏色模型中，R=G=B的值叫做灰度值。灰度值越大像素點越亮，灰度值越小像素點越暗。
圖像灰度化有多種不同的算法，概括起來主要有如下3種：
（1）最大值法：使R，G，B的值等于3個值中最大的一個，即
R=G=B=max（R，G，B）
最大值法會形成亮度很高的灰度圖像。
（2）平均值法：使R，G，B的值求出平均值，即：
R=G=B=（R+G+B）/3
平均值法會形成較柔和的灰度圖像。
（3）加權(quán)平均值法：根據(jù)重要性或其他指標(biāo)給R，G，B賦予不同的權(quán)值，并使R，G，B的值加權(quán)平均，即
R=G=B=（VRR+VGG+VGB）/3
其中VR、VG、VB分別為R，G，B的權(quán)值。VR、VG、VB取不同的值，加權(quán)平均值法就將形成不同的灰度圖像。由于人眼對綠色的敏感度最高，對紅色的敏感度次之，對藍(lán)色的敏感度最低，因此使VG>VR>VB將得到較合理的灰度圖像。實驗和理論推導(dǎo)證明，當(dāng)VR=0.30，VG=0.59，VB=0.11時，即
Vgray=0.30R+0.59G+0.11B
R=G=B=Vgray
時，能得到最合理的灰度圖像。
我們讀入如圖2所示。
采用加權(quán)平均值法進(jìn)行圖像的灰度處理。經(jīng)過灰度處理后的256色位圖如圖3所示。
2） 圖像二值化
圖像進(jìn)行灰度化處理后，每個像素的灰度值大小決定了圖像中像素的亮暗程度。圖像二值化就是把圖像中不同亮暗程度的像素根據(jù)某個閾值分成黑白兩種顏色，一般圖像中的字符用黑色表示，其余部分用白色表示。經(jīng)過此步驟后灰度圖像就被轉(zhuǎn)化為只包含黑、白兩個灰度的二值圖像。在絕大多數(shù)字符識別系統(tǒng)當(dāng)中圖像二值化處理是一個必需的過程。二值化方法的優(yōu)劣直接影響著字符識別系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在進(jìn)行圖像二值化處理過程中會損失圖像的許多有用信息，因此，能否保留原圖的主要特征非常關(guān)鍵。算法如下：
定義原始圖像上的點為。設(shè)給定一個判定閾值為T，變化后的圖像定義為：
方法的關(guān)鍵是選取一個灰度級判定闕值T，像素灰度大于T的重新分配以最大灰度，小于T的分配以最小灰度，這樣就可以重新組織一個新的二值圖像，并成功地把字符對象從背景中分離出來，分割閾值的準(zhǔn)確性選擇很重要，它直接影響分割的精度。
5特征選擇和提取
經(jīng)過前面一系列的圖像預(yù)處理和圖像分割后，下一步就是特征選擇和提取。下面從處理完畢的字符圖像中提取最能體現(xiàn)字符特點的特征向量，代入BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)然后對其進(jìn)行訓(xùn)練。對待識別的樣本進(jìn)行以上相同處理，最后提取特征向量代入訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，就可以對字符進(jìn)行識別分類。以下是幾種比較簡單常用的特征提取方法。
5.1 逐象素特征提取法
對圖像進(jìn)行逐行逐列的掃描時當(dāng)遇到白色象素點時取其特征值為0,遇到黑色象素點時為1，掃描結(jié)束以后就形成了一個圖像與維數(shù)中象素點的個數(shù)相同的特征向量矩陣。
逐象素特征提取法的特點是運算起來速度快，算法比較簡單，可以使BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很快地收斂，訓(xùn)練效果好。缺點是適應(yīng)性不強，只有通過加大訓(xùn)練樣本數(shù)目的方法來增強其適應(yīng)性。
5.2骨架特征提取法
骨架又稱中軸，是一種重要的圖像幾何特征。兩幅圖像線條粗細(xì)的不同使得兩幅圖像差別很大，在對圖像進(jìn)行細(xì)化處理，統(tǒng)一到相同的寬度（如一個象素），這時兩幅圖像的差別就不是特別明顯了。原圖與細(xì)化后的圖像對比如圖4和圖5所示：
骨架特征提取的方法當(dāng)圖像一旦出現(xiàn)偏移就難以識別了，但是對于線條粗細(xì)不同的字符有一定的適應(yīng)性。
5.3 垂直方向數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征提取法
這種特征提取方法的算法就是自上而下逐行掃描，統(tǒng)計每行的黑色象素點的個數(shù)，然后自左向右對圖像進(jìn)行逐列的掃描，統(tǒng)計每列的黑色象素點的個數(shù)，將統(tǒng)計結(jié)果作為字符的特征向量，如果字符的寬度為h，長度為w，則特征向量的維數(shù)就是h+w。
6 圖像識別的應(yīng)用
圖像識別技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、林業(yè)、機械、勘探、天文氣象、交通、公安、醫(yī)學(xué)、郵電等部門，以及許多工礦企業(yè)中。下面簡單列舉出一些圖像識別技術(shù)應(yīng)用。
1）文字和字符識別應(yīng)用：卡片輸入，稿件輸入，文件處理，支票查對，信函分揀，期刊閱讀，自動排版等；
2）機器視覺識別：通過相機捕捉圖像，分析數(shù)字圖像的特征信息，應(yīng)用于自動化視覺檢測或裝配線的自動化；
3）遙感和航空照片分析，指紋、掌紋、臉部、唇紋等生物器官的識別，熱成像及超聲圖像檢查等；
4）聲音識別：偵聽和機器故障判斷，以及語音識別和鑒定等；
5）生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用：白血球、癌細(xì)胞、染色體檢查以及修復(fù)手術(shù)控制設(shè)計等；
6）工業(yè)應(yīng)用：產(chǎn)品質(zhì)量檢測，圖形設(shè)計，集成電路設(shè)計以及自動鍵合等；
7）預(yù)報問題：天氣預(yù)報，地震預(yù)報，經(jīng)濟預(yù)報和工業(yè)煙霧預(yù)報等。
參考文獻(xiàn)
[1]董長虹.Matlab圖像處理與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2004.