浅谈智能家居的关键技术及发展趋势_黄博凡
274论述
2016年3月下
浅谈智能家居的关键技术及发展趋势
(合肥市第六中学,)黄博凡230061
【摘
要】智能家居是以住宅为平台、安装有智能家居系统的居住环境,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术将家
居生活有关的设施集成,提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性。本文重点介绍智能家居系统的关键技术,并预测智能家居的发展趋势。
【关键词】智能家居系统【中图分类号】TP273+.5
【文献标识码】A
【文章编号】(2016)1006-422206-0274-02
2.2.2无线技术
1智能家居的基本概念
智能家居(SmartHome)的概念最早出现于美国,主要应用信息技术、网络技术、布线技术及嵌入式技术,结合自动化控制系统,将家居生活中琐碎、繁杂的内容有序的组织起来,形成完整的智能家居控制系统。智能家居控制系统主要由多个子系统所组成,代表着不同类型的家居生活,让用户有更方便的手段来管理家庭设备。智能家居建立了设备间的通讯互动,根据不同的运行状态而自行调整,无需用户进行指挥和操控,家居设备使用起来更加高效、便利,给用户带来更加舒适和安全的生活体验。
家居布线系统、家庭网络系统、智能家居(中央)控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统等构成了智能家居控制系统,保证了家居生活的便捷、舒适和安全。另外,在智能家居当中,可以根据生活的实际需求,将家庭网络、背景音乐、家庭影院与多媒体加入到智能家居控制系统当中,为家居生活增添更多的乐趣。
传统的智能家居需要进行复杂的布线,线路往往要穿过墙体,会造成一定程度的破坏。一旦线路发生老化、损坏,难以及时的进行修复和更新换代,同时也给故障诊断带来了极大的困扰,而无线技术的应用则有效解决了这一问题。无需将线路埋入墙内,采用蓝牙、射频技术、红外线技术、Zigbee技术以及WiFi技术,进行网络数据传输,进而对家居环境进行智能化控制。蓝牙技术具有短距离无线通信的功能,但由于功耗高、成本高,并不适合家庭网络当中的应用。抗干扰能力差、缺乏信息安全保护以及传输范围有限(10m),所以蓝牙技术的应用范围也十分有限。目前,WiFi技术是家居环境当中广泛应用的无线网络技术,但是该技术同样具有抗干扰能力差的缺陷,信息安全存在一定的隐患。
ZigBee技术一种双向无线通讯技术,主要应用于近距离
的数据传输,Zigbee技术操作简单,投入成本低。对于传输速
率要求不高,使用功耗较低,适合在家居、工业、农业等多个领域使用。在实际应用当中,根据具体需求,可以随时扩展、改装,操作简单,适用于智能家居当中。2.2.3电力载波技术
基于现有的电网,结合电力载波技术,应用调制解调器,以载波(60Hz)和调变波(120kHz)进行信号的传输与控制,进而实现智能家居的改造。以电线为载体进行通信传输,但是由于受到较为严重的干扰。为了更好发挥电力载波技术的优势,需要进一步提升电网稳定性,降低和消除电网干扰,提升网络响应速度,有助于电力载波技术在智能家居行业的发展。
2智能家居关键技术
2.1智能家庭网关
智能家居系统的核心是家庭网关,家庭网关通过有线、无线联网的方式,实现家庭内部网络的互联、信息存储、设备监控、数据计算等,对各类家用电器进行智能控制。通过光纤、线缆接入外部互联网,连接各服务商网络连接起来。宽带接入具有实时与双向的特点,很大程度上保证了网络通讯的畅通,设置防火墙,为了保护家庭内部设备的安全,防止外界的非法访问和攻击,需要设置防火墙。同时,内部数据也可以传输到外边网络。家庭网关主要的控制设备包括以下几类:
(1)安防监控,安防、监控、门禁、可视对讲等;(2)家庭娱乐系统:背景音乐,家庭影院等;
(3)家电智能控制:照明系统的智能控制,中央控制系统,智能家居远程控制等;
(4)其他增值系统:窗帘自动控制、紧急按钮、自动抄表、花草自动浇灌等。
3智慧家居发展趋势
智能家居有四大发展趋势:感知更加智能化、终端接入无线化、业务更加融合化、信息安全化。
3.1感知智能化
基于物联网的智能家居控制系统设计,利用光传感器、温度传感器、湿度传感器以及烟雾和气敏传感器等传感终端,能够适应性的进行环境的判断,实现自动诊断和修复,实现家居环境的动态智能感知,除了识别家居室内环境、人、温度、湿度、光线、烟气等之外,还包括指纹、眼球识别等。目前,智能手机的普及和应用,形成了便携式智能家居控制系统,增进了用户与家的沟通。随着4G网络的全面覆盖以及WiFi技术的应用,通过智能手机终端即可实现可视对讲、远程控制和安防监控等,即使用户出门在外,同样能够了解家居环境的情况,并进行有效的控制。
2.2智能家居的传输技术
2.2.1总线型技术
所有设备通信与控制都集中在一条总线上,实现全分布式智能控制,需要应用到总线型技术。利用其双向通信能力,提升了智能家居互操作性和互换性。双绞线总线结构是总线型技术的,总线节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信得以实现,信号传输速率和系统容量都有着明显的提升。总线型技术适用于大区域范围的控制,比如在楼宇、和小区或者别墅当中,是一种操作复杂、成本投入高的信息传输技术。
3.2终端无线化
传统的智能家居往往依赖于复杂的集成和布线,而终端
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电子、通信和计算机专业优势互补在实践方面的研究和实现
刘玉兰,张春志,张尔东(哈尔滨石油学院信息工程与计算机技术系,黑龙江哈尔滨150028)
【摘要】信息工程类专业多样,侧重点各有不同。随着科技的进步,各种工程项目需要的专业知识存在交叉性。而大部分本科院校的实践项目,往往是各自为政独立完成,学生对其他专业的不了解,也造成了所实践的课题应用性不强,过于独立。本文主要研究了我校信息工程系电子、通信和计算机专业各自所存在的优势,并借助于各自专业的优势进行互补式实践,在加深学生本专业的实践能力外,还能系统的了解一个项目所需要的各种专业知识。【关键词】优势互补;电子;通信;计算机;实践教学【中图分类号】G642
【文献标识码】A
【文章编号】(2016)1006-422206-0275-02
引言
电子、通信和计算机专业均为对实践要求比较高的专业,同时存在很大的交叉部分。国内外的电子、通信和计算机三个专业的研究方向主要集中在在各个专业中添加其他两个专业的相关理论知识,但由于本科教学的时间限制,还不能有一个更好的方案来让一个专业的学生掌握与本专业有联系的其他专业的知识。本项目主要针对电子、通信和计算机专业的实践训练进行研究,采用专业优势互补的教学方法来实现各个专业的有效交叉,提高学生对本专业的深入认识,对相关专业的进一步了解,拓宽三个专业教师和学生的知识面,增强教师的实践教学水平,扩大学生的就业面,提高学生的就业率。
计算机专业技术上超过国内的一流学校,是很难的一件事。而进行软硬件结合的开发软件也成了独立本科院校学生更好的与社会需求接轨的一个方向。而计算机专业的学生恰好对硬件了解过少,不知何为通信,何为电子。一旦工作中涉及到这部分内容,不能把计算机专业所学的内容与项目进行有效结合,为编程而编程,项目设计能力不足。同样,电子、通信专业的学生大部分只注重于理论研究与通信方式的研究,对软件编程控制方面则偏弱一些,一旦需要编程就失去信心了。
2优势互补实践教学的主要研究方法
2.1提高学生对专业优势互补的认识
从社会实际状况出发,让学生全面了解电子、通信和计算机各个专业的特色和重要性,随着社会的不断发展和进步,因特网、电子商务、先进的医疗诊断和治疗系统、智能交通灯都是现代人类活动对信息依赖的实例。而使这一切成为可能的是电子、通信和计算机等工程师的协同合作。
1电子、通信和计算机专业实践教学中存在的问题
国内本科院校计算机专业的教学实践仅限于纯粹的软件,和其他专业或者项目脱离。对于独立本科院校来说,要在
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无线化而改变了这一现状,开始让智能家居设备的应用与操作更加简单和便捷,终端无线化是未来新型智能家居发展的重要方向。无线技术的应用,省去了许多操作环节,实现即插即用,充分体现出家居产品的智能化。打破技术壁垒,推广和普及智能家居产品。目前,WiFi、蓝牙、ZigBee等新型无线网络技术开始应用于智能家居系统当中,充分发挥技术优势,根据家居产品的使用情况,选择合适的技术手段,产品可根据情况选择适合的传输技术,有效促进了智能家居终端无线化的发展趋势,逐渐开始取代智能家居家庭网络的有线接入方式,让家居生活变得更加简单、便捷。
生活中来,与家电设备连接起来,能够从中获得生活当中的各项数据,而保证生活信息数据的安全性十分重要。由于这些庞大的数据会成为黑客、恶意软件和非授权用户供给的目标,如何防止他人盗取生活信息数据,恶意控制这些设备,需要提升智能家居信息安全化,以保护用户的隐私,这是智能家居未来发展和努力的方向。智能家居信息安全问题给居民用户带来了很大的困扰,这就需要开发和创新针对性的安全产品,妥善解决信息安全问题的同时,能够为用户提供更为优质的家居服务。
3.3业务融合化
M2M技术使得跨应用乃至跨行业的终端之间实现联网,
未来的智能家居业务不再是信息孤岛,通过促进智能家居业务传输协议的IP化,提升业务之间及相关平台的融合度,打通、融合智能家居各子网应用,提升整体业务体验。另外,在保证安全性的基础上,通过终端模块化加载和自动发现协议,终端接入家庭网络会更加自动化,实现即插即用。
4结束语
智能家居概念诞生至今已经有十多年,单品类产品覆盖了家居生活设施的方方面面,比如空调、床、电视、冰箱、温控器、安全监控、智能车库、智能厨房等。但智能家居目前没有统一的操作规范,接口规范,随着大数据、云计算、可穿戴设备、人机交互、物联网等技术的不断兴起与发展,智能家居开始由概念逐渐走入现实生活,走人寻常百姓家。
3.4信息安全化
智能家居的出现给用户带来便利,将互联网融入到家居
收稿日期:2016-3-12