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[摘 要]本文介绍了智能家居系统的网络连接方式，并在此基础上进行了面向移动互联网的智能家居系统的组网方案设计，探讨了其功能模块的实现，旨在为推动智能家居系统的发展起到推动作用。
[关键词]移动互联网；智能家居；组网
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0309-01
智能家居又称为电子家庭、数字家园、家庭自动化、家庭网络、网络家居与智能化家庭。智能家居系统属于整体系统，是由多个子系统组成的，具有各式各样的功能。简单的说，是我们利用现代智能技术手段，将人们生活中繁琐部分进行屏蔽，从而让人们的生活重心放在生活的体验上，并使人们的生活满意度与幸福感得到提升。智能家居系统集成了各种家用电器、音视频设备、安全防范设备、个人信息设备与家居环境监测设备等各种单元，由这些功能单元构成了协同工作的网络。
一、智能家居系统网络方式
（一）有线网络方式
智能家居系统的有线网络连接方式应用较为广泛，其优点在于可靠性高、传输速率高，但有线网络连接也有着其缺点，如施工布线与网络拓扑结构较为复杂，并且灵活性较差。在智能家居系统中使用的有关有线网络技术主要包括了铜质电话线、网络双绞线、光纤和电力载波通信（PLC）。
铜质电话线是xDSL技术进行网络信号传输的载体，该技术下既能够省去布线的成本，同时也能够提供可观的网络宽带。铜质电话线可作为整个智能家居系统的网络接入方式与语音接入方式，如现有的VDSL2技术的速率在短距离下就能够达到上下行百兆速率，但是铜质电话线用于家居组网方式也就力不从心了。网络双绞线是主要的家居网络设备互联方式，绝大部分情况下都是采用网线来组成的家居局域网，随着安卓系统的大力推进，各电视厂商已经将安卓系统集成到了家用电视中，并提供有线网络接口。由于宽带技术的发展，很多小区都是直接使用网线进行的家居宽带网络接入。光纤的使用能够进行长距离与高速率的网络传输，通常架设为主杆网络，随着光纤成本的降低，各大运营商也开始大力的推广光纤的入户，光纤作为家居的有线网络连接方式，能够提供高速的网络连接，也为不同智能家居系统间的数据交互提供可能。PLC是利用现有的电力线，经载波调试解调来进行信号的高速传输，其最大的特点在于不需要施工布线，在有电力线的地方就能够形成组网。其缺点在于容易受到电力线间信号损失与固有脉冲的影响。
（二）无线网络方式
无线通信与有线网络相比具有较好的移动性，并且无需布线，因此受到广大以用户的喜爱，而智能家居系统中无线通信技术的应用也成为了发展的趋势。智能家居系统中使用的无线技术包括了红外、家用射频、WiFi、近距离通信（NFC）、蓝牙与IEEE802.15.4标准。目前最为广泛使用的技术主要WiFi和蓝牙等技术。
WiFi技术是现阶段应用最为广泛的无线组网技术，个人家庭的无线局域网几乎都是依靠WiFi技术实现的，而该技术也是智能家居系统中最为常见的组网方式，具有无线网卡的个人电脑、手机、平板电脑、笔记本、电视等均能够经WiFi组成互联的网络，在智能家居系统中具有足够大的优势。
二、面向移动互联网的智能家居系统组网方案
面向移动互联网，基于家庭控制软总线提供的通信平台，建立起远程的智能家居系统访问通道，并进行远程的智能控制应用与服务。组网方案如图1。
（一）主控单元与从控单元
该组网方案中，以主控单元为核心进行家庭控制网络的组建。其中主控单元的组成包括ARM（或者其他处理器）和各种通信模块，而家庭控制软总线与嵌入式系统为智能家居系统的核心控制单元。从控单元的组成包括通信模块与传感控制模块，其中通信模块是负责与主控单元进行通信的，对于不同的被控对象来说，其从控单元是不同的。主控与从控单元间可采用家庭现场总线系统HBS、X-10、PLC-BUS等来进行底层通信。通常情况下，智能家居系统是要实现ZigBee、X-10与无线频射技术的，其中主控与从控单元的物理连接主要有两种途径，一是主控单元经标准总线接口、网络接口与从控单元连接在同一网络上，主控与从控单元采用相同通信协议栈；二是主控单元与各种从控单元直接连接，并且主控单元应具有各种从控单元的通信设备驱动与接口。采用第二种方式时，需要对主控单元进行自主的研发，而从控单元、被控设备间则采用原有的如红外、射频与有线等物理通信方式。
（二）互联网连接
家庭控制网络经标准网络接口接入家庭宽带，然后由家庭宽带接入互联网，当然也可直接接入互联网。将家用小型数据库、多媒体布设在家庭宽带上，数据库的作用在于进行状态数据、场景定义与控制命令的存储；而多媒体系统则主要用于呈现报警、语音、视频等信息。
（三）监控终端
监控终端指的是移动终端、个人电脑、给予TV的终端等，监控终端运行家庭控制软总线以及监控应用，既可以本地运用，也可以远端运用。移动监控终端经家庭控制网络、移动互联网来实现高速通信。
（四）主控单元与监控终端通信
主控单元与监控终端间的通信是基于家庭控制软总线标准接口的，即Net（TCP/IP），在智能家居系统中将Net抽象成为Socket连接概念，即在进行数据Net封装后在网上进行传输。
三、面向移动互联网的智能家居系统主要功能模块的实现
第一，主控单元。在整个智能家居系统中主控单元为核心控制器，采用的是ARM或者其他处理器，主控单元通过软总线Net接口来进行监控终端的数据传输，并通过所集成的各类型硬件协议驱动、硬件通信接口模块与各种从控单元进行通信。同时，主控单元提供GSM传统接口，进而向用户移动终端发送状态信息与报警。
第二，从控单元。采用ZigBee、X-10与无线频射等技术来实现智能家电控制、安防与智能电表等从控单元，包括空调智能控制、人体热释电检测与安防监控、自动关闭煤气阀、CO检测与报警、电网检测与用电分析、给予RFID的门禁与灯光控制。
第三，远端监控开发。根据用户的需求与布设的从控单元，在家庭控制软总线的上层利用接口对远端监控程序进行开发。该应用程序的核心为状态与事件触发机制，采用Net或者Java开发平台来完成应用程序的开发。同时该应用程序应根据需要灵活的添加其他的应用接口。
第四，数据庫接口、AI接口。数据库接口采用ADO或者ODBC进行接口的封装，进而用作数据传输层面的分布式数据采集与存储，并提供数据的实时访问。而AI接口则用于与第三方移动计算系统、智能预测算法进行互联，从而增加智能家居系统的开放性。
结语
随着3G、4G以及移动互联网的发展，为智能家居系统的开发与发展创造了一个高速的通信平台，同时也使得面向移动通信的智能家居系统能够在应用服务与远程智能监控上得以实现与广泛的应用。大量的实践应用表明，能够用于智能家居系统的技术已经相当成熟，不仅能够为智能家用设备提供合适的基础网络，同时还能够为用户提供便捷的接口，这标志着智能家居系统将在未来获得巨大的发展。
参考文献
[1] 邵鹏飞，王喆，张宝儒.面向移动互联网的智能家居系统研究[J].计算机测量与控制，2012，（2）.
[2] 岳敬华.基于云服务的智能家居系统的研究与设计[D].杭州电子科技大学，2014.
[关键词]移动互联网；智能家居；组网
中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）09-0309-01
智能家居又称为电子家庭、数字家园、家庭自动化、家庭网络、网络家居与智能化家庭。智能家居系统属于整体系统，是由多个子系统组成的，具有各式各样的功能。简单的说，是我们利用现代智能技术手段，将人们生活中繁琐部分进行屏蔽，从而让人们的生活重心放在生活的体验上，并使人们的生活满意度与幸福感得到提升。智能家居系统集成了各种家用电器、音视频设备、安全防范设备、个人信息设备与家居环境监测设备等各种单元，由这些功能单元构成了协同工作的网络。
一、智能家居系统网络方式
（一）有线网络方式
智能家居系统的有线网络连接方式应用较为广泛，其优点在于可靠性高、传输速率高，但有线网络连接也有着其缺点，如施工布线与网络拓扑结构较为复杂，并且灵活性较差。在智能家居系统中使用的有关有线网络技术主要包括了铜质电话线、网络双绞线、光纤和电力载波通信（PLC）。
铜质电话线是xDSL技术进行网络信号传输的载体，该技术下既能够省去布线的成本，同时也能够提供可观的网络宽带。铜质电话线可作为整个智能家居系统的网络接入方式与语音接入方式，如现有的VDSL2技术的速率在短距离下就能够达到上下行百兆速率，但是铜质电话线用于家居组网方式也就力不从心了。网络双绞线是主要的家居网络设备互联方式，绝大部分情况下都是采用网线来组成的家居局域网，随着安卓系统的大力推进，各电视厂商已经将安卓系统集成到了家用电视中，并提供有线网络接口。由于宽带技术的发展，很多小区都是直接使用网线进行的家居宽带网络接入。光纤的使用能够进行长距离与高速率的网络传输，通常架设为主杆网络，随着光纤成本的降低，各大运营商也开始大力的推广光纤的入户，光纤作为家居的有线网络连接方式，能够提供高速的网络连接，也为不同智能家居系统间的数据交互提供可能。PLC是利用现有的电力线，经载波调试解调来进行信号的高速传输，其最大的特点在于不需要施工布线，在有电力线的地方就能够形成组网。其缺点在于容易受到电力线间信号损失与固有脉冲的影响。
（二）无线网络方式
无线通信与有线网络相比具有较好的移动性，并且无需布线，因此受到广大以用户的喜爱，而智能家居系统中无线通信技术的应用也成为了发展的趋势。智能家居系统中使用的无线技术包括了红外、家用射频、WiFi、近距离通信（NFC）、蓝牙与IEEE802.15.4标准。目前最为广泛使用的技术主要WiFi和蓝牙等技术。
WiFi技术是现阶段应用最为广泛的无线组网技术，个人家庭的无线局域网几乎都是依靠WiFi技术实现的，而该技术也是智能家居系统中最为常见的组网方式，具有无线网卡的个人电脑、手机、平板电脑、笔记本、电视等均能够经WiFi组成互联的网络，在智能家居系统中具有足够大的优势。
二、面向移动互联网的智能家居系统组网方案
面向移动互联网，基于家庭控制软总线提供的通信平台，建立起远程的智能家居系统访问通道，并进行远程的智能控制应用与服务。组网方案如图1。
（一）主控单元与从控单元
该组网方案中，以主控单元为核心进行家庭控制网络的组建。其中主控单元的组成包括ARM（或者其他处理器）和各种通信模块，而家庭控制软总线与嵌入式系统为智能家居系统的核心控制单元。从控单元的组成包括通信模块与传感控制模块，其中通信模块是负责与主控单元进行通信的，对于不同的被控对象来说，其从控单元是不同的。主控与从控单元间可采用家庭现场总线系统HBS、X-10、PLC-BUS等来进行底层通信。通常情况下，智能家居系统是要实现ZigBee、X-10与无线频射技术的，其中主控与从控单元的物理连接主要有两种途径，一是主控单元经标准总线接口、网络接口与从控单元连接在同一网络上，主控与从控单元采用相同通信协议栈；二是主控单元与各种从控单元直接连接，并且主控单元应具有各种从控单元的通信设备驱动与接口。采用第二种方式时，需要对主控单元进行自主的研发，而从控单元、被控设备间则采用原有的如红外、射频与有线等物理通信方式。
（二）互联网连接
家庭控制网络经标准网络接口接入家庭宽带，然后由家庭宽带接入互联网，当然也可直接接入互联网。将家用小型数据库、多媒体布设在家庭宽带上，数据库的作用在于进行状态数据、场景定义与控制命令的存储；而多媒体系统则主要用于呈现报警、语音、视频等信息。
（三）监控终端
监控终端指的是移动终端、个人电脑、给予TV的终端等，监控终端运行家庭控制软总线以及监控应用，既可以本地运用，也可以远端运用。移动监控终端经家庭控制网络、移动互联网来实现高速通信。
（四）主控单元与监控终端通信
主控单元与监控终端间的通信是基于家庭控制软总线标准接口的，即Net（TCP/IP），在智能家居系统中将Net抽象成为Socket连接概念，即在进行数据Net封装后在网上进行传输。
三、面向移动互联网的智能家居系统主要功能模块的实现
第一，主控单元。在整个智能家居系统中主控单元为核心控制器，采用的是ARM或者其他处理器，主控单元通过软总线Net接口来进行监控终端的数据传输，并通过所集成的各类型硬件协议驱动、硬件通信接口模块与各种从控单元进行通信。同时，主控单元提供GSM传统接口，进而向用户移动终端发送状态信息与报警。
第二，从控单元。采用ZigBee、X-10与无线频射等技术来实现智能家电控制、安防与智能电表等从控单元，包括空调智能控制、人体热释电检测与安防监控、自动关闭煤气阀、CO检测与报警、电网检测与用电分析、给予RFID的门禁与灯光控制。
第三，远端监控开发。根据用户的需求与布设的从控单元，在家庭控制软总线的上层利用接口对远端监控程序进行开发。该应用程序的核心为状态与事件触发机制，采用Net或者Java开发平台来完成应用程序的开发。同时该应用程序应根据需要灵活的添加其他的应用接口。
第四，数据庫接口、AI接口。数据库接口采用ADO或者ODBC进行接口的封装，进而用作数据传输层面的分布式数据采集与存储，并提供数据的实时访问。而AI接口则用于与第三方移动计算系统、智能预测算法进行互联，从而增加智能家居系统的开放性。
结语
随着3G、4G以及移动互联网的发展，为智能家居系统的开发与发展创造了一个高速的通信平台，同时也使得面向移动通信的智能家居系统能够在应用服务与远程智能监控上得以实现与广泛的应用。大量的实践应用表明，能够用于智能家居系统的技术已经相当成熟，不仅能够为智能家用设备提供合适的基础网络，同时还能够为用户提供便捷的接口，这标志着智能家居系统将在未来获得巨大的发展。
参考文献
[1] 邵鹏飞，王喆，张宝儒.面向移动互联网的智能家居系统研究[J].计算机测量与控制，2012，（2）.
[2] 岳敬华.基于云服务的智能家居系统的研究与设计[D].杭州电子科技大学，2014.