智慧家庭打造生态、和谐、低碳的生活环境

一直以来，建筑的智能化和家居的自动化等技术被认为是高级办公室、高档公寓以及豪华会所的专有概念之一。随着技术的逐步发展和成熟，随着无线通信等相关技术更加廉价与便捷的实现，“智慧家庭”将最终为大众所接受，这一领域的各项相关应用也将得到更加广泛的发展与普及。未来的“智慧家庭”将基于通用计算平台构建现代家庭综合控制系统，可以与所处居家中的其他传感探测装置以及其它设备相链接，构成一个闭环、相互通信的智能生活环境。在这样一个环境之中，通过传感器探测到各种温度、湿度数据，系统将可以自动地调节居住环境的舒适程度；而且系统将可以通过检测住户的行为，做出适当的反应，提供必要的以及额外的服务功能（比如，监控各种异常情况，协助住户完成各项日常的活动；在未来的老龄化社会中，帮助和照顾老年人打理居家生活等）。

可见，未来的“智慧家庭”将为我们构造一种低碳、生态、活力、开放、和谐、共享的生活环境。而这样的生活需要科技支持，将集云计算技术、物联网技术、4G移动技术、标识技术为一体，构建先进的有线、无线网络，实现无处不信息。

一、云计算和物联网在智慧家庭中的应用

当前，物联网(InternetofThings，IoT)和云计算（CloudComputing）已经成为业界甚至全社会的热点。一方面，物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用标识技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策的目的。云计算的超大规模、虚拟化、多用户、高可靠性和高可扩展性等特点正是物联网规模化和智能化发展所需的技术，因此将云计算和物联网技术应用于智能家居系统中，构建基于云计算的家居物联网信息平台，可更好地推动智能家居行业的快速发展，满足人们快速增长的物联网应用需求。

目前智能家居领域仅仅局限在人与物之间的交流，一定程度上满足了人们文化、生活与娱乐需求。更多的智能家居领域应用伴随着不断涌现的便捷性、多元化需求而日益发展，基于物联网的智能家居应用已经成为未来的发展趋势，而云计算基础设施为采用物联网技术带来的更多海量数据的计算与存储问题奠定了基础，已经成为推动智能家居应用更加智能化的核心动力。智能家居在当今社会经济水平发展阶段，更多地要求加强物与物之间的自由沟通，物联网技术就解决了这样一个问题，为实现高度智能化提供了手段。物联网与我们熟悉的互联网相比，从一定程度上解决了物与物、人与物的链接与通讯问题，而云计算技术则为他们之间的通讯与交流打造一个更为高效宽阔的平台。

近年来，智能家居领域的发展趋势，除了原有的一些灯光控制、红外控制、窗帘控制、远程控制等相关技术，特别是以RFID为代表的更多物联网识别技术的广泛应用，创造出人们所需的智能手段。这些技术之所以可以高度发展、广泛应用，其根本在于现阶段有了支撑这些技术的基础设施。这个基础设施是针对应用物联网技术带来的更多海量数据的问题而产生的云计算。

基于云计算的后台服务需要大量的计算、存储资源，如视频网站、图片类网站和更多门户网站。伴随着物联网行业的高度发展和应用，将来每个物品都可能存在自己的识别标识，都需要传输到后台系统进行大量逻辑处理，不同粒度级别的数据，各类行业应用的数据皆需要计算存储，这就是海量数据。

而海量数据的存储和计算，以及海量数据的挖掘和分析，皆需要强大的系统后台支撑，只能通过云计算来实现。通过云计算整合一切可以整合的计算资源、存储资源，来共同处理全球化智能家居业务的请求，并通过按需使用方式灵活扩展相应的计算、存储资源，联合物联网资源，作为“智慧家庭”的重要支撑平台。 [page]

二、4G移动技术在智慧家庭中的应用

3G风潮还没过去，4G似乎就已经到来了。4G是第四代移动通信及其技术的简称，融合LTE、WiMAX以及“演进的3G技术”为一体，能够传输高品质视频图像，以及图像传输品质与高清电视画质相媲美的技术产品。如果说3G能为人们提供一个高速传输的无线通信环境的话，那么4G会是一种超高速无线网络，一种不需要电缆的信息超级高速公路，这种新网络可使电话用户以无线及三位空间虚拟实境连线。未来的4G通信将使得人与人之间的交流更加流畅，特别是构建一条人与机器之间自由交流通道，推动整个“智慧家庭”朝着综合化、智能化、全球化、个性化方向发展。基于4G移动技术，未来的“智慧家庭”将采用有线方式和无线方式相结合，构建先进的有线、无线网络，实现无处不信息，保证高速外网数据通道的环境下内网信息流高效、灵活地传递。系统的设计应遵循以下原则：

1、模块化设计。

系统应采用模块化结构，各个厂商使用统一的接口标准和通信协议，用户的需求可通过增加模块或更改应用程序即可实现，即使在使用阶段，当功能发生更改时，如空间分隔等，只需调整应用程序即可，适用于家居智能化的各种应用模型。

2、集中管理与分散控制结合。

家庭内部网络信息流通过家庭网关与4G网络进行有效地交互，实现系统管理，保证内外网信息流高速有效地控制。未来家居智能化程度决定该系统的优越性，因此为了保证各种场景的智能化控制，将采用家庭网关对各个控制节点进行统一管理，而各个节点对节点上所有电器设备进行分散控制，构建家庭内部层次化网络结构，实现集中管理与分散控制有效结合。

3、大量采用Wi-FiDirect技术。

面对未来智能家居全面接入Internet，全面引入“云”服务概念的时代，有线信息流传输难以满足这些要求，唯有当前主流的WIFI技术特别是Wi-FiDirect技术能够全面应对家居控制和多媒体应用以及各种在线服务的要求。各种Wi-Fi设备，从电脑到手机到电脑外设、再到家电等，符合Wi-FiDirect标准的设备无需路由器，就可以方便的和其它设备实现直接连接，传输数据或共享应用，为家庭内部信息流传输构建另一条高速通道。 [page]

三、标识技术在智慧家庭中的应用

在“智慧家庭”时代，标识技术将是最为关键的技术领域之一。它所研究的方向是如何在物品与我们通常所说的唯一标识或者唯一编码(UID)之间建立起一一对应的关系。通过使用标识技术，我们就可以在各种环境和情况下对物品或者实体进行识别。未来的“智慧家庭”不仅能实现居家电器设备的控制和安防监控，还将渗透到医疗技术、医疗卫生和医疗保健领域，构建人体局域网络，实现人体参数监测和定位，借助物联网将实时信息传输到云服务平台上。

首先，随着RFID传感器的普遍使用，特别是各种可以采集病人状态、医疗参数和药品配送信息的云服务平台被搭建起来以后，“智慧家庭”将在医疗卫生和保健领域发挥重要的作用，从一般老百姓到整个社会都将从中获得越来越多的切实利益。第一，在这样的环境下，我们将可以建立起更加完善、更加便捷的疾病监控和预测系统，可以保证我们提前预防各种传染性疾病的威胁。第二，当遇到意外情况或者突发公共卫生事件的时候，这样的环境也将可以帮助我们做出及时地反应，适时地联系和协调各种医疗机构以及医疗资源。

其次，随着传感器技术的进步，廉价的、内置有网络通信能力和远程监控能力的设备将得到大范围的应用，未来的“智慧家庭”将可以整合各种相关技术（如：传感器、RFID、NFC—近距离通信、蓝牙、ZigBee等技术），这将允许我们在更高水平上测量和监视各种重要的人体生命特征（比如：体温、血压、心率、胆固醇、血糖含量等）。

再者，随着可以植入人体的无线可标识设备被越来越广泛地用来记录人们的健康状况，“智慧家庭”则可借助人体局域网络实时记录这些详细信息，通过物联网传输到基于云服务的医疗卫生监控系统中，帮助我们在各种紧急情况发生的时候尽可能挽救每一位病人的生命。

未来的“智慧家庭”将大范围地采用标识技术，在人体内部和周围建立起一定区域的网络环境。同时这种人体网络环境将通过“智慧家庭”系统中的智能网关与其他网络进行通信和链接，帮助人们同自己的主治医生、急诊服务以及那些负责照料自己生活的人员进行及时的联系，协助整个医疗系统的参与者随时随地了解他们的情况，及时果断地采取各种处理措施。

总之，未来的“智慧家庭”可以看作是现有人与应用之间交互的扩展，只不过这种新的交互是通过“物”这个层面上的交流和融合来实现，必将给现在传统技术的应用带来更大的附加值，扩展这些技术的使用范围，打破现有本地化的限制，渗透到与人类相关的各个领域。（作者系厦门立林科技有限公司总工程师）