智能家庭十篇

智能家庭篇1

关键词 家庭；智能化；自动控制；安全便利

中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）69-0048-02

0引言

1 家庭智能控制系统概述

1.1概念、目标和组成

家庭智能系统是一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制以及家庭安全防范等功能于一体的智能控制系统。以现场总线、以太网、HFC、公用电话网、无线网等传输网络为家庭智能控制系统提供了物理条件，以现场总线为其提供了应用操作条件，网络技术为其提供了技术手段。这项系统由许多部件构成，其中有：家庭控制器、路由器、系统服务器、CMTS、交换机、控制器、通信器、无线收发器、各种探测器、传感器、执行机构以及打印机等。

1.2系统的分类以及及其特征

家庭智能控制系统根据网络输出的不同，可分为如下几类：

1）采用公用电话网的家庭智能控制系统。这项家庭智能控制系统内装有一个收发器，这个收发器与电话线连接在一起，因此它是通过电话网络来传递信息。这项家庭控制系统非常实用，能够使用户满意，并且还能减少布线的使用，节省成本；

2）HFC的家庭智能控制系统。这项系统的家庭智能控制系统的主要特征是将Cable Modem装在其控制器内，它是通过有线电视的HFC网络来传递信息。其优点也表现在功能和布线上。

HFC网络采用的共享方式，其共享带宽为36Mbit/s。但在上网高峰期，网速会变慢。由于设备费用较高，用户网络开通费用也较；

3）以太网的家庭智能控制系统。该系统的家庭智能控制器配置了以太网网卡，利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和家庭智能控制系统。以太网传输速率较高，根据传输距离的要求，通常采用5类以上4对双绞线、多模光缆或单模光缆；

4）LonWords的家庭智能控制系统。使用一个覆盖全部ISO/OSI标准七层通信协议和开放性的LonWords总线技术是这项系统的基本特征，一台系统服务器上可以连接很多LonWords路由器，数量可以达到127台，连接在LonWords路由器上的家庭控制器数量最多可以达到63台。在LonWords通道中，每台家庭控制器相当于一个网络节点。这个网络节点由神经元芯片、振荡器、电源、一个收发器、监控设备接口的I/O设备（电路）以及存储器等。LonWords通信距离为两千多米，如果超过这个距离，安装一个中继器就可以解决问题。信息传播速度在最快情况下可以为1.25Mbit/s。双绞线是其经常用到的传输线，不过有时候也会用到同轴电缆或电力线；

5）RS485的家庭智能控制系统。主从式网络是这项系统的RS485串行接口总线，通信连接方式采用半双工、采用双向单信道。双绞线是RS485串行接口总线的传输线，传播速度如果是10Mbit/s，传播距离可以达到12m，如果传播速度是1Mbit/s，传播距离可以高达1200m；

6）无线网的家庭智能控制系统。通过无线来传递信息是这项家庭智能控制系统的主要特征。这项系统采用无线作为传输的手段，很容易达到用户的要求。

1.3家庭控制系统的主要用途

1）红外遥控学习：信息控制的方法类似于模仿传统家用电器红外遥控器，存储控制代码时按照家居协议来进行；

2）家电遥控：传送家居控制协议规定中的控制代码时，采用网络、短信息等手段，然后通过解析控制码，利用存储的红外线遥控控制信息的方式，对家具等各项设施实施远程遥控；

3）灯光控制：可以根据环境的不同设置不同的灯光，也可以按照预定模式来进行；具体来讲，在对每个房间的照明设备的开关进行控制时，可以按照预先设定好房间照明设备启动或关闭的时间进行，当然房间的亮度也可以自由调节；

4）数据采集：传感器能够把家庭信息采集起来，网络和短信息可以实现信息的查询；还可以对各种家用表具，比如电表、燃气表、水表等进行数据采集，小区物业管理系统可以直接接收到各项数据内容；

5）电动伺服机构：用户可以预先设定的时间程序，通过网络或者发送短信息，远程遥控窗帘进行开启或者关闭服务；

6）远程监控：可以远程监控家用电器，像家中的热水器、电冰箱等都可以按照预先程序被用户监控；此外，用户可以根据房间温度、湿度等条件的变化监控空调；

7）家庭安全：在维护家庭安全方面具有重要作用，有多项报警内容，可实现防盗报警、火灾报警等。

2智能家居控制系统的逻辑结构

根据我国家用电器行业的具体情况，在家用电器生产商各自独立、互不兼容和家用电器非数字化、智能化的情况下，充分考虑了系统的安全性、可靠性、交互，将智能家居控制系统主要主要分为对外接口模块、主控制模块以及终端设备模块。逻辑结构如下：

3几种典型的家庭智能控制系统

3.1家电的远程控制系统

家电的远程遥控有以下几种方式：

1）遥控家电方式

遥控技术是控制器与被控物体有一定距离并实现控制的一种技术。遥控家电方式现已发展为多种类型，包括：无线电遥控、有线遥控、红外线和超声波遥控等。距离仍是其最大的限制因素。

2）PC远程控制家电

在有网的条件下，都可以通过上网登录到家里PC的Web页面节能型家电控制。优点是稳定可靠，可进行各种控制。缺点是只能在网上控制，有可能存在网络安全隐患，家电须联网。

3）手机短信控制家电

当前，手机已具备远程控制功能，成为智能控制的一个成员。手机编辑短信发到家里的网关，收网关传到家电控制器，家电控制器对短信指令进行分析与解读，从而实现家电的控制。这种方式方便灵活，但人需记住控制指令，在技术实现上也有很大的挑战性。

4）手机上网控制家电

用手机代替电脑，使用起来更灵活了，缺点是无论是2G还是3G，上网速度与电脑相比，仍较慢而不稳定，手机上网话费较多，实现技术难度很大，比较难控制。

5）通过拨打固定电话控制家电

现代电话网络是由交换机和电话传输线共同组成，其性能、可靠性都非常高。优点是方便实用，实现的技术难度不大，比较容易实现控制技术。

3.2家电智能照明控制系统

普通照明控制系统分类：

1）传统照明控制方式

传统的照明控制的实现多是手动控制，包括利用设置在灯具配电回路中的开关来控制配电回路的通断以及利用设置在灯具配电回路中的手动按钮调节供电回路中的电气参数等手段，从而实现灯光的明暗调节。

2）自动控制方式

数字控制技术是这种控制方式的核心。由控制中心发出信号，控制器控制交流接触器的分合，从而实现灯具开关控制。显而易见，这种控制方式更方便、简单，摒弃了传统手动控制的分散弊端，使用户用着更舒心。

智能照明控制系统分类：

1）集中式智能照明控制系统

集中式智能照明控制系统主要以中央控制节点为中心，把若干节点连接起来的辐射式互联结构，也就是星形拓扑。实际上是在中央控制器CPU上连接上照明设备的控制器和控制面板灯设备，数据包是由中央控制器向照明控制器末端执行单元传送。

优点是照明效果很高，诊断和排除问题很容易，便于存储或读取协议，传输的效果很好。缺点是由于太受中央控制器的制约，所以系统不够安全，从资金投入来看，也不划算。

2）分布式智能照明控制系统

分布式智能照明控制系统以中央监控为中心，组建控制主干网和多个子控网。系统将原控制中心的控制功能分散给系统中的每一个模块，这样，即使控制中心出现了问题，系统也不会出现瘫痪。

优点是方便地实现了节点间互相监测与控制，解决了现场设备的点对点连接方式带来的弊端同时也增强了系统的可靠性，实现智能化管理。

4 结论

据市场调查，现在家庭智能化只是少数人多的专利，还未能在全国范围内普及。实现家庭智能化需要顶端的自动控制技术和设备，专业性强，所需的成本也比一般要多一些。在中国，经济水平同以前相比发生了翻天覆地的变化，因此，家庭智能化仍然是自动控制技术的发展潮流和趋势，可以说有很大的市场和发展空间。

参考文献

[1]孙玉，数字家庭网络总体技术.北京：电子工业出版社，2007.

[2]周洪，胡文山，张立，等.智能家居控制系统.北京：中国电力出版社，2006.

智能家庭篇2

第二种是选择专业公司为您的家设计与定制，这样将花费10000美金以上。是的，这是个5位数的报价，对于家庭智能化设计来说这是非常昂贵的。

您现在可以有第三种选择了，通过家庭智能化控制的专业软件使得这一切成为可能。这种选择归功于模块化的设计，它包括基于多种标准的产品。如果您预先做些详细的准备的话，您可以将家庭智能化的预算控制在5000美金以内，且可以完成更多的事情。它是可升级的，在以个人计算机为基础的系统升级是非常容易。

以个人计算机为基础的家庭智能化系统主要的优点是高附加值。与其购买一套迎合大众需求的系统，不如去选择一套为自己特别定制设计的系统。一套自己定制的系统是令您满意的，因为它完全按照您的需求所精确设计，虽然要花费大量的时间设计和安装，但带来的回报更高。

另外的一个优点是系统使用IP(因特网协议)作为程序的底层协议。因为这是个开放的系统，IP协议的使用使系统规划变得容易同时还可承担更复杂的系统建设和扩展。除此之外，因为它是以网络为中心的，您可以通过一台标准的家用电脑和您熟悉的程序界面来控制整套系统。

家庭智能化预算

您能用5000美金实现什么样的基于计算机控制的家庭智能化?也许您的期望非常有限，比如可以控制两个房间的照明，也许能够控制房间里的暖气，在显示屏上的控制面板中设定每个房间的温度。

事实远非如此，因为这一低预算系统是以个人计算机网络为基础的，您可以通过全球任何一网的电脑对其进行控制。美国麻省一家家庭控制管理系统公司Homelogic的销售副总裁JoeLautner说：“因为每个控制器都有个独立的IP地址，您可以从任何地方发出控制指令。”

按照预算，所有必需的布线将被安装在大约2500-3000平方英尺的房间里面，但是屋主无法在每个房间控制每个系统。麻省Transitions IT总裁PhilipSee建议：“房主只要把墙壁中缆线拉出来然后在它上按一个控制器，或者仅仅在缆线上留下一个线头，这样以后添加新的系统就要方便的多。”

当有更多资金投入预算时，会有更多的系统您可以控制，包括安全、视听、通讯、供水、车库、管道，就算天空的边界是有限的，您的预算始终都可以无限的投入。

随着步骤的深入，您也许在开始会觉得设计和安装家庭智能化系统比自己动手施工要复杂的多，其实那只是应用于技术有关的一小部分。随着大量可供选择系统的加入将会有更多复杂的事情和更多的资金投入，要决定的事情还有很多。以下关于家庭智能化系统组成部分的论述，会给您带来很大帮助。

软件

如果您决定自己动手的话，您可以购买包含家庭智能化软件的电脑光盘。它可以将电脑与您打算控制的设备相连接，电脑发送指令自动匹配到相应的设备上，例如照明或者温控。显示器上的操作界面也从简单的文字输入转变成易于理解的图形用户界面，界面上将显示所有可控制设备的图标。

相反，如果您购买一套由安装商提供的整个系统，在软件被安装之后，您通常会看到一个老套的图形系统界面。

有线VS无线

在进行设计的阶段，您需要考虑是否和如何在家中使用有线布线。电气、智能家居等行业运用“结构化布线”来描述线缆在墙内穿梭和节点遍布房屋的布线方式。还有一种选择就是使用无线技术。

结构化布线通常被认为比无线更可靠，因为它不像无线那么容易扰。然而，当您想要移动控制器，好比触控式屏和安装过的辅助键盘。结构化布线的安装费用更贵且缺乏灵活性。由于结构化布线被认为完善又免维护，所以大多数都在选择这种方式。

安装必需网络电缆(CAT-5或CAT-6)最好的时机，是在建造新住宅或者旧房改造的时候。只要事先计划安装好了电缆，即使当时并不打算立即使用，在之后的日子里升级、添加组件或控制器，一切将会变的很容易。

控制器

除了您的个人电脑软件界面之外，您可能想要安装独立的控制器来管理您的家庭智能化系统。那么就有个不能忽视的问题：您会使用什么类型的控制器。有限的预算也许您只能去选购键盘，但更充足的资金将可以令您添加更好的触摸屏。价格在700美金左右的触摸屏可以使您仅用简单一按就能实现众多的功能，而用键盘的话则需要记住很多不同的指令来控制设备。

模块

模块可以令您能够控制家里某样特定的物品，比如一座台灯或者一件电器。您只要将X―10或UPB(UniversalPowerlineBus通用电流总线)模块插入想要控制的装置中，且将模块插在墙壁的接口上(控制型的接口也可以)。模块就和整个房间的电力线网络相连，可以通过控制装置或电脑控制软件进行控制。

一般情况下，每个X―10模块价格是50美金。UPB模块是基于新技术但还未大批量生产，所以它通常要昂贵的多。这些装置可以从很多的制造商处购买到，如H A I，ActiveHome、Leviton。当照明系统被安装后，您将需要用可控制开关替换现有的开关，X-10墙面开关每个大约40到80美金。

完成

一旦安装完必需的计算机软件后，电脑就直接获得房屋的控制权，也可以说它已经开始保护您的家了，但是可别让贼知道其中奥妙了。您可以设置让房间周围的灯在不同的时间开关，呈现一种房内始终有人在的假象。例如，您可以设置楼梯下的灯于下午6点亮10点关闭，楼上的灯于晚上10点亮一个小时后熄灭。

提醒

您是否正在建设一个新的住宅或改造您现有的住宅?您最好找个行家来帮助你!他应具有家庭智能化的专业知识和经验，同时能够按照您的需求一步步的去实现最佳效果。从某方面来说，他可能会是您的建筑师或者是设计师，但如果您有更多复杂的需求，您可能就要从定制安装公司获得更专业的帮助。

当您就系统的组成等做出重大决定的时候，您的建筑师或安装师应该让您事先对其有充分的了解。通常一个家庭智能化系统应该在屋主和设计师之间讨论之后，才能进行设计和安装。您应该很明确的了解哪些内在系统是您想要控制(照明、气温、安全等等)和在哪控制的，比如键盘和触控屏，他们应被安置在整套住宅的每个合适位的置上。

此外，您应该了解到安装的时间表，安装和调试完所有的布线和系统模块通常需要花费一到两周时间。

智能家庭篇3

只需要看一下市场上的养生书籍有多火爆，就可以知道人们对健康养身的关注达到了何种程度。在这种重视之下，健康软件、健康硬件越来越多地进入家庭应用场景，也因此使人们的家居生活变得更加智能。

环境、医疗、理疗：3大智能健康形式

在家庭健康的需求和商机刺激下，很多家居产品多了健康监测功能，很多医疗监测产品有了智能属性。目前已有的智能家居产品大致可以分为环境健康、医疗健康、放松理疗3大类。

室内环境是人们生活、工作的主要场所，空气和水是最被关注的两大领域。长时间暴露在有污染的室内空气环境中，污染物对人体的累积危害非常严重。室内空气污染物来源广泛、种类繁多，颗粒物、化学污染物、微生物污染物等各种污染物对人体有不同程度的危害，根据空气检测仪的检测结果值，可以判断室内各项污染物质的浓度，并进行有针对的防控措施。除污染物外，湿度、温度也是跟健康相关的空气指标。空气果、Nest温控器都是此类装置，空气果能够为用户提供智能空气检测，支持湿度、温度、二氧化碳、PM2.5等数据的检测和提醒。智能温控装置Nest 可以通过记录用户的室内温度数据，智能识别用户习惯，并将室温调整到最舒适的状态；防止饮用水污染也是家居健康的一大重要课题。饮用水中的致病病菌或有毒、有害的物质都在威胁着人们的健康，引起污染的原因包括水源污染、管网污染、二次供水污染等各种因素。据世界卫生组织调查，人类80%的疾病与生活饮用水不安全有关。而随着人们对于“饮水安全”的高度重视，净水器也将变得越来越畅销，也变得越来越智能化。

家居医疗产品在数字医疗、智慧医疗的背景下也开始了智能化进程。不同于上一类别对室内环境的监测，这一类别主要是对人体的健康监测。体重、体温、血压、血糖、脉搏、心率等各种人体健康参数的监测都由传统的检测仪变成了智能检测仪。智能体温计、体重仪、血压计、睡眠心率检测仪市场上这类产品数不胜数，借助智慧医疗，患者每天在家里就可以自己做体检。借助传感器、物联网技术，医疗产品采集的健康数据可以实时传医院，一旦发现数据异常，医生可通过可视化设备立即进行干预并及时处理。除了健康监测，家居智能医疗健康还包括康复治疗、看护监护、临终关怀等各种场景的应用。

放松理疗是家居健康领域的又一类产品，利用微弱的外部物理刺激引发人体的生理反应，进而通过这些反应影响人体的功能，使人体舒缓放松，如葱油饼手法的SPA，更多的是应用在慢性疾病的恢复和治疗。

实用、精准、价格：走进寻常百姓家的阻碍

尽管前景看好，需求看涨，但不得不承认的是目前智能家居健康类产品与大众需求对接并不顺畅。产品与需求之间的错位直接导致了市场繁荣的压抑，始终有一层隔膜在阻碍，商家点不燃用户的兴趣点，用户不认可商家的产品。

刚需？强需求未刚需。健康是刚需，健康产品并不都是刚需，甚至离强需求都很远，可以满足用户的一部分需求，却无法提供进一步的帮助，结果往往导致用户望而却步。在很多移动医疗或是智慧医疗的论坛上，一些创业者也包括部分在这一行业浸淫已久的“专家”，他们信誓旦旦地说着自己的这一产品将解决百万甚至千万人的健康隐患，语气坚定、眼神坚毅，却总还缺乏一些信服力。其实所做的多半是智能体重仪、体温计等一些入门较低的健康类设备，主要工作是帮你记录一下相关的生理指标，仅此而已。与此同时，也能听到一些冷静的声音，他们规规矩矩地将业务范围限定在了慢病管理领域，目标客户也就自然而然地限定在了心脏病、慢性呼吸系统疾病和糖尿病等慢性病患者，而这些患者对家用医疗器械才有着真正的刚需。

实用？实际并不好用。没有精准地把握住用户的需求，也就不会有多大的实用价值。现在很多宣称智能的家用医疗健康类产品多半只能做一些数据记录功能，最多给出一些众所周知不痛不痒的建议，并将相关信息发送给关联的家人手机上，对于数据的挖掘和数据的分析都还远远不够。这其中深层次的原因是缺乏专业的医生资源和完善的数据模型对采集到的用户信息进行量化分析和匹配。而对于监测家居空气环境的设备，除了简单的监测功能却不会起到根本性的净化空气的作用，就算是简单的监测功能也很容易在现有的空气净化设备上集成，与其它家庭设备之间的互通互联功能也没有任何技术上的障碍。

精准？医生并不推荐。这一因素主要是针对家居医疗产品而言的，在智慧医疗中，非常尴尬的一点是职业医师和专业医院并不认可智能产品的数据，很大一部分原因在于数字医疗仍处于起步阶段，发展并不成熟，家用消费级医疗器械的数据精准度还完全达不到临床使用的要求。早前央视新闻播出“指尖上的医疗”，结论是“可穿戴医疗设备数据只能当参考”，虽然只点名了可穿戴医疗设备，其实很多家用设备同样摆脱不了数据不可靠的窘境。之前在某厂商展会上看到一款无创血糖仪，问及精确度，表示产品定位于家用健康设备，非医疗器械，可见在测量精确度上还有很长的路要走。

价格？勉强能接受。贵和性价比是某一产品被市场大规模认可之前必须考虑的重要问题。单从售价方面来看，智能健康设备的价格要远高于传统健康产品，传统体温计和智能体温计的价格相差不止10倍，而后者却并不能同等地提供接近十倍的价值和便利，消费者当然不会买账了。即便有类似小米的魄力将产品定价为79元，消费者就算买回来也会很快把它像垃圾一样丢在一旁：因为健康无小事，将就不得。

智能家庭篇4

内省智能包含：能够认识自己的长处和短处，意识到自己的内在爱好、情绪、意向、脾气和自尊。喜欢独立思考的能力。简单说就是“认识自我”的能力。

很多父母常常忽视婴幼儿内省智能的培养，认为孩子小，无法认识自己。其实。婴儿从出生开始就在建构其最初的内省智能了，这是在与环境特别是父母的相互作用中进行的。

家庭训练法

1.自制表情记录卡

通过完成这个表格，培养宝宝积极乐观的情绪情感，训练自我评价的能力。

Step1：准备二张画好表格的纸，横行7个格，分别写上星期一至星期天；竖行3个格以上，表示不同的心情；再准备一些画有不同表情的小卡片，如笑、哭、生气、愤怒、调皮、忧伤等。

Step2：每天睡觉前，爸爸妈妈和宝宝一起在当天的表格中，根据不同心情贴上不同表情的卡片。高兴就贴一张笑脸，不高兴就贴嘴角向下撇的表情卡。

Step3：重要的是鼓励宝宝边贴边说出自己的心情。如：“今天我过生日，收到很多礼物，特别高兴，所以贴笑脸”；“妈妈答应带我出去玩儿，结果妈妈说话不算数，所以我有点儿生气”……这样可以让不好的情绪得到及时的宣泄。

Step4：一周下来，和宝宝一起数数得了几张笑脸，问他是不是笑脸很好看，鼓励他做一个爱笑的宝宝。

2.建一个宝宝成长记录册

这些记录册是父母给孩子的最好的礼物，会陪伴孩子的一生。

Step 1：准备一个A4纸大小精美漂亮的笔记本作为记录册。

Step2：出生时的手印、脚印；长出第一颗牙时的照片；蹒跚学步的照片等等，按照时间顺序粘贴到记录册里。

Step3：记录册里还应有爸爸妈妈写的宝宝的成长过程，如：为什么给宝宝取现在的名字，宝宝是什么时候会叫爸爸妈妈的以及成长中的小故事等。

Step4：爸爸妈妈可以经常和宝宝一起翻阅记录册，让宝宝了解自己的成长过程，从中感受父母对自己的爱，也体会父母养育自己的辛苦。

3.照镜子

0～3岁是自我意识萌芽的阶段，在这一阶段中，父母要经常引导孩子照镜子。

Step1：1岁以内可以由父母抱着宝宝照，会站会走以后可以自己照。其目的就是为了引导宝宝认识自己身体的各个部分，了解自己的性别，为自我意识的萌芽奠定基础。

智能家庭篇5

关键词：智能化，智能小区，家居自动化

 

1. 引言

智能化小区建设要使住户不仅仅体验到传统意义上的住宅功能，更能享受到快速上网、便捷通讯、安全保障、丰富娱乐生活、优质物业管理等智能化小区特有的生活方式，是生活的物质水平和文化内涵都产生质的飞跃。。

在小区智能化的建设中，家庭智能化系统占据越来越重要的地位，家庭是小区与社会的组成细胞，同时又是小区与社会的主体和服务对象，要实现智能化小区，必须使小区内的每个家庭智能化[1]。家庭智能化系统的硬件和软件应具有先进性、避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高或过早淘汰。。同时，应立足于用户对整个系统的具体要求，具有实用性。

无论是系统设备、软件还是网络拓扑结构，都应具有良好的开放性。网络化的目的要实现设备资源和信息资源的共享。因此，计算机网络本身应具有开放性、并应提供标准接口。用户可根据需要，对系统进行拓展或升级。目前比较成熟的实施方法就是采用：“以数码家庭为基本单位，智能物业管理中心为中心节点，局域网为数据传输媒介”的模式。。局域网以其优秀的拓扑结构（星型）、快速的传输速度和低廉的成本越来越成为传输媒介的首选[2]。基于以上观点，建议采用以局域网为传输媒介的家庭智能化系统。计算机网络选择和相关产品的选择以及系统软件设计要以先进性和实用性为基础、同时考虑兼容性。

随着社会的不断发展和进步，住宅小区物业管理智能化系统的规模、自动化程度会不断扩大和提供、用户的需求会不断变化。因此，系统的硬件和软件应充分考虑未来可升级性。小区智能化系统建成后，应操作方便，适应不同层次住户及物业公司人员的素质，同时系统应具有很高的可靠性和安全性。家庭安全防范系统是家庭智能化系统的子集。当发生盗窃、火灾、煤气泄漏等时,通过电话线路或互联网传送到报警中心或拨打户主手机;当遇到意外情况发生时,通过报警按钮向小区物业管理中心进行紧急呼救。

2.家庭智能化系统的组成

家庭智能化系统由如下几个部分组成：

图1 家庭智能化系统的组成示意图

（1） 信息采集部分主要包括以下几类信息的采集：第一是针对报警探测器输出的开关量信号进行采集；第二是对户内水、电、气三表远程抄送系统中脉冲表具的信号采集；第三是对温度、湿度、电流、电压等模拟信号进行采集。

（2） 信息传输部分是指采用相关的通信协议进行信号的传输。一般分为有线和无线两大类，有线包括双绞线传输、电力载波传输、电话线传输等；无线包括无线电播传输、红外传输等。

（3） 信息查询、显示及智能化处理部分是家庭智能化处理的关键，通称家庭智能控制器。包括信息显示、信息输入、信息处理与（可编程）控制、信息记录和查询等。特别对于家庭别墅, 自动化设备可以大大提高设备运行效率, 减少设备的故障概率和维修经费, 同时可节省人力和物力。

（4） 反馈控制处理部分主要是对采集的信息进行控制输出, 用以驱动或控制家庭灯光、煤气开关电磁阀或各种家电设备等。

3.家庭智能化系统的实现方式

家庭智能化系统的各部分功能应在统一的系统工作平台上实现集成管理，并实现系统资源共享和互操作。简言之，整个家庭智能化系统是由一个程序来集中、综合管理。由于家庭智能控制器的生产厂商在研发产品时有不同的侧重点，实现技术有所不同，因此，实现方式也各有差异[3]。

（1） 按处理方式可以采用集中处理和分布式处理两种实现方式。集中处理实现方式是将信息采集、输入、处理和显示、记录、反馈信息等所有功能全部集中在家庭智能控制器中，集中统一管理。目前，许多厂商推出的产品大多采用该方式。其优点在于设备规格统一、简单。存在的问题是，产品的可扩展性和伸缩性较差。另外，该方式在布线、安装等方面给工程施工也带来不便。分布式处理方式以家庭智能控制器为核心，以家庭总线（Home Bus）[5]为基础，以各种家庭功能控制模块为节点，组成家庭网，以先进的网络分布方式取代传统的集中式处理。这样，整个系统的形态组合上具有很强的灵活性、可扩展性，控制器到控制模块之间通过总线方式连接，具体的探测器到控制模块之间采用多线方式连接，系统的工程施工也给出方便。

（2） 按组网方式可以划分为电话公网组网、现场总线组网和小区局域网组网等集中组网方式。电话线连网通信是一项传统的、利用电信公网组网的方式。其突出优点就是系统组网费用低且区域跨度大，但系统使用费用高且通信速度也不十分理想。现场总线是一种广泛应用于工业生产现场的微处理机智能测量控制系统，具有网络管理方便、通信速度快、对现场环境适应性强、系统可靠性高等优点，但因神经元芯片及开发工具的专利费用，系统造价偏高。小区局域网已经不可避免地称为智能化住宅小区发展的一个重要部分内容。楼内的中心主机、服务器、各楼层的局域网以及共享的办公设备如激光打印机等通过主干网互连, 构成智能建筑的计算机网络系统。利用智能化小区内部已经建成的以太网来组网具有住户费用少、通信速度快等显著优点。

4.结语

家庭智能是以住宅为平台，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、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。本文提出家庭智能化系统的结构与实现方案,作为智能楼宇的基本单元,集楼宇家居单元信号采集、控制、管理以及网络通信于一体,具有构成灵活方便、通用性强、成本较低廉易于实现的特点。随着嵌入式系统和网络技术的不断发展,智能楼宇会更加成熟,实现形式更加多样化,必将对传统的家居模式带来革命性的变化。

参考文献

[1] 沈瑞珠. 楼宇智能化技术[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2] 王鸣,张国友,李正. 基于嵌入式系统的楼宇智能化管理器的设计与实现[J]. 工业仪表与自动化装置,2006,(06):46-49.

[3] 丁龙刚. 实用的智能化楼宇系统结构和网络解决方案研究[J]. 办公自动化杂志,2008,(02):40-43.

[4] 王鸣,张国友. BRIM-1楼宇远程智能化管理器的设计与应用[J].计算机应用, 2007,(02): 78-80 +87.

[5] 蒋小洛, 朱海涛.智能家庭网络及其关键技术[J].电视技术, 2003,( 5) : 63- 65.

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随着互联网技术的发展，家庭网络不断进入人们的生活。 RG( Residential Gateway Group) 对家庭网关( HG ， Home Gateway) 的定义表明，家庭网关是实现家庭网络内部组网和外部联网的核心设备， 能满足家庭客户多业务综合接入和家庭内部联网， 配合各类应用终端提供家庭应用， 同时支持终端管理系统的远程管理和配置。多业务家庭网关能接入PC、多媒体信息终端和机顶盒等终端，同时具备传真和网络电话功能。

 

近两年，国内许多互联网企业都推出智能家庭网关，抢占数字家庭入口，如华为、小米、极路由、百度、迅雷、360 、烽火等公司，通过手机 APP人性化管理、安全、加速、QoS等应用插件、WLAN 11ac双频提升用户使用体验，整合互联网内容和手机内容，打造开放的产业生态链，积极探索智能家居服务。由此可见，家庭网关智能化已成为发展趋势。未来智能家庭网关功能定位就是成为数字家庭网络的接入中心、管理中心和应用中心，是构建数字家庭的核心设备。

 

环境测试是智能家庭网关硬件测试中最重要的测试。环境测试包括关键器件温升测试、外壳温升测试、高低温工作测试、高低温循环测试、交变湿热测试等。

 

环境测试测试结果的判定标准为：业务正常、无丢包;掉电重启能正常启动;软件复位后可以正常启动;插拔光纤后DUT可以正常注册;USB口正常供电;WIFI吞吐量无明显降低;两个电话可以互通;视频功能正常等。

 

本课题将主要研究智能家庭网关的环境测试、环境测试方法及其测试环境改善等。

 

由于智能家庭网关的硬件环境测试的测试环境比较复杂，包括DUT、OLT、发包仪、光线路、以太网线路、环境温度等。环境测试都需要在全业务下进行，智能家庭网关的全业务网络拓扑图如下：

 

环境测试中，最重要的是打流。若打流出现丢包，则需要一步步的排除上述因素。智能家庭网关硬件

 

若打流出现丢包，则需要一步步的排除上述拓扑图里面的各个节点因素。智能家庭网关硬件测试采用的主要方法如下：

 

1 回归法

 

传统意义上，回归测试是指修改了旧代码后，重新进行测试以确认修改没有引入新的错误或导致其他代码产生错误。现实中，硬件测试中的回归测试也相当普遍;因为硬件设计中，硬件电路不可能一次性设计成功。在第一版的硬件测试之后，硬件设计工程师会根据测试fail的部分对电路做修改，硬件测试部门则需要对修改部分所影响到的功能进行测试。硬件测试中，只需对修改部分做验证，因此，通过选择正确的回归测试策略来改进回归测试的效率和有效性是非常有意义的。

 

2 交叉验证法

 

交叉验证法，听上去比排除法高大上，其实就是排除法，在硬件测试中应用的十分普遍。上述的智能家庭网关的环境测试，可变因素诸多，一旦打流出现丢包，就需要通过交叉验证法找到问题的所在，下文中会举例阐述。

 

3 智能家庭网关的硬件环境测试的测试环境

 

环境测试能否顺利进行，测试环境的“干净度”起着至关重要的作用。要保证测试环境的干净，需要从以下几个方便着手：

 

3.1 光纤质量和清洁度

 

光纤的质量直接影响光通信能否正常进行。使用光纤前，最好能测量单根光纤的衰减。测试中经常使用的5米以内长度的单模光纤的衰减接近于0dB;10km的光纤的线路衰减为5～6dB左右。若光纤的衰减超出正常范围，则光纤已经破损，不能使用。另外，若光纤表面出现严重破碎，则最好不要使用。在光纤使用中，禁止APC与UPC对接。

 

光纤接头的清洁度，直接影响光通信的质量。使用前通过视频光纤显微镜观察光接口的清洁度，若有污垢，使用无尘纸擦拭后，再次观察，保证光纤端面干净才可以使用，否则特别容易导致业务异常或者打流丢包。

 

光纤使用过程中，不要过度弯曲。

 

3.2 网线质量

 

网线的好坏的主要判断标准为网线本身的质量、水晶头是否破损。

 

水晶头出现严重裂纹的网线，本身就容易引起丢包;水晶头卡勾断掉的网线，使用过程中容易松动导致接触不良。打流过程中，若是有人不小心碰到跳线的网线，则特别容易导致丢包，尽量不要使用。上述情况下的网线，需要更换水晶头、确保网线两端是通的才可使用。

 

测试用的网线，最好使用超五类线。若是不放心网线的质量，可以将网线的两端接在IXIA两个端口、做打流测试，验证网线的好坏。

 

3.3 Ixia/Test center等发包仪

 

发包仪是打流业务环境的重要环节，若打流业务配置正确，正常情况下发包仪不会导致打流丢包。常用的发包仪有Ixia和Test center。主流的智能家庭网关，基本都支持和匹配Ixia和Test center。

 

Ixia目前是网络公司测试部门最常用、最主要的辅助测试仪器之一。Ixia的基本功能如下：

 

1、模拟各种数据报文向外发送。

 

2、抓包功能(不过没有ethereal等专业抓包软件强大)，查看报文详细字段。

 

3、数据流量大小统计。

 

4、协议窗口的模拟。

 

Test center的基本功能跟Ixia的相同，这里不再重复描述。在解决打流丢包问题时，test center比Ixia更方便，因为test center可以看出实时丢包(即不用将流停下来对比发送接收的数据，其有显示丢包数量和丢包数百分比的窗口)，也可以观察出来是一次性丢包、还是持续丢包等。

 

4 测试资源的分配

 

4.1 OLT/ IXIA

 

已目前公司的IXIA为例(test center的使用跟IXIA是一样的)，有3张板卡，共40个网口。每个team 10个网口(若某个team某个阶段的项目比较多，需要的IXIA口比较多，可以跟别的team协调)。固定IXIA端的网线接口，在网线的两端贴标签、标注是哪个板卡的哪个口。

 

OLT的资源分配类似于IXIA。

 

准备测试环境的时候，只要调整接温箱旁或者实验台的跳线口的光纤或网线即可。这样，有利于保证链路环境的干净度、延长光纤和网线的寿命、方便测试环境的准备。

 

4.2 温箱

 

目前的温箱数量，每个team固定使用一个后，还有4个温箱可供项目多的team用、外借给研发的其他部门用。分配温箱，可以基本固定机房OLT和IXIA的跳线，这样更有利于保证测试环境的干净度，也省去大量测试准备时间和人力。

 

5 结语

 

上述主要介绍了智能家庭网关的概念和发展，智能家庭网关的硬件主要测试内容和测试方法，以及硬件测试中环境测试的测试环境的改善。三网融合技术的发展为数字家庭网络注入了新的活力，也带来了新的发展机遇。终端融合与内容优势，是家庭网关的显著优势。随着物联网技术的逐步推进，家庭网关将朝着网络化、信息化、智能化方向发展，并不断增强其在智能家居、家电控制等方面的应用[1]。随着智能家庭网关的发展，其硬件测试也越来越重要，从而保证智能家庭网关的硬件质量。

智能家庭篇7

关键词：智能 家庭 药品 交互设计

中国分类号：TB47

文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2015）10-0143-03

一 背景

随着互联网技术的日益发展，互联网、智能化产品对人们生活的影响也日益加深。物联网、智能家居、以及最近提出的“互联网+”等概念的提出，更是催生了一大批智能硬件产品，如智能空调、智能冰箱、智能水杯等。而另一方面，智能手机的普及又催生了一大批各式各样的应用，人们已经可以通过智能手机来付款、记账、控制电器、甚至远程遥控家里的空调，可以说智能手机已经成为人类不可或缺的一个处理事项的终端了。

而药物则是人类目前最主要的医疗手段之一。无论是需要在医院进行深度治疗的重症，还是可以在家吃点非处方药就可以康复的轻症，药物治疗总是不可或缺的一环。但当前，虽然医学的发展使得药物的丰富度已经大大增加，可治疗的病症也大大增多，但药物治疗在人们生活中仍然存在一些用户体验方面的弱项，比如药品的错误使用、因种种原因无法及时用药、在没有医生的情况下即使是针对小病也不知如何用药、药品的管理等等。而这样的问题应该是可以通过设计的力量来进行改善的。

因此，本文尝试利用物联网的思维和智能手机这一终端，通过对家庭药品管理系统的目标人群、使用场景等因素进行分析，并考察现存产品存在的改进空间，通过交互设计的思路来提高智能家庭药品管理系统的用户体验。

二 现存产品

在智能家庭药品管理系统、家庭医疗服务这一领域，目前存在的产品主要是智能药箱和智能手机上的医疗类应用，这两类产品分别从硬件和软件的角度呼应了家庭药品医疗这一需求。而本文对此领域现存产品的考察也从这两个方向着手进行。

2.1智能药箱

在与家庭或个人医疗产品中，药箱是与药品接触最为紧密的产品。因此，在考虑智能化医疗产品时，对药箱进行智能化，是最为直接的思路。笔者对市面上的智能药箱进行了调研。

目前市面上的智能药箱大多是以如下的设计：

1）一个可以感知用户是否服药并把数据上传网络的药箱

2）一款配套的用以提醒用户按时服药的手机应用

这类智能药箱可以借鉴的地方在于，此类药箱使用了传感器和无线数据传输，从而在用户无需主动做什么操作的前提下感知用户的服药情况，并据此进行提醒或记录数据的自动操作；而自动数据传输也可以方便地记录用户的服药情况，为后续治疗保存相应的数据。自动化是智能硬件的一大特点，也正是这一功能使得这类产品可以被称为智能药箱。

但此类智能药箱的局限之处在于，一次只能装载一种药品的设计使得一套产品只能满足单个用户在单次疗程中的服药。在用户完成一次治疗，下一次生了不同的病要吃不同的药品时，就必须把上一次的药品从药箱中取出，再更换下一次的药品，这样在使用时就显得十分麻烦。同时，这样的设计也无法满足家庭中多用户同时服药的需求。

2.2医疗类手机应用

目前国内有多款医疗类手机应用，如《春雨医生》、《丁香医生》等等，已经发展了若干年，并且在国内都有一定的用户量。这类医疗类手机应用大多涉及多个或全部以下功能：

1）简单病症的用药指引

2）药品正伪辨别

3）药房位置呈现

4）用药提醒

5）药品管理记录

6）医患问答

7）求医指引

8）医疗知识普及

9）医疗相关社区

可以看出，其中第1到5点主要是与药品相关，围绕如何用药、用什么药、去哪里买药等问题为用户提供帮助。而第6、7两点主要是为患者提供病症求医方面的指引。第8点是起到了传播、科普医学知识的作用。最后一点则是提供医疗相关的网络社区，促进用户之间的交流。

此类应用主要思路是从医疗出发，通过为用户提供辅助医疗的服务来帮助用户更好地保持健康。由于大众缺乏对正确健康生活方式的认知，而专家（营养学家、生理学家、健康养生专家等）掌握专业知识却缺乏与大众有效交流互动的方式。因此在之前，普通大众对于药品（尤其是非处方药）的使用和认识一直处于较低的状态。而此类应用起到了普罗大众和专业医学知识之间的连接桥梁的作用，使得普通大众也能利用专业医学和药学知识来进行一些基础的治疗。

可以看出，目前的智能药箱的主要作用还是局限于“服药”这一点上，把用户的服药行为进行了优化；而目前的医疗类手机应用则立足于向用户传授一定的医学药学知识的出发点，虽然由于条件限制（只作为软件存在）而只能通过抽象的信息层面的角度来引导用户，但立足于让用户拥有一定医学知识的这一出发点，应该是家庭药品管理系统更进一步的智能化设计所应重点考虑的关键点。

因此，在对目前市面上存在的家庭医疗相关的产品进行调研后，笔者初步认为，智能家庭药品管理系统的设计应基于为用户带来一定的专业用药知识，并能够与药品的承载硬件――药箱紧密结合。

三 目标人群与使用场景分析

与目前市面上的智能药箱大多针对个人用户的单疗程治疗使用场景相比，人们更多与药品的交互方式是通过家用式的备用药箱来进行，而且服药的场景也更多是处于较为固定的室内。因此，本文将针对家庭用户的家用式药品管理系统这一适用性更为广泛的定位进行分析。

3.1目标人群：家庭用户

当把家庭用户设置为目标人群时，那就意味着这一产品的适用人群必须覆盖所有年龄与性别的用户，从婴儿到儿童、青壮年、中年、老年、孕妇等都需要考虑，而不同的用户在产品使用上的情况也是不同的。

3.1.1婴儿

婴儿无法自行服药，因此婴儿用户的服药情况和服药操作应该是由父母或其他照顾人员来进行的。对于帮婴儿进行服药的用户，需要考虑到该用户可能会需要同时管理他自己与婴儿两份药物的情况。

3.1.2儿童

儿童的情况与婴儿类似，但对于一些较轻的病症和药性较温和的药物，儿童可以自行服药。只是此时父母虽然不需要作为直接帮助儿童服药的角色，也需要作为监督和监护的角色。表现在产品功能上，可能需要为父母提供查看儿童服药情况和服药提醒的功能。

另外，儿童与婴儿服用的药物一般与成年人的药物会有所不同，如果误服了成年人的药物可能会造成严重后果，因此在设计时需要明确区分两者的药物。

3.1.3老年人

老年人的情况与儿童有一定相似。在步入老年期后，人体的视听能力就会逐渐衰退，身体的各个部分也逐渐变得不灵活了，而且对电子产品的使用不太熟练，因此在服药说明中需要用较大的字体明确告诉老年用户服药的指引。另外作为子女的对于老年人也会十分关心，因此可能也需要为子女提供老人的服药情况。

3.1.4孕妇

孕妇用户在用药上有诸多限制，原则上孕妇用户的用药情况应当依照医嘱，但也有部分用户可能会自行服药。因此对于家庭药品管理系统，应当及时指出相应的物品是否有可能对孕妇的健康造成影响。

3.1.5长期病患者

对于长期病患者用户，他们需要长期服药，而且服用的药物组合较为稳定，这一点与其他用户一般为了应对突发疾病而服药不同。一般而言，对于长期病患者用户主要提供的是服药提醒功能，如若此类用户另外患上了其他病症，最好与医生联系，而非自行选药，以免不同药物之间药性相冲。

3.2使用场景

围绕“药品”、“家庭”这两点，并且结合之前对于目前市面上现存的同类产品的调研，笔者认为智能家庭药品管理系统的使用场景应该包括如下三个场景：

3.2.1轻症寻求服药指引

家庭备用药的存在很大程度上就是为了应对突发的一些轻度病症，如感冒发热、肠胃不适、烫伤等，因此这会是智能家庭药品管理系统最主要的使用场景之一。

当用户需要从备用药品中寻找可以治疗他当前的病症时，智能家庭药品管理系统应该能够根据用户所患的病症，给出若干个用药方案，并与当前的备用药品库存进行对比，得出一个可行的服药指引。如果当前药品库中缺少部分药品，也应提醒用户进行购买。

需要注意的是，在目前的科技条件限制下，用户在家中无法完成对疾病的精准检测，因此智能家庭药品管理系统只能辅助用户进行一些较轻病症的处理。如若用户可能已经患上较为严重的病症，又或者用户目前的症状难以识别出病症，都应当提醒用户及时就医。

3.2.2服药

当用户已经从系统中获得服药指引或从医院带回来处方药物之后，接下来就是服药治疗过程。在服药这一使用场景中，智能家庭药品管理系统可起到提醒服药和服药情况记录的作用，在对应的时间提醒用户服药，并记录服药情况。

在这一场景中，通过什么途径提醒用户服药，通过什么方式记录服药情况，是需要在产品设计中加以考虑的。

3.2.3药品日常管理

除了生病受伤的时候以外，药品的日常管理是目前家庭备用药相关使用的一个经常被忽略的方面。药品是否过期、是否有一些药品不能放在一起、家庭备用药库中的药品种类是否齐全，是否有一些重要的药已经用完（比如经常会用到的创可贴），这都是与家庭备用药库相关的药品管理的使用场景。

作为智能家庭药品管理系统，应当能够监测家庭备用药库中药品的情况，并且对于目前已有的药品的种类有一个概括性的展示，让用户能够方便了解目前家中药品的情况。

四 具体的软硬件产品设计

根据上述的用户群体和使用场景研究，能够为进一步的智能家庭药品管理系统的设计提供依据。由于备用药箱作为储存药物的产品，一般而言会放置在家里特定的位置，而这一位置不一定能够让用户随时注意到。因此，考虑到服药提醒等功能需要保证信息传达给用户，并且智能手机已经成为现代人的随身智能终端，药箱硬件和手机软件结合的形式是智能家庭药品管理系统一个较为合适的产品形态。

4.1硬件设计

产品外观设计的目的是解决好美学要求与产品功能、结构和工艺要求之间的关系。对于药箱硬件的产品设计，根据之前的调研结果，需要满足以下几个设计目标：

1）不同药品之间要隔离开，防止药品之间药性相互影响；

2）考虑到药品性状不同、大小不同、固液不同等，药箱要能够收纳不同种类的药品；

3）取放药品要方便

4）由于属于医疗产品，因此外观设计上应以干净、整洁的风格为主。

从以上的设计目标出发，本研究最终的硬件设计采用了模块化的设计思路（如图1）。整体结构分为内外两层。外层大箱体作为整体药箱的收纳体，采用白色磨砂的PP材料，干净整洁，同时也保证了强度。内层采用模块化的方形玻璃盒来收纳各种药品，以一个正方形格子为单位，根据药品的包装形状不同可以换用1×1、1×2、2×2等不同尺寸的玻璃盒，这样就保证了不同药品之间的分隔，并且在整体效果上也仍旧是干净整洁的。另外，双层结构还进一步保证了药品和外界空气的隔绝。

4.2软件设计

回顾之前调研的三个主要使用场景，会发现用户与智能家庭药品管理系统的交互主要集中在软件上。而考虑到软件的交互时，则需要考虑使用流程与信息架构。本研究的软件设计以调研中的三个主要使用场景为主要设计依据，包含四个主要的使用流程（如图2）。

4.2.1主界面

作为用户进入软件后第一时间会接触到的界面，主界面承担着展示当前概况的任务。这一概况既包括药箱中药品的整体概况（如过期药物提醒），也包括当前用户的概况（如服药时间），某些情况下还会包括其他用户（如需要照看的婴儿或老人）的概况。

4.2.2药品列表

在药品列表的界面中以格子的方式具象地呈现了当前药箱中的情况（如图3），这是因为相比文本而言，可视化的图形利用视觉通道的快速感知能力，可以提高人们观察、识别和加工信息的能力。通过把软件中的格子与硬件中的玻璃盒相对应，用户可以非常直观地把软件中的提示对应到硬件中的药品上。这一设计被应用在软件中各个需要让用户与硬件药箱进行交互的界面中，从而使交互体验更直观。

4.2.3处方

软件设计中一个疗程以一张处方为单位。通过处方来把自行服药和从医院带回来的处方药这两种情况统一到一个交互流程中，简化了软件的操作，降低了学习成本。

4.2.4服药提醒

由于智能手机自带的通知功能，服药提醒便可以很方便地整合到通知功能中。

智能家庭篇8

引言

当今社会逐渐入网络时代，因特网已成为重要的基础信息设施。目前，大部分网络终端仍以PC的形式出现，但是从计算机应用普及的情况看，嵌入式系统更为普及，过去大量的浩如烟海的8位/16位单片机的嵌入式设备，已经到了享受网络方便的时候了。近来的统计证明：PC机CPU的产量仅是MCU产量的1/100，并且由于MCU的成本低廉，应用非常普及。在工业测控、智能仪器、智能家庭领域，MCU应用系统已无处不在。在这些场合中，以MCU为核心的设备同样也需要解决接入因特网的问题。本文在分析嵌入式系统与常规计算机系统研发不同点的基础上，介绍一种新型家庭智能系统。

1 家庭智能系统的体系结构

家庭智能系统体系结构的总体框图如图1所示。从大的方面看，家庭智能系统可由三部分组成：家庭自动化外部接口模块、家庭自动化图像模块、家庭智能化内部无线收发与控制模块。未来的家庭中，多件家用电器与各种报警器将组成一个家庭的内部网，并通过内部网的网关接入因特网。一方面，内部网中的家电可以通过网关访问因特网上资源。如网络电视机每天早晨自动访问用户喜欢的某个电视台的网站，自动下载晚上的节目表。另一方面，用户可以在因特网任务一点通过浏览器对家里的家用电器与报警器进行远程控制。如用户出门在外，可以在外地上网，通过浏览器，启动家里的摄像机实时监察家里的安全。家庭自动化内部无线网模块要由消息处理模块和基于工频的无线收模块（NRF401）构成。它将成为Internet网的发展沃土，顺应“网络服务”向“网络应用”扩展的大潮。本文主要介绍嵌入式网关，以及如何在远程访问具有静态或动态IP地址嵌入式网关的技术。

2 嵌入式网关

目前，国内外嵌入式网关的设计有二种方案：第一种方案，是基于软件来实现TCP/IP协议栈；第二种是直接利用TCP/IP协议栈芯片。本文介绍的嵌入式网关采用第二种方案，它由W3100A、RTL8201、MCU组成，如图2所示。

图2中，DLC为数据链路控制，MAC为媒体访问控制，IP为网际协议，ICMP为因特网控制报文协议，TCP为传输控制协议，UDP为用户数据摄协议，DPRAM为双端口存储器。

第一种方案在大批量生产时，具有成本低的优点，因为用软件设计的TCP/IP协议栈，是一次投交多次使用；但开始投次比较大且设计复杂，因为需要实时操作系统的支持，而第二种方案，尽管在大指生产时成本高，因为每个智能设备都要嵌入TCP/IP协议栈芯片；但是在非大批量生产时具有投次比较大，设计简单、灵活的特点，因为不需要实时操作系统的支持。本文采用的TCP/IP协议栈芯片是W3100A.它有如下特点：首先，它自带TCP/IP协议栈（如TCP、UDP、Ipver.4、ICMP、ARP、DLC、MAC协议）；其次，它能同时支持四个独立的连接通道，具有高速传输速率（如网关的MCU用Atmel 8951，那么网关的传输速率是200b/s；若用Intel386，那么网关的传输速率是3Mb/s）同时，它具有与MCU和物理层电路接口。从图2可以看到；W3100A除了具有上述特点外，还提供了Socket应用程序编程接口，为那种需要进行因特网连接的智能设备，提供了一种简便、廉价、高效的方案，只要将W3100嵌入智能设备就可以了。这样，大大减少了软件研发费用，减轻了MCU的工作量，同时便利该产品具有竞争力，并符合嵌入式系统设计原则：①价格。由于嵌入式设备对价格非常敏感，通常要求价廉质优，故在设计产品时，在满足功能要求的情况下尽量降低成本。②环境。在功能要求满足的同时，要考虑到该产品在恶劣环境下，能否正常工作，比如温度、电源功耗等等。③使用。用户在使用时，操作应尽量简单。

RTL8201是单口10/100Mb/s以太网收发器，超低耗和少于180mA/3.3V操作电压，支持全双工和半双工操作，提供一个LED显示器指示一个网络回环存在。由于上述的优点，该嵌入式网关可以用在IP电话、网络MP3、网络相机和工业控制总线上。图3是嵌入式网关的原理图。

3 软件设计思想

为了适应分组到达的随机性，系统必须具有能够从网络接口读取分组的能力，故本系统采用“软件中断”的机制。当一个分组到达时，产生一个硬件中断，设备驱动程序接收分组重置接口设备。在中断返回之前，设备驱动程序会通知硬件安排下一个较低优先级的中断；在此次硬件中断结束后，低优先级的中断会继续执行。下面结合“软件中断”的机制、动态主机配置协议（DHCP）和域名系统（DNS），来说明如何在远程访问具有静态或动态IP地址嵌入式网关的技术（主要说明如何在远程访问具有动态IP地址嵌入式网关的技术）。在介绍该技术前，先介绍几个概念。

（1）DHCP原理

当一台设置为自动获取IP地址的计算机在登录网络时，会向网络上发送“租”一个IP地址的请求，专门负责提供IP地址的DHCP服务器回应这个请求，为这台计算机提供一个空闲的IP地址。DHCP的主要用途是：通过服务器的伺服进程协助来控管各个主机（执行中的用户端）上不可缺少的网络连线参数。

(2)DNS

DNS（Domain Name System，域名系统）是一种组织成域层次结构的计算机和网络服务命名系统，用于TCP/IP网络。它主要是通过用户亲切而友好的名称代替枯燥而难记的IP地址，以定位相应的计算机和相应服务。DNS就是完成在名称和IP地址之间的映射。对

于动态分配IP，做一个DHCP程序来绑定用户网关的MAC地址和IP地址，然后再根据不同IP设定权限，防止IP地址盗用。（3）/发送给远程浏览器。Web页的存储范围为0000H～7FF0H，大约32KB，而8字节的用户名和8字节的密码可以存放在Flash存储区未端。在处理浏览器提交的数据信息时，按照两个步骤进行程序设计。首先，服务器根据远程浏览器传送过来的数据信息，决定服务器的HTTP服务的方式。其实，将Web资源发送给远程浏览器或使用函数来处理浏览器提交的数据，并将此数据传递给消息处理模块。该消息处理模块根据所要控制设备类型查表，然后启动无线收发模块将表中的消息发送出去。每个智能设备根据此消息启动相应的操作，并借助于设计合理的数据结构和函数实现软件设计。上述过程可用图4和图5形象地说明。

智能家庭篇9

关键词：WIFI；上位机；传感器；GSM模块；摄像头

家庭安全机器人是机器人研究中的一个新兴发展领域，其属于危险作业机器人中的一个分支，具备了危险作业机器人的所有特点。其往往具备多功能作用，可以在救火现场自由行驶、传递信号，并能自动向被困者提供食品物资，为救灾救火工作做出巨大的贡献。

目前，一般的家庭安全装置只能简单的检测火焰和防盗，而且存在误报率高，精准度低等缺陷，因而限制了其推广使用。由于家庭安全越来越受到关注，提高探测的可靠性和排除安全隐患成为当今时代的主题，而本装置就利用传感器和GSM模块，摄像头模块，WIFI模块，手机上位机实现远程无线控制机器人排除家庭安全隐患。极大地提高了家庭的安全性。

1 总体设计

本设计以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的。同r，机器人配有摄像头，GSM，火焰、气体传感器等模块，智能检测和采集家庭环境信息，当有异常发生时，可以通过GSM给主人发短信，然后主人可以通过网络及时检测家庭状况。系统总体框架图如图1所示。

2 系统硬件设计

该系统结构图如图2所示，该系统以stm32f103z8t6单片机为主芯片，外接火焰传感器模块、摄像头模块、机器臂模块、GSM模块等。通过各个模块检测外界环境将采集的信号送到A/D模数转换器电路，然后将数字信号传送给单片机进行处理，进而单片机控制各个模块进行工作。当有异常发生时，可以通过GSM给主人发短信，然后主人可以通过网络及时检测家庭状况。

火焰传感器（flame transducer）是机器人专门用来搜寻火源的传感器，当然火焰传感器也可以用来检测光线的亮度，只是本传感器对火焰特别灵敏。火焰传感器利用红外线对对火焰非常敏感的特点，使用特制的红外线接受管来检测火焰，然后把火焰的亮度转化为高低变化的电平信号，输入到中央处理器中，中央处理器根据信号的变化做出相应的程序处理。

A/D转换电路[3]是将各个传感器检测电路采集的模拟量转换成数字信号供单片机处理。从而实现各个传感器电路与单片机的信息传送与状态反馈，进而辅助单片机发送动作指令。A/D转换电路仿真图如图4所示。

STM32F1系列属于中低端的32位ARM微控制器，该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品，其内核是Cortex-M3。

该系列芯片按片内Flash的大小可分为三大类：小容量（16K和32K）、中容量（64K和128K）、大容量（256K、384K和512K）。

芯片集成定时器，CAN，ADC，SPI，I2C，USB，UART，等多种功能。

3 系统软件设计

该系统的软件采用Keil软件编程，以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的。进而实现相应的功能。系统软件设计的结构图如图5所示。

WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，进而达到利用网络“远程控制”小车的目的。GSM模块与各传感器之间的配合。各传感器通过检测到烟雾或火焰，把信息传递给单片机，单片机再控制GSM发送不同的报警短信。软件硬件WIFI模块主要用来实现该系统软件与硬件之间的通信功能，软件设计的流程如下：开始-检测器-数据采集成功-AD信号转换-单片机输出控制模块-摄像头寻找火源，小车出发-找到火源并搬离-测试结束-退出程序。

4 实验结果

机器人以无线WIFI和安卓及电脑上位机为核心，WIFI模块通过连接到家庭路由，与外网建立联系，然后通过路由“端口映射”，达到利用网络“远程控制”的目的。同时，机器人配有摄像头，GSM，火焰、气体传感器等模块，智能检测和采集家庭环境信息，打破了常规智能车控制距离短的限制，小车上的WIFI模块与家庭路由相连接，此时，路由器就相当于一个“桥”，实现了小车与Internet的连接。达到与我们自主开发的Android和Windows上位机数据交换的目的。即实现远程控制和摄像头信息的采集。

5 实验应用

该机器人装置包括火焰传感器、烟雾检测、寻找火源和远程控制的四种功能，通过无线传输摄像头采集路面信息，并把路面信息传给上位机，之后我们可以通过摄像头发回的信息方便地在上位机上操作控制机器人，使其能够安稳的转弯前行。其次，到达指定位置后，摄像头在大范围内扫描确定需要处理的位置，在此同时传感器开始工作，与摄像头共同工作找到精确的火源位置确定角度并发回指令，而且在外来人员进入无人家庭时，也会向主人发送短信实现报警。它具有智能化，易于携带，成本低，利于推广等优点。

6 结束语

目前，一般的家庭安全装置只能简单的检测火焰和防盗，而且存在误报率高，精准度低等缺陷，因而限制了其推广使用。由于家庭安全越来越受到关注，提高探测的可靠性和排除安全隐患成为当今时代的主题，而本装置就利用传感器和GSM模块，摄像头模块，WIFI模块，手机上位机实现远程无线控制机器人排除家庭安全隐患。极大地提高了家庭的安全性。

参考文献

[1]李磊，叶涛，谭民.移动机器人技术研究现状与未来[J].2002.

智能家庭篇10

近日，四川长虹（SH.600839）的一款复合智能语音芯片引起市场关注。通过该芯片将智能基因植入家电产品，可实现用声音号令操控。

本刊记者了解到，长虹计划在今年10月推出多款智能终端产品。据介绍，长虹旗下的虹微公司经过8年持续专注数字家庭领域的芯片设计以及配套软硬件研发，在多项核心技术上取得突破，公司智能家电升级已经分步展开。

长虹基础技术研究所所长展华益认为，竞争白热化的家电市场接下来要进入家庭互联网时代，连接的不只是电视，还包括冰箱、空调等整套家电，同时各产品之间可以进行信息共享。展华益表示，这就是长虹未来的发展思路。

对此，帕勒咨询资深董事罗清启指出，语音交互技术将成为未来家电产品智能化的重要标志。

当下的家电市场正处于百家争鸣的状态，互联网、IT企业新进入者的不断涌现，迫使传统家电厂商加速改变产品策略，而“智能化”则已成为厂商押宝下一代家电产品的筹码。在这一过程中，传统厂商与互联网企业纷纷摩拳擦掌，两大阵营既有联手合作，也有暗自较劲。

此前，阿里巴巴试图拉拢老牌家电企业“入伙”其建立的智能TV生态系统联盟，却遭遇创维、长虹等厂商的拒绝。尽管长虹对此曾表示未来不排除与阿里合作的可能，但它将更多宝押在自身家庭互联网技术的研发上。

不过，“软硬合作”的案例也在增加。TCL与视频网站爱奇艺就打算于9月联手推出电视产品。创维也在悄悄行动。据消息人士透露，创维此前与爱奇艺等内容播放平台也都谈过合作。去年它还与南方传媒、优朋普乐合作推出“直通好莱坞”的项目，开始卖内容。

业内人士表示，硬件厂商和内容商之间不断寻求合作将是当前行业发展的一大趋势，双方都在寻觅最合适的“结婚对象”。而无论是代表互联网还是传统家电，软硬一体化的产品将是抢占客厅娱乐市场的必由之路。

押宝“家庭互联网”

在未来的发展中，长虹将更多的期望寄予“家庭互联网”。

从2004年至今，长虹在包括家庭互联网在内的技术创新研发上投入已超100亿元。目前，在硬件领域，公司自主研发出多种智能芯片；在软件领域，研发出了全球首创的超级语音浏览器，逐步形成以“芯片+软件”为竞争力的“智能基因”技术。

有长期关注长虹的分析人士还指出，长虹的智能战略明显影响到公司的业绩。长虹的智能家电产品逐渐成为主要业绩增长点，其中，彩电业务中有50%以上的销售业绩来自智能产品，而长虹电器的中期业绩快报显示，今年上半年该公司销售净利润同比预增超过50%。

“小米、乐视、阿里等都想在电视上寻找突破点，但以人为中心的所有设备和信息终端都是一个入口。”长虹集团企划部部长刘海中看来，家庭互联网应该是多终端互联网。他指出，未来公司的发展思路将是立足于家庭体验，重新定义电视、冰箱、空调等多终端的结构、形态、关系，通过一套完整的技术架构和生态系统实现多终端协同、便捷交互、广泛连接。

不仅是长虹，海尔、海信、TCL等传统彩电厂商都开始将家庭互联网、数字家庭、智能家居等类似的战略提上日程。尽管各家说法不一，但均是想让家电产品及家居设备之间实现互联互通。

海信近日在其智能家电巡展上也展出了一系列智能家电产品，包括智能电视、冰箱、空调、洗衣机，以及智能手机、ITV、智能电视盒等海信全品类智能家电。

而早在2010年，TCL、海尔就开始布局家庭互联网市场。当时，海尔研发出全球首台应用物联网技术的智能空调，通过强大的无线网络实现端到端的智能服务。

家电行业专家刘步尘就此指出，以长虹为代表的家电企业提出的家庭互联网概念，实际上是“3C融合”的产物，也可视为物联网的前奏。

不过，虽然智能空调等应用物联网技术的家电诞生较早，但整个行业对基于这一技术跟进的速度相对缓慢，直到今年业内其他企业才推出类似的产品。

值得玩味的是，在互联网公司扎堆抢夺家庭客厅入口的同时，传统电视厂商则在逆向进入互联网领域，主攻家庭娱乐。对此，刘步尘认为，这或许意味着互联网企业和硬件制造商之间的反向渗透。

智能家电大融合

业界分析指出，表面上，一场关于客厅话语权的争夺战在传统厂商和互联网企业两大阵营之间愈演愈烈。而实质上，这一较量的背后是各大厂商之间更深远的布局——继PC互联网、移动互联网之后，掀起第三次网络革命，抢占家庭互联网高地。

“家庭互联网”概念之下，“智能基因”植入各类家电产品，也能使不同品牌及种类的家电产品之间有了大融合的可能。这也是传统彩电厂商面对互联网公司的凶猛进攻所采取的防御和反击计划。

基于电视的平台，实施家电产品互联互通策略，传统家电厂商正试图通过互联网将各类家电产品相融合，形成一种开放的形态。而随着越来越多家电企业对这一技术的关注和深入，智能家电的发展也将提速。

值得一提的是，国家近年来也一直在推动智能家电技术的发展。近日，国务院下发《关于促进信息消费扩大内需的若干意见》，目标到2015年信息消费规模超过3.2万亿元，年均增长20%以上。同时，文件指出要增强信息产品供给能力，鼓励智能终端产品创新发展，支持数字家庭智能终端研发及产业化。