《物聯(lián)網(wǎng)控制基礎(chǔ)》課件第6章

第6章智能家居6.1智能家居概述6.2智能家居的功能與結(jié)構(gòu)6.3智能家居的關(guān)鍵技術(shù)6.4

LookeyHome智能家居平臺6.5基于網(wǎng)絡(luò)的智能家居控制

6.1智能家居概述

6.1.1智能家居的概念

1984年，美國聯(lián)合技術(shù)建筑系統(tǒng)公司（UnitedTechnologiesBuildingSystem）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康涅狄格州（Conneticut）哈特福德市（Hartford）的“都市辦公大樓（CityPlaceBuilding）”，通過對該座舊式大樓進行一定程度的改造后，再采用計算機系統(tǒng)對大樓的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備進行監(jiān)測和控制，并提供語音通信、電子郵件和情報資料等方面的信息服務(wù)。通過改造，這座大樓成為世界上首棟“智能大廈”。此后，加拿大、歐洲、澳大利亞和一些經(jīng)濟比較發(fā)達的國家先后提出了各種智能家居的方案，其中，德國弗勞恩霍研究會與11家公司聯(lián)手合作，建成世界上第一座智能家居樣板房，向人們揭示了未來住宅的前景和計算機技術(shù)新的發(fā)展趨勢。最著名的智能家居是比爾·蓋茨的豪宅。

1990年，比爾·蓋茨在他的《未來之路》一書中以很大的篇幅描繪了他正在華盛頓湖建造的私人豪宅。他描繪的住

宅是“由硅片和軟件建成的”，并且要“采納不斷變化的尖端技術(shù)”。經(jīng)過七年的建設(shè)，1997年，比爾蓋茨的豪宅終于建成。他的這個豪宅完全按照智能住宅的概念建造，不僅具備高速

上網(wǎng)的專線，所有的門窗、燈具、電器都能夠通過計算機控制，而且有一個高性能的服務(wù)器作為管理整個系統(tǒng)的后臺。智能家居也叫數(shù)字家庭，或稱智能住宅，在英文中常寫作SmartHome，在香港、臺灣等地區(qū)還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱法。通俗地說，智能家居利用先進的計算機、嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將家庭中的各種設(shè)備（如照明系統(tǒng)、環(huán)境控制、安防系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電）通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起。一方面，智能家居使用戶有更方便的手段來管理家庭設(shè)備。比如，通過無線遙控器、電話、互聯(lián)網(wǎng)或者語音識別方式控制家用設(shè)備，并可以執(zhí)行場景操作，使多個設(shè)備形成聯(lián)動；另一方面，智能家居內(nèi)的各種設(shè)備相互間可以通信，不需要用戶指揮也能根據(jù)不同的狀態(tài)互動運行，從而給用戶帶來最大程度的高效、便利、舒適與安全。此外，智能家居還是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)，它利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，可提供舒適、安全、高品位且宜人的家庭生活空間，而且由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，可提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，并幫助人們有效地安排時間，增強家居生活的安全性，節(jié)約能源。在國家宏觀發(fā)展需求（即建設(shè)節(jié)能型社會和創(chuàng)新型社會的目標）、信息技術(shù)應(yīng)用需求（即信息化已成為當今人們生活的重要部分）、公共安全保障需求（即安全保證是衡量社區(qū)住宅環(huán)境的標準）和建筑品牌提升需求（即智能化是現(xiàn)代建筑靈魂核心的充分體現(xiàn)）以及其他主客觀因素的作用下，智能家居的產(chǎn)生和發(fā)展是必然的。6.1.2智能家居的發(fā)展現(xiàn)狀

1.智能家居的國外發(fā)展現(xiàn)狀

隨著家居控制技術(shù)的逐漸成熟，智能家居在國外越來越普及。不同國家的國情不同，因此智能家居的風格也不一樣。美國的智能家居偏重于豪華感，追求舒適和享受，但其能耗很大，不符合現(xiàn)階段世界范圍內(nèi)低碳、環(huán)保和開源節(jié)流的理念。德國的智能家居則繼承了其一貫思想，注重基本的功能性，追求專項功能的開發(fā)與應(yīng)用。

澳大利亞的智能家居的特點是房屋百分之百自動化，而且不會看到任何手動的開關(guān)。安全問題也是考驗智能家居的標準之一，澳大利亞的智能家居保安系統(tǒng)里的傳感器數(shù)量更多，即使飛過一只小蟲，系統(tǒng)都可以探測出來。日本的智能家居以人為本，注重功能，兼顧未來發(fā)展與環(huán)境保護，比較講究充分利用空間和節(jié)省能源，大量采用新材料、新技術(shù)，充分利用信息、網(wǎng)絡(luò)、控制與人工智能技術(shù)，實現(xiàn)住宅技術(shù)現(xiàn)代化。此外，日本除了實現(xiàn)室內(nèi)的家用電器自動化聯(lián)網(wǎng)之外，還通過生物認證實現(xiàn)了自動門識別系統(tǒng)，來訪人員站在安裝于入口處的攝像機前，用大約1秒鐘的時間，如果確認來人為公寓居民，大門就會打開。韓國的智能家居提倡實用主義，政府對智能小區(qū)和智能家居采取多項政策扶持，規(guī)定在漢城等大城市的新建小區(qū)必須裝有智能家居系統(tǒng)。目前韓國全國80%以上的新建項目采用智能家居系統(tǒng)。比如，韓國電信用4A描述他們的數(shù)字化家庭系統(tǒng)（HDS）的特征，即AnyDevice、AnyService、AnyWhere和AnyTime，以此表示這套系統(tǒng)能讓主人在任何時間、任何地點操作家里的任何用具、獲得任何服務(wù)。智能化的家用電器，配上監(jiān)視系統(tǒng)，人們使用手機通過通信網(wǎng)絡(luò)即可遠程監(jiān)視和遙控，這就是韓國IT產(chǎn)業(yè)所描繪的未來數(shù)字化家庭生活。

目前，比較有代表性的國外智能家居系統(tǒng)有NEYWELL公司的智能家庭產(chǎn)品、HAL公司的NI智能家居系統(tǒng)、HAL公司的ALdeluxe、Vantage（旺帝）公司的Vantage家居自動化系統(tǒng)、LG公司的LGHomNet智能家居系統(tǒng)。三星公司的homevita家電控制解決方案、MavHome智

能家居、美國杜克大學的HomeDepot智能家居、科羅拉多

大學計算機系和認知科學學院的“NeuralNetworkHouse”數(shù)字家庭模型、美國的佛羅里達大學的移動和普適計算實驗室

的“GatorTechSmartHouse”數(shù)字家庭模型。圖6-1所示為MavHome系統(tǒng)的架構(gòu)圖與傳感器分布圖。圖6-2為MavHome系統(tǒng)的終端PC和交互界面。圖6-1MavHome系統(tǒng)的架構(gòu)圖和傳感器分布圖圖6-2MavHome系統(tǒng)的終端PC和交互界面

2.智能家居國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

1）海信集團的DNethome

DNet-home是新一代數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案，它是基于IPV4／IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的。這款數(shù)字家庭產(chǎn)品是對高速電力線多媒體主干網(wǎng)絡(luò)、ZigBee低速率網(wǎng)絡(luò)和WiFi無線信息網(wǎng)絡(luò)的有機融合，實現(xiàn)了媒體流、信息流和控制流的完美組合。在整個研發(fā)過程中，海信還進行了技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，開發(fā)了媒體中心、網(wǎng)絡(luò)機頂盒、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)冰箱、智能管家和視頻監(jiān)控報警系統(tǒng)等一系列產(chǎn)品。DNet-home數(shù)字家庭系統(tǒng)讓家庭中所有的電器設(shè)備既能夠?qū)崿F(xiàn)它們的自身功能，而且聯(lián)入家居網(wǎng)絡(luò)之后系統(tǒng)的整體功能也有所提升。由于該款設(shè)計方案采用無線、電力線混合組合的方式，客戶不需要自己另行布線就可以入住新家。

2）海爾集團的U-home

U-home是海爾集團在物聯(lián)網(wǎng)時代推出的美好居住生活解決方案。它采用有線與無線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式，把所有設(shè)備通過信息傳感設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)連接，從而實現(xiàn)“家庭小網(wǎng)”、“社區(qū)中網(wǎng)”、“世界大網(wǎng)”的物物互聯(lián)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將各類3C產(chǎn)品聯(lián)通起來，進行統(tǒng)一的智能化識別與管理，從而構(gòu)建數(shù)字媒體信息共享的智能家居系統(tǒng)、安防系統(tǒng)等，如圖6-3所示。圖6-3U-home系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3）美的公司的智能家居系統(tǒng)

如圖6-4所示，美的公司的智能家居系統(tǒng)是以住宅為平臺，以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，綜合應(yīng)用通信、信息等技術(shù)，實現(xiàn)對家居設(shè)備的控制和管理，并構(gòu)成與外界信息交互的通道，滿足人們安全、舒適、便捷的生活需求的居住環(huán)境。該系統(tǒng)主要包括控制設(shè)備、安防門禁、家居應(yīng)用、娛樂信息和社區(qū)管理五部分。控制設(shè)備將智能家電、燈光、窗簾及其他自動化設(shè)備進行聯(lián)網(wǎng)，使主人在家里、家外都能便捷地操作這些設(shè)備，其控制方式有集中控制、多點控制、預約控制、情景控制和遠程控制五種；安防門禁將各種探測器聯(lián)網(wǎng)，對火災、煤氣泄露、門窗非法進入等進行監(jiān)測，為主人提供一個安全的家；家電應(yīng)用是綜合應(yīng)用各種電器，提供新鮮的空氣、干凈的水、明亮的光線、健康的食物和流暢的音樂，給主人帶來更多的舒適感。娛樂信息是通過手機、電腦、智能電視等設(shè)備向用戶定時推送娛樂信息，使用戶及時了解最新的娛樂動態(tài)。社區(qū)管理是指包括電子監(jiān)控、電子巡更、門禁管理、停車場管理

等的一系列社區(qū)服務(wù)，以此為業(yè)主提供方便安全的社區(qū)生活環(huán)境。圖6-4美的公司的智能家居系統(tǒng)

4）智能生活專家——KOTI

KOTI智能家居系統(tǒng)是一套對家居常用電器設(shè)備、各類照明燈具以及電動窗簾進行集中控制的完整解決方案，用戶可以利用壁掛、桌面或手持的控制器、遙控器等設(shè)備非常方便地對電器、燈具進行操作和控制。KOTI智能家居系統(tǒng)與遠程控制系統(tǒng)結(jié)合使用，用戶還可以在回家的路上利用手機開啟家中的空調(diào)、飲水機等，回到家中即可馬上享受高科技帶來的方便。

KOTI智能家居系統(tǒng)如圖6-5所示，包括家居控制系統(tǒng)、家居安防系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、家居監(jiān)控系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、影音娛樂系統(tǒng)、數(shù)字服務(wù)系統(tǒng)和遠程控制系統(tǒng)、端到端設(shè)備管理及控制平臺（M2M）、數(shù)字家庭互動應(yīng)用接入及管理平臺（S－HOME）和數(shù)字家庭遠程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用平臺（E－HOME），為數(shù)字家庭提供了全方位的服務(wù)，其交互終端有PC、手機、PDA等。圖6-5KOTI智能家居系統(tǒng)示意圖

5）鷺島國際別墅

鷺島國際別墅智能家居是由天津市泰益通科技有限公司為鷺島國際定制的一套智能家居解決方案，其整體結(jié)構(gòu)如圖6-6所示。圖6-6鷺島國際別墅的結(jié)構(gòu)圖該方案主要有八個功能，介紹如下：

（1）遙控控制功能。用戶可以使用遙控器來控制家中燈光、熱水器、電動窗簾、飲水機、空調(diào)等設(shè)備的開啟和關(guān)

閉，并且可以在一樓（或客廳）來查詢二樓（或臥室）燈光、電器的開啟、關(guān)閉狀態(tài)；同時遙控器還可以學習控制家中諸如電視、DVD、音響等紅外電器設(shè)備。（2）定時控制功能。用戶可以提前設(shè)定某些產(chǎn)品的自動開啟、關(guān)閉時間，如電動窗簾每天早晨08：30自動開啟，

18：30自動關(guān)閉。其他電器和燈光的自動開啟、關(guān)閉也是

如此。（3）集中控制功能。用戶在進入家門或是離開家門時，在玄關(guān)處就可以同時打開客廳、餐廳和廚房的燈光與

廚寶等電器，尤其是在夜晚可以在臥室控制客廳和衛(wèi)生間的燈光電器，既方便又安全，還可以查詢它們的工作狀態(tài)。（4）遠程控制功能。用戶可以利用手機和固定電話

來控制家中的空調(diào)、熱水器和燈光，使之提前制冷、制

熱或進行燈光的開啟和關(guān)閉。

（5）場景功能。用戶可以依據(jù)自己的喜好設(shè)置不同的場景模式，如會客場景、就餐場景、休息場景等。（6）網(wǎng)絡(luò)總控功能。不管在什么時間、什么地點，用戶只要上網(wǎng)就可以輕松地控制家里的燈光電器、電動窗簾等。（7）指紋密碼功能。用戶再也不用因為沒有帶鑰匙而進不去家門了，只要用密碼、指紋就可以打開房門；親戚和朋友來訪也可以用電話打開房門，如果主人很忙而無法起身給親戚和朋友開門，也可以用遙控器打開房門。（8）電動天蓬簾。用戶能夠用遙控器對天蓬簾進行

控制。

以上介紹的幾種具有代表性的我國智能家居系統(tǒng)是不同企業(yè)和科研單位從不同的角度和立場理解智能家居的結(jié)果。各大企業(yè)廠商在推出概念性產(chǎn)品的同時，也在尋求更為合理的家居系統(tǒng)解決方案。一個具有良好應(yīng)用前景的家居系統(tǒng)必須具有開放性和可擴展性，以及使用和維護的簡單方便性，這是由普通家庭的實際情況所決定的。6.1.3智能家居的發(fā)展特點和發(fā)展方向

（1）市場潛力大。房地產(chǎn)業(yè)在全國的發(fā)展都很迅速，作為其下游產(chǎn)業(yè)，智能家居市場的前景非常樂觀。

（2）智能家居產(chǎn)業(yè)處于引導期，沒有統(tǒng)帥品牌和領(lǐng)軍企業(yè)，市場處于無序競爭期。各個產(chǎn)業(yè)各自為政，沒有統(tǒng)一的標準，各種技術(shù)力量重復投入，致使在這個基礎(chǔ)上的家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品五花八門，但多數(shù)產(chǎn)品大同小異，行業(yè)內(nèi)各企業(yè)的競爭處于無序狀態(tài)。（3）智能家居行業(yè)市場遠未成熟，大規(guī)模的價格戰(zhàn)、廣告戰(zhàn)和服務(wù)戰(zhàn)還沒有爆發(fā)，市場份額較為分散，市場的認知和接受程度較低，市場尚處于需要逐步培育和引導的階段。與產(chǎn)品的服務(wù)供應(yīng)商的爭先恐后相比，智能家居產(chǎn)品進入用戶終端的步伐略顯遲緩。

（4）面對巨大的智能家居市場的需求，市場區(qū)域存在不均衡的狀態(tài)，華東、華南等經(jīng)濟較發(fā)達的地區(qū)為主要的市場需求區(qū)域，而西南、西北地區(qū)的市場份額相對較小?；谀壳翱萍嫉陌l(fā)展現(xiàn)狀和人們的消費理念，智能家居系統(tǒng)有以下五個發(fā)展方向：

（1）向“一體化系統(tǒng)集成”方向發(fā)展。家居智能化需滿足自動化管理、三表計量、安全防范監(jiān)控、火災報警、對講呼叫、設(shè)備監(jiān)控等六項內(nèi)容。將這六項內(nèi)容的智能化功能集成，從而降低成本，是其未來發(fā)展的一個方向。（2）向節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。智能化的本質(zhì)之一是降低成本和提高效率，節(jié)能是降低成本的關(guān)鍵技術(shù)，環(huán)保是全球的要求，智能家居如何結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)降低功耗、減少對家庭和小區(qū)的污染、提高生活環(huán)境的質(zhì)量也是其未來發(fā)展必須考慮的因素。（3）向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化方向發(fā)展。智能化是智能控制發(fā)展的必然趨勢，它是當代高科技技術(shù)和生物學技術(shù)的高度綜合和升華，因此家居業(yè)必然會向智能化方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)化是信息技術(shù)、通信技術(shù)和計算機技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，是智能化的一個重要條件；人性化體現(xiàn)了“以人為本”的思想，是科學技術(shù)發(fā)展的最終目的，因此也是智能家居未來的一個發(fā)展方向。（4）向規(guī)范化、標準化方向發(fā)展。我國智能家居發(fā)展起步較晚，新技術(shù)、新產(chǎn)品層出不窮，標注和規(guī)范還在制定之中。產(chǎn)品的規(guī)范化、標準化方面仍存在著許多問題，還需與國際接軌。規(guī)范化、標準化是智能家居快速發(fā)展、走入國際市場的必由之路。

（5）向具有“中國特色”的家居智能化方向發(fā)展。家居智能化系統(tǒng)需要大量的適合中國國情的產(chǎn)品和運行軟件，目前開發(fā)的軟、硬件產(chǎn)品的種類較少、水平較低。因此，這一方面的研究開發(fā)急需加強。6.2智能家居的功能與結(jié)構(gòu)

6.2.1智能家居的功能

（1）系統(tǒng)基于TCP/IP通信協(xié)議，以家庭智能網(wǎng)關(guān)為控制核心，將對講、家電、照明、安保、娛樂等設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)集成于一體，實現(xiàn)可視對講、實時監(jiān)視控制、燈光控制、電動窗簾控制、智能插座控制、紅外電器控制、遠程電腦控制、電話控制、門禁控制、安防報警、信息發(fā)布、背景音樂及多媒體娛樂等強大的功能,且綜合布線簡單，有效地降低了成本。（2）系統(tǒng)采用紅外無線遙控、GPRS技術(shù)，引入人性化理念，賦予用戶更多、更智能的操控方式，外觀設(shè)計典雅、精致、大方。系統(tǒng)可以實現(xiàn)實時監(jiān)控，通過實時監(jiān)控樓梯口、門口的狀況，保證房產(chǎn)周界的安全。（3）系統(tǒng)具有遠程監(jiān)視功能，確保時時獲悉家中的安全狀況，并可監(jiān)視小區(qū)其他活動區(qū)域，即一鍵布防、守護全家；具有創(chuàng)新的防區(qū)智能化算法，有效地減少誤報；提供多防區(qū)的安防報警方案，允許用戶根據(jù)自身需要連接紅外、煙感、緊急按鈕、門磁、窗磁等設(shè)備。此方案有警號、短信、電話、管理中心呼叫等多種報警輸出方式，報警記錄可自動生成，方便查看。（4）智在生活，隨心而控，系統(tǒng)帶有實際狀態(tài)反饋的家電控制技術(shù)，能通過家庭控制終端或遠程控制網(wǎng)頁，真實地反饋當前家電的工作狀態(tài)。

（5）系統(tǒng)具有人性化的GUI界面設(shè)計、獨特的圖形化報警與家電控制用戶界面設(shè)計，支持多層戶型圖，支持多種控制操作界面，所有控制狀態(tài)為閉環(huán)反饋，確保控制指令的有效執(zhí)行。（6）場景幻化，隨心而動，系統(tǒng)允許設(shè)置多種場景模式。在每一個場景模式中包含連接到系統(tǒng)的各個燈光家電設(shè)備，用戶可以通過調(diào)節(jié)不同的亮度狀態(tài)并將狀態(tài)組合，形成一個場景模式。用戶可以通過觸摸屏、遙控器、電話遠程控制等方式自由切換不同場景。從技術(shù)上講，智能家居所要實現(xiàn)的主要功能有：

（1）對家用電器和其他設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測，比如微波爐、洗衣機、燈光、電動窗簾、防盜報警器、自動門煙霧探測器、有害氣體檢測裝置、溫度和濕度控制器、風量調(diào)節(jié)器、各種手動的開關(guān)和遙控器等。（2）溝通家電和其他視頻設(shè)備之間以及與外部世界之間的信息通道，其中包括臺式/手持計算機、電視、錄像機、VCD/DVD和數(shù)碼照相機等。

（3）通過對外的接口實現(xiàn)遠程控制和信息交換，如電話線、有線電視電纜、市電電源線、雙絞線和無線通信方

式等。6.2.2智能家居的體系結(jié)構(gòu)

實現(xiàn)智能家居必須滿足三個條件：具有家庭網(wǎng)絡(luò)總線系統(tǒng)；能夠通過這種網(wǎng)絡(luò)（總線）系統(tǒng)提供各種服務(wù)功能；能與住宅外部相連接。通過總結(jié)各類智能家居系統(tǒng)，可以得出智能家居的體系結(jié)構(gòu)如圖6-7所示。由圖可見，整個系統(tǒng)由兩網(wǎng)連接三層，其中的三層指家庭設(shè)備層、本地服務(wù)平臺

層和遠程服務(wù)層，兩網(wǎng)是指數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)。下面將重點介紹家庭網(wǎng)關(guān)和家庭網(wǎng)絡(luò)。圖6-7智能家居的體系結(jié)構(gòu)

1.家庭網(wǎng)關(guān)概述

目前研究家庭網(wǎng)關(guān)的公司眾多，但家庭網(wǎng)關(guān)的定義還不統(tǒng)一。

ResidentialGatewayGroup（RG）是一個在1995年建立的正式的工業(yè)論壇組織，它率先采用家庭網(wǎng)關(guān)來代表一個集中式智能接口，將家庭外部的接入網(wǎng)絡(luò)和家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來。RG將家庭網(wǎng)關(guān)定義為一種簡單的、智能的、標準化的、靈活的整個家庭網(wǎng)絡(luò)接口單元，它可以從不同的外部網(wǎng)絡(luò)接收通信信號，并通過家庭網(wǎng)絡(luò)將信號傳遞給某個消費設(shè)備。借助引入家庭網(wǎng)關(guān)的概念，希望它能夠為集成不同的外部網(wǎng)絡(luò)和豐富新的應(yīng)用提供一個有效的途徑。

CiscoSystem公司的家庭網(wǎng)關(guān)定義是：一個在家庭內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)化信息設(shè)備與智能寬帶接入網(wǎng)之間的智能化網(wǎng)關(guān)。2Wire公司的家庭網(wǎng)關(guān)定義是：一種將家庭網(wǎng)絡(luò)無縫連接到寬帶網(wǎng)絡(luò)，使所有家庭內(nèi)連網(wǎng)設(shè)備同時享有高速連接的設(shè)備。上面這幾種定義都認為家庭網(wǎng)關(guān)是一種將外部寬帶網(wǎng)絡(luò)與家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備。而ParksAssociates認為家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)是連接一個外部網(wǎng)絡(luò)或多個接入網(wǎng)絡(luò)，通過某種類型的家庭網(wǎng)絡(luò)分配服務(wù)給一個或多個設(shè)備的設(shè)備，即一個集中式整個家庭的網(wǎng)關(guān)才能視為一個真正的網(wǎng)關(guān)。但由于現(xiàn)有一些產(chǎn)品已具備其中的某些功能，而且目前存在許多不同的觀點，因

此家庭網(wǎng)關(guān)應(yīng)有一個比較廣義或普遍意義上的定義。

1)家庭網(wǎng)關(guān)的功能

利用信息技術(shù)，家庭網(wǎng)關(guān)可以實現(xiàn)以下功能：

（1）信息網(wǎng)絡(luò)化。通過家庭網(wǎng)關(guān)，主人可以方便地

接收電子郵件、瀏覽各種網(wǎng)上信息和訂閱各種電子期刊或雜志等。

（2）管理智能化。家庭網(wǎng)關(guān)可以對家庭內(nèi)各種通信設(shè)備的運行進行管理，包括網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的執(zhí)行和網(wǎng)絡(luò)資源的分配，以保證家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常運行。（3）節(jié)能環(huán)保化。通過網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，監(jiān)控家庭內(nèi)各種設(shè)備的運行，如燈光控制、家電設(shè)備的遠程控制、室內(nèi)環(huán)境的優(yōu)化調(diào)節(jié)等；同時還能夠提供一些經(jīng)濟方面的優(yōu)化決策控制，如能夠根據(jù)不同用電時段和峰谷電費差價，合理控制家電的運行，以達到節(jié)能環(huán)保的目的。（4）居住安全化。通過安裝各種檢測報警裝置實現(xiàn)家庭的保安、消防以及其他需求，如通過煙氣傳感器、溫度傳感器、特殊氣體傳感器，預防房間失火和有害氣體過量；通過加裝紅外傳感器、門磁、振動感應(yīng)器、無線微波等報警裝置，防止竊賊入侵等。（5）運行自動化。家庭內(nèi)各種設(shè)備都連接到網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)上的管理軟件可以實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)測和故障診斷功能。一旦出現(xiàn)故障，家庭管理系統(tǒng)會給出提示，并自動通過家庭內(nèi)的網(wǎng)間接口設(shè)備向設(shè)定的相應(yīng)維修單位報修，無需主人親自動手。

（6）操作簡單化。該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在千家萬戶中使用的，考慮到使用者的年齡、職業(yè)、經(jīng)歷以及受教育程度等的差異，所以該系統(tǒng)操作簡單、方便、可靠，適應(yīng)不同使用人群的需要。（7）個性化、模塊化。隨著信息時代的到來，個性化的要求在不斷提高。未來智能家居應(yīng)能夠根據(jù)不同使用者的家庭環(huán)境、設(shè)備數(shù)量和類型以及生活方式等做相應(yīng)的配置和調(diào)整，如可根據(jù)消費者的需求和可接受費用，定制相應(yīng)的系統(tǒng)解決方案等。

2）家庭網(wǎng)關(guān)的特點

（1）模塊化、可獨立式設(shè)備。系統(tǒng)分別按功能獨立地設(shè)計模塊，安裝時可以選擇部分功能模塊，也可以分步驟安裝，這種功能結(jié)構(gòu)不僅適合于小區(qū)而且同樣適合于別墅。

（2）設(shè)備兼容、分步實施。網(wǎng)關(guān)具有很好的可擴展性、配置靈活性和易操作性。用戶可以面對現(xiàn)實，立足現(xiàn)在，先滿足當前的基本需求，然后再根據(jù)需要進行擴展，隨著經(jīng)濟條件的不斷改善，購買新的模塊產(chǎn)品并連接到該平臺，分步實現(xiàn)高級智能家居功能。（3）可兼顧大量存在的非智能家電?？紤]到目前家

庭里大量存在的非智能家電，這種兼容性所帶來的好處是明顯的。

（4）方便將來需要通過電視上網(wǎng)的用戶。由于網(wǎng)絡(luò)功能強大，因而用戶將來可以通過電視實現(xiàn)上網(wǎng)，通過電視來監(jiān)控家居狀況。（5）適合于智能家居的DIY。智能家居有一個重要的特點就是個性化定制。與選擇家庭裝修、家電設(shè)備、衣物和玩具一樣，家庭網(wǎng)關(guān)模塊的選配和安裝也需要用戶自己的參與，因此DIY將是未來智能家居發(fā)展的方向。

3）家庭網(wǎng)關(guān)的優(yōu)勢

以計算機網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ)的家庭網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：（1）提供優(yōu)秀的兼容性和可擴展性。各種模塊接口能協(xié)調(diào)管理照明、控制、娛樂、安全、電話等多種系統(tǒng)，用戶可以按照住宅或經(jīng)濟實力來定制智能家居環(huán)境，輕松添加新的子模塊。

（2）提供高級控制特性。系統(tǒng)允許用戶通過簡單的操作來定時控制設(shè)備、靈活地規(guī)劃和更改控制流程、實現(xiàn)組合控制和條件控制等。（3）操作界面友好，無需專門學習即可掌握。通過清晰明了的智能家居管理界面，用戶可以方便地對電視機、DVD、功放、空調(diào)等多種設(shè)備集中進行單功能控制或組合控制，將多種家用電器設(shè)備的一系列動作包含在一個組合按鈕中，完成多種家用電器的操作。

由于所有的控制均可自行定義，因此組合控制流程可以根據(jù)實際需要自由地進行調(diào)整和改變。即使出差在外，也一樣能通過電腦實時、實景地監(jiān)控家居的安全情況，解除后顧之憂。

2.家庭網(wǎng)絡(luò)概述

1）家庭網(wǎng)絡(luò)的概念

家庭網(wǎng)絡(luò)不同于純粹的“家庭局域網(wǎng)/家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)”，常提到的“家庭局域網(wǎng)/家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)”是指連接家庭里的PC、各種外設(shè)及與因特網(wǎng)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，只是家庭網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分。中國通信標準化協(xié)會（CCSA）“家庭網(wǎng)絡(luò)總體研究課題組”研究報告認為，家庭網(wǎng)絡(luò)概念是個變化的概念，它隨著用戶的需求、政策、技術(shù)、標準的發(fā)展而發(fā)展。目前不同行業(yè)（包括IT/家電業(yè)、通信業(yè)、小區(qū)物業(yè)）對家庭網(wǎng)絡(luò)的不同理解都是根據(jù)不同的用戶需求而來的。家庭網(wǎng)絡(luò)包含四個要素：用戶需求、設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)與應(yīng)用，每個要素對不同用戶、不同時期是不同的。家庭網(wǎng)絡(luò)從廣義上理解是指在家庭內(nèi)部通過一定的傳輸介質(zhì)（如電力線、雙絞線、同軸電纜、無線電、紅外等）將各種電氣設(shè)備和電氣子系統(tǒng)連接起來，采用統(tǒng)一的通信協(xié)議，對內(nèi)實現(xiàn)資源共享，對外能通過網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)（如Ethernet，ISDN，ATM

等）互連進行信息交換。智能家庭網(wǎng)絡(luò)作為家庭信息基礎(chǔ)設(shè)施，將構(gòu)筑以下三種網(wǎng)絡(luò)，如圖6-8所示。圖6-8家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

(1)娛樂性家庭網(wǎng)絡(luò)：用于連接各種娛樂性家用電器，如高清晰度電視機、DVD、家庭影院等。

(2)數(shù)據(jù)通信家庭網(wǎng)絡(luò)：用于傳遞數(shù)據(jù)信息，如電話、計算機等，包括電子函件的收發(fā)、WEB瀏覽器、網(wǎng)上購

物等。

(3)家庭低速控制網(wǎng)絡(luò)：用于實現(xiàn)家用電器的遠程監(jiān)視和遠程控制，及家庭安防控制等。

2）家庭網(wǎng)絡(luò)的目標

家庭網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的最終目標是：它不僅僅是一個為了完成家庭內(nèi)部各種設(shè)備資源共享、協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)，還能通過與外部網(wǎng)絡(luò)（電信網(wǎng)/Internet/社區(qū)網(wǎng)）的連接，實現(xiàn)家庭內(nèi)部設(shè)備與外部網(wǎng)絡(luò)信息交流的目的，通過豐富多彩的業(yè)務(wù)和應(yīng)用使用戶享受到舒適、便利、安全的新的生活體驗。

3）家庭網(wǎng)絡(luò)的功能

家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具備以下一些功能：

（1）信息共享功能。共享Internet訪問，共享微機外設(shè)，共享文件和應(yīng)用。

（2）家庭娛樂功能。對內(nèi)實現(xiàn)多媒體設(shè)備之間的視頻、音頻信號傳輸，對外實現(xiàn)可視電話、視頻會議和視頻點播等視頻音頻信息交流。（3）信息采集功能。收集住戶家庭運行的各種參數(shù)，包括水表、電表、煤氣表的計量數(shù)據(jù)以及居室溫度、濕度等，實現(xiàn)自動抄表，提高住宅檔次和物業(yè)管理水平。

（4）信息服務(wù)功能。住戶可以了解自己家庭運作的各種參數(shù)，如房間溫度和濕度、各種計量表讀數(shù)以及被控家電的狀態(tài)等，同時可以通過網(wǎng)絡(luò)進行各種交通的簡單查詢。（5）安全防范功能。通過住宅室內(nèi)安裝的各種報警探測器和應(yīng)急按鈕進行防盜、防火和防災監(jiān)控，能夠及時處理各種警情。

（6）智能化控制功能。根據(jù)周圍環(huán)境的變化對家用電器進行智能化控制，從而建立舒適健康的生活環(huán)境。

（7）其他增值功能，如家庭電子商務(wù)、申請社區(qū)服

務(wù)等。

4）家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢

現(xiàn)今智能家庭網(wǎng)絡(luò)向三大技術(shù)趨勢發(fā)展：網(wǎng)絡(luò)化、領(lǐng)先的無線移動和脫離PC。而推進這個發(fā)展趨勢的正是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線通信技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)化的嵌入式無線智能家居控制系統(tǒng)是未來智能家居的發(fā)展方向，它能夠提供標準化接口和無線網(wǎng)絡(luò)互連功能，而且可以通過嵌入式通信協(xié)議使得系統(tǒng)能夠脫離傳統(tǒng)PC，從而智能家居行業(yè)也將跨入后“PC”時代。正如計算機擺脫了大型機進入PC才開始大發(fā)展，脫離了PC獨立狀態(tài)的智能家居才能有更大的發(fā)展。未來家庭的數(shù)字設(shè)備將會通過無線技術(shù)連接起來，從而實現(xiàn)家庭內(nèi)每一個家用電器和設(shè)備都能上網(wǎng)和互操作的目標。通過無線技術(shù)構(gòu)建獨立的家庭局域網(wǎng)，讓“無線”自在的舒適生活成為現(xiàn)實，并通過Internet或GPRS連接到外網(wǎng)，進而實現(xiàn)通過計算機、手機或PDA來遠程監(jiān)測和控制家庭中的各種設(shè)備，真正實現(xiàn)家庭設(shè)備的信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。6.2.3智能家居系統(tǒng)平臺的特點

智能家庭網(wǎng)絡(luò)隨著集成技術(shù)、通信技術(shù)、互操作能力和布線標準的實現(xiàn)而不斷改進，它涉及對家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的智能器具、設(shè)備和系統(tǒng)的操作、管理，以及集成技術(shù)的應(yīng)用，其技術(shù)特點表現(xiàn)如下。

1.通過家庭網(wǎng)關(guān)及其系統(tǒng)軟件建立智能家居平臺系統(tǒng)

家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭局域網(wǎng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換，同時，還負責家庭智能設(shè)備

的管理和控制。

2.統(tǒng)一的平臺

利用計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和通信技術(shù)，家庭智能終端將家庭智能化的所有功能集成起來，使智能家居建立在一個統(tǒng)一的平臺之上。首先，實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互；其次，還要保證能夠識別通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹噶钍呛戏ǖ闹噶睿皇恰昂诳汀钡姆欠ㄈ肭?。因此，家庭智能終端既是家庭信息的交通樞紐，又是信息化家庭的保護神。

3.通過外部擴展模塊實現(xiàn)與家電的互聯(lián)

為實現(xiàn)家用電器的集中控制和遠程控制功能，家庭智能網(wǎng)關(guān)通過有線或無線的方式，按照特定的通信協(xié)議，借助外部擴展模塊控制家電或照明設(shè)備。

4.嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

以往的家庭智能終端絕大多數(shù)是由單片機控制的，隨著新功能的增加和性能的提升，將處理能力大大增強的具有網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式操作系統(tǒng)和單片機的控制軟件程序作了相應(yīng)的調(diào)整，使之有機地結(jié)合成完整的嵌入式系統(tǒng)。

6.3智能家居的關(guān)鍵技術(shù)

6.3.1家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)技術(shù)

家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部組網(wǎng)主要解決各種信息家電之間的數(shù)據(jù)傳輸，能把外部連接傳入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的家電上去，同時可以把內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠窟B接。當前在家庭網(wǎng)絡(luò)中所采用的傳輸技術(shù)可以分為“有線”和“無線”兩大類。有線技術(shù)主要包括雙絞線或同軸電纜連接、電話線連接、

電力線連接等；無線技術(shù)主要包括紅外線連接、無線電連接、基于RF技術(shù)的連接和基于PC的WiFi、藍牙連接等。家庭網(wǎng)絡(luò)相比起傳統(tǒng)的辦公網(wǎng)絡(luò)來說，加入了很多家庭應(yīng)用產(chǎn)品和

系統(tǒng)，如家電設(shè)備、照明系統(tǒng)，因此相應(yīng)技術(shù)標準也錯綜復雜，家庭網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢是將智能家居中的其他系統(tǒng)融合進去，最終一統(tǒng)天下。6.3.2家庭網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)

家庭網(wǎng)絡(luò)必須是一個動態(tài)的環(huán)境，新設(shè)備加入到家庭網(wǎng)絡(luò)里，可以被其他在同一網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備識別，同時它也可以發(fā)現(xiàn)其他設(shè)備，并能相互協(xié)調(diào)工作；同時，以后將會出現(xiàn)專門開發(fā)家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的公司，它們必須保證同一應(yīng)用程序可以在采用不同的嵌入式操作系統(tǒng)的信息家電上運行。解決這些問題并不簡單，因為家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的資源構(gòu)成非常復雜，不僅有采用不同操作系統(tǒng)和硬件體系的設(shè)備，還有存在網(wǎng)絡(luò)中的可以被使用的軟件成員，甚至人也可以成

為網(wǎng)絡(luò)資源的一部分，這樣就對設(shè)計信息家電以及家庭網(wǎng)絡(luò)成員的開發(fā)人員造成了很大的困難。如何使開發(fā)人員可以忽略各種不同設(shè)備的底層信息？如何在設(shè)計家庭網(wǎng)絡(luò)分布式應(yīng)用時使用通用接口？這就必須在家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的開發(fā)中引入中間件技術(shù)。根據(jù)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(InternetDataCenter，IDC)的表述：中間件是一種獨立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，中間件位于客戶機服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。IDC對中間件的定義表明，中間件是一類軟件，而非一種軟件；中間件不僅僅實現(xiàn)互連，還要實現(xiàn)應(yīng)用之間的互操作；中間件是基于分布式處理的軟件，最突出的特點是其網(wǎng)絡(luò)通信功能?？梢赃@樣來定義面向家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的中間件技術(shù)，它運行在信息家電的操作系統(tǒng)之上，使用操作系統(tǒng)提供的功能，從各種信息家電產(chǎn)品的不同的硬件體系結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)接入中抽象出一種邏輯上的通信能力，設(shè)計APIS接口為上層的家庭網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供一系列服務(wù)，用于幫助建立和配置家庭網(wǎng)絡(luò)中的分布式應(yīng)用，也是家庭網(wǎng)絡(luò)的重要組成成員之一。如果與OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型相對應(yīng)，中間件技術(shù)一般對應(yīng)的是包括會話層及以上的表示層和應(yīng)用層。利用中間件技術(shù)，信息家電的開發(fā)人員可以自由地選擇底層通信技術(shù)和操作系統(tǒng)，信息家電產(chǎn)品可以選擇電力線、無線、IEEE1394等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)通信。

1.M2M中間件

M2M中間件包括兩部分：M2M網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)收集/集成部件。網(wǎng)關(guān)是M2M系統(tǒng)中的“翻譯員”，它獲取來自通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給信息處理系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)的主要的功能是完成不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。

M2M系統(tǒng)的硬件是使機器獲得遠程通信和聯(lián)網(wǎng)能力的部件。典型的M2M系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖6-9所示。圖6-9M2M系統(tǒng)框架現(xiàn)在的M2M硬件產(chǎn)品可分為以下五種。

1)嵌入式硬件

將硬件嵌入到機器里面，使其具備網(wǎng)絡(luò)通信能力，常見的產(chǎn)品是支持GSM/GPRS或CDMA無線移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線嵌入數(shù)據(jù)模塊。嵌入式硬件的典型產(chǎn)品有Nokia的12GSM嵌入式無線數(shù)據(jù)模塊、SonyEricsson的GR48和GT48、Motorola的用于GSM的G18/G20和用于CDMA的C18、Siemens的用于GSM網(wǎng)絡(luò)的TC45、TC35i、MC35i嵌入模塊等。

2)可組裝硬件

在M2M的工業(yè)應(yīng)用中，廠商擁有大量不具備M2M通

和連網(wǎng)能力的設(shè)備儀器，可組裝硬件就是為滿足這些機器的網(wǎng)絡(luò)通信能力而設(shè)計的。包括從傳感器收集數(shù)據(jù)的I/O設(shè)備（I/ODevices）等。M2M硬件完成協(xié)議轉(zhuǎn)換功能，將數(shù)據(jù)發(fā)送到通信網(wǎng)絡(luò)的連接終端（ConnectivityTerminals），有些M2M硬件還具備回控功能，其典型產(chǎn)品有Nokia的用于GSM連接終端的30/31等。

3)調(diào)制解調(diào)器（Modem）

上面提到嵌入式模塊將數(shù)據(jù)傳送到移動通信網(wǎng)絡(luò)上時，起的就是調(diào)制解調(diào)器的作用。如果要將數(shù)據(jù)通過公用電話網(wǎng)絡(luò)或者以太網(wǎng)送出，分別需要相應(yīng)的Modem，典型產(chǎn)品有

BT－SeriesCDMA、GSM無線數(shù)據(jù)Modem等。

4)傳感器

傳感器可分成普通傳感器和智能傳感器兩種。智能傳感器（SmartSensor）是指具有感知能力、計算能力和通信能力的微型傳感器。由智能傳感器組成的傳感器網(wǎng)絡(luò)（SensorNetwork）是M2M技術(shù)的重要組成部分。一組具備通信能力的智能傳感器以AdHoc方式構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，協(xié)作感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對象的信息，并發(fā)布給觀察者，也可以通過GSM網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將信息傳給遠方的IT系統(tǒng)。智能傳感器網(wǎng)絡(luò)的典型產(chǎn)品如Intel的基于微型傳感器網(wǎng)絡(luò)的新型計算的發(fā)展規(guī)劃——智能微塵（SmartDust）等。

5)識別標識（LocationTags）

識別標識如同每臺機器、每個商品的“身份證”，使機器之間可以相互識別和區(qū)分。識別標識常用的技術(shù)有條形碼技術(shù)、射頻識別卡RFID技術(shù)（Radio-FrequencyIdentification）等。標識技術(shù)已經(jīng)被廣泛用于商業(yè)庫存和供應(yīng)鏈管理。

2.數(shù)據(jù)的采集和集成

數(shù)據(jù)采集/集成部件是為了將數(shù)據(jù)變成有價值的信息，它對原始數(shù)據(jù)進行不同的加工和處理，并將結(jié)果呈現(xiàn)給需要這些信息的觀察者和決策者。其中的中間件包括數(shù)據(jù)分析和商業(yè)智能部件、異常情況報告和工作流程部件以及數(shù)據(jù)倉庫和存儲部件等。采用中間件設(shè)計信息家電可以完成如下功能：首先，可以使信息家電具有在家庭網(wǎng)絡(luò)中宣布自身存在的能力，信息家電可以自動發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中存在的設(shè)備；其次，信息家電可以相互描述自身所獨具的功能，可以相互之間查詢、理解所具有的功能；再次，家庭網(wǎng)絡(luò)無需人工參與就可以自動完成網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，信息家電之間可以進行無縫互操作。中間件出現(xiàn)在家庭網(wǎng)絡(luò)市場中的時間并不是很長，但是它的發(fā)展非常迅速，據(jù)估計，家庭網(wǎng)絡(luò)的中間件市場將有幾十億美元的市場價值。為了獲得市場，很多協(xié)會、團體開始向中間件市場推出了自己的產(chǎn)品，目前有OSGI、UPnP、

HAVI、VESA、InteractiveTVSoftwareProvider、DVB、OPENCABLE等。6.3.3智能家居遠程控制技術(shù)

智能家居控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上來說可以嚴格地分為兩部分：一是在家庭內(nèi)部的控制系統(tǒng)，即內(nèi)部控制系統(tǒng)；二是離家之后在異地環(huán)境下的控制系統(tǒng)，即遠程控制系統(tǒng)。

顧名思義，內(nèi)部控制系統(tǒng)主要負責家庭內(nèi)部的家用電器控制，它由特定的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)布線連接而成，與特定的環(huán)境

有關(guān)。內(nèi)部控制系統(tǒng)與各種相關(guān)的家用電器和安保裝置通過家庭總線技術(shù)連接起來，方便家居的集中控制和監(jiān)視，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)，它的不足之處是它

的應(yīng)用范圍太窄，即只能在家庭內(nèi)部控制電器。遠程控制系統(tǒng)則擴展了智能家居控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，真正讓家居的控制走出了家門。通過各種不同的遠程控制技術(shù)，人們可以隨心所欲地控制家庭里面的設(shè)備，以及監(jiān)視家里的情況。特別是隨著現(xiàn)代家庭中家用電器設(shè)備的增多和通信線路的發(fā)展，利用現(xiàn)有的通信設(shè)備和線路對家用電器和儀表進行遠程控制將成為未來家居發(fā)展的趨勢，遠程控制系統(tǒng)的出現(xiàn)使得人們可以通過手機或者互聯(lián)網(wǎng)在任何時候、任意地點對家中的各種電器進行遠程控制；也可以在下班途中，預先將家中的空調(diào)打開、熱水器提前燒好熱水。可以客觀地說，正是因為有了遠程控制系統(tǒng)，才真正地讓智能家居變得方便、自由、舒適，成為真正意義上的“遙控”。因此，現(xiàn)在有很多公司都在研發(fā)智能家居系統(tǒng)，在所有這些智能家居系統(tǒng)中，遠程控制系統(tǒng)必定占有一定的份額。遠程控制系統(tǒng)一直是吸引消費者眼球的一大閃光點，像國內(nèi)有名的智能家居產(chǎn)商科力屋公司特別提供了智能家居遠程控制在線體驗，這就是吸引消費者的一種方式。所以，一般來說，遠程控制系統(tǒng)是現(xiàn)代智能家居控制系統(tǒng)中必不可少的一部分。

1.智能家居有線遠程控制技術(shù)

有線遠程控制技術(shù)，即對目標的控制是基于可見的各種線路傳輸。目前，有線網(wǎng)絡(luò)控制一般分為兩種：Internet網(wǎng)絡(luò)控制和有線電話網(wǎng)絡(luò)控制。

1）Internet網(wǎng)絡(luò)控制

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展以及個人計算機的普及，Internet網(wǎng)絡(luò)可謂是走入了家家戶戶，一般的居住小區(qū)或者家庭都已經(jīng)提供了Internet網(wǎng)絡(luò)接口。將Internet引入控制系統(tǒng)，突破了控制信息進行傳遞和交換時在時間和空間上的限制，Internet傳輸速率相當高，可達到10Mb/s或100Mb/s，能夠傳輸各種家電控制、視頻、圖像等信息。通過Internet網(wǎng)絡(luò)進行遠程控制的模型如圖6-10所示。圖6-10Internet遠程控制模型由上圖可知，基于Internet的智能家居遠程控制系統(tǒng)涉及包括網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機軟件技術(shù)等多個技術(shù)領(lǐng)域相互滲透的研究技術(shù)領(lǐng)域。智能家居網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具體又分家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)

控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)兩個子領(lǐng)域。

家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)控制是相對遠離家居出門在外的遠程控制技術(shù)而言的，它的實現(xiàn)方式可以為以太網(wǎng)或者電力線組成的控制網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)雖然現(xiàn)在極其流行，但是組建以太網(wǎng)必須額外鋪

線，這個工程相對比較大；而使用電力線組成的控制網(wǎng)絡(luò)則免去了額外鋪線，從成本上來說占有很大的優(yōu)勢，因此現(xiàn)在很多家居的內(nèi)部控制系統(tǒng)都采用了基于電力線的內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)。

不管是哪一種內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，它所涉及的控制器都必須是符合某一標準的智能控制終端，這里也涉及了硬件電路的開發(fā)知識。為了與外部Internet網(wǎng)絡(luò)連接到一起，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)還必須提供與外部Internet網(wǎng)絡(luò)的控制接口。網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)主要在于網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議方面。現(xiàn)在Internet普及的是TCP/IP協(xié)議，TCP/IP是一組計算機通信協(xié)

議的集合，它的四層參考模型如圖6-11所示。圖6-11TCP/IP四層參考模型

TCP/IP協(xié)議能夠滿足大多數(shù)社區(qū)用戶的需要，并可以靈活地適應(yīng)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。計算機系統(tǒng)既包括同構(gòu)的系統(tǒng)，也包括異構(gòu)的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)可由同構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，也可由異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成。TCP/IP協(xié)議針對的是異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，也就是說，它著眼于由異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。一般來說，智能家居的傳輸命令都是在應(yīng)用層傳播，很少涉及底層，這主要是由計算機應(yīng)用軟件決定的。計算機軟件技術(shù)主要解決前臺與家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)之間的通

信控制問題，包括前臺的WEB/WAP服務(wù)器組件、動態(tài)WEB/WAP網(wǎng)站的開發(fā)、通信協(xié)議的控制等，這些都需要

一定的計算機軟件知識。通過Internet網(wǎng)絡(luò)就可以實現(xiàn)智能家居和控制終端的物理上的分離，這也為遠程控制提供了可能。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，研究人員開始考慮能否在世界范圍內(nèi)，通過網(wǎng)絡(luò)使被控對象的運動信息自由、正確地傳送以滿足控制要求。因為自由地延伸控制距離一直是遠程控制研究的一個理想的研究目標，所以它的應(yīng)用將會使遠程控制技術(shù)發(fā)生質(zhì)的變化。

2）有線電話網(wǎng)絡(luò)控制

基于Internet的遠程控制技術(shù)的組網(wǎng)成本較高而且復雜，技術(shù)難度大，對維護者的技術(shù)水平要求也較高，因此它適用于新建的中高檔住宅。電話網(wǎng)絡(luò)是一種技術(shù)成熟并且比較普及的通信網(wǎng)絡(luò)。利用公用電話網(wǎng)對家電進行控制，不用重新鋪設(shè)線路，就可以方便地改造舊宅。利用電話網(wǎng)絡(luò)的遠程控制技術(shù)主要通過按鍵傳送控制信息，通過語音提示返回相應(yīng)的信息或進行操作的提示。家居控制器通過對按鍵信息的解釋形成相應(yīng)的控制信息，并傳送給家里的各控制單元，從而實現(xiàn)遠程控制。電話按鍵控制方式實現(xiàn)簡單，控制靈活方便。利用家里墻上預留的電話插座，電話網(wǎng)絡(luò)控制可以避免重新布線的煩惱，但是家庭中不可能隨處都安裝有電話插座，購買新家電時還是會面臨重新布線的煩惱。現(xiàn)在，隨著Internet業(yè)務(wù)在中國的高速發(fā)展，利用Internet接入家庭網(wǎng)絡(luò)越來越流行，如何將電話線和Internet結(jié)合起來，成為很多通信運營商關(guān)心的問題。目前，計算機廠商與消費電子廠商成立了一個名為HomePNA的組織來解決這個問題。HomePNA（家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）是一個非盈利性組織，它致力于協(xié)調(diào)采用統(tǒng)一標準、統(tǒng)一電話線網(wǎng)絡(luò)的工業(yè)

標準。

HomePNA為用戶線接入多路復用器。多路復用器位于網(wǎng)絡(luò)中寬帶接入服務(wù)器和終端用戶之間，通過現(xiàn)有的電話線為

每個用戶提供高達32Mb/s（HomePNA2.0版本）的高速數(shù)據(jù)傳遞，其優(yōu)勢是利用現(xiàn)有電話線路傳輸寬帶數(shù)字信號，省去了重新布線的麻煩，既滿足用戶寬帶上網(wǎng)的要求，又降低了上網(wǎng)費用，使得用戶在上網(wǎng)的同時不會影響使用電話和收發(fā)傳真。

HomePNA技術(shù)能夠與普通電話業(yè)務(wù)和ADSL業(yè)務(wù)共用一條電話線，各網(wǎng)絡(luò)的波段占用情況如圖6-12所示。聲音傳送的波段在20Hz和3.4kHz之間，而XDSL利用25kHz～1.1MHz這一波段，HomeNet設(shè)備則利用5.5MHz～9.5MHz波段，因此當用戶利用同一條電話線訪問因特網(wǎng)的同時也可以使用電

話或收發(fā)傳真，根本不會相互影響。HomePNA國際標準技

術(shù)是HomeNet的解決方案之一。圖6-12各網(wǎng)絡(luò)的波段占用情況

2.智能家居無線遠程控制技術(shù)

一般來說，對家居的無線遠程控制有以下幾種方式。

1）GPRS控制

GPRS控制技術(shù)是通過手機GPRS無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)無線遠程控制的控制方式，該方式基于GPRS和Java技術(shù)，是目前控制距離最遠的一種方式。只要是在有GPRS網(wǎng)絡(luò)覆蓋的環(huán)境下，就可以為用戶提供基于GPRS手機終端的無線遠程控制功能。

GPRS是通用分組無線業(yè)務(wù)（GeneralPacketRadioService）的英文簡稱，它是現(xiàn)有GSM移動通信網(wǎng)絡(luò)的擴展。隨著Internet網(wǎng)絡(luò)以及移動接入技術(shù)的發(fā)展，移動網(wǎng)絡(luò)接入Internet網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一種需求，但是GSM為基于電路交換系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，它阻礙了移動接入Internet網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，因此，必須由基于分組交換系統(tǒng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)來擴展它。GPRS可以簡單地被描述為優(yōu)化接入Internet網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)。目前我國已經(jīng)基本實現(xiàn)了GPRS的網(wǎng)絡(luò)覆蓋，為采用該技術(shù)的控制方式提供了傳輸平臺，各種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的工程應(yīng)用層出不窮，其應(yīng)用范圍也在不斷地擴展。

Java技術(shù)是一個開放、標準、通用的網(wǎng)絡(luò)運算平臺，由于具有強大的兼容性，它已經(jīng)成為在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域被廣泛采用的一個成熟的技術(shù)平臺。通過Java技術(shù)手機能夠?qū)崿F(xiàn)UI界面顯示和眾多增值功能，能夠直接從服務(wù)器上使用大量應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序可以包括娛樂（如游戲、屏幕保護及養(yǎng)寵物等）、股票、導游地圖等。目前很多手機都支持GPRS及Java技術(shù)，為這項遠程控制技術(shù)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

2）WiFi控制

WiFi的全稱為WirelessFidelity，是在無線局域網(wǎng)市場上符合802.11協(xié)議產(chǎn)品的商業(yè)名稱。它工作在2.4GHz的ISM頻段，所支持的速度最高達54Mb/s，傳輸速度比藍牙快得多，并為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問，能夠在數(shù)百英尺范圍內(nèi)支持互聯(lián)網(wǎng)接入的無線電信號。WiFi主要在搭建有WiFi無線局域網(wǎng)的環(huán)境下應(yīng)用，例如機場、車站、咖啡店、圖書館、寫字樓、體育館、指揮所等場所。只要在這些人員較密集的地方設(shè)置AP（無線接入點），并通過高速線路將因特網(wǎng)接入上述場所，就可以實現(xiàn)上網(wǎng)功能。由于AP所發(fā)射出的電波可以達到距接入點半徑數(shù)十米至100米的地方，用戶只要將具有802.11b/g無線局域網(wǎng)技術(shù)的筆記本電腦或PDA拿到該區(qū)域內(nèi)，即可高速接入因特網(wǎng)。用戶控制終端上也預先安裝控制程序，然后通過AP接入局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，與網(wǎng)絡(luò)型主控機實現(xiàn)各種遠程控制功能。

3）RF射頻控制

RF（RadioFrequency）指具有遠距離傳輸能力的高頻電磁波，它的基本原理是電磁理論。射頻技術(shù)的優(yōu)點是不局限于視線，識別距離比光學系統(tǒng)遠，并可穿透物體或建筑物，可自由工作在各種惡劣環(huán)境下，可進行高度的數(shù)據(jù)集成。采用RF無線控制技術(shù)的手持無線觸摸屏可以在有效的控制范圍內(nèi)任意遙控、操作整個系統(tǒng)。觸摸屏控制指令經(jīng)由其內(nèi)置的RF射頻發(fā)射模塊發(fā)射出去后，由無線接收機接收后通過SmartNet網(wǎng)絡(luò)傳入主控機解析，然后指示相應(yīng)的接口或設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的動作以達到遙控控制的目的。另外，主控機的控制信號也可反向傳輸給觸摸屏，并在屏上按照預定的形式顯示出來。

RF射頻模塊可以設(shè)置不同的頻段，所以在同一環(huán)境中，可以同時存在多套觸摸屏終端，并且互不干擾。這樣，它就可以應(yīng)用于更加復雜的應(yīng)用環(huán)境和滿足更加靈活的控制方式。RF射頻無線控制技術(shù)是對前兩種技術(shù)方式的補充，主要應(yīng)用于沒有公用無線網(wǎng)絡(luò)信號覆蓋的場所，例如一些較偏遠的山村環(huán)境。

3.網(wǎng)絡(luò)參考模型

智能家居的遠程控制方法中，最常用最方便的就是基于Internet的網(wǎng)絡(luò)化控制。為了更好地理解網(wǎng)絡(luò)控制，對遠程網(wǎng)絡(luò)信息交換有一個直觀的理解，我們有必要學習一下OSI

（OpenSystemInterconnection，開放系統(tǒng)互連）七層網(wǎng)絡(luò)

模型和網(wǎng)絡(luò)模型最頂層的WebService服務(wù)。

OSI七層網(wǎng)絡(luò)模型稱為開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，是一個邏輯上的定義，一個規(guī)范，它把網(wǎng)絡(luò)從邏輯上分為了七

層。每一層都有相關(guān)、相對應(yīng)的物理設(shè)備，比如路由器、交換機等。

OSI七層模型是一種框架性的設(shè)計方法，建立七層模型的主要目的是為了解決異種網(wǎng)絡(luò)互連時所遇到的兼容性問題，其最主要的功能就是幫助不同類型的主機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)點是將服務(wù)、接口和協(xié)議這三個概念明確地區(qū)分開來，通過七個層次化的結(jié)構(gòu)模型使不同的系統(tǒng)不同的網(wǎng)絡(luò)之間實現(xiàn)可靠的通信。

各層之間具有很強的獨立性，互連網(wǎng)絡(luò)中各實體采用什么樣的協(xié)議是沒有限制的，只要向上提供相同的服務(wù)并且不改變相鄰層的接口就可以了。

七層網(wǎng)絡(luò)層次和數(shù)據(jù)傳輸參考圖如圖6-13所示。圖6-13網(wǎng)絡(luò)七層模型中數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)七層的劃分也是為了使網(wǎng)絡(luò)的不同功能模塊（不同層次）分擔起不同的職責，從而帶來如下好處：減輕問題的復雜程度，一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，可迅速定位故障所處層次，便于查找和糾錯；在各層分別定義標準接口，使具備相同對等層的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能實現(xiàn)互操作，各層之間則相對獨立，一種高層協(xié)議可放在多種低層協(xié)議上運行；能有效刺激網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革新，因為每次更新都可以在小范圍內(nèi)進行，不需對整個網(wǎng)絡(luò)動大手術(shù)，便于研究和教學。七層模型中每層的功能和職責描述如下：

（1）第七層，應(yīng)用層，是OSI中的最高層，為特定類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了訪問OSI環(huán)境的手段。應(yīng)用層確定進程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要，不僅要提供應(yīng)用進程所需要的信息交換和遠程操作，而且還要作為應(yīng)用進程的用戶代理，來完成一些為進行信息交換所必需的功能。它包括文件傳送訪問和管理FTAM、虛擬終端VT、事務(wù)處理TP、遠程數(shù)據(jù)庫訪問RDA、制造報文規(guī)范MMS、目錄服務(wù)DS等協(xié)議。（2）第六層，表示層，主要用于處理兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式，為上層用戶解決用戶信息的語法問題。它包括數(shù)據(jù)格式交換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復等功能。

（3）第五層，會話層，在兩個節(jié)點之間建立端連接，為端系統(tǒng)的應(yīng)用程序之間提供了對話控制機制。

（4）第四層，傳輸層，實現(xiàn)常規(guī)數(shù)據(jù)遞送，為會話層用戶提供一個端到端的可靠、透明和優(yōu)化的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)機制，包括全雙工或半雙工、流控制和錯誤恢復服務(wù)等功能；（5）第三層，網(wǎng)絡(luò)層，通過尋址來建立兩個節(jié)點之間的連接，為源端的運輸層送來的分組選擇合適的路由和交換節(jié)點，正確無誤地按照地址傳送給目的端的運輸層。它包括通過互連網(wǎng)絡(luò)來路由和中繼數(shù)據(jù)；

（6）第二層，數(shù)據(jù)鏈路層，它將數(shù)據(jù)分幀，并處理流控制，屏蔽物理層，為網(wǎng)絡(luò)層提供一個數(shù)據(jù)鏈路的連接，在一條有可能出差錯的物理連接上進行幾乎無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。

本層指定拓撲結(jié)構(gòu)并提供硬件尋址；（7）第一層，物理層，處于OSI參考模型的最底層，它的主要功能是利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，以便透明地傳送比特流。

數(shù)據(jù)發(fā)送時，從第七層傳到第一層，接收數(shù)據(jù)則相反。上三層總稱應(yīng)用層，用來控制軟件方面。下四層總稱數(shù)據(jù)流層，用來管理硬件。

4.WebService服務(wù)與遠程控制

在實際的應(yīng)用中，一般是不會直接采用七層模型中的TCP/IP層協(xié)議來遠程控制數(shù)字家庭的，因為這其中涉及太多的細節(jié)需要處理。我們通常使用最高層的應(yīng)用層協(xié)議來進行遠程通信和控制?？紤]到客戶端終端的多樣性，即它們可能使用了不同的操作系統(tǒng)、編程語言，需要找到一種跨平臺的通信規(guī)范來實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)和程序的控制信息交換。

WebService由于具有良好的跨平臺特性和廣泛的企業(yè)支持，成為了遠程訪問控制的首選。

WebServices是由企業(yè)發(fā)布的完成其特定商務(wù)需求的在線應(yīng)用服務(wù)，其他公司或應(yīng)用軟件能夠通過Internet來訪問并使用這項在線服務(wù)，簡單來說，就是系統(tǒng)對外的接口。它是一種構(gòu)建應(yīng)用程序的普遍模型，可以在任何支持網(wǎng)絡(luò)通信的操作系統(tǒng)中實施運行；一種新的web應(yīng)用程序分支，是自包含、自描述、模塊化的應(yīng)用，可以發(fā)布、定位、通過web調(diào)用。WebService是一個應(yīng)用組件，它邏輯性的為其他應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)與服務(wù)。各應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和規(guī)定的一些標準數(shù)據(jù)格式（如，HTTP、XML、Soap）來訪問WebService，通過WebService內(nèi)部執(zhí)行得到所需的結(jié)果。

WebService有很多優(yōu)勢，其典型優(yōu)點如下：

（1）跨防火墻通信。如果應(yīng)用程序有成千上萬的用戶，而且分布在世界各地，那么客戶端和服務(wù)器之間的通

信將是一個棘手的問題。因為客戶端和服務(wù)器之間通常會有防火墻或者代理服務(wù)器。傳統(tǒng)的做法是選擇用瀏覽器作為客戶端，寫下一大堆ASP頁面，把應(yīng)用程序的中間層暴露給最終用戶。這樣做的缺點是開發(fā)難度大，且程序很難維護。如果中間層組件換成WebService的話，就可以從用戶界面直接調(diào)用中間層組件，從而省掉建立ASP頁面的那一步。要調(diào)用WebService，可以直接使用MicrosoftSOAPToolkit或.NET這樣的SOAP客戶端，也可以使用自己開發(fā)的SOAP客戶端，然后把它和應(yīng)用程序連接起來，不僅縮短了開發(fā)周期，還減少了代碼復雜度，并能夠增強應(yīng)用程序的可維護性。（2）應(yīng)用程序集成。企業(yè)經(jīng)常要把用不同語言編寫的、在不同平臺上運行的各種程序集成起來，而這種集成將花費很大的開發(fā)力量。（3）B2B集成。用WebService集成應(yīng)用程序，可以使公司內(nèi)部的商務(wù)處理更加自動化。但當交易跨越供應(yīng)商和客戶、突破公司的界限時會怎么樣呢？跨公司的商務(wù)交易集成通常叫做B2B集成。用WebService來實現(xiàn)B2B集成的最大好處在于可以輕易實現(xiàn)互操作性，只要把商務(wù)邏輯“暴露”出來，成為WebService，就可以讓任何指定的合作伙伴調(diào)用這些商務(wù)邏輯，而不管他們的系統(tǒng)在什么平臺上運行，使用什么開發(fā)語言。（4）軟件和數(shù)據(jù)重用。軟件重用是一個很大的主題，重用的形式很多，重用的程度也有大有小，其最基本的形式是源代碼模塊或者類一級的重用，另一種形式是二進制的組件重用。

WebService在允許重用代碼的同時，可以重用代碼背后的數(shù)據(jù)。使用WebService再也不必像以前那樣，要先從第三方購買、安裝軟件組件，再從應(yīng)用程序中調(diào)用這些組件，而是直接調(diào)用遠端的WebService就可以了。為了讓讀者有一個直觀的印象，本書以天氣預報的WebService服務(wù)為例，介紹WebService的簡單用法。

天氣預報所在網(wǎng)址是

http：///WebServices/WeatherWebService.asmx

這個服務(wù)是由中國氣象局發(fā)布的。用戶直接在瀏覽器中輸入該網(wǎng)址，就能夠看到天氣服務(wù)的html界面，根據(jù)說明，點擊相應(yīng)的按鈕，即可查到全國重要城市的天氣狀況。天氣預報的服務(wù)網(wǎng)頁如圖6-14所示。圖6-14天氣預報的服務(wù)網(wǎng)頁用戶在瀏覽器中輸入

http：///WebServices/WeatherWebService.asmx?wsdl

就可以看到服務(wù)自描述wsdl文件，如下所示，這個文件是計算機能夠“看懂”的XML格式的信息，計算機能夠自動識別并調(diào)用這個服務(wù)。其中描述文件的標簽指出了能夠提供的服務(wù)的名字，而標簽指出了服務(wù)所需的參數(shù)和返回值等。<wsdl：operationname=″getWeatherbyCityName″>

<s：elementname=″getWeatherbyCityName″>

<s：complexType>

<s：sequence>

<s：elementminOccurs=″0″maxOccurs=″1″

name=″theCityName″type=″s：string″/></s：sequence>

</s：complexType>

</s：element>我們可以通過http發(fā)出請求

POST/WebServices/WeatherWebService.asmxHTTP/1.1

Host：

Content-Type：text/xml;charset=utf-8

Content-Length：length

SOAPAction：″http：//WebX/getWeatherbyCityName″<?xmlversion=″1.0″encoding=″utf-8″?>

<soap：Envelopexmlns：xsi=″http：///2001/XMLSchema-instance″

xmlns：xsd=″http：///2001/XMLSchema″

xmlns：soap=″http：///soap/envelope/″>

<soap：Body><getWeatherbyCityNamexmlns=″http：//WebX/″>

<theCityName>string</theCityName>

</getWeatherbyCityName>

</soap：Body>

</soap：Envelope>

斜體部分的length和string需要替換為實際的消息體長度和城市名稱。網(wǎng)頁會回復一個消息，其中包含請求結(jié)果，片段如下：<ArrayOfString>

<string>直轄市</string>

<string>北京</string>

<string>54511</string>

<string>54511.jpg</string>

<string>2012-5-201∶01∶05</string>

<string>16℃/29℃</string>

<string>5月20日多云</string><string>無持續(xù)風向微風</string>

<string>1.gif</string>

<string>1.gif</string>

<string>今日天氣實況：氣溫：23℃；風向/風力：東風3級；濕度：55%；空氣質(zhì)量：較

差；紫外線強度：弱</string>

<string>18℃/30℃</string>

<string>5月21日晴轉(zhuǎn)雷陣雨</string>

<string>無持續(xù)風向微風</string><string>0.gif</string>

<string>4.gif</string>

<string>15℃/28℃</string>

<string>5月22日雷陣雨轉(zhuǎn)晴</string>

<string>無持續(xù)風向微風</string>

<string>4.gif</string>

<string>0.gif</string>

<string>

</ArrayOfString>

6.4LookeyHome智能家居平臺

6.4.1平臺框架

LookeyHome平臺基于微軟的WCF通信框架，開發(fā)出了針對智能家居環(huán)境的Agent中間件套件，并實現(xiàn)了集中管理的Agent網(wǎng)關(guān)。本平臺從邏輯上一共分為五個層次，自下而上分別為設(shè)備層、物理層、代理層、服務(wù)層和表現(xiàn)層，如圖6-15所示。圖6-15LookeyHome平臺的通信框架LookeyHome平臺的實物圖連接如圖6-16所示。圖6-16LookeyHome平臺的實物連接圖

1.設(shè)備層

設(shè)備層由智能空間中所有有能力和系統(tǒng)進行信息交互的設(shè)備所組成，是整個系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)的最底層，系統(tǒng)的原始信息采集以及系統(tǒng)指令的最終動作都在這一層完成。

2.物理層

物理層由設(shè)備層的設(shè)備和其之上層次進行通信的所有物理通信通道和附加在物理通信通道上的通信協(xié)議組成。智能空間中各種設(shè)備的多樣性決定了物理層所包含的通信介質(zhì)和協(xié)議異常豐富，基本包含了所有常見的通信介質(zhì)和協(xié)議，比如ZigBee、紅外、RS232、Bluetooth、WiFi等。也就是說，設(shè)備層和物理層構(gòu)成了一個智能空間中的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

3.代理層

代理層其實可以看做是一個物理通信通道和通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換中間件。任何一類設(shè)備所使用的物理通信通道在這個層次中被轉(zhuǎn)換成具有承載TCP/IP協(xié)議能力的物理通道；任何一類設(shè)備所使用的通信協(xié)議在這個層次中被轉(zhuǎn)換成WebService協(xié)議。如此，一個復雜的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)就被轉(zhuǎn)換成了相對簡單的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，而對設(shè)備的功能調(diào)用也都統(tǒng)一到WebService接口上，這樣就極大地簡化了邏輯上層的實現(xiàn)難度，使智能服務(wù)成為可能。代理層的轉(zhuǎn)換工作是由協(xié)議轉(zhuǎn)換Agent來完成的，整個代理層也可以看成是由針對不同類型設(shè)備的協(xié)議轉(zhuǎn)換Agent組成。

在實際的應(yīng)用中，需要依據(jù)每種類型設(shè)備分別開發(fā)一種協(xié)議轉(zhuǎn)換Agent。智能空間中所有的Agent組成了該空間的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)同構(gòu)化中間件?？傊韺訉悩?gòu)網(wǎng)絡(luò)變成了同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，但由于每種Agent提供的服務(wù)可以是自定義的，因此其服務(wù)還是異構(gòu)的。

4.服務(wù)層

服務(wù)層將完全不相同的協(xié)議轉(zhuǎn)換成了統(tǒng)一接口的WebService，每一個設(shè)備都存在一個與之對應(yīng)的WebService，因此從服務(wù)層向下看去，沒有設(shè)備的概念，只有一個一個的WebService。服務(wù)層集合了所有的單個服務(wù)，在特定的情形下服務(wù)層還可以將類似的、有關(guān)聯(lián)的單個服務(wù)組成功能更強的組合服務(wù)（CompositeService），便于集成調(diào)用。服務(wù)層的邏輯功能實際上由一個Agent網(wǎng)關(guān)來完成?？傊?，服務(wù)層將面向一組Agent的異構(gòu)服務(wù)調(diào)用變成了面向一個Agent網(wǎng)關(guān)的同構(gòu)服務(wù)調(diào)用。

5.表現(xiàn)層

表現(xiàn)層是智能空間狀態(tài)的呈現(xiàn)者和服務(wù)的調(diào)用者。表現(xiàn)層將抽象的服務(wù)調(diào)用過程狀態(tài)通過和諧的人機交互界面呈現(xiàn)給最終用戶，其本質(zhì)上是一個