物联网技术

物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器构成，包括温湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、红外线、GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、采集信息的来源。网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能应用。其核心技术又可以细分为六层，如右图：和传统的互联网相比，物联网有其鲜明的特征。首先，它是各种感知技术的广泛应用。物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。传感器获得的数据具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。其次，它是一种建立在互联网上的泛在网络。物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。还有，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式识别等各种智能技术，扩充其应用领域。从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。此外，物联网的精神实质是提供不拘泥于任何场合，任何时间的应用场景与用户的自由互动，它依托云服务平台和互通互联的嵌入式处理软件，弱化技术色彩，强化与用户之间的良性互动，更佳的用户体验，更及时的数据采集和分析建议，更自如的工作和生活，是通往智能生活的物理支撑。这里的“物”要满足以下条件才能够被纳入“物联网”的范围：1、要有数据传输通路；2、要有一定的存储功能；3、要有CPU；4、要有 *** 作系统；5、要有专门的应用程序；6、遵循物联网的通信协议；7、在世界网络中有可被识别的唯一编号。物联网概念这几年可谓是炙手可热，物联网家电也是风生水起，从狭义上讲，物联网家电是指应用了物联网技术的家电产品。从广义上讲，是指能够与互联网联接，通过互联网对其进行控制、管理的家电产品，并且家电产品本身与电网、使用者、处置的物品等能够实现物物相联，通过智慧的方式，达成人们追求的低碳、健康、舒适、便捷的生活方式。物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“InternetofThings”。在这个网络中，物品(商品)能够彼此进行“交流”，而无需人的干预。其实质是利用射频自动识别(RFID)技术，通过计算机互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。而RFID，正是能够让物品“开口说话”的一种技术。在“物联网”的构想中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统，实现物品(商品)的识别，进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。物联网的含义从两化融合这个角度分析物联网的涵义：其一：工业化的基础是自动化，自动化领域发展了近百年,理论、实践都已经非常完善了。特别是随着现代大型工业生产自动化的不断兴起和过程控制要求的日益复杂营运而生的DCS控制系统，更是计算机技术，系统控制技术、网络通讯技术和多媒体技术结合的产物。DCS的理念是分散控制，集中管理。虽然自动设备全部联网，并能在控制中心监控信息而通过 *** 作员来集中管理。但 *** 作员的水平决定了整个系统的优化程度。有经验的 *** 作员可以使生产最优，而缺乏经验的 *** 作员只是保证了生产的安全性。是否有法做到分散控制，集中优化管理？需要通过物联网根据所有监控信息，通过分析与优化技术，找到最优的控制方法，是物联网可以带给DCS控制系统的。其二：IT信息发展的前期其信息服务对象主要是人，其主要解决的问题是解决信息孤岛问题。当为人服务的信息孤岛问题解决后，是要在更大范围解决信息孤岛问题。就是要将物与人的信息打通。人获取了信息之后，可以根据信息判断,做出决策，从而触发下一步 *** 作；但由于人存在个体差异，对于同样的信息，不同的人做出的决策是不同的，如何从信息中获得最优的决策？另外物获得了信息是不能做出决策的，如何让物在获得了信息之后具有决策能力？智能分析与优化技术是解决这个问题的一个手段，在获得信息后，依据历史经验以及理论模型，快速做出最优决策。数据的分析与优化技术在两化融合的工业化与信息化方面都有旺盛的需求。物联网智库认为物联网的定义源于IBM的智慧地球方案，十二五规划中九大试点行业全部都是行业的智能化。无论智慧方案，还是智能行业，智能的根本离不开数据分析与优化技术。数据的分析与优化是物联网的关键技术之一，也是未来物联网发挥价值的关键点。物联网就是各行各业的智能化。私有物联网：一般面向单一机构内部提供服务；公有物联网：基于互联网向公众或大型用户群体提供服务；社区物联网：向一个关联的“社区”或机构群体（如一个城市政府下属的各委局：如公安局、交通局、环保局、城管局等）提供服务；混合物联网：是上述的两种或以上的物联网的组合，但后台有统一运维实体；医学物联网：是将物联网技术应用于医疗、健康管理、老年健康照护等领域；建筑物联网：是将物联网技术应用于路灯照明管控、景观照明管控、楼宇照明管控、广场照明管控等领域。

众所周知中国在工业领域是一直落后于西方国家的，那么我国传统工业如何在未来智能制造中弯道超车呢？
智能制造目前来说还很遥远，不仅涉及到人工智能、机器人，而且需要各个领域（物流、制造、财务）共同实现智能才行，目前来看并不现实。
所以我们可以利用“物联网”技术先实现数字化工厂！通过给每一个生产设备加装智能盒子完成自动采集数据，所有车间能产生的数据都经过云端大数据运算再在用户手机端显示。实现数字化，实现“互联网+”，才能完成柔性生产！才能弯道超车！

物联网是一个综合的 社会 信息系统工程，涉及渗透到国民经济和 社会 生活等各个领域。 家电领域应用只能算得上冰山一角，作为一个庞大的产业链，涉及渗透到 社会 的方方面面。

物联网

具备感知判断、有效传输、智能控制、理性处理等属性，将人与人、人与物之间的交流拓展到物与物之间，但不能脱离互联网，必须建立在互联网发展到一定程度基础上。

物联网在家电领域应用

家庭物联网，主要对象是智能家电设备，利用网络通信技术、自动控制技术将家庭各类智能家电组成家庭物联网，构建一个高效的家电智能设备管理系统，从而提升家居便利性、舒适性，实现智能的居住环境。一般要物联网控制主机、智能家电终端、手机app等。

目前来说对于普通家庭来说实现智能的居住环境难以实现。 智能家电终端设备的购买这是很大一笔开销，普通家庭本身经济压力大，目前阶段这是富人们畅享的生活。

例如物联网冰箱；可能会识别带有电子标签食品信息，从而对储存的食品进行信息管理。同时冰箱还与各种网络连接，采取就近原则向超市订购所需食品，我们只要在手机上进行支付即可。

当前物联网已经深入到农业，工业，城市建设，医疗等等众多领域。将各种各样的终端设备接入网络中。

电器联网最常见的就属智能家居领域了，智能家居是物联网最常见的一种应用场景，小到一个插座，一盏灯或是窗帘，大到电视、空调、热水器。还有各种厨房电器都可以联网控制。接入到万物互联的这张大网中。

物联网在农业或是智慧城市建设领域中，常见的是将各种环境传感器联网控制。可以实时采集监控PM10、PM25，温度、湿度、二氧化碳、一氧化碳或者土壤酸碱度等等各种环境参数，通过联网可将数据发给控制中心，对数据进行统一管理和分析。

在安防领域，可以将摄像头联网，可以通过手机实时的查看监控图像，哪怕远隔千里，也能随时拿出手机查看，非常的方便。在智慧城市的建设中，可以对接公安的网络系统，加之摄像头的人脸识别功能，可以帮助寻找嫌疑人逃犯。

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随着科技的不断进步发展，人们对于生活环境质量要求越来越高。在解决了基础物质生活需求的今天，高质量的生活水平逐渐为人们所追求。智能家居也随之而生，随着物联网络的出现，家居物联网的组建也日渐提上。

家居物联网的出现，将极大的改变我们的家居环境，甚至是社会生活习惯，其本质是物理无缝集成到信息网络中，实现真实世界与互联世界的融合。本文将结合物联网技术，着重介绍家居物联体系的建立、实现以及在物联环境中家电的新型应用。

体系架构

家庭家居物联网系统是物联网域中的最小集成单位，是实现统一融合的物联网络的最小系统，其技术构建可用”DCMC”来概括，即Device(设备)、Connect(连接)、Manage（管理）以及Customer（用户）。其组成如图所示：（附件）

家居物联网的设备层（Device）主要实现数据的采集以及信息的发布。包括了传感器、集成RFID识别等新型技术的物联家电终端、二维码标签以及通信模块等设备。

家居物联网的数据互联层（Connect）实现不同的数据传输类型的协议互联，是整个家居物联网的数据传输通道。通过数据的互联实现终端设备的组网通信，而不再是单一的信息孤岛，实现对于GSM、3G、RFID、WIFI、蓝牙等技术的互联。

家居物联网的控制管理层（Manage），是整个家居物联系统的核心，通过它可以对家中的终端设备进行控制、管理，以及提供智能的分析处理。并可以实现人与家居物联网络的交互，实现互联世界对物理世界的 *** 作。

家居物联网的用户对象层（Customer），是家居物联网的使用者。通过语音合成技术构筑的良好人机交互机制，通过对管理层下发命令来控制整个家居物联网络，而物联网的信息可以通过语音合成进行语音的播报反馈给使用者。

解决方案

家庭家居物联网系统（以下简称家庭联网系统）的技术方案主要涉及TTS技术、无线通讯技术、电子技术、计算机技术、网络通信等技术手段，实现家庭家居互联控制、通信以及家居网络的安防的功能，能与其他家庭网络互连组网。可以实现远程家电控制、报警，以及实时数据采集、网络互享等功能。

家庭联网系统主要分为三大部分组成：

1、家庭信息互联处理中心是家居物联网的联络中心，主要实现家中不同的家电的互联信息处理以及与外网的数据交流；

2、家庭控制管理中心是实现家居物联网的控制中心，处理远程 *** 控命令、采集传感器和标签信息，并兼容家庭安防控制系统，可以对局域网的用户设置访问等级等功能。；

3、移动互连处理中心是外网数据与家居联网数据的交互平台，主要实现物理局域网内、外数据与家居互联中心的数据交互，并能将外来请求提供给安防中心。如下图所示：（附件）

系统构成

家庭信息互联处理中心和家庭控制管理层的组成包括：物联终端设备、通信网关设备和提供信息管理处理的应用软件，而移动互联中心组成主要为通信网关和网络应用程序组成。

物联终端设备主要为家用物联电器，物联家电终端将是新技术综合的复杂元器件整体。如物联冰箱（产品中已集成了语音合成芯片SYN6288），在食物扫描进入冰箱时会自动的记录食物的生产日期，经过智能的判断后会通过TTS技术进行语音播报：“于2010年11月5日购买的牛奶，已经过期，请勿饮用。”或者在冰箱内的食物不够时，会进行语音提示给用户，在得到用户的采购单后，通过联网技术在允许接入的超市中进行购物。

除了白色家电控制管理应用外，家居物联环境中的物联黑色家电终端也将更智能，更娱乐。未来的家用物联TV会智能判断感知人观看电视节目时与电视的距离，当距离过近会自动的黑屏并通过内置的语音合成软件进行语音播报提示。而电视节目提供商在得到客户允许后，收集客户平时喜欢观看的电视节目，有新的客户喜欢的节目出现会第一时间通过TTS技术进行合成播报推荐，用户可选择接受或拒绝。终端生产商在客户使用电器过程中收集客户常用的功能，来制定针对目标客户的个性化产品。

物联家电终端出现产品故障等问题时，会第一时间通过语音合成技术对室内的客户报警，并将家电故障数据提交给厂商的售后部门以及指定的用户手机中。售后部门的服务处理中心得到数据，并从云处理中心得到准确的 *** 作步骤，反馈给客户，并指派工程师去提供维护服务。

通信网关与物联终端基于统一的互联通讯协议（如闪联标准），物联终端和传感采集装置可将整个家庭环境中的动静态数据信息通过通信网关与家庭控制管理进行数据的交互。当出现异常的数据信息能迅速的将数据上传，并进行室内的告警。用户在外出时，可以通过移动互连终端如手机，精确的对家中的电器进行 *** 控，在夏日的下班途中，可以远程控制家中的空调提前开启，等踏入家门中，将是舒适的温度。

每个家庭的家居物联网可以对外来访问请求设置相应的等级，最大的保障用户的隐私使用权益。按照不同访问等级，将访问不同权限的家居联网数据信息。

意义

家庭物联网的构筑将实现家用电器等一系列家用产品的触觉，而集成了语音合成技术实现了物品的说话能力，在物联终端或者通信网关中集成语音合成芯片（如SYN6288）实现物品开口说话的能力。通过语音的直接交流，才是最为合适的人机交互处理机制。

家庭环境中的一些数据信息需要与小区或者更大规模的物联网络进行集成，通过云处理中心来提供智能的判断能力，提供紧急事件的处理方法，最终实现物理环境与虚拟环境的融合。

结语与展望

家庭联网系统将是整个物联网络中的一个最小完整节点，只有家庭物联网系统的构成，才能实现小区以至国家范围内的物联系统。家庭家居物联网的建设最为迫切需要解决的问题则是物联通讯协议标准的确立，而不是几年过后互不相连的信息孤岛。

通过家居联网系统的建设推广，实现统一的物联小区局域网。家居物联网的主要应用场所也是在小区、办公楼等局域网络中的使用，通过家庭家居联网系统的构建来推动我国物联网的由点及面的发展。整套系统的构建将是小区物联网必不可分的基础结构，是实现物联小区的主力应用方向。语音合成带来的良好人机交互体验，也是物联终端所必备的功能。

WiFi技术：

WiFi方案的优势是技术成熟，单独的产品就可以接入公网，成本也是相对较低。

缺点则是WiFi设备一般功耗较大，在物联网领域中，供电是一个问题；

WiFi接入数量相对有限，一个家庭路由器一般只能接入几十个设备；

当然，WiFi方案在物联网初级阶段有较大优势，单独的WiFi模块依托路由器即可入网，优势明显，虽然接入数量不多，但是在物联网、智能家居未大规模普及的情况下，也可以满足大多数需求。

所以基于IoT UART串口WiFi模块WG219/WG229/WG231/LCS6260的WiFi方案更适用于对功耗要求不明显，不会大量部署的物联网产品，例如：智能电饭煲，智能空调、冰箱、洗衣机等传统家电设备接入物联网。

蓝牙技术：

蓝牙方案的主要优势在于蓝牙模块的超低功耗，而且通过app打开蓝牙与手机的交互比较简单。

SKB369/SKB501

目前随着蓝牙50模块SKB501（网页链接）、以及更多蓝牙50产品的上市，蓝牙技术的数据传输速度和覆盖范围等得到了巨大的提升，更加适用于物联网的要求。

所以，蓝牙方案适用于对功耗有要求，和手机可以直接交互的物联网产品，例如：智能门锁，智能秤，智能电动牙刷等，也适用于大规模蓝牙mesh灯控、蓝牙传感器网络的部署。

UWB技术：

超宽带技术是近年来新兴一项全新的、与传统通信技术有极大差异的通信无线新技术。它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或微秒级以下的极窄脉冲来传输数据，从而具有31~106GHz量级的带宽。目前，包括美国，日本，加拿大等在内的国家都在研究这项技术，在无线室内定位领域具有良好的前景。

UWB技术是一种传输速率高，发射功率较低，穿透能力较强并且是基于极窄脉冲的无线技术，无载波。正是这些优点，使它在室内定位领域得到了较为精确的结果。

超宽带室内定位技术常采用TDOA演示测距定位算法，就是通过信号到达的时间差，通过双曲线交叉来定位的超宽带系统包括产生、发射、接收、处理极窄脉冲信号的无线电系统。而超宽带室内定位系统则包括UWB接收器、UWB参考标签和主动UWB标签。定位过程中由UWB接收器接收标签发射的UWB信号，通过过滤电磁波传输过程中夹杂的各种噪声干扰，得到含有效信息的信号，再通过中央处理单元进行测距定位计算分析。

超宽带可用于室内精确定位，例如战场士兵的位置发现、机器人运动跟踪等。超宽带系统与传统的窄带系统相比，具有穿透力强、功耗低、抗干扰效果好、安全性高、系统复杂度低、能提供精确定位精度等优点。因此，超宽带技术可以应用于室内静止或者移动物体以及人的定位跟踪与导航，且能提供十分精确的定位精度。根据不同公司使用的技术手段或算法不同，精度可保持在01 m~05 m。

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