大数据时代下 物联网在智能家居的应用

内容摘要：本文首先介绍了物联网及相关的大数据和云计算, 从智能家居的角度, 介绍了物联网系统及相关技术, 

进而提出了家居物联网的系统框架, 展望在大数据时代下，结合云计算，物联网在智能家居中的全新应用。

关键词：大数据 物联网 云计算 智能家居

1.物联网

1.1 物联网的概念

物联网（The Internet of Things）是指所有物品通过信息传感设备与网络连接起来，进行信息交换和通信，以

实现智能化识别和管理的一种网络。物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网

络；其终端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，“物”可以被寻址，可以产生信息，交换信息。物联网是互

联网的重大创新与突破，它将网络从人与人之间的信息交互作用，扩展到了物与物、人与物的信息交互作用，

并且体现出智能化的特点，极大地提高了当代社会的信息化水平。物联网的三大基本特征：全面感知、信息传

送和智能处理，其通过多种信息传感设备，对海量信息数据进行处理，赋予物以“生命”，真正实现人和物、

物与物之间的沟通。在物联网时代, 世界上所有的物体从轮胎到牙刷、从房屋到纸巾都可以通过因特网主动进

行交换，地球上的每一粒沙子都可以有自己的地址。

1.2 大数据和云计算

物联网时代，产生的数据量势必呈爆炸性增长，其数量和类型多元化，复杂化。大数据处理就至关重要。世

界著名咨询机构麦肯锡公司发布的《大数据:下一个创新、竞争和生产力的前沿》报告认为，“大数据”是指

其大小超出了典型数据库软件的采集、储存、管理和分析等能力的数据集。而从各种各样类型的数据中快速

获得有价值信息的能力，就是大数据技术。IBM从三个基本特性角度来定义大数据，即：“3V”：体量

（Volume），速度（Velocity）和多样性（Variety）。它是由不断增长的数据量和数据种类逐渐衍生出来

的一种现象。大数据之“大”并不是仅仅指数据量的大小，而是体现在它的规模或复杂程度超出了常用技术

按照合理的成本和时限捕捉、管理及处理这些数据集的能力，从这个角度来说，大数据是指大计算量。

对数据存储和计算量的需求将带来对“云计算”能力的要求，云计算通过使计算分布在大量的分布式计算机

上，而非本地计算机或远程服务器中，根据需求访问计算机和存储系统。“云”能赋予用户前所未有的计算能力，

而且云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。

2.智能家居概况

目前，智能家居似乎陷入了持续火热，却难以大规模应用的困境，更多的是概念炒作和众多功能的不切实际

的胡乱叠加，没有突出与互联网技术、感知技术的有机融合，缺乏实用性且价格昂贵，难以打动消费者。其

次，智能家居的服务的对象是家庭成员，包括老人、中青年（家庭的经济支柱，夫妻两个）、小孩、宠物。

智能家居并非遥控或者远控，而应该无需操控或最少的操控，应该做减法而不是做加法，应该让每一个家庭

成员都能享受到智能家居带来的个性化、舒适的生活体验，享受生活的乐趣，而不是炫耀复杂的科技。

时下流行的智能音箱，提出让生活变成一句话的事的理念，将智能音箱作为整栋房子的控制中枢，通过蓝牙

或WIFI连接家里智能设备实现语音控制，减少了用户操作，但仍离智能相差较远。真正的智能，应该是因人

而动，因环境而动，能感知人、环境的变化，根据用户的习惯需要自动调节，并且不断学习。智能就是无处

不在，又感受不到它的存在，智能是随时随地的控制，又无需控制。

3.物联网时代下的智能家居展望

3.1 智能家居的个性化物联网系统

智能家居与房屋结合为一体，实现现有互联网技术和感知技术的有机结合，充分利用物联网相关技术，形成

独立完整而个性化的网络系统，通过深度学习，感知用户习惯，建立对用户私人订制般的云感知模型，分可

为:感知层、网络层和应用层，如图所示。

(1)    感知层:感知的对象分为家庭环境和用户本身。通过各种传感器, 实现对家庭内部和外部的全面感知。

(2)    网络层:网络层包括房屋原有的家庭网络，如网线接口等和智能家居自身的网络，如WIFI、蓝牙等。

(3)    应用层:利用云计算技术, 降低智能家居的硬件投资成本, 把产生的大量数据放在了家庭外部，在外部

进行处理。同时这也为家庭内部的复杂计算提供了可能, 借助人工智能、心理学、临床医学、营养学、

模式识别、机器视觉、语言识别等技术建立专属用户的智能家居云感知模型, 实现家庭内部的全面感知，

包括语言感知、物品感知、用户习惯感知、用户行为感知、家庭事件感知、情绪感知、健康感知。并在

用户授权下，为家庭服务商提供第三方接口, 提供便于人们生活的各种服务。

3.2 应用

云感知模型默认采用经深度学习建立的适用于大众的设置，依据用户习惯，进行深度学习，形成个性化系

统，实现自动感知，自动操作。

（1）科技的安全保障——进入房屋前的监测

当用户站在门前，门口的摄像头自动对用户进行拍摄，进行识别，如果是住户本人，门上的虹膜识别

随之启动，对住户进行虹膜识别，通过后，门自动打开，并伴有住户预设的“欢迎回家”提示音，开

始执行住户下班前发送的要求，比如放好洗澡水，播放住户喜欢的音乐；如果是陌生人，云感知模型

自动与已存的住户客人信息比对，并询问住户是否准许进入。此外，还有指纹识别，声音识别等模块

供用户选择。

（2）访客的私人订制——电子标识手环

进入房屋，首先要佩戴带有电子标识的手环，主要是用于把佩戴者个人的相关资料传到手环内置的微

型发讯器，确定用户位置，以便让佩戴者与房屋和住户展开一连串的有趣互动活动。此外，手环还具

有计步，监测心率和血压，计算消耗能量等健康功能，以便了解佩戴者健康情况。佩戴者也可通过手

环下达指令，或与住户交流。

进入客厅，手环将讯号传给房屋里的感应器，感应器将信息传送给云模型感知系统，接着云模型感知系

统开始从资料档案中分析访客个人的种种喜好，再分别对客厅的空调、音响及灯光系统下达指令，使得

室温倍感舒适、灯光明暗适度、并询问访客是否播放音乐和影片。而且一旦房间内的电视和音乐被选

定后，它们会随着人们从1个房间进入另外1个房间。而这一切环境的变化都是完全自动的，不需要任何

人拿起摇控器来一一设定。这种人性化将伴随着访客直到离开房屋。

（3）360安全防护——防闯入探测器

主要是用于防非法入侵, 比如当你躺在床上准备睡觉, 周围的传感器将信息传送给云模型感知系统，系统

结合住户生活习惯分析，确定住户睡觉后，关闭是灯光和窗帘, 同时启动闯入探测器的红外探测器和摄

像头,无论白天黑夜，全方位防护，此时一旦发现入侵就会发出报警信号，并可按住户设定自动开启入侵

区域的灯光吓退入侵者。当你离家后，防闯入探测器会自动启动, 会通过网络发送发送房屋安全情况。

（4）细致到空气——空气质量传感器

主要是监测房屋内的空气质量，对于下班回家休息的住户很有意义, 特别是对有婴幼儿的家庭尤其重要。

通过探测空气质量语音提示住户目前室内空气是否影响健康, 并自动开启设备以改善空气质量。

（5）全覆盖监控

全面监控家中情况，特别是老人和孩子，云模型感知系统分析摄像头拍摄数据，进行行为识别，一旦判

断为发生危险，立刻发送信息给住户。

（6）“隔墙有耳”——墙壁内置扬声器

随时随地进行语音交互，可以对生活各方面提供自己建议，比如对住户或访客选购货物进行推荐，播报

每日天气，交通情况。

4.智能家居市场分析及发展趋势

4.1 中国智能家居需求分析

改革开放以来，人们生活水平和消费能力有了很大提高，对智能家居的需求日益强烈。

近年来，“智能家居”炙手可热。在2012 年9月举办的中国物联网大会上，作为物联网的热点应用行

业—— 智能家居备受关注。

其在近两年发展比较迅速，并有望成为房地产市场低迷时期开发商突围的新方向。 智能家居利用信息

通信技术，使家居装修往数字化、网络化、集成化的方向发展，这个过程结合了三网融合、物联网、

4G/5G移动通信等各种技术，为居住用户提供便捷服务，牢牢抓住了人们追求高品质、高智能生活的

心理。

因此，智能家居将成为未来房地产发展趋势。

4.2 智能家居盈利模式

（1）与地产商进行合作

初期，与地产商合作，建造为社会名流私人定制版的智能家居住房，吸引公众，扩大影响；打造智能家

居体验馆，积极宣传智能家居产品，依据成本定价，可部分定制智能家居服务，让每个人享受到智能的乐趣。

随着社会的不断发展，技术的不断进步，成本下降后大面积推广，建设大众买得起的经济适用型智能家居住房。

（2）与智能设备厂商合作

     将不同厂商智能设备整合到同一平台，方便用户使用。收集用户数据，进行数据分析，针对不同用户进

行个性化定制服务，提升服务水平。

5.结语

智能家居是党中央、国务院高度重视培育战略性、先导性的新兴产业。

十一届全国人大三次会议上政府工作报告时指出，要加快物联网的研发应用。

《物联网“十二五”发展规划》明确提出要拓宽物联网的应用需求，提高社会管理、公共服务和家居生活智

能化水平。智能家居是利用信息传感设备将家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并与互联网连接

起来，进行监控、管理信息交换和通讯，实现家居智能化。它提供的是一体化的家庭信息化解决方案，是物

联网最广泛的一项应用。作为物联网重要的应用，智能家居涉及多个领域，也是信息产业中的一个重要组成

部分。

物联网技术在生活及家庭中的应用，能够使城市更加智能；使人类生活更加舒适、环保、节能；使社会更加

进步。随着物联网技术的迅猛发展，人们可以预见，在不久的将来，智能家居必将惠及每个人。