基于OSGI的智能家庭系統的設計與實(shí)現

摘要：為了解決普適環(huán)境下智能家庭各類(lèi)設備組網(wǎng)困難的問(wèn)題，本系統采用OSGi(Open Service Gateway Initiative)服務(wù)框架和LonWorks現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，利用低壓電力線(xiàn)載波手段來(lái)設計和實(shí)現智能家庭系統。利用上述方法可以極大地實(shí)現不同標準設備的組網(wǎng)，并且可以實(shí)現對智能家庭設備管理的靈活性和便捷性。
關(guān)鍵詞：普適計算；智能家庭；OSGi；LonWorks

智能家庭是指那些采用信息技術(shù)來(lái)控制電器設備，并能夠與外界進(jìn)行通信聯(lián)系的住宅，提供給住戶(hù)更好的家庭生活體驗，屏蔽復雜的實(shí)現技術(shù)和模糊的用戶(hù)接口，系統可靠且安全，同時(shí)保護用戶(hù)的隱私。
在智能家庭系統中存在各類(lèi)設備服務(wù)，這些設備服務(wù)使用的接口、網(wǎng)絡(luò )協(xié)議也各不統一。本文使用面向智能家庭系統的OSGI中間件技術(shù)，它對智能家庭系統中大量聯(lián)網(wǎng)的設備、服務(wù)提供發(fā)現、調度、管理，屏蔽各種設備服務(wù)的異構性，同時(shí)也對用戶(hù)的情境上下文的推理計算提供支撐。采用OSGi作為基本框架，以智能服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為構建智能家庭系統的核心部件。該部件除了提供統一的Internet接口、協(xié)議轉化的功能外，還能對智能家庭系統的設備進(jìn)行管理，同時(shí)具有上下文推理能力。

1 智能家庭系統架構
在家庭中，各種家電、多媒體系統、通信設備、保安設施等都通過(guò)計算機、網(wǎng)絡(luò )和傳感器連接在一起，它們可以通過(guò)家中的一個(gè)“通用遠程控制設備”實(shí)現統一、便捷的控制。但是，嵌入眾多智能設備，還不足以形成智能家庭，還需要將這些設備集成到一個(gè)統一的框架中，使其互聯(lián)互通并且可以對其進(jìn)行方便的管理。于是，將設備、服務(wù)映射到語(yǔ)義空間對智能家庭系統的構建將大有幫助。同時(shí)利用上下文感知技術(shù)是提高系統智能性的重要途徑，使得人們從繁重的工作中解放出來(lái)。智能家庭系統架構如圖1所示。

智能家庭服務(wù)網(wǎng)關(guān)的概念，對家庭網(wǎng)關(guān)和家庭內部網(wǎng)絡(luò )的標準化，是智能家庭成功組建應用的關(guān)鍵。目前比較有影響的服務(wù)網(wǎng)關(guān)是開(kāi)放服務(wù)網(wǎng)關(guān)標準組織OSGi，該規范兼容多種既有標準的特性為家庭網(wǎng)關(guān)的實(shí)現提供了保障，在此基礎上開(kāi)發(fā)的家庭服務(wù)網(wǎng)關(guān)支持家庭內部所有信息家電和設備的聯(lián)網(wǎng)；而其動(dòng)態(tài)自適應的機制，能自主地將家庭內部不同電氣設備、通信設備、計算機組合成一個(gè)動(dòng)態(tài)單一的普適的家庭網(wǎng)絡(luò )系統。普適計算的研究體系自底向上主要包括普適計算設備、普適網(wǎng)絡(luò )、系統軟件和人機交互等多個(gè)層次，同時(shí)由于研究的側重點(diǎn)和目標不同，形成了感知上下文計算、智能空間、可穿戴計算等多個(gè)熱門(mén)研究領(lǐng)域。在智能家庭內部，手持設備、PC或者家用電器通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的方式連接到網(wǎng)絡(luò )，從而形成了一個(gè)無(wú)縫、交互和普適計算的環(huán)境。