智能家電互聯(lián)技術(shù)的研究與應用

摘要：從智能家電的發(fā)展狀況及實(shí)現需求出發(fā)，分析了家電網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)的意義和相關(guān)技術(shù)基礎，提出了嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)的功能需求，介紹了基于嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)的家電網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)系統結構，并且對家電網(wǎng)絡(luò )通信控制流程進(jìn)行了闡述。
關(guān)鍵詞：智能家電；家電網(wǎng)絡(luò )；嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)

隨著(zhù)智能控制技術(shù)、計算機及信息技術(shù)的飛速發(fā)展，使得信息家電IA(Information Application)、計算機、通信一體化的趨勢日見(jiàn)明顯，家庭網(wǎng)絡(luò )應運而生。顧客對家電產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，家電智能化、網(wǎng)絡(luò )化成了一種趨勢。即家電不需要人來(lái)控制，人的工作只是設定一系列的目標函數和目標參數以及作息時(shí)間等，其他的工作由家電的微電腦通過(guò)一定的計算方法和控制方法來(lái)實(shí)現，例如，智能空調可以根據不同的季節、氣候及用戶(hù)所在地域，自動(dòng)調整其工作狀態(tài)以達到最佳效果，在滿(mǎn)足人們需要的前提下盡量實(shí)現節能。家庭內的大部分電氣設備可以通過(guò)一定的方式連入網(wǎng)絡(luò )，可以實(shí)現這些設備的遠程控制與自動(dòng)控制。家庭網(wǎng)絡(luò )化實(shí)現了家庭內部信息與外部信息的交換，為人們提供各種各樣、個(gè)性化、方便、舒適、安全和高效的服務(wù)，所以有著(zhù)很大的潛在市場(chǎng)?，F在我國的智能家電正處在試探階段，還有待進(jìn)一步研究與開(kāi)發(fā)。家電產(chǎn)品的節能、降耗、健康、環(huán)保、舒適等目標，通過(guò)家電智能化、網(wǎng)絡(luò )化可以更容易實(shí)現，進(jìn)而實(shí)現使用過(guò)程的節能性。作為家電企業(yè)，對家電開(kāi)展節能技術(shù)、智能技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )化技術(shù)的研究應用，將對我國家電行業(yè)整體升級，保持競爭優(yōu)勢具有重要的作用。
本文的目的在于解決家電互聯(lián)的關(guān)鍵技術(shù)，從而提高我省家電企業(yè)產(chǎn)品智能化、網(wǎng)絡(luò )化水平，降低家庭能耗，滿(mǎn)足家電的節能、環(huán)保、舒適、方便的要求，增強我省家電企業(yè)產(chǎn)品的市場(chǎng)競爭力。

1 智能家電網(wǎng)絡(luò )
智能家電，即“有感覺(jué)、能思考、善交流、會(huì )學(xué)習”的家電。智能家電是微處理器和計算機技術(shù)引入家電設備后形成的家電產(chǎn)品，具有自動(dòng)監測自身故障、自動(dòng)測量、自動(dòng)控制、自動(dòng)調節與遠方控制中心通信功能的家電設備。例如，炎熱的夏天下班前發(fā)個(gè)短信命令，家中的空調便開(kāi)始工作；睡覺(jué)時(shí)空調能感知主人溫度而自動(dòng)調節氣溫，從而免去因吹空調而感冒的后顧之憂(yōu)；洗衣機能實(shí)現精確洗滌時(shí)間、精確用水量、精確烘干時(shí)間，高效而節能，因而節能和環(huán)保也成為智能家電發(fā)展的一個(gè)趨勢。智能家電網(wǎng)絡(luò )包括智能家電網(wǎng)關(guān)、外部網(wǎng)和局部網(wǎng)，家電，安防設備等，實(shí)現智能家電互聯(lián)的關(guān)鍵在于家庭網(wǎng)關(guān)的開(kāi)發(fā)與應用。在家庭信息化網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系中，家庭與互聯(lián)網(wǎng)的連接需要一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò )中央控制器(家庭網(wǎng)關(guān))。家庭網(wǎng)關(guān)對外與Internet網(wǎng)絡(luò )連結，對內通過(guò)家庭內部局域網(wǎng)將家電互聯(lián)互通進(jìn)行集中控制與管理，如圖1所示。家庭網(wǎng)關(guān)作為智能家電網(wǎng)絡(luò )化的核心設備，管理或控制家中家電的網(wǎng)絡(luò )訪(fǎng)問(wèn)。

未來(lái)的智能家電主要將向三個(gè)方向發(fā)展：智能化、自適應化和網(wǎng)絡(luò )化。智能化是家電設備盡最大可能的模擬很多種人的思維或者活動(dòng)的功能；自適應是家電設備根據自己狀態(tài)和外界環(huán)境自動(dòng)適應工作方式和過(guò)程的能力，因此，這種能力使得家電設備在其使用過(guò)程中都處于最有效率、最省能源狀態(tài)；網(wǎng)絡(luò )化是建立家電設備社會(huì )的一種形式，網(wǎng)絡(luò )化的家電設備可以由用戶(hù)實(shí)現遠程管理控制，在家電設備之間也可以實(shí)現互聯(lián)互通。

2 嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)
2．1 嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)簡(jiǎn)介
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統，一般用于實(shí)現對其他設備的控制、監視或管理等功能。網(wǎng)關(guān)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò )通向其它網(wǎng)絡(luò )的IP地址。典型的家庭網(wǎng)關(guān)融合了ADSL接入功能和LAN側無(wú)線(xiàn)接入功能，并具有路由器、集線(xiàn)器和調制解調器的功能。為實(shí)現每種家電設備都能與外界信息進(jìn)行交換，就有必要將嵌入式系統與家庭網(wǎng)關(guān)結合起來(lái)，設計一個(gè)嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)來(lái)實(shí)現它。它可使電視機，冰箱等嵌入式家電設備通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)與Internet連接，轉變?yōu)橐粋€(gè)家電網(wǎng)絡(luò )。
嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)是位于現代家庭內部的一個(gè)網(wǎng)絡(luò )設備，它的作用是使家庭用戶(hù)連接到Internet，使位于家庭中的多種智能設備相互之間實(shí)現通信，或者使這些智能設備都能夠連接到Internet的服務(wù)。從技術(shù)角度說(shuō)，嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)在家庭內部以及內部到外部實(shí)現橋接／路由、協(xié)議轉換、地址管理和轉換，承擔防火墻的職責等。
2．2 嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)功能
由于嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)是家庭內網(wǎng)絡(luò )與外部互聯(lián)網(wǎng)連接的橋梁，具有很重要的地位。嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)所能提供的功能將直接影響智能家電的使用、控制及管理。一個(gè)好的嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)應該使家庭內外信息能夠安全高效地交換，應具備以下的基本功能特點(diǎn)：
(1)共享信息：通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)，能使住宅用戶(hù)獲得各種家庭服務(wù)。例如接收電子郵件、瀏覽各種網(wǎng)上信息和訂閱各種報紙與期刊等；
(2)智能管理：它將管理家庭內的通訊家電設備的運行，使家庭內部的多個(gè)PC及其它信息設備有效地共享寬帶接入，以保證家庭網(wǎng)絡(luò )系統的運行正常；
(3)自動(dòng)運行：能夠把家庭內部的所有家電設備都連接到網(wǎng)絡(luò )上，通過(guò)相關(guān)管理控制軟件，可以實(shí)現對家電設備的管理監測和故障診斷等。如果有故障發(fā)生，家庭管理控制系統會(huì )有相應的提示，向家庭主人發(fā)出信號；
(4)節能安全：通過(guò)網(wǎng)絡(luò )管理系統，可以遠程管理控制家庭內家電設備的運行，提高家電的使用效率；同時(shí)能夠在家庭里安裝各類(lèi)檢測報警裝置來(lái)管理控制家庭的安全，消防等。如家中安裝煤氣檢測報警器，如果有煤氣泄露時(shí)，當氣體報警器檢測到氣體濃度達到爆炸或中毒報警器設置的臨界點(diǎn)時(shí)，煤氣檢測報警器就會(huì )發(fā)出報警信號，有效防止發(fā)生爆炸、火災、中毒事故；
(5)操作簡(jiǎn)單：因為該網(wǎng)絡(luò )系統是在大部分用戶(hù)中使用的，考慮到用戶(hù)各方面的差異，因此該系統的操作要簡(jiǎn)單、方便、可靠，大部分人都會(huì )使用；
(6)防火墻：網(wǎng)絡(luò )安全一直是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。嵌入式家庭網(wǎng)關(guān)應具備一定的防網(wǎng)絡(luò )攻擊能力，為家庭內部網(wǎng)絡(luò )提供一個(gè)相對安全的網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。