设备层（感知层）的接入的分析介绍

6.3.3.1　环境监控设备

1.温湿度传感器

由于温度与湿度不管是从物理量本身还是在人们实际生活中来看都有密切联系，所以温湿度一体的传感器应运而生。温湿度传感器是指能将温度和湿度量转换成容易被测量处理的电信号的设备或装置，市场上温湿度传感器一般测量温度量和相对湿度量。［10］通过测量，人为地控制温度和湿度，提高环境舒适度。它具有响应快、抗干扰能力强、采用串行接口、分辨率可根据采集速率进行调整、操作简单、具有休眠模式、减少节点功耗等特点。

2.空气质量传感器

人类工作生活都离不开居室，居室的环境与人类健康息息相关。［10］近年来，室内空气污染给我们的健康带来了很大危害。随着社会的发展，室内装修走进千家万户，同时带来的是各种各样的室内环境污染，有的甚至已致使室内空气污染高出室外空气污染数倍，使许多人产生了健康问题。空气质量传感器肩负测量居室气体浓度的任务，能检测现场环境中氨气、硫化物、甲苯等空气污染气体的浓度，利用空气净化器换气、通风控制、空气质量监视空调自动换气控制。

6.3.3.2　智慧家庭的安防设备

1.窗磁与门磁

所谓门磁/窗磁系统其实是门磁开关和窗磁开关的简称，传统的门磁/窗磁由两部分组成：较小的部件为永磁体，内部有一块永久磁铁，用来产生恒定的磁场；较大的是门磁主体，它内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时（小于5毫米），门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态。［10］智慧家庭中，窗磁与门磁主要包括无线发射器和磁块两部分，用来检测门和窗的非法打开和非法移动（盗贼开门窗，门窗与门窗框必将产生移位，门磁与磁块也同时产生移位，此信号即刻由无线报警发射器发射给网关），当用户启动布防模式，窗磁门磁启动，检测到安防隐患时自动报警，报警信息同步上传给终端，并发布报警信息给小区物业，消除隐患。

2.红外探测器

该探测器将入射的红外辐射信号转变成电信号输出。红外辐射是波长介于可见光与微波之间的电磁波，人眼觉察不到。要觉察到这种辐射的存在并测量其强弱，须转变成可觉察可测量的其他物理量。现代红外探测器所利用的主要是红外热效应和光电效应，这些效应的输出大都是电量或可用适当方法转变为电量。［10］智慧家庭中，红外探测器主要由被动式红外探测器和无线报警模块两部分组成，启动布防模式后，当探测到移动目标的红外辐射后，无线报警模块向家庭无线物联网网络中心报警，从而启动系统联动报警。

3.烟雾传感器

该传感器通过监测烟雾的浓度来实现火灾的防范，烟雾报警器内部采用离子式烟雾传感。离子式烟雾传感器是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器，它在内外电离室内有放射源镅241，电离产生的正负离子在电场的作用下各自向正负电极移动。正常情况下，内外电离室的电流电压都是稳定的；一旦有烟雾窜逃到外电离室，干扰带电粒子的正常运动，电流电压就会有所改变，破坏内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。智慧家庭中，烟雾传感器实现对室内烟雾值的采集并将数据上传给小区服务器和终端设备，与消防报警器联动防范家庭火灾隐患；监测现场环境的烟雾浓度，通过测量，达到早期防火防爆的目的；通风装置自动控制，当环境中的烟雾浓度达到一定的值，自动启动通风装置，降低烟雾浓度，当烟雾浓度达到报警值后，就会报警。［10］

4.网络摄像机

网络摄像机是一种结合传统摄像机和网络技术所产生的新一代摄像机，它可以将影像通过网络传递到地球另一端，且远端的浏览者不需使用任何专业软件，只需标准的网络浏览器（如Microsoft IE）即可监视影像。网络摄像机不仅可基于计算机局域网用于区域监控，如住宅小区、办公楼、商场、银行等监控，还能通过Internet用于跨地域远程监控、远程老人儿童看护、无人值守通信机房监控等。智慧家庭中，网络摄像机对室内状况进行实时监控，当启动布防模式后，摄像机自动启动抓拍模式，对室内动态影像进行拍摄并发送到服务器存储，方便用户或相关部门查看，用户也可通过多种终端设备查看监控画面，为家居安防提供进一步保障。［10］

5.梯口机

在智能楼宇系统中，智能楼宇可视对讲系统是极其重要的组成部分。与以往的组网方式不同，其减少了很多中间设备，例如，半数字化可视对讲系统中的中间设备有视频分配器、视频放大器以及户户隔离器等，梯口机与室内机主要靠一个通信控制器进行连接，这样就需要专门的音视频通信线，不仅增加了成本，同时还增加了布线难度，降低了音视频信号质量，增加用户时也会很麻烦。［10］

智慧家庭中，基于以太网的智能楼宇系统组网非常简单，用市场上通用的交换机就可以组网，每一台设备只需要一根网线就行了，不需要专门的音视频信号线，一根网线即可完成所有信号的传输，包括音视频信号，大幅降低了线缆成本、布线成本以及安装成本。每栋楼只需一台梯口机及若干室内机，室内机通过楼层交换机联系起来，形成一个小的局域网，楼层交换机将若干栋楼连接起来，形成一个大的局域网络，再用路由器将楼层交换机连接起来，接到社区物业，社区物业可以对整个小区进行管理，同时也可将有用的信息发给用户，也可以通过路由器将小区智能楼宇设备连接到Internet上，用户可以对自己的家庭进行远程控制。［10］

6.3.3.3　智能家电设备

家电控制是智慧家庭重要组成部分，它需要具有家中常见红外家电的控制、家电电源控制、通信组网等功能。(www.xing528.com)

1.红外电器控制器

红外家电控制器学习彩电、空调、DVD等家电的红外控制信号，将与家电配套遥控器的红外信号存储在红外家电控制器中，通过WSN（无线传感器网络）模块收发智能家居无线传感器网络的家电控制信息，处理后控制相应的家电。同时，通过驱动USB接口的3G上网卡，可实现3G网络用户控制家电的功能。［10］

2.智能插座

将普通插座进行改造，通过固态继电器控制110—220 V交流电的通断，在固态继电器的控制端接入微控制器的端口输入端，通过I/0口控制电源通断。微控制器与无线通信模块通信，从而可以解析家居无线传感器网络的家电控制信息，实现智能插座的无线远程控制。［10］

6.3.3.4　智能灯光设备

智能照明系统是物联网智能家居的重要组成部分，基于IEEE（电气和电子工程师协会）802.15.4E协议的无线传感网络，网络中需要一个协调器对网络进行自主控制，并通过家居网络中心与家居中其他终端设备通信，家居控制中心负责组员的管理及数据转发等任务。智能终端通过数据监控中心转发数据来控制灯光节点。灯光节点可以设置成路由或节点设备，对灯具进行开关和亮度调节。［10］无线节点主要接收终端控制命令及进行灯具亮度的控制；家居网络中心负责网络的管理与数据的转发；协调器负责网络的建立和节点的管理；监控中心和控制终端机是整个系统的中枢，实现照明的集中管理和智慧家庭的整体控制。灯光控制节点和无线传感器节点由路由及协调器接入家居网络中心，由家居网络中心与智能终端或服务器相连，构成统一的控制网络，每个灯光节点都有无线收发功能。灯光控制器的硬件设计主要包括微处理器、射频芯片、光控制器以及电源模块。射频模块负责与协调器进行通信，并通过串口与微处理器交换数据。微处理器模块用来分析及控制照明情况，光控模块可调节当前光照强度，整个电路板由电源模块供电。

6.3.3.5　能耗管控设备

家庭能耗监控系统是智慧家庭不断发展的产物，如何有效控制能耗是当今重要的研究课题。智慧家庭系统的能耗系统分为两个部分：一是家庭电器能耗的监控；二是对家庭水电气三表能耗数据的集中采集。［10］

常用的电器如电视、冰箱、空调等大功率电器只需将其电源线直接插在无线能耗监测仪上，便能正常工作，其瞬间有功功率、电量、电费等信息能直接在无线能耗监测仪上显示，由于内置无线通信模块，这些数据信息可以通过无线协议IEEE 802.15.4E通过无线路由发送至家居网络中心。家居网络中心把数据信息协议转换成以太网数据帧格式后通过楼层交换机把数据帧转发给室内机和本地服务器。室内机接收到数据帧后，对家电能耗信息数据进行解析并显示在UI（用户界面）上。本地服务器同样通过以太网获取家电能耗数据，对数据帧进行解析后存储在本地后台数据库，同时构建远程访问网页，这样远程计算机、3G手机、平板计算机在能够上网的情况下，通过TCP/IP（传输控制协议/互联网络协议）访问本地服务器获取能耗数据以及发送控制命令，本地服务器将控制命令通过以太网发送给家居网络中心，由网络中心发送给无线路由，再发送给无线能耗检测仪解析控制命令并执行操作，这样就实现了IEEE 802.15.4E网络的能耗监测仪组网和远程能耗监控。［10］

6.3.3.6　智能医疗设备

智能医疗通过打造健康档案区域医疗信息平台，利用先进的物联网技术，实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动，逐步达到信息化。今后，医疗行业将融入更多人工智能、传感技术等高科技。智慧家庭的医疗检测系统利用ZigBee短距离无线通信技术，实现人体生理参数（心电、血压、血氧饱和度）的连续、实时、动态检测，在检测人体生理参数的同时不影响用户正常生活，并提高检测的准确性。

佩戴在用户身体上的传感器节点（RFD）检测到生理数据，对生理数据进行初步处理，然后利用短距离无线通信技术传输到协调器节点，协调器将接收到的生理数据通过接口传输到家用PC的智能化综合健康管理软件进行汇总、存储、分析。智能化综合健康管理软件将分析结果通过GPRS数字移动通信技术实时地传给用户家人手机或远端医疗中心，为用户提供独立、健康、安全、方便、持续的人性化健康保健服务。例如，目前智慧家庭的智能医疗设备有：

1.体征检测仪

智慧家庭系统使用的体征检测仪通过将物联网技术应用到家庭无线智能医疗监控系统，进行实时监控、实时诊断，并具有人性化的体征检测功能。［10］

例如通过检测人的脉搏，实时对数据进行采集和处理的无线脉搏监测仪；通过检测人的心电，得到人的心电图，从心电图中了解人的心率、血压等生理特征值的无线心电监测仪；通过检测人的体温，实时对数据进行采集和处理的无线体温监测仪。

2.本地跌倒监护报警终端

主要负责对人体加速度和姿态变化进行实时的监测，当监测到佩戴者跌倒后，自动进行本地声光预警，自动声光预警结束后自动发送远程报警信息，并且具有危急情况主动求救功能。［10］