基于物联网的智能家居发展类型与特点

1、引言

随着移动互联网的普及和提速， 家居生活也在向着智能化方向发展。随着人民生活水平的提高， 家庭用户进入消费升级阶段， 消费者更加重视生活品质。物联网、人工智能、云计算等技术不断成熟， 中央及地方出台的相关政策为智能家居行业的发展提供了有力支撑， 智能家居行业进入快速发展期。

智能家居 （Smart home） 是基于信息管理、物联网等技术， 将家居环境内的家电控制、环境监控、信息处理、娱乐等功能进行集成化管理， 为用户提供便捷、舒适、安全和节能的居家环境。智能家居不是单指某一智能化家居产品， 而是指不同的智能家居单品集成后形成的智能家居系统[1].智能家居中的受控设备通常是通过中央集线器或网关连接[2].智能家居系统的用户界面可为壁挂式终端、计算机终✞端、手机应用程序或Web界面[3].

在智能家居相关研究方面， 诸多学者就基于物联网的智能家居系统的设计、实现、交互、应用等进行了深入研究[5,6,7,8,9,10,11,12,13,14].智能家居系统的设计和实现方面， 王东美等学者研究了基于物联网的智能家居系统的设计[7,8];季建华等研究了基于物联网的智能家居系统的构建[9,10];苏本跃等研究了智能家居系统的交互技术[11].关于智能家居的应用， 肖果平研究了智能家居在医疗服务中的应用[12];刘洪栋等研究了智能家居的个性化需求挖掘与应用[13];陈双叶等研究了将智能家居用于空气质量监测[14].

在市场规模方面， Strategy Analytics发布的《2018年全球智能家居市场预测》显示， 2017年全球智能家居市场规模达840亿美元， 预测2018年全球智能家居消费额将接近960亿美元， 智能家居市场规模呈高速增长态势[16].前瞻产业研究院发布的《中国智能家居设备行业市场前瞻与投资策略规划报告》显示， 2016年中国智能家居市场规模达605.7亿元， 2020年前中国将成为亚洲区域最大的智能家居市场[16].

2、基于物联网的智能家居发展类型

2.1 产品类别

2.1.1 智能家电

家电智能化， 用遥控、定时等实现对多种电器的控制， 可通过互联网在移动端远程操作。主要产品有：智能冰箱、家庭机器人、智能空气净化器、智能电视、智能音箱等。

2.1.2 家用安防

利用智能门锁、可视对讲系统、安全摄像头等构建家庭安防系统， 实时监测家居环境， 出现突发状况时可及时处理。主要产品有：智能摄像头、家庭监控系统、可视对话系统、智能门锁等。

2.1.3 照明系统

通过智能系统控制家中所有的灯具和窗帘等， 可以实现室内的灯光调节， 并结合自动感光调节窗帘的开合。主要产品有：智能台灯、智能顶灯、智能窗帘等。

2.1.4 连接控制设备

控制用户家居环境内各种智能设备的控制器或是智能家居设备的集成化控制系统。主要产品有：智能网关、路由器、全能遥控器、个性化的智能家居控制平台等。

2.2 智能家居行业主要参与者及典型案例

按照企业主体来看， 国内智能家居行业参与者主要有以下类型：

2.2.1 住宅周边企业

随着智能家居产品种类的扩展和智能家居解决方案的多样化， 业主对于智能家居的接受度越来越高， 双方的合作完善了智能家居产业链， 也提升了楼盘的科技含量， 双方合作具备良好基础。以万科地产、万达集团、华润置地等为代表的企业都在积极与智能硬件企业、系统集成商、新零售企业合作， 推动智能家居的服务全面发展[18].

2.2.2 传统硬件企业

包括传统家电制造商、安防控制设备生产商等。家电制造商以家电生产为基础， 产品由功能型向智能化转型。传统家电制造商有渠道优势、市场知名度高、售后服务和信誉良好， 进入智能家居时市场占有率迅速增加。如海尔、美的、格力。例：在行业大多数品牌仍处于智能音箱单品时代的背景下， 海尔智慧家庭可提供4+7+N全场景定制化智慧成套方案， 一站式满足用户的全套智慧生活需求[19].

2.2.3 互联网企业

互联网企业以强大的AI、云计算、大数据等技术为基础， 建立了庞大的生态链和技术平台， 同时通过热销单品及低毛利单品进入市场。如小米、百度、阿里巴巴✍、腾讯。例：小米通过参股投资智能家居领域的初创公司， 建立了小米IOT平台。其它智能硬件生产商可以使用小米IOT平台所提供的标准， 通过统一API接口接入米家APP, 与平台现有产品实现互联互通。

2.2.4 创新、创业企业

▼这类群体以中小型创业企业为主， 创业公司入局智能家居市场主要有以下方向：

（1） 争夺智能家居的控制权， 试图掌握智能家庭控制中心， 从而在智能家居应用场景中占据主动权。此类型的企业有拓邦股份、银河风云等。

（2） 主推智能家居单品， 主攻智能家居细分领域。主要方向有智能硬件、智能安防和空气检测等。智能硬件企业中， 有青米科技、小鱼在家、猎户星空等创业公司。安防企业中， 有极联、蜗牛管家等创业公司。

（3） 丰富智能家居应用场景。智能家居可拓展范围广， 目前智能家居产品中出现了更多应用场景， 部分创业公司专注于智能睡眠、智能净水等垂直领域， 智能家居产品更加丰富。如：智水小荷的智能果蔬盆和净水器， 冰寒科技的智能睡眠眼镜等。

2.2.5 运营商

各大运营商遍布全国的网络节点是物联网信息传输的基础， 是未来智能化生活中物物相连的基本保障。运营商进军智能家居主要着力于家庭安防、家庭自动化管理、智能测量和健康管理。例如， 美国ATT旗下的ATT Digital Home可提供安防与能源管理服务。

国内各大运营商主要通过盒子类产品为消费者提供影音娱乐、家庭生活服务等进入智能家居行业。魔百盒是中国移动推出的智慧家庭解决方案的关键产品， 可实现多屏接入。

3、基于物联网的智能家居特点

。3.1 实时性

基于物联网的智能家居感知设备可获取住宅实时信息， 用户通过网络终端可进行实时监测与反馈控制操作。用户可远程操作智能家居产品， 方便快捷。当出现突发事件时， 用户可以通过智能家居系统及时发现， 立即处理。

3.2 精细化

基于物联网技术的智能家居中均包含感知器， 感知器可获取家居环境中多维度信息， 如：温度、湿度、光照、空间结构、力度等。这些信息为分析家居环境、用户习惯等提供了良好基础， 也有助于进一步提升智能家居功能及用户体验。

3.3 智能น化

基于物联网的智能家居产品可实现家居环境信息的收集、分析和反馈操作。通信网络的升级为物联网应用的普及提供了网络支撑， 随着短距离无线通讯技术的广泛应用， 语音识别、计算机视觉等AI感知技术的发展， 智能家居有望在听觉、视觉甚至触觉等多层面具备主动感知能力。云计算成本低、效率高、安全性与弹性较好， 能够满足智能家居应用场景低功耗、实时性和可靠性的需求。

3.4 多样化

一方面， 物联网的应用涉及网络连接、信息传输、无线传感等多种技术， 基于物联网的智能家居产品及服务形态可实现多种组合。例如：智能家居的前端感知可通过无线传感网或RFID实现， 由此所获得的感知信息及智能家居可实现的功能也会不同。另一方面， 基于物联网建立的产品形态和技术手段类型多样， 信息网络载体多样， 可构建多种结构的物联网应用， 基于物联网的智能家居应用场景也会更多样化[20].

3.5 集成化

物联网的应用将有线、无线、移动或是转网等网络连接组成了新的网络组合， 涉及多个网络、终端和传感器。基于物联网的智能家居涉及家居环境中的安防、照明、家电等多个领域， 集成众多智能家居产品后可实现家居环境的智能管理[21].

3.6 创新性

随着智能音箱、智能机器人等产品的涌现， 基于物联网技术实现对家居环境的数字化、精细化管理， 扩大了数字化管理的范围， 极大的扩展和丰富了现有的信息系统。基于物联网的智能家居可在远程获取家居环境信息， 实现对家居设备的控制， 扩展了家居设备的功能。家居智能化为人类可能的生活方式提供了新的可能。

4、智能家居发展前景与展望

结合已有资料， 智能家居行业发展趋势如下：

（1） 行业标准不断完善， 产品兼容性增加， 智能家居产品有望实现互联互通。

目前国内外智能家居行业无统一标准， 阻碍了智能家居产品间的互联互通。出于行业广度和深度发展的考虑， 智能家居行业各参与者将推动建立统一的行业标准。

（2） 智能家居功能升级， 智能家居更加个性化， 交互方式更加多样化。

随着人工智能技术、语音识别技术、深度学习等技术的发展， 信息技术和智能家居的深度融合将为用户提供更好的用户体验， 智能家居个性化指日可待。语音识别如今已经成为多种智能家居设备的必备交互方式， 同时指纹识别、手势识别等交互方式不断发展， 未来智能家居与用户交互的方式将更加多样化。

（3） 智能家居成为物联网应用主要驱动力

Strategy Analytics发布的报告显示， 2020年智能家居将促进物联网技术进一步发展。报告《互联世界：智能家居是未来物联网成长的关键》显示， 智能家居驱动着物联网设备连接量的增长， 预测2020年物联网设备连接数将会达到500亿。

参考文献

[1] 艾瑞咨询。2018年中国智能家居行业研究报告[EB/OL].

[2] Abreu V, Santin A, Xavier A, et al. A Smart Meter and Smart House Integrated to an IdM and Key-based Scheme for Providing Integral Security for a Smart Grid ICT[J]. Mobile NetworksApplications, 2017 （1） :1-15/2018-11-10.

[3] Wikipedia.Home automation[EB/OL].

[4]周冠方。基于物联网的智能家居系统研究[D].湖北工业大学， 2017.

[5]吴晓， 周建平， 梁楚华， 许燕。物联网技术在智能家居中的应用研究[J].物联网技术， 2012, 2 （11） :71~73.

[6]许衍彬， 刘晓星。物联网在智能家居领域的应用[J].河北工业科技， 2012, 29 （06） :460~461+490.

[7]王东美。基于物联网的智能家居系统设计[D].沈阳工业大学， 2017.

[8]刘橦。基于嵌入式的智能家居系统设计与实现[D].吉林大学， 2017.

[9]季建华。基于物联网的智能家居远程监控系统设计与实现[J].计算机应用与软件， 2015, 32 （11） :143~146+205.

[10]周广， 王彬， 冯立华。基于物联网技术的智能家居平台及协议的研究和实现[J].信息通信技术， 2015, 9 （05） :33~39.

[11]苏本跃， 王广军， 章健。基于物联网环境下体感交互技术的智能家居系统[J].中南大学学报 （自然科学版） , 2013, 44 （S1） :181~184.

[12]肖果平， 肖霖。智能家居在老人医疗中的应用[J].现代电子技术， 2013, 36 （09） :23~25.

[13]刘洪栋， 刘军发， 陈援非。面向智能家居的个性化需求挖掘与应用[J].小型微型计算机系统， 2015, 36 （12） :2794~2797.

[14]陈双叶， 徐文政， 丁双春， 毋立芳。智能家居室内空气质量检测、评价与监控系统设计[J].信息通信技术， 2016, 10 （03） :49~56.

[15] i199IT.StrategyAnalytics:2023年全球智能家居市场规模达1550亿美元[EB/OL].

[16] 前瞻产业研究院。智能家居市场广阔中国智能家居市场规模分析[EB/OL].

[17] 中央政府门户网站。政府工作报告 （全文） [EB/OL].

[18] 亿欧。智能家居借力房地产商， 双赢合作正在形成[EB/OL].

[19] 人民网。海尔按下智慧家庭落地快进键[EB/OL].

[20]左自磊。基于情境感知的智能家居系统设计研究[D].江南大学， 2017.

[21] 智家网。2018智能家居行业发展现状与前景分析[EB/OL].