物联网与智能家居当今发展情况与面临的挑战

物联网与智能家居当今发展情况与面临的挑战

宋佩鸿

（北京市育英学校北京100039）

摘要：随着科技进步和人们对生活质量要求的提高，智能家居与物联网渐渐进入大众的视野，并且作为一个新兴产业逐步被人们接受与喜爱。而在发展的过程中，物联网也正面临着许多问题与挑战。基于此，本文首先总结了当今物联网市场情况以及所需技术，并主要介绍了RFID与Zigbee两项。其次分析了当前物联网行业面临的困境，最后对于如何解决上述问题作者给出了自己的观点。

关键词：互联网；物联网；智能家居

中图分类号：TP393.0文献标识码：A

引言

首先苹果公司作为电子产品行业的巨头，也投入大量精力于物联网产品的研发。AppleWatch，Appletv等一系列产品，通过iCloud云端服务的链接形成网络化的联系，使得用户可以在不同设备上共享自己的资源。除了苹果完善的硬件以外，ios系统的流畅及安全使用也为苹果公司带来了大量稳定用户，在2018年六月已超过8亿人。在优质用户的基础上，苹果基于硬件开发智能平台，吸引霍尼韦尔、飞利浦、海尔等各厂商的智能家居硬件接入和控制HomeKit平台[1]。

其次谷歌公司也同样参与物联网行业的竞争，其特点及优势是数据能力强大，虽然谷歌公司硬件产品不多，但通过收购其他硬件公司，谷歌开发了属于自己的从软件走向硬件的道路。

作为国产品牌，小米也积极拓展物联网业务，它的目标是实现快速布局。通过不断研发智能单品，形成了智能家居的网络。

从以上公司发展可以看出首先物联网具有互联网的属性，从数据的互联发展到硬件设备的互联。其次物联网硬件成长具有爆发性，人均需求量不断增加，易接受程度也大于手机等产品，普及速度快。并且多种多样的物联网产品可以满足不同商业模式的需求，并且应用广阔，如图1所示。例如医疗器械类产品可以从日常健康监测的方面获利，而智能家居类产品则因其方面生活的价值吸引顾客购买。

图1物联网应用示意图

1、物联网产品应用技术

物联网最重要的两个核心是数据互联及数据收集。

首先数据采集方面需要用到各类传感器，物联网要求持续的数据采集，例如从环境温度、气压、湿度等到人体温度、血压等，因此，需要相应的传感器把现实世界的模拟变量转变为虚拟世界的数字变量。YoleDevelopment预测自2013年至2018年MEMS市场规模将从124亿美元增至225亿美元，远高于半导体行业市场增长率。而在市场领域，由于消费电子和智能硬件发展，组合惯性传感器即将逐步取代离散传感器，YoleDevelopment预测自2013年至2018年组合惯性传感器的规模将突破20亿。

其次，在数据互联方面，将传感器采集到的数据进行传输是关键。首先要提到的技术是ZigBee[2]，它可以广泛用于智能家居的远程控制。这项技术类似于蓝牙与无线网络，但它具有其他优点，主要体现在其低功耗，低成本的方面。在低功耗待机模式下，两节5号干电池可支持一个节点工作6~24个月，相比之下，蓝牙可以工作数周，而Wi-Fi只能工作数小时。在低成本方面，通过大幅简化协议，降低了对通讯控制器的要求，成本不到蓝牙的十分之一。它还具有低速率，近距离，短时延，大容量的特点。

ZigBee网络由一个协调器，多个路由器和多个终端设备组成。协调器可以充当无线传感器网络中的汇聚节点。ZigBee协调器必须是FFD（全功能设备），负责启动新网络的建立、设置网络参数、管理网络中的节点以及在网络中存储节点信息等。而路由器也必须是FFD，它可以参与路由发现，消息转发，通过连接别的节点来扩展网络覆盖范围等。ZigBee终端设备可以是通过ZigBee协调器或路由器连接到网络的FFD或者RFD（精减功能设备），并且能以非常低的功率运行。

ZigBee设备具备良好的性价比，成为在办公室，家庭的无线设备中应用的流行趋势。通过ZigBee收集各种信息，传送到中央控制装置，或通过遥控达到远程控制的目的，使家具朝向自动化、网络化与智能化发展。

除了ZigBee技术可以用于智能家居的互联，RFID技术也被广泛应用于超市中商品识别等领域。射频识别，RFID（RadioFrequencyIdentification）技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而不需要识别系统与特定目标之间产生机械或光学接触[3]。RFID拥有强大的识别能力，通过RFID读写器感知并读取存储在标签上的信息，并对其进行传输，以实现数据分析的目标。

2、目前物联网遇到的困境

福布斯的研究指出，在物联网项目实施过程中，各种企业所面临的挑战包括无法获得令人信服的投资回报，担心物联网系统的安全问题，跨部门合作难以达成，不同的业务数据无法整合，以及缺乏熟练使用物联网系统的员工。制约物联网产业发展的拦路虎，主要体现在地址、频谱、核心技术、标准化和安全等方面。既然说到“物联网”，意思就是物体连接到物体网络，因此也需要给每一个“物体”贴上标签，这就意味着每个物体都需要有自己的IP地址，而现在的IPv4已经无法满足爆发式增长的IP地址需求，给物联网发展造成了瓶颈。第二个障碍是频谱，信息时代中无线电包围着人们的生活，但可供人们传递信息的频段却并不是无限的，而各个无线电系统之间又需要有差异，导致有限的频谱变得拥挤。更加让普通群众关注的则是安全方面，因为这个问题涉及到千家万户。首先家中采集到的数据是否安全，是否会为他人所用。再例如家中摄像头如果被黑客入侵，个人隐私的安全也面临极大挑战。

对于物联网这个新兴产业，业内一大挑战则是标准化的问题，如果没有形成统一的标准，将很难形成产业的规模应用，这将极大地阻碍物联网的普及。

3、解决方案

面对IP地址不够用的问题，“可以给每一粒沙子都设定一个IP地址”的IPv6技术为大范围物联网应用提供了可能，所以对于此项问题，应加大对IPv6技术的研究，促进此项技术普及，可以说IPv6是物联网应用的基石。

而对于无线电频段的问题，应通过政府指定管理规则来规范无线电频率资源，由国家出台相关政策明确各个无线频谱的具体应用。

在数据安全方面，首先在家中应备有两套安全系统，增加可靠性。其次是做好传输的加密，防止被拦截，并且存储在云端的隐私数据要做脱敏处理。最后应守住物联网的入口，即每个终端设备的数据传输，并且尽量做到能不收集的数据绝不收集，各种权限征得用户同意。

关于制定标准化规则方面，对于我国来说，首先需要沿用一定国际标准，对于如今我国的标准工作组缺乏领域之间的完整体系，依旧需要政府的统一领导，只有形成了一个标准体系，物联网行业才可以健康发展。

最后对于个体企业来说，这个新兴行业充满风险，应先决定自己的商业模式，由明确要实现的目标引导开发技术，建立自己的品牌，使大众接受并且在同类产品中做出特色。

物联网的蓝图已经展开在我们面前，相信不久的将来，它将真正走进人们的生活，带来更多便利与安全。

参考文献：

[1]陈国嘉.智能家居：商业模式+案例分析+应用实战[M].人民邮电出版社，2016年5月：49-54。

[2]郎为民.大话物联网[M].人民邮电出版社，2011年1月：165-166。

[3]郎为民.大话物联网[M].人民邮电出版社，2011年1月：85-86。

作者简介;姓名：宋佩鸿；性别：男；出生年月：2000，年12月；籍贯：湖北；学历：高三；学校：北京育英学校