這兩年跟“智慧”有關的東西都很火，“智慧城市”“智慧交通”“智慧水利”“智慧地球”等等，現在“智慧家居”又開始火起來了，查了一下網上已有的智慧家居的體系結構圖，都跟我想象的不太一樣，所以想，作為一個GISer的小菜，結合自己學到的一點東西畫一個自己理解的智慧家居體系結構圖，了解有限，如有錯誤，歡迎斧正。如下圖：
圖1 智慧家居體系結構圖
個人覺得智慧家居系統應該包括傳感器、輸出設備、家居設備、控制中心、數據庫、系統安全保護層、中間件、傳輸層、應用層及物理應急設備。
傳感器：從生物的角度來說，智慧家居系統理應跟一個人體機理一樣，首先會有外部刺激，然后傳感器跟人體感受器類似，接收到外部刺激，並將信號通過反射弧反饋給大腦，待大腦處理事務。而傳感器就起到了接收外部刺激的作用。在圖中已經列出了幾個傳感器的例子。
表1 傳感器舉例列表
| 傳感器名稱 |
作用 |
用途 |
| 攝像頭 |
上傳視頻數據 |
安防監控、身份識別等 |
| 光照感應 |
感應室內光照強度及紫外線等強度 |
調節室內光照等 |
| 溫度感應 |
感應室內溫度 |
調節室內溫度等 |
| 水表/電表等 |
上傳能耗信息 |
智能繳費等 |
| 電路感應 |
檢查電路，及時排除故障、預報危險 |
家居安全等 |
| 語音識別 |
上傳音頻文件 |
語音口令控制家居，安防監控等 |
| 面部識別 |
上傳人員面部特征 |
安防監控，智能醫療等 |
| 穿戴設備 |
上傳用戶身體狀況信息 |
智能醫療等 |
控制中心：作為智慧家居的大腦，控制中心是整個系統的核心，是智能化的關鍵，它的職能應當相當於一個智能機器人。控制中心包括了類似於服務器的所有功能，例如接收傳感器上傳數據，數據處理，對家居設備下達指令，數據存儲到數據庫等操作。並且在現在的大數據時代中，還可以對全部的數據進行數據挖掘，挖掘出知識，並對相關趨勢作出預測后采取相應的行動。同時，還可以進行可視化分析及語音對話等操作。控制中心還需具備自我恢復能力，當系統出現故障導致系統癱瘓停滯時，需要有相應處理機制，自動喚醒控制中心，人為按照正確流程停止系統除外。
數據庫：智能家居的數據庫需要滿足許多條件，例如它的存儲內容、檢索效率、數據安全性等一系列條件。首先由於傳感器的多種多樣，上傳的數據具有異構性，即格式不同，結構不同，字節大小不同、維度不同等，而傳統的結構化數據庫並不能很好地滿足這些需求，並且由於數據的時間性、空間性及其根據數據產生出的分析數據，致使數據產生海量性，數據庫需要有大的容量，並且處於安全方面的考慮，需要對家居系統中的數據進行加密處理。
系統安全保護：系統保護層不言而喻即是對整個智慧家居系統起保護作用的模塊，其中包括對控制中心的的保護，對數據庫的保護等，防范非法用戶的非法操作，確保用戶隱私不被竊取。這一點個人覺得非常重要，由於家居系統監控的全面性，存在極嚴重的隱私保護問題，如果出現用戶隱私數據被竊取，將出現意想不到的問題，甚至會造成整個智慧家居系統全面癱瘓。想像一下黑客入侵家居系統，並且調用房間內的各個監控設備，你的一舉一動均在其觀察范圍內。所以系統安全保護模塊至關重要。
輸出設備：該模塊是控制中心與用戶進行交互操作的關鍵，控制中心通過輸出設備，如可視化設備，將系統中各個部件的運行狀態，及需要用戶處理的信息顯示在可視化設備中；而語音設備則是控制中心可以通過語音輸出，及傳感器中的語音識別，實現控制中心與用戶的語音交流，用戶可以喊出語音口令即可完成相應操作，詳細功能與Iphone的SIRI語音功能類似。
家居設備:從生物的角度說，家居設備相當於反射弧中的效應器，控制中心下達控制命令，將命令信息傳遞給指定家居設備，家居設備接收到指令后執行相應操作，如果操作執行出現錯誤被中斷，則將錯誤信息反饋回控制中心。這里特別需要提到的是控制中心與家居設備間傳輸數據的協議，目前還沒有出現這一方面的研究，但相信有HTTP協議等作為參考，這一方面的實現應該不難。而數據格式方面，相信XML(eXtensible Makeup Language 可擴展性標記語言)以其結構化、可擴展等的各項特點，在此方面發展潛力很大。控制命令傳遞給指定家居設備后，家居設備需要能夠正確接收指令及正確理解指令並且執行指令操作，涉及到嵌入式程序設計問題，對此不熟悉，不做詳細說明。
中間件：中間件作為有效處理資源異構問題，很好完成不同技術之間共享資源的解決方案。家居系統高級應用程序應該具有跨平台、跨系統的優點，說通俗即是，不光要在windows系列上運行，還需要能在Linux等系統上運行，不光要在電腦上運行，還要能在移動設備上運行，將來還回出現各種各樣的設備，智慧家居系統應該具備兼容這些設備的能力。為了實現這一功能，需要運用此方法。並且在此為應用程序開發人員提供各類操作接口。
傳輸層：該模塊用於系統的網絡連接，這是獲取信息和發送信息都必須通過這個渠道，該模塊包括各種進行網絡連接的方式。
應用層：應用層即是直接面向用戶的應用程序，用戶通過應用程序來感受到智慧家居系統的優越性。開發人員也主要在此開發出應用軟件。該類程序舉例：
| 應用程序名稱 |
用途 |
| 智慧家電 |
操縱家里基本家電，比如打開電視機，空調開到23度，微波爐開始加熱等等 |
| 智慧養生 |
通過穿戴設備上傳的人體狀況信息，系統推薦養生方法 |
| 安防監控 |
保護室內財產物品安全，防火防盜等等 |
| 智能繳費 |
通過聯網，用戶將可以足不出戶辦理相關繳費工作 |
| 智能社交 |
用戶在室內即可完成社交活動 |
物理應急設備：當出現意外情況，如斷電等情況時，將導致系統不能正常運行(如小偷來偷東西直接切斷電源)，所以有必要裝備一個物理應急設備，以應對出現的特殊情況，保障系統能夠在被物理環境被破壞的情況下，仍能堅持執行任務。