基于OSGI的智能家庭系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：為了解決普適環(huán)境下智能家庭各類(lèi)設(shè)備組網(wǎng)困難的問(wèn)題，本系統(tǒng)采用OSGi(Open Service Gateway Initiative)服務(wù)框架和LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，利用低壓電力線(xiàn)載波手段來(lái)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)智能家庭系統(tǒng)。利用上述方法可以極大地實(shí)現(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的組網(wǎng)，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)智能家庭設(shè)備管理的靈活性和便捷性。
關(guān)鍵詞：普適計(jì)算；智能家庭；OSGi；LonWorks

智能家庭是指那些采用信息技術(shù)來(lái)控制電器設(shè)備，并能夠與外界進(jìn)行通信聯(lián)系的住宅，提供給住戶(hù)更好的家庭生活體驗(yàn)，屏蔽復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)技術(shù)和模糊的用戶(hù)接口，系統(tǒng)可靠且安全，同時(shí)保護(hù)用戶(hù)的隱私。
在智能家庭系統(tǒng)中存在各類(lèi)設(shè)備服務(wù)，這些設(shè)備服務(wù)使用的接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也各不統(tǒng)一。本文使用面向智能家庭系統(tǒng)的OSGI中間件技術(shù)，它對(duì)智能家庭系統(tǒng)中大量聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備、服務(wù)提供發(fā)現(xiàn)、調(diào)度、管理，屏蔽各種設(shè)備服務(wù)的異構(gòu)性，同時(shí)也對(duì)用戶(hù)的情境上下文的推理計(jì)算提供支撐。采用OSGi作為基本框架，以智能服務(wù)網(wǎng)關(guān)作為構(gòu)建智能家庭系統(tǒng)的核心部件。該部件除了提供統(tǒng)一的Internet接口、協(xié)議轉(zhuǎn)化的功能外，還能對(duì)智能家庭系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行管理，同時(shí)具有上下文推理能力。

1 智能家庭系統(tǒng)架構(gòu)
在家庭中，各種家電、多媒體系統(tǒng)、通信設(shè)備、保安設(shè)施等都通過(guò)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)和傳感器連接在一起，它們可以通過(guò)家中的一個(gè)“通用遠(yuǎn)程控制設(shè)備”實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一、便捷的控制。但是，嵌入眾多智能設(shè)備，還不足以形成智能家庭，還需要將這些設(shè)備集成到一個(gè)統(tǒng)一的框架中，使其互聯(lián)互通并且可以對(duì)其進(jìn)行方便的管理。于是，將設(shè)備、服務(wù)映射到語(yǔ)義空間對(duì)智能家庭系統(tǒng)的構(gòu)建將大有幫助。同時(shí)利用上下文感知技術(shù)是提高系統(tǒng)智能性的重要途徑，使得人們從繁重的工作中解放出來(lái)。智能家庭系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

智能家庭服務(wù)網(wǎng)關(guān)的概念，對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)和家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化，是智能家庭成功組建應(yīng)用的關(guān)鍵。目前比較有影響的服務(wù)網(wǎng)關(guān)是開(kāi)放服務(wù)網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)組織OSGi，該規(guī)范兼容多種既有標(biāo)準(zhǔn)的特性為家庭網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)提供了保障，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的家庭服務(wù)網(wǎng)關(guān)支持家庭內(nèi)部所有信息家電和設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)；而其動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的機(jī)制，能自主地將家庭內(nèi)部不同電氣設(shè)備、通信設(shè)備、計(jì)算機(jī)組合成一個(gè)動(dòng)態(tài)單一的普適的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。普適計(jì)算的研究體系自底向上主要包括普適計(jì)算設(shè)備、普適網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件和人機(jī)交互等多個(gè)層次，同時(shí)由于研究的側(cè)重點(diǎn)和目標(biāo)不同，形成了感知上下文計(jì)算、智能空間、可穿戴計(jì)算等多個(gè)熱門(mén)研究領(lǐng)域。在智能家庭內(nèi)部，手持設(shè)備、PC或者家用電器通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)的方式連接到網(wǎng)絡(luò)，從而形成了一個(gè)無(wú)縫、交互和普適計(jì)算的環(huán)境。