基于OSGI的智能家庭系統的設計與實現

摘要：為了解決普適環境下智能家庭各類設備組網困難的問題，本系統采用OSGi(Open Service Gateway Initiative)服務框架和LonWorks現場總線技術，利用低壓電力線載波手段來設計和實現智能家庭系統。利用上述方法可以極大地實現不同標準設備的組網，并且可以實現對智能家庭設備管理的靈活性和便捷性。
關鍵詞：普適計算；智能家庭；OSGi；LonWorks

智能家庭是指那些采用信息技術來控制電器設備，并能夠與外界進行通信聯系的住宅，提供給住戶更好的家庭生活體驗，屏蔽復雜的實現技術和模糊的用戶接口，系統可靠且安全，同時保護用戶的隱私。
在智能家庭系統中存在各類設備服務，這些設備服務使用的接口、網絡協議也各不統一。本文使用面向智能家庭系統的OSGI中間件技術，它對智能家庭系統中大量聯網的設備、服務提供發現、調度、管理，屏蔽各種設備服務的異構性，同時也對用戶的情境上下文的推理計算提供支撐。采用OSGi作為基本框架，以智能服務網關作為構建智能家庭系統的核心部件。該部件除了提供統一的Internet接口、協議轉化的功能外，還能對智能家庭系統的設備進行管理，同時具有上下文推理能力。

1 智能家庭系統架構
在家庭中，各種家電、多媒體系統、通信設備、保安設施等都通過計算機、網絡和傳感器連接在一起，它們可以通過家中的一個“通用遠程控制設備”實現統一、便捷的控制。但是，嵌入眾多智能設備，還不足以形成智能家庭，還需要將這些設備集成到一個統一的框架中，使其互聯互通并且可以對其進行方便的管理。于是，將設備、服務映射到語義空間對智能家庭系統的構建將大有幫助。同時利用上下文感知技術是提高系統智能性的重要途徑，使得人們從繁重的工作中解放出來。智能家庭系統架構如圖1所示。

智能家庭服務網關的概念，對家庭網關和家庭內部網絡的標準化，是智能家庭成功組建應用的關鍵。目前比較有影響的服務網關是開放服務網關標準組織OSGi，該規范兼容多種既有標準的特性為家庭網關的實現提供了保障，在此基礎上開發的家庭服務網關支持家庭內部所有信息家電和設備的聯網；而其動態自適應的機制，能自主地將家庭內部不同電氣設備、通信設備、計算機組合成一個動態單一的普適的家庭網絡系統。普適計算的研究體系自底向上主要包括普適計算設備、普適網絡、系統軟件和人機交互等多個層次，同時由于研究的側重點和目標不同，形成了感知上下文計算、智能空間、可穿戴計算等多個熱門研究領域。在智能家庭內部，手持設備、PC或者家用電器通過有線或者無線的方式連接到網絡，從而形成了一個無縫、交互和普適計算的環境。