基于OSGI的智能家庭系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：為了解決普適環(huán)境下智能家庭各類設(shè)備組網(wǎng)困難的問題，本系統(tǒng)采用OSGi(Open Service Gateway Initiative)服務(wù)框架和LonWorks現(xiàn)場總線技術(shù)，利用低壓電力線載波手段來設(shè)計和實現(xiàn)智能家庭系統(tǒng)。利用上述方法可以極大地實現(xiàn)不同標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的組網(wǎng)，并且可以實現(xiàn)對智能家庭設(shè)備管理的靈活性和便捷性。
關(guān)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(shù)來控制電器設(shè)備，并能夠與外界進(jìn)行通信聯(lián)系的住宅，提供給住戶更好的家庭生活體驗，屏蔽復(fù)雜的實現(xiàn)技術(shù)和模糊的用戶接口，系統(tǒng)可靠且安全，同時保護用戶的隱私。
在智能家庭系統(tǒng)中存在各類設(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(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，還能對智能家庭系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行管理，同時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)施等都通過計算機、網(wǎng)絡(luò)和傳感器連接在一起，它們可以通過家中的一個“通用遠(yuǎn)程控制設(shè)備”實現(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)備集成到一個統(tǒng)一的框架中，使其互聯(lián)互通并且可以對其進(jìn)行方便的管理。于是，將設(shè)備、服務(wù)映射到語義空間對智能家庭系統(tǒng)的構(gòu)建將大有幫助。同時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。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)的實現(xiàn)提供了保障，在此基礎(chǔ)上開發(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)；而其動態(tài)自適應(yīng)的機制，能自主地將家庭內(nèi)部不同電氣設(shè)備、通信設(shè)備、計算機組合成一個動態(tài)單一的普適的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。普適計算的研究體系自底向上主要包括普適計算設(shè)備、普適網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)軟件和人機交互等多個層次，同時由于研究的側(cè)重點和目標(biāo)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(lǐng)域。在智能家庭內(nèi)部，手持設(shè)備、PC或者家用電器通過有線或者無線的方式連接到網(wǎng)絡(luò)，從而形成了一個無縫、交互和普適計算的環(huán)境。