基于OSGI的智能家庭系统的设计与实现

摘要：为了解决普适环境下智能家庭各类设备组网困难的问题，本系统采用OSGi(Open Service Gateway Initiative)服务框架和LonWorks现场总线技术，利用低压电力线载波手段来设计和实现智能家庭系统。利用上述方法可以极大地实现不同标准设备的组网，并且可以实现对智能家庭设备管理的灵活性和便捷性。
关键词：普适计算；智能家庭；OSGi；LonWorks

智能家庭是指那些采用信息技术来控制电器设备，并能够与外界进行通信联系的住宅，提供给住户更好的家庭生活体验，屏蔽复杂的实现技术和模糊的用户接口，系统可靠且安全，同时保护用户的隐私。
在智能家庭系统中存在各类设备服务，这些设备服务使用的接口、网络协议也各不统一。本文使用面向智能家庭系统的OSGI中间件技术，它对智能家庭系统中大量联网的设备、服务提供发现、调度、管理，屏蔽各种设备服务的异构性，同时也对用户的情境上下文的推理计算提供支撑。采用OSGi作为基本框架，以智能服务网关作为构建智能家庭系统的核心部件。该部件除了提供统一的Internet接口、协议转化的功能外，还能对智能家庭系统的设备进行管理，同时具有上下文推理能力。

1 智能家庭系统架构
在家庭中，各种家电、多媒体系统、通信设备、保安设施等都通过计算机、网络和传感器连接在一起，它们可以通过家中的一个“通用远程控制设备”实现统一、便捷的控制。但是，嵌入众多智能设备，还不足以形成智能家庭，还需要将这些设备集成到一个统一的框架中，使其互联互通并且可以对其进行方便的管理。于是，将设备、服务映射到语义空间对智能家庭系统的构建将大有帮助。同时利用上下文感知技术是提高系统智能性的重要途径，使得人们从繁重的工作中解放出来。智能家庭系统架构如图1所示。

智能家庭服务网关的概念，对家庭网关和家庭内部网络的标准化，是智能家庭成功组建应用的关键。目前比较有影响的服务网关是开放服务网关标准组织OSGi，该规范兼容多种既有标准的特性为家庭网关的实现提供了保障，在此基础上开发的家庭服务网关支持家庭内部所有信息家电和设备的联网；而其动态自适应的机制，能自主地将家庭内部不同电气设备、通信设备、计算机组合成一个动态单一的普适的家庭网络系统。普适计算的研究体系自底向上主要包括普适计算设备、普适网络、系统软件和人机交互等多个层次，同时由于研究的侧重点和目标不同，形成了感知上下文计算、智能空间、可穿戴计算等多个热门研究领域。在智能家庭内部，手持设备、PC或者家用电器通过有线或者无线的方式连接到网络，从而形成了一个无缝、交互和普适计算的环境。