HISF：一种基于智能冰箱的家庭物联网感知与服务系统
【摘要】研究智能冰箱技术，并将其作为家庭物联网感知与服务系统的一种载体。设计一种新型的智能冰箱，实现基于RFID的自动化食品管理模式和可视化食品管理模式，并提供个性化菜谱查询和推荐等服务；提出以智能冰箱为载体的家庭物联网感知与服务系统（HISF），该系统采用分层架构设计，实现基于云端数据平台的服务聚合和终端智能应用服务接入与执行。
【关键词】HISF数字家庭智能冰箱RFID物联网
HISF： A Smart Fridge Based Home IOT System for Awareness and Service Xiao-dong WangOcean University of China
Xian ZhangQingdao No. 2 Middle School
Ye TaoQingdao University of Science & Technology
Abstract：In the paper， Smart fridge technologies are researched to act as the carrier for home IOT system. Firstly， we design a novel smart fridge， implementing some features， such as RFID based and visual food managements， personalized recipe search and recommendation. Secondly， we propose HISF， a home IOT awareness and service system. It adopts the layered architecture， in which the data platform supports both the service aggregation from other providers and the application addressing and invoking from home terminals.
Keywords：HISF， Digital Home， Smart Fridge， RFID， Internet of Things
一、引言
数字家庭、家庭物联网是信息时代发展的要求。当前，家庭对信息消费需求的明显上升和不断扩大，数字化技术、多媒体技术和网络技术的进一步发展使通信、计算机与家用电器产业出现融合的趋势，数字化、智能化、网络化的信息家电出现并广泛进入我们的家庭。传统白电行业的理念是：家用电器操作简单、普及率高，数字家庭网络未来是以家用电器为核心，3C应在家用电器上进行融合，在未来数字用户家庭中计算机不应该是一个不可或缺的核心。2005年，惠普公司提出了“不以PC为中心的家电战略”口号，认为“PC未必就是数字家电时代的家庭中心”，其涵义是PC与其它家电不是“主”与“从”的关系，而应着眼于加强PC与传统家电之间的连接性[1]。
网络冰箱在数字家庭中占有着重要的地位，将网络冰箱作为信息家电的代表是具有可信性的，也是各家电厂商竞相研发的目标之一。诸如，文献[2，3]指出智能冰箱应能够进行内容感知，例如，监测食品是否在保质期内，哪些食品需要补充，向用户提供适当的菜谱以充分利用冰箱内的资源以及为用户生成购物清单等功能。冰箱是家庭中唯一24小时带电的设备，其体积较大，为多种技术在其上进行融合提供了的宽广的平台。网络冰箱的研发方向除了不断改进传统的食品存储功能外，也在逐渐丰富其他的服务应用。例如将冰箱安装显示屏，与网络连接后可以实现电子邮件查看、下载收听音乐、记录便签和日程管理等功能，有的厂商还能够通过网络对冰箱进行远程检查、维修和软件升级。随着技术的发展，更多的增值服务功能将被开发出来，网络冰箱有望成为新媒体形态[4]，甚至有可能成为数字家庭和家庭智能空间的中枢。
本文依托课题组数字家庭项目，研究新一代智能冰箱技术，并将其作为家庭物联网感知与服务系统的一种载体，主要创新工作包括以下两个方面：
（1）面向冰箱核心服务———食品存储，设计一种新型的智能冰箱。该冰箱实现基于RFID的自动化食品管理模式和可视化食品管理模式，并提供个性化菜谱查询和推荐功能，同时提供消息服务、便签服务和家居监控等多项增值业务。
（2）提出以智能冰箱为载体的家庭物联网感知与服务系统（HISF），该系统采用分层架构设计，实现了基于云端数据平台的服务聚合和终端应用服务执行架构。计算和数据密集型任务交由数据平台处理，终端服务系统对数据平台与本地第三方应用服务系统（如环境感知控制系统等）均采用统一的受限资源Web服务接入方式。
本文以智能冰箱所提供的物联网服务———食品管理和个性化菜谱查询与推荐为出发点，从系统整体架构设计、硬件设计、服务器和终端软件方面，探讨HISF系统的原型设计与实现。
二、系统架构设计
HISF系统的架构分为三层：外部应用层、云端数据平台和家庭服务层，如图1所示。
1.外部应用服务层：该层为互联网与物联网服务接入层，基于云端数据平台提供的标准Web服务接口，内容或服务提供者均可通过该层实现向云端数据平台的服务聚合和数据接入。该层实现了服务提供和服务支撑环境的分离，优化了服务资源的配置模式，同时提升了产业链各个环节的分工协作程度，提供了利益共享和分配的机制。
2.云端数据平台：该层作为第三方服务与家庭物联网系统的适配与管理层，支撑对第三方服务和家庭物联网系统的接入和管理。该层对外部应用服务层提供标准的服务业务接入接口，并规划相应的内容管理与流程管理业务模块、其他增值业务模块，同时面向家庭终端用户提供统一的受限资源服务接口，规划与之对应的服务分发和协作模式。