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毕业设计(设计)
英文文献翻译
Title:A Rivew Of Smart Home Applications based on Internet of Things
基于物联网的智能家居应用综述
Mussab Alaa2, A.A.Zaidan1,2* , B.B.Zaidan1,2, Mohammed Talal2, M.L.M. Kiah2
1Department of Computing, Faculty of Arts, Computing and Creative Industry, Universiti Pendidikan Sultan Idris, Malaysia
2Security Lab, Wisma Ramp;D, Faculty of Computer Science and Information Technology, University of Malaya, Malaysia
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摘要：基于物联网（IoT）的智能家居应用（以下简称为应用）的新型颠覆性技术在很大程度上是有限且分散的。为了对技术环境和支持研究人员提供宝贵见解，我们必须了解这一系列研究中可用的选项和差距。因此，在这项研究中，进行了综述，以将研究领域映射为一个连贯的分类。我们在三大数据库，即Web of Science，ScienceDirect和IEEE Explore。集中搜索与（1）智能家居，（2）应用和（3）IoT相关的每篇文章。这些数据库包含关于使用物联网的智能家庭应用的文献。分类方案产生的最终数据库包括的文章分为四类。第一类包括与智能家居物联网应用相关的综述和调查文章。第二类包括物联网应用及其在智能家居技术中的应用。第三类包含开发和运行应用框架的建议。最后一类包括实际尝试开发智能家庭物联网应用的研究。然后，我们从以下几个方面确定这一新兴领域的基本特征：在智能家居应用中使用物联网的动机，阻碍使用的公开挑战，以及在文献中建议提高对智能家居的接受和使用。
关键字：智能家居应用，远程家庭，智能家居，家庭自动化系统，自动化家居，物联网（IoT）
1 引言
作为物联网（IoT）的重要组成部分，智能家居通过与基于物联网的各种数字设备进行通信来有效地为用户提供服务。在有线未来的理想版本中，智能家居中的所有设备可无缝沟通。基于物联网的智能家居技术通过为所有人提供连接并且不受时间和地点的影响，从而改变了人类生活。家庭自动化系统近年来变得越来越复杂，这些系统提供基础设施和方法来交换所有类型的设备信息和服务[1]。智能家居是物联网的一个领域，物联网是在家庭内部提供电子器件、传感器、软件和网络连接的物理设备网络。
智能家居是带有安装检测和控制设备的自动化建筑，如空调和暖气，通风，照明，硬件和安全系统。这些包括与中心轴通信的开关和传感器的现代系统，有时被称为“网关”。这些“网关”是具有与平板电脑、移动电话或计算机交互的用户界面的控制系统，这些系统的网络连接由IoT管理。
近年来，研究人员使用多种方法分析了基于物联网的智能家居应用。无论其类别如何，现有研究文章都集中在阻碍智能家庭IoT应用被充分利用所需要面对的挑战，并提出缓解这些问题的建议。对智能家居应用的研究是动态和多样化的，本调查旨在通过了解这一研究领域的可用性和差距，为技术环境提供有价值的见解并支持研究人员。它旨在阐明研究人员为应对新型和颠覆性技术所做出的努力，将研究领域映射到一个统一的分类标准，并确定智能家居技术这一新兴研究领域的特征。本文组织如下，在第1节中，介绍了物联网及其在智能家居中的应用。在第2节中，描述了研究方法、范围、文献来源和滤除研究文章的步骤[2]
基于文献的研究领域也被映射为一个连贯的分类学。在第3节中，对本研究中最后一组文章的结果和统计信息进行了综述。在第4节中，讨论和分类从基于物联网智能家居的文章中总结出的好处和挑战。在第5节中，介绍了本综述的结论。
2 方法
这项工作中最重要的关键词是“物联网（IoT）及其在智能家居中的应用”。此关键字不包括任何非基于物联网的智能家居应用，例如智能电网和任何非基于应用的智能城市的使用。我们也将我们的范围限制在英文文献中，但考虑了智能家庭自动化中的所有物联网应用[3]。探索三个数字数据库来搜索目标文章, IEEE Xplore是一个学术研究数据库，提供计算机科学、电子技术和电子工程领域最可靠和最广泛的文章。Web of Science（WoS）提供科学、电子技术、社会科学、艺术和人文学科交叉学科研究的索引。ScienceDirect是科学技术和医学研究的大型数据库。这三个数据库充分涵盖了物联网及其在智能家居技术中的应用，并且在广泛但相关学科范围内提供了对现有研究的展望。
研究选择涉及文献来源的搜索，然后是筛选和滤除的三次迭代。在筛选和滤除的第一次迭代中，所有不相关的文章都被删除。在第二次迭代中，通过扫描标题和摘要删除重复文章和不相关的文章。在最后一次迭代中，仔细审查了从第二次迭代中筛选出的全文文章。所有迭代步骤都采用相同的资格标准，然后由作者进行跟进。该搜索是在2016年4月使用ScienceDirect、IEEE Xplore和WoS的搜索框进行的。为了识别与物联网有关的研究，例如AND（“物联网”），我们使用了组合关键词，包含“智能家居”、“智能家居”、“智能家居”、“远程家庭”、“远程、“智能家居”、“智能家居”、“家庭自动化系统”、“房屋自动化系统”、“自动化家居”、“自动化房屋”等，并结合“OR”和“AND”操作符，其次是“Internet of Things”或“物联网”。确切的文本显示在下面的图中。搜索引擎中的高级搜索选项用于排除书籍章节、简短通信、通信和信件并获得我们对智能家庭物联网应用这一新趋势的调查相关的最新科学。
符合图中所列标准的每篇文章都包括在内。我们设定了一个初始目标，将智能家居中物联网应用的研究空间按一般和粗粒度分类映射为四类。这些类别是通过对文献进行预先调查得出的，没有任何限制（Google学术搜索被用于了解文献中的全观和方向）。在最初删除重复项目之后，如果文章不符合资格标准，则将文章排除在筛选和滤除的两次迭代中。排除标准包括以下内容。(1) 文章不是英文的；(2)文章侧重于智能电网和智慧城市的具体方面的；(3)该主题仅限于智能家居不包括物联网的。为了简化步骤，我们阅读并分析了Word和Excel格式的最后一组文章。此外，文章使用分类法、大量高亮和评论进行了详细分类。分类学提出了不同的类别和子类别，包括四个主要类别：综述，应用，设计和开发。文本根据作者的偏好风格进行分类，收集的数据和相关信息保存在Word和Excel文件中。所有来自不同来源的文章都进行了深入分析，以便读者全面了解该主题。
入选标准：
- 研究物联网应用及其在智能家居中的应用。
- 文章发表在英文杂志或会议论文中。
- 研究案例涉及多个主题，例如智能家居，智能家居或家庭自动化系统及其在物联网中的应用。
- 主要关注物联网和智能家居在以下一个或多个方面的应用：综述或调查，设计研究，应用和发展。
图1. 研究选择的流程图，包括搜索查询和入选标准。
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3 文章的结果和统计信息
最初的查询产生了1798篇论文：WoS数据库105篇，ScienceDirect 268篇，IEEE Explore 1425篇。本研究采用2010年至2016年发布的滤除文章，并将其分为三类。在三个数据库中，有455个文件是重复的。扫描标题和摘要后，进一步排除了1,387篇论文，总共发表了366篇论文。最终的全文审查排除了137篇论文，最终集合共有229篇论文，所有这些论文都通过不同主题与智能家居物联网技术相关。图2所示的分类用于评估主要研究物联网及其在智能家居中普遍使用的主流研究。这个分类表明了各种研究和应用的全面发展。分类表明不同的类别和子类别。第一类包括与智能家居物联网应用有关的评论和调查文章（3/229篇论文）。第二类包括物联网应用及其在智能家居技术中的应用（79/229论文）。第三类包括开发和运行应用程序的框架提案（125/229篇论文）。最后一类包括实际尝试开发智能家居物联网应用的研究（22/229篇论文）。以下部分列出了观察到的类别以进行统计分析。
3.1 综述和调查文章
该综述和调查文章总结了目前对物联网及其在智能家居中应用的认知状态。两项研究涉及基于物联网的智能家居系统[4]。 最后的研究回顾了物联网智能家居，物联网及其在智能家居中的应用所面临的挑战。
3.2 关于物联网应用及其在智能家居中使用的研究
本节回顾了物联网及其在家中的应用。这些文章分为不同的主题和应用。所选作品根据智能家居中的物联网应用分为几大类。
3.2.1 评估研究
有一类包括评估研究。该类别下的作品是评估风险模型，以帮助管理来自安全系统的设备，基于智能家庭光伏系统的能耗，智能家居设备中的数据管理，以及Wi-Fi和ZigBee设备（ZigBee是为个人区域网络设计的无线技术）的性能和应用。评估是智能家居系统的信任管理协议。用户体验，如正确使用智能家居设备；蓝牙设备，可降低智能家居的能耗；智能家居中的身体传感器网络来监测老年人的活动进行评估。其他作品评估智能家居设备的遥控系统以及在智能家居中使用室内定位系统中的指纹。其他相关著作集中于基于物联网的智能家居系统中蓝牙应用的评估。家庭中的电子设备也被评估以确定其能源消耗的效率和准确性。另一项研究提出了一个评估多个传感器通讯的场景，传感器通过蓝牙低能量网关，确保信息的准确传输。在智能家居中，还评估了使用射频识别实现的IOT新颖架构的性能[5]。在另一项工作中，选择标准用于评估智能家庭中物联网和云计算范例的挑战和整合。
3.2.2 涉及物联网应用的活动
本节介绍基于物联网的智能家居应用的类型。自动化交通、智能闭路电视（CCTV）、能源管理系统应用、网络架构、移动应用、安全应用和环境监测都是智能家居物联网应用的实例。
3.2.2.1 安全和隐私应用
基于物联网的智能家居系统的安全活动和效率，其他作品根据被分为小类。这些著作集中在使用IoT的智能家居的安全系统和应用上。在各种设备中进行安全的数据管理，智能家居系统和应用的安全增强，网络系统安全，家庭智能和物联网设备的安全和隐私控制。其他著作讨论了安全医疗保健体系结构以及约束应用协议（CoAP；准备用于物联网智能家庭中的因特网设备（诸如无线传感器网络节点）网络）中的节点的通信，以及智能家庭中异构设备和不同应用之间的安全挑战。一些研究集中在物联网智能家居系统，智能家居设备中的安全软件更新以及安全系统设备（例如监控摄像头）及其在智能家居中的使用。家庭自动化和安全威胁也被定义。针对智能能源管理系统中隐私泄露的案例，提出了一种新的解决方案来降低风险[6]。另一项工作讨论了智能家庭和安全系统中对机器技术的研究和实施。
3.2.2.2 网络架构应用
另一类包括基于物联网的智能家庭中不同设备之间网络架构和应用的文章。在这个类别下的作品讨论在各种设备和家庭自动化系统、家庭自动化网关、应用程序和应用之间的网络连接。使用基于软件定义网络（SDN）的智能家庭云计算，基于IoT在家庭自动化和应用中的IoT关系，建立智能家庭中的网络结构和实施。SDN是一种涵盖了几种网络域的术语，使家庭自动化中的网络架构变得更灵活。一项研究介绍了无处不在的网络在智能家庭领域的应用[22]。还介绍了以内容为中心的网络的智能家居应用和解决方案。其他研究在网络架构中使用智能家居传感器的组合进行实验。
3.2.2.3 监测应用及其在健康服务中的使用
有一个小类包括移动管理及其在健康服务中的应用研究。这些研究主要集中在智能家居中的云端移动应用和Android移动应用，用于管理老年人和残疾人生活的各个方面。其他作品被归入基于物联网的智能家庭中与健康系统有关的一小类移动管理研究。还提供了针对老年人和残疾人的智能家居系统和应用程序。探索医疗提醒和监测系统应用程序，供老年人在智能家居中使用。
3.2.2.4应用概述
有一个小类包括与能源管理和智能家庭电力负载控制应用相关的研究。还介绍了Web of Objects平台，其中涉及基于Web的物联网应用服务，使用智能家居系统中的异构设备（如宠物护理服务）及其在智能家居中的应用。提出了一种基于物联网的智能家居设备控制系统。测试实际数据以评估多控制中心家用电器的性能。运动感应的物联网被用于智能家居。基于物联网技术的控制智能家居系统和应用建立了培训程序。物联网软件和智能家居系统的应用被建成。描述了物联网的复杂处理及其在智能家居中的应用。人与设备之间建立了通信与协作，例如，用户向基于IOT的智能家居发送短信[21]。 大数据通过智能家居中的物联网网络架构进行管理。 描述了一般应用及其在智能家居中的实现。介绍了基于物联网的智能家居系统中不同的用户活动和应用。还描述了基于物联网管理平台的智能家居应用。基于资源名称服务的智能家庭应用程序和体系结构被建立以控制智能家庭设备
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