基于文献计量的智能家居研究现状分析

谌威， 陈峥键， 李阅兵

（中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院）

1 引言

2014年曾被誉为“智能家居元年”[1]，因为在这一年，几乎所有IT产业巨头都投身这一产业，Apple、Siemens、海尔、Intel、三星、小米……智能家居市场已呈井喷之势，进入这一领域的资金增长加速，行业并购整合硝烟四起[2]。为此，我国近年来建立了智慧家庭产业发展标准体系并将其逐步完善[3];鼓励企业发展面向定制化应用场景的智能家居“产品+服务”模式，加强产品创新和产业化升级[4];明确了要重点发展适应消费升级的智能化、高端化、融合化智慧家庭产品[5]。为了对智能家居研究现状进行系统分析，探究其研究热点和研究趋势，本文采用文献计量的方法，并结合可视化软件针对上述问题进行了可视化分析，旨在为相关学者的研究提供借鉴和参考。

2 研究方法及数据来源

2.1 研究方法

文献计量法是一种以科技文献的各种外部特征作为研究对象，采用数学与统计学方法来描述、评价和预测科学技术现状与发展趋势的分析方法，其特点为输出必是量化的信息内容[6]。知识图谱显示了知识单元之间网络、结构、互动、交叉、演化或衍生等诸多隐含的复杂关系[7]。CiteSpace陈超美教授开发的一款信息可视化软件[8]。本文结合这些方法，借助CiteSpace和知网的可视化功能，呈现智能家居行业的研究现状、研究热点和发展趋势。

2.2 数据来源

数据来源在很大程度上直接决定了文献计量分析的有效性。中国知网是国内最大的文献数据平台之一，收录的文献较为全面[9]。本文对知网数据库中学术期刊采用高级检索方式，将主题词设置为“智能家居”，筛选出核心期刊、EI及CSSCI共772篇论文。通过预处理，过滤掉相关度不大的文献151篇，余621篇论文作为研究数据。

3 研究现状分析

3.1 年载文量分析

研究成果产出情况能够反映学者对该领域的重视程度以及该领域在不同时间的研究状态。根据年载文量图1：趋势首先在2014年达到了一个顶峰，原因是当时Zigbee技术在智能家居行业的技术应用瓶颈被突破，且成为研究热点[10]，但是截至2019年相关发文量已锐减，主要是经过几年来的研究，相关的研究逐渐成熟，学者开始关注更深层次的问题或并对重难点问题进行深入剖析，亦或是转至其它研究方向。

图1 智能家居行业研究发文量年度分布情况

3.2 作者合作分析

我们利用CiteSpace软件和CNKI可视化分析对文献作者进行了分析，得到图2高产作者文献分布情况、图3高产作者合作网络分析图。

图2 高产作者文献分布情况

图3 高产作者合作网络分析图谱

分析作者文献情况，发现发文量最高者为重庆邮电大学的付蔚，共计8篇，紧随其后的有三人且均发文6篇，这表明该领域并无特别高产的作者，且高校是该领域的主要研究阵地；由合作网络分析：合作关系整体偏向离散，但其中不乏以某一两位学者为核心形成的研究群体。

由此看来，智能家居行业虽没有形成整体性和系统性的研究阵容，但仍有固定的研究者或以一两位学者为核心的研究群体。因此，该领域研究作者及机构需要进一步加强合作与探讨，拓宽合作的深度与广度。

3.3 来源期刊分布分析

来源期刊载文量的统计可以揭示该研究领域文献的空间分布特征，从而帮助研究人员快速锁定核心期刊群，为学者快速查找文献和发表其研究成果提供情报源[11]。文献数在2篇及以上的期刊仅4个，如图4所示。其中文献量最多的是《实验技术与管理》(6篇)，随后是《电力系统自动化》（4篇），再后两位为《电网技术》(2篇)和《仪器仪表学报》(2篇)。表明智能家居行业的相关研究成果倾向于发表在电气工程类核心期刊上，但是并没有哪一家期刊在该研究领域有绝对的集聚化优势。

图4 来源期刊文献分布图

4 研究热点分析

表格 1关键词频次排序表

4.1 研究热点确定

通过统计取能够表达文献核心内容的关键词的频次分布，可以找出该领域的研究热点和发展现状[7]。本文利用Citespace，得到关键词的频次分布、中心度、关键词共现网络图谱，从而发现智能家居行业的研究热点。

4.2 关键词频数及中心度分析

按照频次对关键词进行排序得到表格1关键词的中心度越大，说明该关键词中心性越高，在网络中具有较强的影响力[12]。表中排序表面研究主要分为三大类：①智能设备的研究，如智能家居系统，物联网，嵌入系统；②设备组网技术方向的研究，如Zig‐Bee，传感网络，arm，单片机等；③控制方式的研究，如远程控制，android，人机交互等。

表1 关键词频数及中心度分析表

中心度是测度节点在网络中重要性的指标，当关键词的中心度不小于0.1时，便可以评价该关键词具有高中介性，具有高中介性的节点是连接两个不同领域的关键枢纽[7]。即中心度在0.1至0.21之间的“物联网”、“ZigBee”、“智能家居系统”，代表了智能家居行业的研究热点，它们是共现网络中的关键枢纽。

4.3 关键词共现网络分析

关键词频次及中心中介性的分析可以分别得到该研究领域的研究热点和共现网络的关键节点，但是无法得到各关键词之间的关系；所以为了进一步分析各关键词之间内部结构和分布状态，本文借助CiteSpace得到关键词共现网络，如图5所示。其网络密度为0.081，说明智能家居行业相关研究较为宽泛。

图5 关键词共现网络图谱

共现网络节点的大小表示关键词频次的大小，节点之间的连线表示关键词之间的共现关系，连线越粗说明共现频次越高。通过分析共现网络可以发现，与高频关键词“智能家居”联系紧密的关键词有“android”、“无线通信”、“远程控制”、“远程监控”等；与“物联网”关系较为紧密的关键词有“ZigBee”、“传感器”、“智能网关”等；与“zigbee”联系紧密的关键词有“arm”、“操作系统”、“GSM”等。由各节点之间的关联强度可以发现阻碍智能家居行业发展的最主要原因是通信技术和移动控制终端，可以想象当技术成本未能达到一个合理区间，过高的消费门槛和局限性会使许多普通人望而却步[13]。

5 研究趋势分析

为了探析智能家居行业研究的发展趋势，在关键词共现分析的基础上，通过调选“Time zone”功能视图，得到了关键词时区图谱，如图6所示。

图6 关键词时区图谱

综合来看，虽然智能家居的理念很早提出，但是最初的智能家居行业停留在电力系统的各种总线方式上，紧接着迎来了在传感器里的大量尝试与应用。2010年前后，智能家居研究的主要关键词为“物联网”，“智能控制”，“家电控制”等，恰逢工信部在2011年末印发了《物联网“十二五”发展规划》，强调重点发展物联网感知制造业[14]。由此原本在工业领域应用较为广泛的zigbee技术，经过多年的技术迭代后开始应用于智能家居行业之中。

诸 如“6lowpan协 议”，“mcg”，“arm9”，“ms‐state_lrwpan”都是在Zigbee协议层面上的研究，其中包括芯片方面的改进，协议的简化或是补充。

也正因技术初具雏形，各大厂商才得以在2014年末一齐转投智能家居领域，实现从硬件到智能单品的突破。随着移动互联网的快速发展及新的无线技术的出现，智能家居产业的技术瓶颈已经打破，而后相关领域的技术研究就逐渐放缓。以至于近五年未有大变革。

近三年的主要关键词为“人工智能”、“环境感知”、“云平台”、“操作系统”等，表明当下的研究趋势向全屋智能系统以及云平台的远端操控有所延伸，这与时下的5G技术发展也有密不可分的关系。所以智能家居的最终目标，应是形成人-产品-环境多重交互的一种智能控制，使人生活在更加舒适、节能、安全、高度智能的家居生态圈[15]。

6 结语

通过对CNKI检索得到的621篇智能家居行业的核心期刊进行可视化分析，主要分析了研究现状、研究热点及研究趋势，得出如下结论：

①从年载文量来看，智能家居行业通过多年的技术迭代成功在2014完成对于技术瓶颈的突破，一时间成为热点。但是行业内未出现特别高产的作者，基本呈现高度离散状态，说明行业内的整体研究方向不够明确，以目前技术实力未能找到新一轮技术革新。

②从研究热点来看，智能家居行业的热点集中在智能设备，嵌入式系统，组网技术，控制方面，全屋智能系统等方面。

③从研究趋势来看，智能家居行业研究的不断转型升级，从单个智能产品的硬件、协议层面逐渐转向了整体的全屋智能系统和远程的交互控制方面。行业的整体性得以体现。