家具智能化體系分析

唐開軍 彭 翔

(深圳大學藝術設計學院，廣東深圳518060）

家具智能化體系分析

唐開軍 彭 翔

(深圳大學藝術設計學院，廣東深圳518060）

在智能化產(chǎn)品盛行與物聯(lián)網(wǎng)技術日趨成熟的背景下，智能家具也將逐漸受到廣泛關注。本文從家具智能化的含義與內(nèi)容，實現(xiàn)智能化的構成系統(tǒng)，市場分析等方面詳細論述了家具智能化的體系，對家具產(chǎn)業(yè)轉型升級具有重要的現(xiàn)實意義。

家具；智能化；物聯(lián)網(wǎng)

自改革開放以來，中國家具行業(yè)經(jīng)歷了幾十年的高速發(fā)展時期。然而，產(chǎn)品的結構調(diào)整與轉型升級也迫在眉睫，特別是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正以年復合增長率近30%的速度快速增長，在經(jīng)濟結構轉型和拉動經(jīng)濟增長等方面發(fā)揮了重要作用的今天。家具行業(yè)應積極響應黨中央和國務院對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的高度重視，在智慧城市建設的熱潮中，重新審視智能家居的角色地位，為消費者的工作與生活提供更好的時代化家具智能產(chǎn)品。

1 關于家具智能化

家具智能化是家具行業(yè)在一個新領域中的探索嘗試，是新興行業(yè)與傳統(tǒng)行業(yè)的耦合；若將家具當作物聯(lián)網(wǎng)的一個子系統(tǒng)，同時作為智能家居的一個功能載體，把傳統(tǒng)家具理解成為一個能夠和人對話的智能家具，將家具發(fā)展成為一類終端，可以此來實現(xiàn)人與家具的深層交互。這樣將極大地推進家具行業(yè)的創(chuàng)新程度，加速產(chǎn)業(yè)結構特別是家具產(chǎn)品的迭代，加速物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，拓展智能家居的定義。

家具的發(fā)展與演變作為一個時代的見證，從農(nóng)業(yè)社會到工業(yè)社會以及現(xiàn)在所處的信息化社會，根據(jù)人類文明的推動、經(jīng)濟的發(fā)展、技術的進步、新材料的發(fā)明，家具都經(jīng)歷了不同風格與表現(xiàn)形式。家具行業(yè)從手工業(yè)、到手工業(yè)與機械加工并需要與相應的生產(chǎn)方式相適應。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎上發(fā)展而來，如果說互聯(lián)網(wǎng)是數(shù)字時代，那么物聯(lián)網(wǎng)則是在數(shù)字時代的基礎上，提供了把“實物”接入網(wǎng)絡的機會。而作為傳統(tǒng)制造業(yè)的家具行業(yè)，與物聯(lián)網(wǎng)的珠聯(lián)璧合是拉動其大幅增長的一劑強心針。

家具智能化歸根結底是使得家具產(chǎn)品為人服務。科技的發(fā)展惠及全人類，提供人類更加貼心、便捷的服務。信息革命帶來的巨大變化，使得人們的生活有了質(zhì)的飛躍。從以前的互聯(lián)網(wǎng)，世界在桌面；到現(xiàn)在的移動互聯(lián)網(wǎng)，世界在掌中；到物聯(lián)網(wǎng)，世界在無意識中。假想一個場景：當你下班回家，坐在沙發(fā)上，它會知道是你回來了，并且詢問你需要什么服務。是休息一下，還是準備晚餐。還能根據(jù)你身體的參數(shù)告訴你今天是適合吃什么，冰箱里面有什么。你可以查具體的做法。晚上可以根據(jù)你的精神狀態(tài)提供你娛樂、看書、社交等的環(huán)境屬性等等。這便是未來物聯(lián)網(wǎng)的時代，讓物體都能夠與人進行溝通。到那時候將徹底改變現(xiàn)在的生活方式。

家具產(chǎn)品，作為家庭生活中的一個重要的組成系統(tǒng)，是家居環(huán)境中大體量的集中表現(xiàn)。成套出現(xiàn)的家具產(chǎn)品，使得家具產(chǎn)品之間的互聯(lián)提供了現(xiàn)實基礎。在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展?jié)u入佳境，智能家居已經(jīng)為家居環(huán)境系統(tǒng)研究打好了基礎的條件上，率先進存、到計算機輔助加工設計的這個過程，變革的一直是制造家具的加工方式，通過改進生產(chǎn)方式來達到制造出更多更好的家具。信息化的進程通過加工制造慢慢滲到了家具行業(yè)。但卻沒有很好地滲入到家具產(chǎn)品本身。作為物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的要求，“物物相連”的概念為家具行業(yè)接入信息化提供了一個可靠的平臺。信息化、分布式、網(wǎng)絡、集群的思想，可以為家具智能化提供參考價值。

根據(jù)人工智能的四個定義，可以類比到家具“像人一樣思考”、“像人一樣行動”、“理性地思考”和“理性地行動”，這便是家具智能化的終極理想。

家具產(chǎn)品智能化是使家具行業(yè)信息化的一個手段，同時也是一個企業(yè)革新至關重要的突破口。家具智能化，并不只是把家具并入信息化的軌道，從宏觀上還是改革企業(yè)管理、生產(chǎn)流流、營銷方式等的重要渠道。通過家具終端可以直接接觸到用戶，收集用戶一線資料，建立用戶資源管理系統(tǒng)，調(diào)整產(chǎn)品線，使家具行業(yè)等傳統(tǒng)行業(yè)加速駛入信息化的過程。

互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶動了電子商務的蓬勃發(fā)展，改變了產(chǎn)業(yè)結構，比如產(chǎn)業(yè)鏈中沒有了層層嵌套的中間商與分銷商，通過降低價格來提高銷售量，提升顧客感知價值，全面拉動各個行業(yè)的快速發(fā)展。信息革命帶來的變化是巨大的，生產(chǎn)力的發(fā)展入智能化研究的家具企業(yè)，通過智能家具自下而上調(diào)整企業(yè)結構，制定適合新市場的發(fā)展戰(zhàn)略，一步一步實現(xiàn)產(chǎn)品與企業(yè)的信息化，從傳統(tǒng)家具制造業(yè)里脫胎換骨，形成一個新興產(chǎn)業(yè)的完整閉環(huán)。這將改變整個行業(yè)的創(chuàng)新思路，家具企業(yè)將不會只停留在家居產(chǎn)品的風格、造型、結構、材料、工藝、功能、文化上的傳承與創(chuàng)新，而是通過架構一個完整的生態(tài)閉環(huán)，為傳統(tǒng)的家具企業(yè)提供一條與時俱進的發(fā)展道路。

圖1 家具智能化嵌入系統(tǒng)架構

2 家具智能化的構成體系

家具智能化應該包含家具產(chǎn)品特征和特聯(lián)網(wǎng)特征兩個主體方面的融合。物聯(lián)網(wǎng)的架構主要有：感知層、網(wǎng)絡層、應用層和中間件。也就是說需要為家具研發(fā)一套與其使用功能相對應的包括感知層、網(wǎng)絡層、應用層和中間件的嵌入式系統(tǒng)（見圖1），使得家具自成終端。

2.1 感知層

感知層，顧名思義需要用物件來感知到人的行為，并做出反饋。

在這個層面我們需要解決的問題有：智能化家具功能需求的確定、家具終端的設計、用戶的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)短距離傳輸?shù)乃膫€問題。

（1）智能化家具功能需求的確定

不論是技術研發(fā)還是產(chǎn)品設計，歸根結底是以人為中心，體現(xiàn)為人服務的特點。功能需求的確定從兩個步驟來確定：第一，根據(jù)用戶畫像和用戶體驗地圖來確定我們的目標客戶群體的大致需求；第二，根據(jù)大致需求來梳理物理世界的相關信息，如用戶偏好、生理狀態(tài)、周邊環(huán)境等。

（2）家具終端的設計

家具作為終端就必須改變傳統(tǒng)觀念，不僅要將家具當作接入網(wǎng)絡的設備，將嵌入式系統(tǒng)、傳感器、RFID等并入到家具的結構設計與造型設計。此時，應該考慮到在家具的身體里面應當要有相應的信息接收器和發(fā)送器、數(shù)據(jù)傳輸通路、數(shù)據(jù)處理芯片、操作系統(tǒng)、存儲空間等，并且作為一個設備，需要遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議，在物聯(lián)網(wǎng)中有可被識別的標識。

（3）用戶的數(shù)據(jù)采集

這里主要是指傳感器技術以及NFC技術，結合家具以一體式的方式呈現(xiàn)。傳感器是家具終端的感知和輸入部分。能夠感受到被測的信息，而被測的信息是根據(jù)在（1）中來確定的范圍，并將檢測感受到的信息按一定的規(guī)律變成電信號或者其他所需要的信息輸出，滿足信息的傳輸、處理、儲存、顯示、記錄和控制等。而RFID的標簽能夠對物品進行識別，通過開放式的計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)信息交換和共享。與RFID技術類似的還有一個NFC技術，可以利用NFC技術來實現(xiàn)近距離安全識別。這對于個人信息的設置與保護是具有重要意義的。通過傳感器技術和NFC技術讓家具對人以及人的行為進行識別與反饋。這是建立家具智能化系統(tǒng)中與用戶之間接觸的環(huán)節(jié)。

（4）數(shù)據(jù)短距離傳輸

短距離傳輸這里指的以藍牙、Zigbee為主。藍牙具有全球范圍使用、功耗低、成本低、抗干擾能力強、可同時傳輸話音和數(shù)據(jù)、可以建立臨時性對接、具有開放的接口標準等特點。Zigbee具有數(shù)據(jù)傳輸速率低、功耗低、成本低、網(wǎng)絡容量大、有效范圍小、工作頻段靈活、可靠性高、延時短、安全性高的特點。采用何種技術以及如果結合數(shù)據(jù)的傳輸技術，是傳輸用戶數(shù)據(jù)的一個主要問題。

2.2 網(wǎng)絡層

對于感知而得到的信息，我們需要一個網(wǎng)絡體系來對其進行管理和整合。網(wǎng)絡層的作用在在于承擔數(shù)據(jù)的傳輸。除目前已經(jīng)比較成熟的遠距離有線、無線通信技術和網(wǎng)絡技術外，為了滿足M2M的需求，網(wǎng)絡層將綜合使用IPv6、2G/3G、Wi-Fi等通信技術，實現(xiàn)多個層面的結合。而對于網(wǎng)絡層，我們需要處理的核心問題就是感知數(shù)據(jù)管理與處理技術。

感知數(shù)據(jù)管理與處理技術包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的技術。

圖2 家具智能化體系構成關系圖

（1）Internet作為主要的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡之一，通過IPv6技術，使網(wǎng)絡服務于我們的家具終端設備。

（2）在移動通信網(wǎng)中，當前比較熱門的接入技術有3G、Wi-Fi和WiMAX。在現(xiàn)在的家庭環(huán)境中，普遍裝有Wifi使得各個移動終端接入網(wǎng)絡。

（3）無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）技術貫穿了物聯(lián)網(wǎng)的三個層面，結合了計算機、通信和傳感器三項技術。具有較大范圍、低成本、高密度、靈活布設、實時采集、全天候工作的優(yōu)勢。而這對于家庭環(huán)境來說具有顯著的操作優(yōu)勢。將家庭環(huán)境中一系列空間分散的傳感器單元（或者是家具終端）通過自組織的無線網(wǎng)絡進行連接，從而將各自采集的數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡進行傳輸匯總，以實現(xiàn)對空間分散范圍的物理或環(huán)境狀況的協(xié)作監(jiān)控、操作與理解。

2.3 應用層

應用層的主要功能就是把從家具終端感知和傳輸來的信息進行分析和處理，做出正確的控制和決策，實現(xiàn)智能化的管理、應用和服務。這一層解決的是信息處理和人機界面的問題。M2M現(xiàn)階段通過結合通信技術、自動控制技術和軟件智能處理技術，實現(xiàn)對機器設備信息的自動獲取和自動控制。這個階段通信的對象主要是機器設備。而需要解決的問題是，嘗試使用離散的家具終端節(jié)點為主。介于M2M解決的是物之間的通信，使得設備之間具備聯(lián)網(wǎng)和通信的能力。這樣能夠滿足于家庭環(huán)境中個大家具之間的對話。應用層還可以接著分為應用程序層和終端設備層。

（1）應用程序層

應用程序層需要解決的問題是如果高質(zhì)量的處理數(shù)據(jù)，并完成跨終端、跨應用的生活環(huán)境內(nèi)的信息協(xié)同、共享、互通。包括了生活的方方面面，如電力、醫(yī)療、銀行、交通、環(huán)保、物流、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、城市管理、家居生活等。而這些顯然不是一蹴而就的，而是需要慢慢擴展、通過數(shù)據(jù)的整合與理解才能夠逐步完善。

（2）終端設備層

而終端設備層，指的就是家具終端。家具不僅需要保持傳統(tǒng)家具的功能屬性，還需要提供人機交互界面。需要靠人的操作與控制才完成。而人機交互的過程，擬推出三根管道同時而下的解決方案：體感技術、語音識別以及觸屏控制。這里我們需要解決的問題是，體感技術的行為編寫、語音與圖像的識別，以及哪些操作通過何種識別方法進行人機交互。

2.4 中間件

中間件是為了實現(xiàn)每個小的應用環(huán)境或系統(tǒng)的標準化以及它們之間的通信，在后臺應用軟件和讀寫器之間設置的一個通用的平臺和接口。目前主流的中間件包括ASPIRE 和Hydra。ASPIRE 的解決辦法是完全開源和免版權費用，這大大降低了總的開發(fā)成本。Hydra 中間件特別方便實現(xiàn)環(huán)境感知行為和在資源受限設備中處理數(shù)據(jù)的持久性問題。采用何種中間件也是需要通過實驗驗證才能得知的一個問題。

以上四個方面的相互關系如圖2所示。

3 市場預測

2014年，以蘋果、微軟、Google、三星為代表的科技巨頭，以及以海爾、美的為代表的家電業(yè)巨頭，紛紛發(fā)力搶灘智能家居市場。這些消費者耳熟能詳?shù)钠髽I(yè)的進入，讓智能家居的關注度空前高漲。另外，衛(wèi)浴的恒溫節(jié)水智能、鎖具的安防智能等產(chǎn)品的上市即受到消費者的青睞。根據(jù)2013年的《中國智能家居設備行業(yè)發(fā)展環(huán)境與市場需求預測分析報告前瞻》預計，國內(nèi)智能家居行業(yè)將以年均19.8%的速率增長，在2015年產(chǎn)值達1240億元，前景廣闊。據(jù)推算，未來三年，中國數(shù)字家庭市場會形成500億以上的新增規(guī)模，并在五年內(nèi)迅速達到1000億規(guī)模?？梢灶A見，在未來幾年，消費者將在賣場里看到更多的智能產(chǎn)品。

隨著經(jīng)濟和科技的發(fā)展，人們的生活水平日益提高，消費者有能力去消費自己“買得起”和“愿意買”的消費品。家具智能化系統(tǒng)本身面對的客戶群體就是高端市場，這類消費群越來越愿意把錢投放在改善自己的生活方式上，特別是對新鮮事物的獵奇心理使得其對于智能類產(chǎn)品一直是趨之若鶩，也希望通過智能產(chǎn)品的便利性凸顯自己的生活方式或是身份地位。所以無論是消費者購買力還是購買意向，智能家具市場都會有不錯的市場前景。

由此可見，作為家居主體的家具產(chǎn)品如果能擺脫傳統(tǒng)的使用習慣與價值觀念，在與智能化方面同步于智能家居，研發(fā)出符合產(chǎn)品發(fā)展規(guī)律和當下社會需求、可操作性強、人性化的高性價比智能家具，既可滿足市場需求，又與產(chǎn)品發(fā)展的時代趨勢相吻合。

（責任編輯：賀 輝）

[1]http://jiaju.sina.com.cn/news/20140728/371800.shtml

[2]唐開軍.當代中國家具奢侈品體系的構建[J].家具與室內(nèi)裝飾,2013,(04).

[3]唐開軍.中國家具產(chǎn)品主流特征剖析[J].家具與室內(nèi)裝飾,2011(07).

The Analysis of Furniture Intelligent System

Tang Kaijun & Peng Xiang

In the background of the maturity of Internet technology and the popularity of smart products, smart furniture will gradually receives the widespread attention. This article discusses Furniture Intelligent System in detail from these following aspects: the meaning and content of furniture intelligentizing, the constitution of achieving intelligentizing and market analysis. It will have a great infl uence on furniture industry transformation and upgrading.

Furniture; Intelligentize; The Internet of Things

TS664.01

A

1006-8260(2015)04-0011-03

廣東華頌家具集團有限公司科研基金資助項目