智能家居探源與設(shè)計

袁健翔

摘 要 智能家居的概念很早就存在，隨著科技的發(fā)展，嵌入式技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展越來越成熟，智能家居由構(gòu)想慢慢變成現(xiàn)實。本文通過對于智能家居系統(tǒng)的歷史與現(xiàn)狀進(jìn)行分析，通過分析獲得智能家居系統(tǒng)中常用的關(guān)鍵性技術(shù)，對于智能家居系統(tǒng)與各種科技結(jié)合的實現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)想，并提出具體的智能家居設(shè)計的簡例，最后，對于智能家居系統(tǒng)進(jìn)行了總結(jié)與技術(shù)展望。

關(guān)鍵詞 智能家居；嵌入式系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；人機(jī)交互

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）199-0126-03

智能家居，英文名Smart Home，其概念來源于美國，是以人們的住宅作為平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能電子家居，輔以一體化布線技術(shù)、安全預(yù)備技術(shù)、智能化控制技術(shù)與無線通信技術(shù)來實現(xiàn)一種既可以進(jìn)行高效、便利進(jìn)行個人定制化服務(wù)的居住環(huán)境，又可以成為人性化、環(huán)境友好性的安全居住管理地。這種概念是伴隨著計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展而自然誕生的新興概念。

智能家居的有著非常豐富的應(yīng)用與非常光明的發(fā)展前景。智能家居的發(fā)展依賴計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而同時，是智能家居的發(fā)展導(dǎo)致的市場發(fā)展又反過來促進(jìn)了計算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與信息產(chǎn)業(yè)等行業(yè)的第二次發(fā)展浪潮。

同時，移動終端的飛速發(fā)展以及WiFi技術(shù)更加廣泛的使用也讓智能家居的發(fā)展如虎添翼，如智能手機(jī)等移動終端已經(jīng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)遙控器，增強(qiáng)了這些技術(shù)的普遍性和易用性，而WiFi技術(shù)則減少了傳統(tǒng)技術(shù)中布線的麻煩，使智能家居的控制更加便利互不干擾，可以預(yù)見到，WiFi技術(shù)可以把各個用電設(shè)備連接至互聯(lián)網(wǎng)，將其信息上傳至服務(wù)器上，使設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境信息等大量數(shù)據(jù)的共享成為可能，信息的共享與零延遲響應(yīng)將是未來的發(fā)展趨勢。

隨著社會在飛速發(fā)展，人們的生活水平不斷的提高，人們從一開始的衣食住行只追求溫飽，現(xiàn)在開始追求更加個性化、自動化的生活方式。隨著市場居住環(huán)境更加安全舒適要求的不斷增大，人性化科技的進(jìn)步和大規(guī)模生產(chǎn)廠商的介入，智能家居市場正在不斷完善，智能家居的市場前景是非常光明與具有生命力的。

1 智能家居的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

1.1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀

智能家居的概念起源很早，但直到1984年，第一幢智能大廈才在美國哈特福德市正式建成。這棟樓名為City Place Building，中文名為“都市辦公大樓”，它是由美國康涅狄格州哈特福特市的一棟金融大山改建而成的，其實一開始這并沒有被認(rèn)為成智能家居的大廈，但是由于其中一位名為UTBS的建筑技術(shù)公司對其的空調(diào)、電梯以及防火設(shè)備進(jìn)行了信息化與整合化，并與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了連接，使得整棟樓的信息通訊與生活變得極為便利，從而促成了世界上第一棟“智能大廈”。從此，智能大廈與智能家居公司在全世界如雨后春筍般涌現(xiàn)出來。

大量采用電子技術(shù)的家用電器面市于20世紀(jì)80年代，在這種環(huán)境下，住宅慢慢變得電子化，住宅自動化的概念也漸漸形成，它指的是將家用電器、互聯(lián)網(wǎng)與安全防護(hù)網(wǎng)絡(luò)等一個個獨(dú)立的個體聯(lián)系起來，形成有機(jī)的一個整體?？斓?0年代時候，已經(jīng)可以用總線技術(shù)來對住宅中的家電設(shè)施、通信設(shè)備與安防設(shè)施進(jìn)行綜合化的控制與管理，這就是SmartHome，這樣的智能大廈還有日本的本田青山大樓與英國的“完整”別墅和默特爾公寓。

1997年，微軟總裁比爾蓋茨的私人豪宅——“未來之家”經(jīng)過7年終于建成。其耗資巨大，光電纜就長達(dá)52英里，將房間里面的所有電器設(shè)備連接成網(wǎng)絡(luò)，并用觸控感應(yīng)器控制室內(nèi)每個房間的照明，可以自動調(diào)整諸如音樂、燈光、室溫等?！拔磥碇摇背傲四莻€年代的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與控制技術(shù)，用一個仿佛藝術(shù)品的智能家居體系，來向世人展示人類未來智能生活的場景。但在當(dāng)時，其高昂不菲的造價、為所未聞的科技技術(shù)，讓普通大眾望塵莫及。

但近年來，隨著智能家居技術(shù)的成熟、電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)融合的實現(xiàn)、物聯(lián)網(wǎng)的新興，以及人們生活水平的提升伴隨著消費(fèi)觀念的轉(zhuǎn)變，智能家居市場開始了快速的發(fā)展，人們追求更加自動、舒適、人性化、安全化與環(huán)境友好化的生活變得更加可行起來。通過十余年的發(fā)展，智能家居已在我們不知不覺的情況下走進(jìn)千家萬戶。

1.2 國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀

智能家居行業(yè)作為一種新興的產(chǎn)業(yè)，正處在一個比較適合發(fā)展與前進(jìn)的黃金時期。在現(xiàn)階段，智能家居有著非常大的市場空間，隨著智能家居的價格逐漸降低進(jìn)去尋常百姓家，人們對于智能家居的消費(fèi)觀也會漸漸形成。綜合來看，智能家居的前景還是非常樂觀的?；谝陨戏治?，智能家居行業(yè)市場得到了很多的公司企業(yè)的重視與研究，很多新興的優(yōu)秀品牌異軍突起，成為了智能家居行業(yè)中的領(lǐng)頭羊。在我國，智能家居已經(jīng)有了數(shù)十年的歷史，從一開始只存在于人們的幻想中，到現(xiàn)在開始步入千家萬戶，這其中是一步一個腳印艱難走過來的。

按照發(fā)展的時間順序來看，中國智能家居主要有以下幾個階段：

自1994年智能家居在國內(nèi)起步一直到1999年，智能家居行業(yè)在黑暗中摸索著前進(jìn)，慢慢地熟悉著產(chǎn)品概念，在這幾年里，國內(nèi)尚未成立專業(yè)的生產(chǎn)廠家。

在之后的6年，也就是2000至2005年里，國內(nèi)開始涌現(xiàn)出大大小小近50家相關(guān)企業(yè)，國內(nèi)智能家居市場進(jìn)入開創(chuàng)階段，各種的技術(shù)培訓(xùn)體系逐漸成型，市場運(yùn)行手段也漸漸趨于成熟。此時國內(nèi)市場中還沒有出現(xiàn)國外的智能家居產(chǎn)品。

在2006年后的5年里，國內(nèi)智能家居市場漸漸陷入停滯。在前幾年市場迅速發(fā)展時期智能家居企業(yè)間惡性競爭使得這個行業(yè)遭到破壞性極強(qiáng)的影響，大量的智能家居生產(chǎn)企業(yè)選擇轉(zhuǎn)行或退出。哪怕是熬過了這幾年的那些企業(yè)規(guī)模也不斷減小，漸漸失去競爭力。正因如此，中國市場中出現(xiàn)了國外智能家居品牌的身影，而國內(nèi)企業(yè)也在重新找回了正確前進(jìn)的道路。endprint

2011年后，智能家居市場終于重新展現(xiàn)出活力，在房地產(chǎn)業(yè)受到限制的大背景下，行業(yè)迎來了一個全新的轉(zhuǎn)機(jī)，智能家居市場再次飛速發(fā)展。同時，協(xié)議與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開始出現(xiàn)主動互通和融合的趨勢，跨行業(yè)并購現(xiàn)象開始出現(xiàn)，甚至漸漸成為主流現(xiàn)象。這段時間是智能家居發(fā)展最為快速的一個階段，其發(fā)展不可預(yù)測，智能家居以住宅家庭為主要發(fā)展地，成為了各大智能家居公司爭奪的制高地。

2014年后，智能家居已經(jīng)回到了國內(nèi)各大廠商的視線，不少廠商也決定插足該行業(yè)，想要分一杯羹。雖然現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)某個完整的成功案例，但是大眾都已經(jīng)認(rèn)識到智能家居時代的到來已勢不可擋。

2 智能家居系統(tǒng)中常用的關(guān)鍵技術(shù)

我們通過查閱相關(guān)的文獻(xiàn)，得出智能家居系統(tǒng)中常見的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下四種：

第一，布線系統(tǒng)：智能家居的布線系統(tǒng)完成了由有線到無線的升華，在傳統(tǒng)的家具系統(tǒng)中，各個智能設(shè)備的布線以電線、光纜等形式集中或分布式布線，通常需要在施工時提前埋設(shè)，而隨著無線網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)的發(fā)展，使用無線方式進(jìn)行控制將成為一種新的發(fā)展趨勢，使智能家居的使用更加自由和便利。

第二，互聯(lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：以互聯(lián)網(wǎng)為核心和基礎(chǔ)，物聯(lián)網(wǎng)將任何物品與物品之間的聯(lián)系呈現(xiàn)給了用戶。而互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得人與人之間的聯(lián)系更加便利與密切?；ヂ?lián)網(wǎng)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用即在于將住宅中各個智能家居設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通并實現(xiàn)用戶與設(shè)備的互動。

第三，數(shù)據(jù)庫技術(shù)：作為信息系統(tǒng)的一個核心技術(shù)，數(shù)據(jù)庫技術(shù)通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)一組織和管理，利用應(yīng)用管理系統(tǒng)最終實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理、分析和理解。對于單個家庭來說，智能家居數(shù)量較少，所含信息量也低，但在大型購物商場或大型住宅區(qū)，眾多智能家居構(gòu)建在一起，此時數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢便體現(xiàn)出來。

第四，人機(jī)交互技術(shù)：人機(jī)交互技術(shù)，英文名為Human–Machine Interaction，是指通過計算機(jī)的輸入、輸出設(shè)備，來有效實現(xiàn)人與計算機(jī)對話的技術(shù)。其在智能家居系統(tǒng)中可具體體現(xiàn)在智能系統(tǒng)更加人性化地和用戶進(jìn)行交流，提升用戶體驗感和舒適度。

3 智能家居構(gòu)想與簡例

本文提出了是對智能家居系統(tǒng)一個可行的構(gòu)想：這一套完整的智能家居系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括設(shè)備、控制端、以及基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理終端。可行的智能家居包括智能控制的燈、空調(diào)、空氣凈化器、新風(fēng)系統(tǒng)、門、窗、攝像頭、衣柜等各種設(shè)備，它們通過家中的WiFi網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫和控制端相連，而控制端可以為智能手機(jī)，通過智能手機(jī)中的一個應(yīng)用程序就可以遠(yuǎn)程控制這些設(shè)備，同時這些設(shè)備和智能手機(jī)以及來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)一起可以構(gòu)成一個完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)可以通過溫度數(shù)據(jù)以及用戶的GPS位置數(shù)據(jù)自動的打開空調(diào)，通過空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)選擇開關(guān)窗戶和打開凈化器，通過門、窗、攝像頭的數(shù)據(jù)構(gòu)建起一個安全網(wǎng)絡(luò)，智能地判斷并適時向用戶發(fā)出警報，這些數(shù)據(jù)同時也可以用于燈光的自動開關(guān)等。

試想，當(dāng)每天早上音樂和柔和的燈光同時將你喚醒，同時播報出你昨夜的睡眠質(zhì)量，外出前你打開衣柜門一個甜美的聲音會告訴你今天的天氣并貼心的給你穿衣的建議。炎熱的夏天，你外出歸來用指紋解鎖打開家門，家中的燈光緩緩亮起，此前系統(tǒng)通過你的位置和習(xí)慣已提前分析出你將歸來，空調(diào)打開，室溫已降到了你最習(xí)慣的溫度，屋內(nèi)的空氣也保持著清新。

4 結(jié)語和展望

智能家居擁有著無比光明的發(fā)展前景，我們可以預(yù)見，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)、生態(tài)觀念等科技極大發(fā)展的情況下，智能家居將步入千家萬戶，有極大的發(fā)展?jié)摿Α１疚奶岢龅闹悄芗揖釉O(shè)想也是根據(jù)21世紀(jì)的科技水平而進(jìn)行的一體化的設(shè)想，具有一定的可行性。但以上的設(shè)計還僅僅局限于理論知識方面，需要進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)、探索、完善。我們相信智能技術(shù)終將滲透進(jìn)生活的每個角落，從最根本上改變?nèi)藗兊纳罘绞?，為它的用戶提供舒適智能的每一天。

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