物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下體感交互技術(shù)的智能家居系統(tǒng)研究

林喜輝　張志杰

摘要：隨著現(xiàn)代化信息社會的不斷發(fā)展，“智能化”生活已經(jīng)成為當(dāng)前人們的追求的一種生活方式，各種類型的智能化系統(tǒng)也在日常生活中廣泛出現(xiàn)。在近幾年較為流行的就有“智能住宅”這一概念，本文就將對其中的核心——智能家居進(jìn)行探討，對物聯(lián)網(wǎng)下的體感交互技術(shù)在智能家居中的運用進(jìn)行研究，通過對相關(guān)技術(shù)和運用案例的介紹，希望能夠增強對于智能家居體感交互的認(rèn)識。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；體感交互

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）27-0178-02

Research on Smart Home System Based on Somatosensory Interaction Technology in Internet of Things

LIN Xi-hui，ZHANG Zhi-jie

（Beihai Vocational College， Beihai 536000，CHina）

Abstract： With the continuous development of modern information society， "intelligent" life has become a way of life that people are pursuing， and various types of intelligent systems are also widely used in daily life. In recent years， there is a more popular concept of "intelligent house". This paper will discuss the core of intelligent home， research on the application of somatosensory interaction technology under the Internet of things in the intelligent home. Through the introduction of related technology and application cases， it is hoped to enhance the body sense of intelligent home. Mutual understanding.

Key words： Internet of things； smart home； somatosensory interaction

1 物聯(lián)網(wǎng)下的智能家居介紹

1.1 智能家居

智能家居是利用智能化的設(shè)備，為用戶營造一個充滿智能、時尚、簡約以及靈活的數(shù)字化家居空間，為用戶帶來全新的感受，提高用戶的使用滿足感。公眾最早對于智能家居的了解可能源于微軟創(chuàng)始人比爾·蓋茨耗費巨資建立的智能化住宅，隨著科學(xué)技術(shù)手段的不斷進(jìn)步，智能化家居也逐漸地平民化和經(jīng)濟化，逐漸地走向大眾。

智能家居系統(tǒng)擁有以下的功能：

1） 具有遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。智能家居的遠(yuǎn)程監(jiān)視功能，可以保障用戶隨時隨地的獲取家中相關(guān)物品的安全情況，包括監(jiān)控房間周圍的實施情況，做好有效的保護(hù)。

2） 智能家居具有紅外無線遙控技術(shù)、GPRS技術(shù)等，讓用戶在使用過程中更加的方便，更加人性化，智能家居具有自動感應(yīng)器、緊急按鈕以及窗磁等設(shè)備，能夠最大程度上保障用戶的家居安全。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是“信息化”時代發(fā)展的重要標(biāo)志之一，是新一代信息技術(shù)的代表，是實現(xiàn)物物相連的有效方式，具有良好的智能識別技術(shù)與信息感知能力和普適的計算機通信感知技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)具有兩個要點：一是物聯(lián)網(wǎng)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的，并且是對互聯(lián)網(wǎng)的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)，但是其的元素，包括所有的設(shè)備以及資源等都是具備個性化和私有化的特征的；二是物聯(lián)網(wǎng)為任何物品之間的連通提供了條件，便于物體之間實現(xiàn)信息的有效交換。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在計算機技術(shù)、通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展完善與融合的前提下形成的一種技術(shù)，已經(jīng)成了21世紀(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)，被廣泛地運用到各行各業(yè)中，包括智能家居、遠(yuǎn)程智能抄表以及ETC收費等。在其中，智能家居是現(xiàn)代化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要體現(xiàn)，具有廣闊的市場需求和較好的市場前景，受到了各方面的關(guān)注。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)與智能家居

智能家居的發(fā)展不斷地朝著模塊化、規(guī)?；约凹苫M(jìn)行發(fā)展，逐漸地形成了一條完善的產(chǎn)業(yè)鏈，對于拉動市場經(jīng)濟，促進(jìn)企業(yè)不斷地調(diào)整自身的經(jīng)營策略，改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)社會的有序發(fā)展具有重要的意義，其的智能化也對推動現(xiàn)代化社會的可持續(xù)化發(fā)展具有重要意義。

家庭自動化是智能家居的一個核心，通過將體感交互技術(shù)引入到智能家居中，可以有效地提高家居的智能化，促進(jìn)用戶使用滿足感的不斷提升。相對于產(chǎn)品網(wǎng)絡(luò)來說，家庭設(shè)備涵蓋的內(nèi)容較廣，包括照明系統(tǒng)和各家電設(shè)備等，而隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展完善，還會出現(xiàn)各類家庭網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，包括網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)洗衣機和網(wǎng)絡(luò)熱水器等，在體感交互技術(shù)的發(fā)展當(dāng)下具有重要的現(xiàn)實意義。例如，可以通過體感交互技術(shù)對各類家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的遙控處理：在日常的生活中，燈光的亮度給人的感受與太陽光的強度有關(guān)，通過體感交互系統(tǒng)，實現(xiàn)燈光的自動亮度調(diào)節(jié)，給人最佳的視覺感受，也可以有效地實現(xiàn)資源利用的最優(yōu)化。此外，智能家居的體感交互技術(shù)還可以有效地對家中的老人和小孩進(jìn)行監(jiān)護(hù)?，F(xiàn)代化人們的工作壓力大，往往無法全身心的兼顧工作與家庭兩方面，通過物聯(lián)網(wǎng)下智能家居的體感交互技術(shù)，實現(xiàn)房間內(nèi)家居的自動感應(yīng)，可以進(jìn)行家中具體情況的實時監(jiān)控，對老年人和兒童出現(xiàn)的危險情況及時地進(jìn)行了解，對相關(guān)的危險實現(xiàn)自動的報警處理，讓人們更加專注地投入到工作中去。

2 物聯(lián)網(wǎng)下的體感交互技術(shù)

體感交互技術(shù)是在鼠標(biāo)和多點觸摸之后的“第三次人際交互革命的原點”，彰顯了“以人為本”的生活理念。體感交互技術(shù)作為一種人際互動體感控制技術(shù)，能夠?qū)⑦\動與娛樂融入日常的生活中去，操作者通過操作相關(guān)具有體感交互技術(shù)的設(shè)備，可以實現(xiàn)自身用肢體去控制系統(tǒng)，滿足相關(guān)操作需求。

2.1 Kinect體感交互技術(shù)介紹

Kinect技術(shù)是一種用于體感設(shè)備設(shè)計的三維體感攝像傳感器，在語音識別、手勢輸入和觸覺反饋等方面都具有很好的優(yōu)勢。Kinect具有麥克風(fēng)，可以實現(xiàn)語音輸入和語音識別的管理；具有圖像色彩抓拍技術(shù)，可以實現(xiàn)彩色圖片信息和深度圖像信息的獲取，還可以進(jìn)行人體的骨骼節(jié)點的識別與實時追蹤。Kinec的結(jié)構(gòu)圖如圖一所示，從左到右依次為紅外發(fā)射器，可以獲取彩色信息的RGB攝像頭以及紅外線CMOS攝像頭；底部具可以左右旋轉(zhuǎn)270度的底座馬達(dá)，具有良好的靈活性。

Kinect的三維傳感器可以實現(xiàn)檢測區(qū)域內(nèi)的激光散斑圖像的感應(yīng)，便于實施信息的收集。要注意圖中的麥克風(fēng)是一個多元的麥克風(fēng)組，具有語音識別API的功能和降低噪音和回波影響的作用，便于及時的根據(jù)用戶的語音進(jìn)行相關(guān)的操作。

2.2 Kinect 接入方式介紹

智能家居系統(tǒng)重要由三個模塊所組成，一是RS485模塊，將電動幕、窗簾以及窗戶等通過RS485總線傳輸?shù)诫娔X，二是Zigbee 模塊，包括溫度傳感器、光照傳感器以及濕度傳感器；三是WIFI模塊，將空調(diào)、電視以及電腦通過WIFI網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)進(jìn)行連接，將相關(guān)信息發(fā)送到電腦中去。

Kinect主要是進(jìn)行人體數(shù)據(jù)的采集，包括語音的感應(yīng)、手勢的感應(yīng)等，是實現(xiàn)人機交互的主要途徑，可以促進(jìn)智能家居更加便捷。網(wǎng)關(guān)是智能家居的重要組成部分，是連接各個模塊的重要紐帶，借助于以上的四個模塊，可以選區(qū)中可靠性高、傳輸速率高以及耗費較小的方案。同時，基于WEB網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的特點，在通過WEB服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的訪問時，可以及時地對家庭中的設(shè)備信息進(jìn)行了解，對家中設(shè)備進(jìn)行實時的監(jiān)控。并且相關(guān)服務(wù)器還可以及時地對頁面上的用戶信息進(jìn)行反饋和匯總，經(jīng)過后臺處理器的分析，對相關(guān)的信息進(jìn)行篩選處理通過RS485模塊、Zigbee模塊、WIFI通信模塊等將定義好的語音指令和手勢等通過這些模塊傳輸給電腦，其過程如圖2所示：

2.3 體感交互技術(shù)下的動作定義

智能家居而言，其的控制還主要是以圖形界面控制為主，對人為控制較為依賴，經(jīng)常會出現(xiàn)人機交互性嚴(yán)重不足的現(xiàn)象，不利于提升用戶的滿足感。在Kinect的接入方式確定好之后，就要家居的手勢識別和語音識別指令進(jìn)行具體的定義，以實現(xiàn)更好的理解與運用。當(dāng)前在具體的運用當(dāng)中，動作模型的定義已經(jīng)不斷完善，被廣泛地運用在手機等移動設(shè)備當(dāng)中，可以在相關(guān)的家居的控制中進(jìn)行如下的設(shè)置：

在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置時，還需要考慮到設(shè)備自身的使用效率問題，要設(shè)定間隔休息時間，對在一定時間內(nèi)沒有進(jìn)行相關(guān)操作的設(shè)備進(jìn)行靜止處理，保證設(shè)備的使用的最優(yōu)化。

2.4 體感交互技術(shù)下智能家居系統(tǒng)的設(shè)計

智能家居系統(tǒng)要采取多種組網(wǎng)方式，考慮到不同類型的家具設(shè)備的特點，選擇最具針對性的通信方式，包括溫度傳感器的使用、適度傳感器以及光照傳感器等，這類可以采用ZIGBEE方式；對于燈光控制、窗簾控制等可以采用RS485進(jìn)行控制；對于空調(diào)以及電視控制器等這類具有紅外編碼的遙控設(shè)備就可以借助于WIFI與物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行相連，實現(xiàn)最優(yōu)化的控制。除此之外，還需要選擇合適的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有效的對接，以更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和存儲。用戶可以通過WEB進(jìn)行數(shù)據(jù)的瀏覽與訪問，以此來獲得實時的家居信息并對相關(guān)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程的操作處理。要利用網(wǎng)關(guān)對各類型的家居數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，以更好地為體感交互技術(shù)的開展提供支持。

3 結(jié)束語

本文通過對智能家居在物聯(lián)網(wǎng)下的體感交互進(jìn)行探討，從Kinect的相關(guān)操作流程進(jìn)行介紹，對智能家居的體感交互以及系統(tǒng)的發(fā)展設(shè)計進(jìn)行了介紹。我國在智能家居網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)這方面已經(jīng)經(jīng)歷了大約10年的發(fā)展歷史，已經(jīng)取得了不錯的成績，但是仍舊出現(xiàn)發(fā)展緩慢和相關(guān)體制機制不完善等。要加大相關(guān)的研發(fā)力度，促進(jìn)我國智能家居系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，推動我國智慧社區(qū)的不斷進(jìn)步和發(fā)展。智能家居的發(fā)展要切實做到以人為本，提升人們生活居住的幸福感。要不斷地提升相關(guān)產(chǎn)品的內(nèi)涵價值，促進(jìn)智能家居朝著更加智能化和信息化發(fā)展，推動我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步，真正地體現(xiàn)科技的價值。

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