虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能家居設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

隨著現(xiàn)代智能網(wǎng)絡(luò)高科技的發(fā)展，人們的家居生活享受到了便利化的技術(shù)支持，智能家居是其一，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能家居中的有效運(yùn)用則是該發(fā)展趨勢(shì)的表現(xiàn)方面之一，作為能夠?qū)崿F(xiàn)模擬真實(shí)環(huán)境使人們感同身受的一項(xiàng)技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)受到了教育界、游戲界、電影院的廣泛支持，而將其運(yùn)用于智能家居中仍處于探索開發(fā)階段，因此，如何實(shí)現(xiàn)兩者的有效連接并促進(jìn)其價(jià)值的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)未來生活方式的突破，是現(xiàn)階段廣大相關(guān)研究工作者研究的重點(diǎn)問題。

山東華宇工學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心，以現(xiàn)代信息技術(shù)為依托，以相關(guān)專業(yè)類急需的實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化內(nèi)容為指導(dǎo)，以虛擬結(jié)合多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式方法改革為突破口，持續(xù)推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)改革與發(fā)展，不斷提高實(shí)踐教學(xué)水平。

1 基本概念介紹

1.1 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)現(xiàn)狀研究

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱VR，是現(xiàn)階段信息時(shí)代發(fā)展的重要產(chǎn)物之一，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電影產(chǎn)業(yè)鏈，該項(xiàng)技術(shù)及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感交互技術(shù)等于一體，通過模擬周圍環(huán)境實(shí)現(xiàn)使用者真實(shí)情景的虛擬構(gòu)建，并力求通過虛擬環(huán)境讓感受著感受真實(shí)環(huán)境所帶來的相關(guān)感覺，尋求聽覺、視覺感官的統(tǒng)一化，從而實(shí)現(xiàn)身臨其境。一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)通過內(nèi)部虛擬環(huán)境和現(xiàn)實(shí)世界以及3D 模型的構(gòu)建讓用戶進(jìn)行使用，而用戶通過傳感器和相關(guān)控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)使用感的檢測(cè)與反饋，從而構(gòu)造了一個(gè)完整的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。由于其獨(dú)特的魅力與體驗(yàn)感，讓該項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)產(chǎn)生便備受廣大產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)注與重視，房地產(chǎn)企業(yè)利用該項(xiàng)技術(shù)在售房時(shí)向賣方者傳輸房屋的真實(shí)設(shè)計(jì)理念和設(shè)計(jì)時(shí)態(tài)，娛樂游戲領(lǐng)域也通過此項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了游戲體驗(yàn)感的較好開發(fā)，而該項(xiàng)技術(shù)的使用空間并不僅僅局限于此，如何利用好虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)并將其擴(kuò)展與自身發(fā)展的領(lǐng)域當(dāng)中是相關(guān)工作者可以研究的問題，用于智能家居則是其一。

1.2 智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概況研究

智能家居是在物聯(lián)網(wǎng)的影響之下物聯(lián)化體現(xiàn)，通過家居平臺(tái)運(yùn)用相關(guān)信息時(shí)代下的各項(xiàng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)居住的智能化。主要涉及通信、控制、綜合網(wǎng)絡(luò)等多項(xiàng)技術(shù)的支持，能讓使用者在千里之外時(shí)刻觀察到家中的相關(guān)狀況，并能利用遠(yuǎn)程控制平臺(tái)的控制手段實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備的管理，在具有智能的家居生活過程中，使用者可以通過手機(jī)或遙控對(duì)家中的各個(gè)電器和相關(guān)設(shè)備予以控制，例如使用者在出門在外時(shí)，可提前利用智能設(shè)備遠(yuǎn)程控制將家中的空調(diào)設(shè)備打開，回家后便可享受清新而舒適的居住環(huán)境。與傳統(tǒng)的生活方式相對(duì)比，智能家居在滿足了傳統(tǒng)的家居功能的基礎(chǔ)上，通過信息網(wǎng)絡(luò)和電子設(shè)備使家居生活實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)化，讓用戶的家庭生活更舒適、安全、有效和節(jié)能。該設(shè)計(jì)系統(tǒng)能優(yōu)化住戶的生活方式，為用戶更合理的安排好時(shí)間規(guī)劃，使用戶的家居生活更具有安全保障性，還可以為用戶的生活消費(fèi)起到很大的節(jié)約效果。隨著信息時(shí)代和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，該項(xiàng)技術(shù)有很強(qiáng)的上升與擴(kuò)展空間。國(guó)家對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的大力支持與該項(xiàng)技術(shù)逐漸成熟的相關(guān)趨勢(shì)也會(huì)使智能家居在未來得以普及。智能家居控制系統(tǒng)圖如圖1 所示。

圖1 智能家居控制系統(tǒng)圖

2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能家居設(shè)計(jì)中的應(yīng)用原則及注意事項(xiàng)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以讓客戶更真實(shí)的體驗(yàn)室內(nèi)家居設(shè)計(jì)，相比傳統(tǒng)的效果圖展示，客戶可以在空間中實(shí)現(xiàn)漫游式感受整個(gè)設(shè)計(jì)空間效果，用戶可以在虛擬的設(shè)計(jì)環(huán)境中通過VR 設(shè)備操控室內(nèi)的環(huán)境設(shè)計(jì)，可以親身體驗(yàn)空間的三維感受，燈光效果，色彩搭配，家居位置擺放等，從而更直觀的進(jìn)行方案的修訂探討，達(dá)到更好的設(shè)計(jì)效果。好的家居設(shè)計(jì)應(yīng)該符合用戶的視覺、心理感受，在室內(nèi)家居設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師應(yīng)將藝術(shù)和科技相融合，現(xiàn)在新型材料的品種繁多，裝飾風(fēng)格多種多樣，客戶的需求也是各有不同，人們的生活品質(zhì)逐步提高，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能家居設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可以有效提高設(shè)計(jì)的時(shí)效性，優(yōu)化設(shè)計(jì)質(zhì)量。設(shè)計(jì)師運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件根據(jù)客戶的房型進(jìn)行模型制作，通過建模，材質(zhì)，貼圖等手段將設(shè)計(jì)好的空間通過漫游的效果對(duì)用戶進(jìn)行展示。

2.1 智能家居設(shè)計(jì)原則

智能家居設(shè)計(jì)中，實(shí)用便捷性是家居設(shè)計(jì)的核心要求，智能家居設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是為了給用戶提供一個(gè)舒心、便捷、高效的居住環(huán)境，提升住戶的生活品質(zhì)。其次是安全性問題，要保障整個(gè)智能系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，要設(shè)計(jì)好應(yīng)對(duì)各種突發(fā)事件的安全保障系統(tǒng)，應(yīng)對(duì)隱患問題的發(fā)生。大數(shù)據(jù)時(shí)代下，對(duì)于智能系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)安全更是提出了高要求，要對(duì)智能系統(tǒng)在運(yùn)作中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)起到保護(hù)作用，要避免智能系統(tǒng)數(shù)據(jù)被黑客攻破，對(duì)用戶家庭隱私安全造成威脅。最后是輕巧性原則，用戶可以不用對(duì)家中的線路進(jìn)行改動(dòng)，就可以自由組合搭配性價(jià)比高的智能產(chǎn)品。

2.2 智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

智能家居系統(tǒng)的的控制形式在除了使用遙控器控制外，也可以包括WEB 端控制和本地控制，還有手機(jī)的遠(yuǎn)程操作控制。智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)程序，進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的工作效率，應(yīng)注重智能系統(tǒng)在家居生活中使用的便利性與直觀性。在智能家居設(shè)計(jì)里最核心關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是系統(tǒng)安裝的過程。室內(nèi)設(shè)計(jì)的線路設(shè)計(jì)的質(zhì)量問題直接關(guān)系到到用戶今后使用的便捷性以及安裝維修成本的高低。所以系統(tǒng)安裝一定要簡(jiǎn)單布線，安裝步驟簡(jiǎn)單，用戶容易操作智能系統(tǒng)。安裝完成后，一定要反復(fù)的測(cè)試系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程，同時(shí)還要通過進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)試對(duì)智能系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問題所在并進(jìn)行處理。

家居智能系統(tǒng)有時(shí)會(huì)因?yàn)椴僮黝l繁而導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂現(xiàn)象發(fā)生，比如室內(nèi)空調(diào)的溫度，水電的數(shù)據(jù)等等。所以要嚴(yán)控好這些生活的數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性，避免導(dǎo)致數(shù)據(jù)的流失泄露住戶個(gè)人隱私造成的隱患問題，影響到用戶的家居生活。還要防止黑客惡意攻破用戶的家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行不法行為，就用戶家居安全造成威脅，所以智能系統(tǒng)大數(shù)據(jù)的的處理上要注意到安全性的保障。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)與智能家居的融合應(yīng)用

3.1 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的智能家居結(jié)構(gòu)分析

智能建筑和智能家居的概念最先在美國(guó)提起，該項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)產(chǎn)生便備受廣大家庭的歡迎，就我國(guó)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和智能家居的相關(guān)構(gòu)造還較為欠缺，仍處于基礎(chǔ)開發(fā)狀態(tài)，但隨著信息技術(shù)的逐步突破，許多領(lǐng)域被大量使用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，建筑企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)更好的智能家居，也開始大范圍應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)被應(yīng)用于智能家居體系當(dāng)中主要由各個(gè)子系統(tǒng)組成，包括檢測(cè)系統(tǒng)：主要關(guān)注檢測(cè)用戶的相關(guān)指令，通過用戶的指令分解達(dá)到操作智能家居相關(guān)設(shè)備的目的；反饋系統(tǒng)：主要關(guān)注系統(tǒng)檢測(cè)后控制智能家居設(shè)備后的相關(guān)體系反饋，讓用戶能實(shí)時(shí)監(jiān)控智能家居設(shè)備狀態(tài)；傳感器系統(tǒng)：該系統(tǒng)是一個(gè)雙向系統(tǒng)，一方面既感知客戶使用者的相關(guān)操作命令并將其作用與智能家居體系當(dāng)中，另一方面作為連接體系實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的反饋；建模模塊：該模塊主要利用3D 模型獲取現(xiàn)實(shí)生活中智能家居體系設(shè)備的相關(guān)內(nèi)容并達(dá)到現(xiàn)實(shí)世界的三維表示狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的構(gòu)建與更好的控制。

3.2 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在智能家居中的實(shí)踐應(yīng)用

山東華宇工學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)堅(jiān)持“能實(shí)不虛，虛實(shí)結(jié)合”的原則。對(duì)因安全性差，成本高昂、時(shí)空受限而難以實(shí)現(xiàn)，但受面廣、重要的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè)。就目前城市化發(fā)展進(jìn)程逐步加快的趨勢(shì)來看，虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)入確實(shí)在智能家居中得以推廣，許多家庭影院、KTV 體驗(yàn)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等多樣的設(shè)備均引入與智能家居當(dāng)中，使用智能家居的人均可在千里之外利用相關(guān)遙控設(shè)備對(duì)家庭的各項(xiàng)家居電子系統(tǒng)進(jìn)行控制，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控與便利使用的特點(diǎn)。許多使用者在體驗(yàn)過智能家居后便希望該項(xiàng)技術(shù)能夠得以普及，雖然在目前我國(guó)的智能家居體系距離普及還有一定的時(shí)間，但就目前的發(fā)展現(xiàn)狀看，仍具有較強(qiáng)的推動(dòng)力量。

1）VR 設(shè)備在智能家居的使用。VR 設(shè)備在智能家居的使用是一個(gè)典型的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用于智能家居中的例子，首先，該設(shè)備能作為一種智能產(chǎn)品能促進(jìn)家電產(chǎn)品的智能化，這主要表現(xiàn)在人們?cè)谑褂肰R 設(shè)備的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生一定的使用習(xí)慣，而VR 設(shè)備會(huì)將這些使用習(xí)慣通過智能化的服務(wù)存儲(chǔ)于其他家電設(shè)備當(dāng)中，從而讓家電產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了一定的智能化，在未來的使用過程中極大的利用了使用者的使用習(xí)慣提供智能性的服務(wù)，為生活的便利化奠定了基礎(chǔ)。此外，許多VR 設(shè)備在智能家居中的使用主要用于娛樂活動(dòng)，利用多樣的VR 設(shè)備構(gòu)造了娛樂系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能和娛樂的交融，豐富了生活形式。例如利用VR 設(shè)備，使用者可以在家中感受北京博物館、故宮的宏偉景象，其畫面感與相關(guān)經(jīng)歷君向親臨現(xiàn)場(chǎng)般感受，在觀影過程中利用VR 設(shè)備也能讓自己與家人感受電影般的畫面，體會(huì)專業(yè)世界中的視聽感覺，實(shí)現(xiàn)足不出戶的智能體驗(yàn)。最后，部分虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與智能家居的融合體現(xiàn)于居家運(yùn)動(dòng)過程，現(xiàn)階段許多人利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在家中引入相關(guān)VR 設(shè)備實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，VR 設(shè)備給使用者創(chuàng)造了相關(guān)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景，例如網(wǎng)球場(chǎng)、滑雪場(chǎng)等，使用者可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)居家運(yùn)動(dòng)，從而促進(jìn)更便捷化的生活。

2）虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供三維場(chǎng)景漫游，促進(jìn)智能家居的消費(fèi)。智能家居作為一種新型消費(fèi)生活理念已經(jīng)開始擴(kuò)展，但目前對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的具體生活狀態(tài)和使用狀況并不具有普及，許多人并不能理解智能家居所代表的相關(guān)含義，從而限制了客戶使用。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則可以有效提高客戶對(duì)智能家居的理解程度，通過柜臺(tái)前的3D 展示技術(shù)，可以讓客戶身臨其境的感受智能家居的魅力，從而讓客戶愿意消費(fèi)智能家居。例如客戶可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以第一操作人的身份對(duì)智能家居進(jìn)行體驗(yàn)式消費(fèi)，從而更加了解智能家居的相關(guān)含義、內(nèi)涵以及體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了智能家居的推廣。該項(xiàng)技術(shù)在目前智能家居的消費(fèi)過程中已有涉及，這主要是因?yàn)閷?shí)物的智能家具展示成本太高，根本無法滿足消費(fèi)需求，而在計(jì)有狀態(tài)下的展示工作也不能讓客戶充分的理解智能家居的含義和內(nèi)容，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則很好的解決了此問題，既縮減了智能家居的展示成本，又讓客戶對(duì)智能家居的具體含義和內(nèi)容有了更深刻的了解，實(shí)現(xiàn)了智能家居的消費(fèi)促進(jìn)。此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為智能家居的個(gè)性化提供了良好的基礎(chǔ)和實(shí)現(xiàn)條件，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，客戶可以第一視角的身份感受智能家居所帶來的相關(guān)便利和體驗(yàn)，同時(shí)還可讓客戶根據(jù)自己的自身感受和需求進(jìn)行修改，從而達(dá)到個(gè)性化的家具設(shè)計(jì)方案實(shí)施，這為更好地消費(fèi)智能家居和構(gòu)建智能家居的實(shí)用化提供了良好的途徑，特別是部分消費(fèi)者利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可將腦海中的個(gè)性化方案展示出來，并將此方案交與專業(yè)人員進(jìn)行評(píng)估與評(píng)價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)化的定制基礎(chǔ)上，促進(jìn)客戶滿意度的提升，更好地實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)促進(jìn)，也讓客戶對(duì)智能家居的體驗(yàn)更加深入，從而減少了使用者的消費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能家居產(chǎn)品為用戶提供了極大的便利化，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)突破了傳統(tǒng)的家居設(shè)計(jì)空間的限制，用戶可以通過遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)家居，而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更是為智能家居的使用與消費(fèi)帶來了好處，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能家居消費(fèi)內(nèi)容的豐富化，使用者可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行深入實(shí)際的觀影體驗(yàn)和娛樂系統(tǒng)構(gòu)建，同時(shí)，該項(xiàng)技術(shù)還為智能家居的消費(fèi)提供了良好的基礎(chǔ)，相關(guān)消費(fèi)者可以利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的模仿功能，讓客戶以第一視角的身份感受虛擬現(xiàn)實(shí)和智能家居的魅力，從而利用更個(gè)性化的消費(fèi)方式實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者消費(fèi)風(fēng)險(xiǎn)的降低和相關(guān)企業(yè)銷售收入的增加。