物聯(lián)網技術的智能家居系統(tǒng)設計與應用

美的集團IoT 羅振宇

得益于物聯(lián)網技術的廣泛應用，人們的家居環(huán)境呈現(xiàn)出更便捷、舒適、智能的趨勢。而隨著物聯(lián)網技術的不斷更新優(yōu)化，其與智能家居系統(tǒng)進一步融合。在此背景下，本文分別簡述了物聯(lián)網與智能家居的內涵及物聯(lián)網技術在智能家居系統(tǒng)設計中的應用現(xiàn)狀，并從智能家居系統(tǒng)設計以及在智能家居系統(tǒng)中的應用策略兩方面對物聯(lián)網技術下智能家居系統(tǒng)的搭建展開探討。希望能夠為物聯(lián)網技術在智能家居系統(tǒng)中的應用提供一些指引，同時完善智能家居系統(tǒng)建設，進而為使用者打造一個智慧型家居環(huán)境。

1 物聯(lián)網智能家居

顧名思義，物聯(lián)網智能家居的內涵是將物聯(lián)網技術融入傳統(tǒng)家居系統(tǒng)，使家居系統(tǒng)更智能化，家居環(huán)境更智慧可控。其中，物聯(lián)網技術是在各連接技術的協(xié)議約定及約束下，將目標物體或信息與互聯(lián)網連接起來從而實現(xiàn)信息的傳播與交流。從提出智能家居理念至今，已有相當長一段時間，但由于各廠家技術水平等因素的限制，智能家居行業(yè)的智能化水平并不高。同時，現(xiàn)階段的智能家居功能仍存在分割，智能家居間的關聯(lián)性并不強。以某品牌為例，某品牌旗下有許多智能家居產品，例如某品牌智能電視，使用者可通過語音或手機連接等形式控制電視，但與其旗下的其他智能家居產品卻關聯(lián)不大。而物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的目標是將住宅內所有智能家居產品的網絡連接起來，并搭建成一套流暢的物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)。近年來，通信技術與物聯(lián)網技術的發(fā)展，為智能家居行業(yè)的飛速發(fā)展提供了堅實的技術基礎。以住宅為主要“戰(zhàn)場”，越來越多的企業(yè)將物聯(lián)網技術應用于智能家居系統(tǒng)的設計與開發(fā)中，并取得了一定的突破。但由于我國物聯(lián)網技術相較于部分國家起步晚，因此其在智能家居系統(tǒng)中的應用時間也相對較短，成本也較高。因此，為提高智能家居的舒適性、降低智能家居的成本，提高用戶體驗，研究基于物聯(lián)網技術的智能家居系統(tǒng)的設計與應用是十分有必要的。

2 基于物聯(lián)網技術的智能家居系統(tǒng)設計

通過對智能家居市場進行分析總結，提煉出智能家居主要消費者的消費需求、消費行為以及消費能力等內容，并以消費者的需求與消費行為作為出發(fā)點，結合物聯(lián)網技術的特點，而設計了本智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)由主控制系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)組成，并且每個子系統(tǒng)都是根據智能家居的需求進行系統(tǒng)的設計與完善的。各系統(tǒng)間的關系與功能的實現(xiàn)如下：

2.1 主控系統(tǒng)

主控系統(tǒng)是整個智能家居系統(tǒng)的核心，猶如人的大腦一樣，起著指揮控制整個系統(tǒng)的作用。主控系統(tǒng)對下連接三個功能系統(tǒng)：人體交互系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)。主控系統(tǒng)發(fā)出指令，通過物聯(lián)網連接技術傳達到各子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)根據指令做出對應的操作，形成主控系統(tǒng)掌控全局的局面，實現(xiàn)了住宅內智能家居的高度連接與信息互通。同時，各子系統(tǒng)間的配置、控制等信息也存儲于主控制系統(tǒng)中，用戶可在家居系統(tǒng)中查詢及發(fā)出指令。此外，主控系統(tǒng)可通過物聯(lián)網連接技術與局域網相連接，以實現(xiàn)與住宅外部的網絡之間的交流。

2.2 人機交互系統(tǒng)

人機交互系統(tǒng)是連接主控制系統(tǒng)與使用者的重要橋梁，主要功能是實現(xiàn)使用者與主控制器之間的溝通與交流，溝通交流媒介是計算機、手機等電子設備以及遙控、語音等交流方式。人機交互系統(tǒng)與使用者間的交互包括內部交流與外部交流。內部交流是指在智能家居系統(tǒng)內置網關，通過物聯(lián)網技術將住宅內家居產品連接起來。使用者不僅可以對所有智能家居進行控制，還能在室外其他有互聯(lián)網的場所，通過互聯(lián)網實時查看家居情況與發(fā)出指令，使用戶即使不在家中也能實現(xiàn)對家內的智能家居的遠程控制。如將智能家居系統(tǒng)與熱水器連接，使用者在下班前打開智能家居系統(tǒng)APP并下達燒水的指令，熱水器便能根據指令進行燒水，當使用者到家時便能洗上熱水澡。同時，當使用者在室內時，可通過語音控制室內家居，增強了使用者使用家居產品的便利性。對外交流主要是報警系統(tǒng)和感知系統(tǒng)，比如：智能家居系統(tǒng)與外部網絡連接，若室內發(fā)生煤氣或有毒其他泄露等問題時，通過系統(tǒng)中的傳感器檢測到異常，并予以識別，而后可通過智能家居系統(tǒng)進行報警。

2.3 安防系統(tǒng)與家電控制系統(tǒng)

安防系統(tǒng)與家電控制系統(tǒng)是物聯(lián)網技術下智能家居系統(tǒng)的功能系統(tǒng)，是執(zhí)行指令的主要系統(tǒng)。安防系統(tǒng)主要負責保障室內安全，通過安裝煙霧傳感器、紅外線對射儀等家居設備并將其納入智能家居系統(tǒng)網絡架構中，能檢測到是否有外人入侵以及是否有濃霧或毒氣。家電控制系統(tǒng)是在人機交互系統(tǒng)下，根據通過互聯(lián)網、遙控器、語音等方式發(fā)出的指令進行操作，家電控制系統(tǒng)從主控制系統(tǒng)中獲取指令后，對室內智能的窗簾、插座及開關、電視等智能家居進行控制。由于家電控制系統(tǒng)執(zhí)行區(qū)域為室內，家居間距離較近，因此家電控制系統(tǒng)執(zhí)行指令主要通過WIFI、藍牙等近距離物聯(lián)網通信技術來實現(xiàn)指令的傳達并進行相應的操作，具有穩(wěn)定性較強且成本低的特點。

3 物聯(lián)網技術下智能家居系統(tǒng)應用策略

物聯(lián)網技術下，智能家居系統(tǒng)的設計除系統(tǒng)的搭建與機制的建立外，還需要注意如何能促進物聯(lián)網技術在智能家居系統(tǒng)中更好的應用。系統(tǒng)的設計與物聯(lián)網技術的應用可從以下幾個方面入手：

3.1 把握物聯(lián)網技術知識

物聯(lián)網技術本身具有一定的深度與廣度，主要體現(xiàn)在兩方面：一方面是物聯(lián)網技術的深度，即物聯(lián)網技術領域知識多，理論性較強；另一方面是物聯(lián)網技術的廣度，物聯(lián)網技術不僅要學習本專業(yè)知識，還需要學習了解其他相關專業(yè)以及行業(yè)的情況，才能更好的應用物聯(lián)網技術。因此，學習物聯(lián)網技術相關知識存在一定的難度，在智能家居系統(tǒng)設計與實際應用中難度系數(shù)較大。在此背景下，基于物聯(lián)網技術的智能家居系統(tǒng)的設計需要設計者深入學習物聯(lián)網技術的理論知識，并通過實踐的方式不斷強化自身的綜合能力，用豐富的物聯(lián)網技術知識與經驗武裝自己，以便能在較短時間內打造好物聯(lián)網技術下的智能家居系統(tǒng)。

3.2 以使用者需求為導向進行系統(tǒng)設計

智能家居系統(tǒng)的產生與發(fā)展歸根結底是人們消費需求的驅動，近年來人們生活水平不斷提高，他們在挑選購買家居時更傾向于舒適智能的家居。因此，物聯(lián)網技術在智能家居中的應用還需要考慮到消費者的消費需求，根據消費需求來優(yōu)化及完善物聯(lián)網技術，加強物聯(lián)網技術在智能家居系統(tǒng)中的實用性、完善智能家居系統(tǒng)。同時，智能家居系統(tǒng)的設計應簡化操作流程，使基于物聯(lián)網技術的智能家居系統(tǒng)的操作簡單化、上手容易化，才能提高用戶體驗滿意度，從而發(fā)揮出物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的真正作用。

3.3 培養(yǎng)復合型物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)開發(fā)人才

物聯(lián)網技術本身的難度大，且其在智能家居系統(tǒng)設計與應用中的難度系數(shù)高，導致對相關技術人員的要求也高。即，智能家居系統(tǒng)的設計與應用，離不開綜合素質高的復合型人才。智能家居企業(yè)可定期對系統(tǒng)設計開發(fā)人員進行理論培訓，讓他們更好的掌握物聯(lián)網技術理論；并鼓勵研發(fā)設計人員大膽嘗試、勇于實踐，給予他們更多實踐操作的機會，從而提高智能家居系統(tǒng)設計開發(fā)人員的實操能力。同時，培養(yǎng)他們嚴謹認真、樂于探索的工作態(tài)度。目前有許多系統(tǒng)設計人員，并不愿主動探索物聯(lián)網技術與智能家居系統(tǒng)之間的應用可能性，使得物聯(lián)網技術的應用常常浮于表面。因此，智能家居系統(tǒng)開發(fā)人員應主動深入鉆研物聯(lián)網技術，并在日常生活中探索提煉智能家居系統(tǒng)使用者的需求，根據使用者的反饋及時更新系統(tǒng)的功能。

總而言之，物聯(lián)網技術的應用為完善智能家居系統(tǒng)的功能及改善其性能從而提高智能家居行業(yè)發(fā)展水平帶來了無限可能性。本文基于物聯(lián)網技術的應用與發(fā)展，以消費者的需求為導向設計了由主控系統(tǒng)作為“中樞神經”，交互系統(tǒng)、安防系統(tǒng)以及家電控制系統(tǒng)作為子系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)將住宅內的所有智能家居產品利用物聯(lián)網技術連接起來，實現(xiàn)了以主控系統(tǒng)控制其他子系統(tǒng)的功能，提高了智能家居系統(tǒng)的便捷性與控制性。但就目前我國物聯(lián)網智能家居系統(tǒng)的設計與應用程度來看，物聯(lián)網技術在智能家居系統(tǒng)設計與應用中還存在著技術瓶頸，需要從強化物聯(lián)網技術專業(yè)知識、培養(yǎng)復合型人才以及加強以需求為導向的智能家居系統(tǒng)設計與完善，進而充分發(fā)揮物聯(lián)網技術促進智能家居行業(yè)發(fā)展的應用價值。