智能空調(diào)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)探討

黃志斌

（深圳市中易騰達(dá)有限公司 深圳 518172）

引言

現(xiàn)代空調(diào)正進(jìn)入智能時(shí)代，空調(diào)智能模塊與傳統(tǒng)空調(diào)的結(jié)合即產(chǎn)生了智能空調(diào)，本文探討如何實(shí)現(xiàn)智能模塊與掛壁空調(diào)的結(jié)構(gòu)結(jié)合，提升空調(diào)的用戶體驗(yàn)。具體的主要討論智能成像模塊及智能語(yǔ)音模塊等在空調(diào)中的使用。

智能成像模塊相當(dāng)于空調(diào)的眼睛及溫度感知神經(jīng)，有了這個(gè)模塊，空調(diào)就能感知外界的圖像、溫度等信息，并通過(guò)處理和輸出系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能防火、智能防盜、智能手勢(shì)輸入、智能送風(fēng)(風(fēng)隨人動(dòng)或自動(dòng)避人)、智能調(diào)溫等功能，成像硬件則主要有攝像頭、紅外等影像成像設(shè)備，用于獲取數(shù)據(jù)。智能語(yǔ)音模塊相當(dāng)于空調(diào)的耳朵和嘴巴，主要應(yīng)用在用戶語(yǔ)音交互領(lǐng)域，主要通過(guò)麥克風(fēng)陣列接收，通過(guò)喇叭播放。

1 智能成像模塊的結(jié)構(gòu)方案選擇原則

1）由于掛機(jī)大部分安裝在房間內(nèi)[1]，特別是臥室中，而現(xiàn)在大部分空調(diào)屬于云空調(diào)，有些企業(yè)也稱為物聯(lián)網(wǎng)空調(diào)，這種與互聯(lián)網(wǎng)連接的空調(diào)，盡管在程序上可以控制攝像頭的關(guān)閉，但仍容易受到網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊和挾持，使家庭隱私暴露在網(wǎng)絡(luò)下和黑客的掌控中，對(duì)于居家安全，存在很大隱患。故除了優(yōu)化程序外，還需要有專門的機(jī)械動(dòng)作和設(shè)備去關(guān)閉攝像頭，而不能僅僅靠程序關(guān)閉。

2）由于需要對(duì)整個(gè)房間進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，攝像頭應(yīng)該設(shè)計(jì)在空調(diào)的正面，而不適合設(shè)計(jì)在側(cè)面和頂部等位置。

3）由于空調(diào)屬于制冷產(chǎn)品，容易凝露和發(fā)熱，而攝像頭在空調(diào)凝露的位置容易產(chǎn)生水霧，影響使用效果，而在發(fā)熱的位置，容易影響其使用壽命。故攝像頭不應(yīng)該設(shè)計(jì)在空調(diào)出風(fēng)口內(nèi)部，并且需要離出風(fēng)口保持一定距離。

4）所選擇的位置離空調(diào)整機(jī)的電控系統(tǒng)盡量接近，減少走線長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。

2 智能成像模塊的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)以上原則，現(xiàn)提出一種設(shè)計(jì)在空調(diào)導(dǎo)風(fēng)條右后部，中框右側(cè)的攝像模塊結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)既滿足上述原則，也具有很高的實(shí)用性，已經(jīng)經(jīng)過(guò)生產(chǎn)和實(shí)際使用的驗(yàn)證，本文以筆者參與的已經(jīng)批量生產(chǎn)的空調(diào)[2]為例，具體實(shí)施如下介紹：

圖1是空調(diào)導(dǎo)風(fēng)條合起來(lái)的狀態(tài)，這時(shí)候智能成像模塊由于導(dǎo)風(fēng)條的遮擋，不能起到攝像的作用，有效保護(hù)了用戶隱私。

圖1 攝像模塊隱藏狀態(tài)圖

圖2是空調(diào)導(dǎo)風(fēng)條打開的狀態(tài)，這時(shí)候智能成像模塊的攝像頭露出來(lái)，同時(shí)軟件也開啟相關(guān)功能，智能成像模塊開始工作，與之相關(guān)的智能手勢(shì)輸入、智能送風(fēng)、智能調(diào)溫、智能安防等功能即可開啟。這種設(shè)計(jì)的導(dǎo)風(fēng)條由于較重，可通過(guò)齒輪組件傳動(dòng)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)[3]。

圖2 攝像模塊開啟狀態(tài)圖

圖3是智能成像模塊的具體內(nèi)部安裝結(jié)構(gòu)實(shí)例，為了方便說(shuō)明，將相關(guān)部件分解調(diào)整視圖方向，其中智能成像模塊通過(guò)螺釘和卡扣安裝在模塊安裝支架上，模塊安裝支架又安裝在空調(diào)的中框上，中框再與其他部件組成一臺(tái)智能空調(diào)，可參見圖2。

圖3 智能成像模塊安裝結(jié)構(gòu)圖

3 智能語(yǔ)音的結(jié)構(gòu)方案選擇原則

1）語(yǔ)音接收設(shè)備盡量接近用戶，特別是掛壁空調(diào)，盡量做在前下方，以利于接收聲音信號(hào)。

2）語(yǔ)音接收設(shè)備遠(yuǎn)離空調(diào)出風(fēng)口，因?yàn)槌鲲L(fēng)口在空調(diào)運(yùn)行時(shí)送風(fēng)噪音[4]較大，影響接收效果。

3）語(yǔ)音播放設(shè)備盡量遠(yuǎn)離語(yǔ)音接收設(shè)備，防止語(yǔ)音接收時(shí)出現(xiàn)聲音干擾。

4）所選擇的位置離空調(diào)整機(jī)的電控系統(tǒng)盡量接近，減少走線長(zhǎng)度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。

5）接收口由于是通孔形式，需要避開容易進(jìn)灰塵的位置。

4 智能語(yǔ)音模塊的設(shè)計(jì)方案

根據(jù)以上原則，語(yǔ)音接收設(shè)備可以設(shè)計(jì)在空調(diào)的右下位置，為了提高其接收效果，可以設(shè)計(jì)兩個(gè)接收口，組成陣列，對(duì)應(yīng)位置見圖4，兩個(gè)接收口需要按照一定的距離設(shè)計(jì)，配合程序優(yōu)化，可達(dá)理想接收效果。而語(yǔ)音播放設(shè)備可以在右側(cè)或頂部，播放設(shè)備聲音出口可設(shè)計(jì)成梅花孔等形狀，但不宜過(guò)大，防止異物進(jìn)入。

圖4 語(yǔ)音接收口位置圖

智能語(yǔ)音還能通過(guò)另一種在空調(diào)外的方式實(shí)現(xiàn)，這種方式就是空調(diào)伴侶。這種空調(diào)伴侶內(nèi)部帶有紅外發(fā)射和接收元件，利用紅外通訊的方法，學(xué)習(xí)并模擬空調(diào)的遙控器遙控空調(diào)，同時(shí)這種空調(diào)伴侶設(shè)計(jì)有麥克風(fēng)和喇叭，可以單獨(dú)與用戶進(jìn)行交互，由用戶語(yǔ)音控制空調(diào)伴侶，空調(diào)伴侶再發(fā)送紅外信號(hào)控制空調(diào)?？照{(diào)伴侶的結(jié)構(gòu)有多種形式，可以做成智能插座的形式，先插入家中的普通插座取電，再通過(guò)智能插座為空調(diào)供電，如圖5為一種典型的智能插座形式的空調(diào)伴侶。

圖5 空調(diào)伴侶/智能插座

隨著USB插口的普及，空調(diào)伴侶也可做成Dongle的形式，直接插在能用USB供電的地方，即可語(yǔ)音控制空調(diào)，如圖6。通過(guò)空調(diào)伴侶的方式，可以使語(yǔ)音接收口離空調(diào)口的距離較大，離用戶較近，提高語(yǔ)音識(shí)別，同時(shí)無(wú)線連接的方式擺脫了空調(diào)機(jī)體和走線的限制，使普通非語(yǔ)音空調(diào)也可變?yōu)橹悄苷Z(yǔ)音空調(diào)。使空調(diào)的功能更輕易的得到升級(jí)。

圖6 空調(diào)伴侶Dongle

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上的方案，即可使空調(diào)成為能看、能聽、能交流的智能產(chǎn)品。其中，由于空調(diào)導(dǎo)風(fēng)條開合是其工作的必要過(guò)程，智能成像模塊方案巧妙利用了其工作情況作為攝像頭關(guān)閉的設(shè)備，而不用另外設(shè)計(jì)一套運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，方便可靠，也有利于控制生產(chǎn)成本；同時(shí)該位置在前方，利于采集數(shù)據(jù)；離出風(fēng)口有一定距離，可防止空調(diào)制冷制熱對(duì)其產(chǎn)生的不利影響；而一般掛機(jī)電控系統(tǒng)在空調(diào)右側(cè)，故其離電控系統(tǒng)也較近，走線短，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，也兼顧了美觀性的原則。機(jī)體內(nèi)的語(yǔ)音設(shè)計(jì)方案一體化較好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔；空調(diào)伴侶方式的語(yǔ)音方案則適應(yīng)性強(qiáng)，適用普通空調(diào)的升級(jí)使用。本文提出的空調(diào)智能功能實(shí)現(xiàn)方案，結(jié)合了空調(diào)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)巧妙，利于大批量生產(chǎn)，有利于推動(dòng)智能高新技術(shù)在空調(diào)行業(yè)的發(fā)展。