智能家居探源與設計

袁健翔

摘 要 智能家居的概念很早就存在，隨著科技的發展，嵌入式技術與互聯網、物聯網等技術發展越來越成熟，智能家居由構想慢慢變成現實。本文通過對于智能家居系統的歷史與現狀進行分析，通過分析獲得智能家居系統中常用的關鍵性技術，對于智能家居系統與各種科技結合的實現進行了構想，并提出具體的智能家居設計的簡例，最后，對于智能家居系統進行了總結與技術展望。

關鍵詞 智能家居；嵌入式系統；物聯網；人機交互

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 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，利用互聯網、物聯網和人工智能電子家居，輔以一體化布線技術、安全預備技術、智能化控制技術與無線通信技術來實現一種既可以進行高效、便利進行個人定制化服務的居住環境，又可以成為人性化、環境友好性的安全居住管理地。這種概念是伴隨著計算機技術、互聯網技術、物聯網技術發展而自然誕生的新興概念。

智能家居的有著非常豐富的應用與非常光明的發展前景。智能家居的發展依賴計算機技術、互聯網技術、物聯網技術與信息產業的發展，而同時，是智能家居的發展導致的市場發展又反過來促進了計算機技術、互聯網技術、物聯網技術與信息產業等行業的第二次發展浪潮。

同時，移動終端的飛速發展以及WiFi技術更加廣泛的使用也讓智能家居的發展如虎添翼，如智能手機等移動終端已經代替傳統遙控器，增強了這些技術的普遍性和易用性，而WiFi技術則減少了傳統技術中布線的麻煩，使智能家居的控制更加便利互不干擾，可以預見到，WiFi技術可以把各個用電設備連接至互聯網，將其信息上傳至服務器上，使設備狀態、環境信息等大量數據的共享成為可能，信息的共享與零延遲響應將是未來的發展趨勢。

隨著社會在飛速發展，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。隨著市場居住環境更加安全舒適要求的不斷增大，人性化科技的進步和大規模生產廠商的介入，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 智能家居的發展歷程與現狀

1.1 國外的發展現狀

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的建筑技術公司對其的空調、電梯以及防火設備進行了信息化與整合化，并與互聯網進行了連接，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出來。

大量采用電子技術的家用電器面市于20世紀80年代，在這種環境下，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、互聯網與安全防護網絡等一個個獨立的個體聯系起來，形成有機的一個整體。快到90年代時候，已經可以用總線技術來對住宅中的家電設施、通信設備與安防設施進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”經過7年終于建成。其耗資巨大，光電纜就長達52英里，將房間里面的所有電器設備連接成網絡，并用觸控感應器控制室內每個房間的照明，可以自動調整諸如音樂、燈光、室溫等。“未來之家”超前了那個年代的互聯網技術與控制技術，用一個仿佛藝術品的智能家居體系，來向世人展示人類未來智能生活的場景。但在當時，其高昂不菲的造價、為所未聞的科技技術，讓普通大眾望塵莫及。

但近年來，隨著智能家居技術的成熟、電信網、廣播電視網、互聯網融合的實現、物聯網的新興，以及人們生活水平的提升伴隨著消費觀念的轉變，智能家居市場開始了快速的發展，人們追求更加自動、舒適、人性化、安全化與環境友好化的生活變得更加可行起來。通過十余年的發展，智能家居已在我們不知不覺的情況下走進千家萬戶。

1.2 國內的發展現狀

智能家居行業作為一種新興的產業，正處在一個比較適合發展與前進的黃金時期。在現階段，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去尋常百姓家，人們對于智能家居的消費觀也會漸漸形成。綜合來看，智能家居的前景還是非常樂觀的。基于以上分析，智能家居行業市場得到了很多的公司企業的重視與研究，很多新興的優秀品牌異軍突起，成為了智能家居行業中的領頭羊。在我國，智能家居已經有了數十年的歷史，從一開始只存在于人們的幻想中，到現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年智能家居在國內起步一直到1999年，智能家居行業在黑暗中摸索著前進，慢慢地熟悉著產品概念，在這幾年里，國內尚未成立專業的生產廠家。

在之后的6年，也就是2000至2005年里，國內開始涌現出大大小小近50家相關企業，國內智能家居市場進入開創階段，各種的技術培訓體系逐漸成型，市場運行手段也漸漸趨于成熟。此時國內市場中還沒有出現國外的智能家居產品。

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

2011年后，智能家居市場終于重新展現出活力，在房地產業受到限制的大背景下，行業迎來了一個全新的轉機，智能家居市場再次飛速發展。同時，協議與技術標準開始出現主動互通和融合的趨勢，跨行業并購現象開始出現，甚至漸漸成為主流現象。這段時間是智能家居發展最為快速的一個階段，其發展不可預測，智能家居以住宅家庭為主要發展地，成為了各大智能家居公司爭奪的制高地。

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

2 智能家居系統中常用的關鍵技術

我們通過查閱相關的文獻，得出智能家居系統中常見的關鍵技術主要有以下四種：

第一，布線系統：智能家居的布線系統完成了由有線到無線的升華，在傳統的家具系統中，各個智能設備的布線以電線、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，而隨著無線網絡與通信技術的發展，使用無線方式進行控制將成為一種新的發展趨勢，使智能家居的使用更加自由和便利。

第二，互聯網及物聯網技術：以互聯網為核心和基礎，物聯網將任何物品與物品之間的聯系呈現給了用戶。而互聯網技術使得人與人之間的聯系更加便利與密切。互聯網及物聯網技術在智能家居中的應用即在于將住宅中各個智能家居設備與互聯網聯通并實現用戶與設備的互動。

第三，數據庫技術：作為信息系統的一個核心技術，數據庫技術通過對數據的統一組織和管理，利用應用管理系統最終實現對數據的處理、分析和理解。對于單個家庭來說，智能家居數量較少，所含信息量也低，但在大型購物商場或大型住宅區，眾多智能家居構建在一起，此時數據庫的優勢便體現出來。

第四，人機交互技術：人機交互技術，英文名為Human–Machine Interaction，是指通過計算機的輸入、輸出設備，來有效實現人與計算機對話的技術。其在智能家居系統中可具體體現在智能系統更加人性化地和用戶進行交流，提升用戶體驗感和舒適度。

3 智能家居構想與簡例

本文提出了是對智能家居系統一個可行的構想：這一套完整的智能家居系統應當包括設備、控制端、以及基于互聯網的數據處理終端。可行的智能家居包括智能控制的燈、空調、空氣凈化器、新風系統、門、窗、攝像頭、衣柜等各種設備，它們通過家中的WiFi網絡和數據庫和控制端相連，而控制端可以為智能手機，通過智能手機中的一個應用程序就可以遠程控制這些設備，同時這些設備和智能手機以及來自網絡的數據一起可以構成一個完整的網絡結構，系統可以通過溫度數據以及用戶的GPS位置數據自動的打開空調，通過空氣質量數據選擇開關窗戶和打開凈化器，通過門、窗、攝像頭的數據構建起一個安全網絡，智能地判斷并適時向用戶發出警報，這些數據同時也可以用于燈光的自動開關等。

試想，當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，此前系統通過你的位置和習慣已提前分析出你將歸來，空調打開，室溫已降到了你最習慣的溫度，屋內的空氣也保持著清新。

4 結語和展望

智能家居擁有著無比光明的發展前景，我們可以預見，在互聯網技術與物聯網技術、信息技術、控制技術、生態觀念等科技極大發展的情況下，智能家居將步入千家萬戶，有極大的發展潛力。本文提出的智能家居設想也是根據21世紀的科技水平而進行的一體化的設想，具有一定的可行性。但以上的設計還僅僅局限于理論知識方面，需要進一步的發現、探索、完善。我們相信智能技術終將滲透進生活的每個角落，從最根本上改變人們的生活方式，為它的用戶提供舒適智能的每一天。

參考文獻

[1]朱敏玲，李寧.智能家居發展現狀及未來淺析[J].電視技術，2015（4）：82-85，96.

[2]鄧中祚.智能家居控制系統設計與實現[D].哈爾濱工業大學，2015.

[3]杜坤坤.面向智能家居的虛擬人交互方法與技術的研究[D].北京：北京科技大學，2015.

[4]張進.適合老年人的智能家居設計研究[D].北京：北京理工大學，2015.

[5]孟平.多功能智能家居系統的設計與實現[D].北京：哈爾濱理工大學，2014.endprint