談智能家居

王 颶

(山西華遠(yuǎn)現(xiàn)代物流有限公司，山西 太原 030003)

0 引言

近些年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，智能化技術(shù)、信息化技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新興科技日新月異地進(jìn)步，智能家居、智慧小區(qū)和智慧生活已經(jīng)浮現(xiàn)在人們的眼前和現(xiàn)實(shí)中，它們不僅僅是宣傳媒體關(guān)注報(bào)道的熱點(diǎn)，也是許多生產(chǎn)企業(yè)青睞涉足的領(lǐng)域。現(xiàn)在，人們已經(jīng)意識(shí)到，智能家居已經(jīng)成為現(xiàn)代家庭生活追求的目標(biāo)，必將成為人們新的生活模式。

1 智能家居的概念

智能家居并不是單一的智能設(shè)備的簡(jiǎn)單組合，而是一個(gè)集成性的系統(tǒng)體系，它通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將家里的燈光、音響、電視、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、電動(dòng)門(mén)窗甚至燃?xì)夤艿赖人泄狻㈦姟⒙曉O(shè)備連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)多種控制手段和智能化功能，用戶可以使用智能終端(如智能手機(jī)、平板、筆記本等)，即可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)了解家里的監(jiān)控畫(huà)面，并實(shí)現(xiàn)控制家里的相應(yīng)設(shè)施。

1.1 智能家電

智能家電是一種新型的家用電器產(chǎn)品，它具備某些人類(lèi)感知事物的能力，可以部分或全部替代人類(lèi)的行為，能夠通過(guò)預(yù)定的程序來(lái)正確思維、準(zhǔn)確判斷、有效執(zhí)行來(lái)為人們服務(wù)。智能家電具有網(wǎng)絡(luò)化、智能化、開(kāi)放性、節(jié)能化的特點(diǎn)。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)是以感知為目的，利用局域網(wǎng)絡(luò)或互聯(lián)網(wǎng)等通信技術(shù)把傳感器、控制器、機(jī)器、人和物等通過(guò)某種新方式聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物相連，從而建成信息化、遠(yuǎn)程管理控制和智能化的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展，是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，是具體的業(yè)務(wù)和應(yīng)用。

1.3 云計(jì)算

云計(jì)算，通俗點(diǎn)講就是把以前需要本地處理器計(jì)算的數(shù)據(jù)任務(wù)交到遠(yuǎn)程服務(wù)器上去完成，它可以把世界各地的高效計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池，使終端用戶能按需享用“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力。云計(jì)算可以分為基礎(chǔ)平臺(tái)、管理中心、應(yīng)用中心、安全中心等幾個(gè)類(lèi)型。智能家居就是一個(gè)小型物聯(lián)網(wǎng)，它有龐大的硬件群，這個(gè)硬件群搜集了龐大的數(shù)據(jù)和信息，這些信息的穩(wěn)定性和可靠性必須建立在良好的硬件基礎(chǔ)上，這就需要容量足夠大的存儲(chǔ)設(shè)備。云計(jì)算將龐大的數(shù)據(jù)集中起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能家居自動(dòng)管理。

云計(jì)算的主要特點(diǎn)：非實(shí)體性、可靠性、普遍適用性、可拓展性、按需服務(wù)、低成本。

2 智能家居的主要特征

智能家居使人們的生活更加舒適、便捷、節(jié)能、環(huán)保、安全，更加豐富多彩，智能家居的特征可以歸納為操作方式多樣化、提供便利的服務(wù)、滿足不同的需求和系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

2.1 操作方式多樣化

智能家居的操作方式多種多樣，可以使用智能手機(jī)進(jìn)行操作控制，也可以用情景遙控器進(jìn)行操作或者計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作，它不受時(shí)間和空間的限制，可以在任何時(shí)間、地點(diǎn)對(duì)任何設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能操作控制。例如室內(nèi)溫度控制，只要通過(guò)智能手機(jī)空調(diào)溫度按鈕，就可以遙控空調(diào)來(lái)啟動(dòng)和控制溫度，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的控制。

2.2 提供便利的服務(wù)

智能家居在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)用戶的需求，為人們提供與日常生活息息相關(guān)的服務(wù)，如家庭燈光照明控制、室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)、窗簾自動(dòng)控制、家電控制、門(mén)窗防盜報(bào)警、煤氣泄漏報(bào)警等等。

2.3 滿足不同的需求

智能家居系統(tǒng)的功能具備可拓展性，因此能夠滿足不同用戶的需求。例如，最初用戶的智能家居系統(tǒng)只可以與照明設(shè)備或一般的電器設(shè)備連接，隨著智能家居技術(shù)的發(fā)展，如今已可以滿足不同類(lèi)型、不同檔次、不同風(fēng)格的用戶需求，智能家居系統(tǒng)的控制主機(jī)還可以在線升級(jí)，控制功能不斷完善，還能擴(kuò)展出其他的功能，例如花園澆灌、喂養(yǎng)寵物等。

2.4 系統(tǒng)穩(wěn)定可靠

智能家居的智能化系統(tǒng)必須保證能夠正常穩(wěn)定的運(yùn)行。在某些互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)速較低或者不穩(wěn)定的情況下，依然不影響智能家居系統(tǒng)的主要功能。這就需要對(duì)智能家居系統(tǒng)的各部分，例如電源應(yīng)急啟動(dòng)、軟件備份以及設(shè)備雙組件運(yùn)行等等采取保險(xiǎn)冗余措施，使整個(gè)智能家居系統(tǒng)具備在復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

3 智能家居系統(tǒng)的組成

智能家居系統(tǒng)主要由控制主機(jī)、傳感器、探測(cè)器、遙控器、智能開(kāi)關(guān)、智能插座以及家庭網(wǎng)絡(luò)組成。

3.1 控制主機(jī)

在智能家居系統(tǒng)中，控制主機(jī)就如同一個(gè)翻譯器，對(duì)不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語(yǔ)言等信息進(jìn)行“翻譯”，然后將分析處理過(guò)的信息進(jìn)行傳輸，再通過(guò)無(wú)線網(wǎng)發(fā)出?？刂浦鳈C(jī)是家庭網(wǎng)絡(luò)與外界網(wǎng)絡(luò)溝通的橋梁，是智能家居的重要組成部分之一。除具備傳統(tǒng)的路由器功能外，控制主機(jī)還具備無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)功能和無(wú)線接收功能，把外部的所有信號(hào)轉(zhuǎn)化成無(wú)線信號(hào)，當(dāng)人們操作遙控設(shè)備或無(wú)線開(kāi)關(guān)的時(shí)候，控制主機(jī)又能將信號(hào)輸出，完成燈光控制、電器控制、場(chǎng)景設(shè)置、安防監(jiān)控等一系列操作，或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng))網(wǎng)向遠(yuǎn)程用戶手機(jī)或計(jì)算機(jī)發(fā)出家里的安防管理等操作。實(shí)際上，控制主機(jī)就是智能家居的“指揮部”。

3.2 傳感器和探測(cè)器

傳感器和探測(cè)器就如同人體的感官，它們將看到、聽(tīng)到、聞到的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳送到控制主機(jī)上。智能家居中主要的傳感器和探測(cè)器產(chǎn)品有溫濕度一體傳感器、可燃?xì)怏w傳感器、煙霧傳感器、人體紅外探測(cè)器、玻璃破碎探測(cè)器、無(wú)線幕簾探測(cè)器、無(wú)線門(mén)磁探測(cè)器等。

溫濕度一體化傳感器：是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測(cè)量處理的電信號(hào)的設(shè)備。

可燃?xì)怏w傳感器：當(dāng)被測(cè)氣體進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，在鉑絲表面會(huì)引起氧化反應(yīng)，其產(chǎn)生的熱量使鉑絲的溫度升高，鉑絲的電阻率隨溫度變化而變化，從而測(cè)出可燃?xì)怏w的濃度；半導(dǎo)體型探測(cè)器是利用靈敏的氣敏半導(dǎo)器件工作的，當(dāng)可燃?xì)怏w進(jìn)入探測(cè)器時(shí)，半導(dǎo)體電阻下降，下降值與可燃?xì)怏w濃度相對(duì)應(yīng)。

煙霧傳感器：是通過(guò)監(jiān)測(cè)煙霧的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防范的，是一種將空氣中的煙霧濃度變量轉(zhuǎn)換成有一定對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出信號(hào)的裝置，煙霧傳感器分為電式煙霧傳感器和離子式煙霧傳感器兩種。

人體紅外探測(cè)器：是靠探測(cè)人體發(fā)射的紅外線來(lái)進(jìn)行工作的。因?yàn)槿梭w都有一定溫度，一般是37 ℃左右，會(huì)發(fā)出10 μm左右波長(zhǎng)的紅外線，而人體紅外探測(cè)器對(duì)波長(zhǎng)10 μm左右紅外輻射非常敏感，一旦入侵人進(jìn)入探測(cè)區(qū)域內(nèi)，人體紅外膚色被探測(cè)器探測(cè)到，它就會(huì)發(fā)出報(bào)警。

玻璃破碎探測(cè)器：它是用來(lái)探測(cè)家里的窗玻璃是否被人破壞，如果玻璃被破壞而非法入侵，它會(huì)發(fā)出報(bào)警。玻璃破碎探測(cè)器分為聲控型的單技術(shù)玻璃破碎探測(cè)器和雙技術(shù)玻璃破碎探測(cè)器兩類(lèi)。

無(wú)線幕簾探測(cè)器：是一種被動(dòng)式紅外探測(cè)器，一般安裝在窗戶旁邊或頂部，當(dāng)有人進(jìn)入探測(cè)的區(qū)域時(shí)，探測(cè)器就會(huì)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的移動(dòng)人體，向主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

無(wú)線門(mén)磁探測(cè)器：是用來(lái)探測(cè)門(mén)、窗、抽屜等是否被非法打開(kāi)或移動(dòng)的裝置，它本身并不報(bào)警，只能發(fā)送某種編碼的報(bào)警信號(hào)給控制主機(jī)，當(dāng)控制主機(jī)接收到報(bào)警信號(hào)后，會(huì)將信號(hào)傳遞給報(bào)警器，報(bào)警器就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲音。

4 智能面板、智能插座與無(wú)線遙控器

在物聯(lián)網(wǎng)的概念下，智能面板和智能插座伴隨著智能家居的發(fā)展而發(fā)展出來(lái)的產(chǎn)品。

4.1 智能面板

目前比較流行的智能面板有智能燈光面板、智能窗簾面板兩種。智能燈光面板分為智能燈光開(kāi)關(guān)面板和調(diào)光面板，主要作用是實(shí)現(xiàn)智能燈光的開(kāi)關(guān)控制和亮度調(diào)節(jié)，用戶只要用手輕輕觸碰面板，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)燈具的開(kāi)啟和關(guān)閉。

4.2 智能插座

在智能家居中，智能插座可以通過(guò)電腦、手機(jī)、遙控器實(shí)現(xiàn)對(duì)電器用電負(fù)載的通斷控制。例如，通過(guò)智能手機(jī)的客戶端來(lái)進(jìn)行功能操作的智能插座，其最基本的功能是通過(guò)手機(jī)客戶端來(lái)控制插座通斷電流，當(dāng)電器不工作時(shí)，可關(guān)斷智能插座的供電回路，這樣既安全又省電。智能插座還能設(shè)定定時(shí)開(kāi)關(guān)家用電器的電源，起到便捷、節(jié)能、防用電起火的作用。

4.3 無(wú)線遙控器

無(wú)線遙控器是一種可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的終端設(shè)備。智能家居中常用的有家電紅外遙控，防盜報(bào)警設(shè)備，門(mén)窗遙控等。無(wú)線遙控器除了一個(gè)按鍵控制一種功能外，還能一鍵控制多個(gè)功能組合，實(shí)現(xiàn)各種組合情景模式。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著科技的進(jìn)步，社會(huì)的發(fā)展，使人們對(duì)美好生活的追求愈發(fā)強(qiáng)烈，智能家居作為一個(gè)新興的產(chǎn)業(yè)，讓人們對(duì)家居生活產(chǎn)生更多的期待，在物聯(lián)網(wǎng)的大環(huán)境下，智能家居所構(gòu)架的未來(lái)體系會(huì)給人們的生活帶來(lái)什么樣的影響。物聯(lián)網(wǎng)即“萬(wàn)物皆可相連”，它突破了互聯(lián)網(wǎng)只能通過(guò)計(jì)算機(jī)交流的局限，也超越了互聯(lián)網(wǎng)只負(fù)責(zé)聯(lián)通人與人之間的功能，它建立了“人與物”之間的智能系統(tǒng)。在智能家居中，運(yùn)用射頻標(biāo)簽(RFID)、紅外感應(yīng)、探測(cè)系統(tǒng)、智能插座和開(kāi)關(guān)、無(wú)線遙控器等設(shè)備，按照約定的協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把家居中的燈光控制、音頻設(shè)備、智能家電設(shè)備、安防報(bào)警設(shè)備以及視頻監(jiān)控設(shè)備等設(shè)備進(jìn)行信息聯(lián)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、無(wú)線通信等技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能家居將會(huì)更加注重感知、探測(cè)和反饋能力，不僅能根據(jù)用戶的年齡階層、興趣愛(ài)好、生活習(xí)慣以及住宅環(huán)境等基本信息，有針對(duì)性地呈現(xiàn)各類(lèi)智能化功能，還能通過(guò)人機(jī)交互方式，提供更多的人性化服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅漢江,束遵國(guó).智能家居概論[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.

[2] 林凡東,徐 星.智能家居控制技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017.