智能家居的現狀和發展趨勢研究

摘要：文章通過對智能家居的概述、智能家居國內外研究現狀分析、家居智能控制方式的演變，家居智能控制技術的應用等綜合分析，提出了智能家居體系構成及設計研究方法。通過對智能家居的發展前景的歸納演繹分析，總結出物聯網時代智能家居的發展機遇與挑戰，對我國智能家居的發展起到積極指導作用。

關鍵詞：智能家居;智能控制;無線傳感網器絡技術;多媒體技術

中圖分類號：TP212

文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）04-0152-02

Abstract：Through the overview of smart home， the analysis of current situation at home and abroad， the evolution of home intelligent control methods， the application of home intelligent control technology， etc， The author puts forward the composition of the smart home system and the design research methods，throughing the development prospect of smart home， and summarizes the development opportunities and challenges of smart home in the Internet of Things era and plays a positive guiding role in the development of smart homes in China.

Key Words：Smart Home;Intelligent control;Wireless sensing network device network technology;Multimedia technology

工業4.0革命的爆發使得家電制造業不約而同地將智能家居作為新的產業方向，生活節奏的加快和物質需求的提升也使人們更渴望家居智能化時代的到來。人工智能的垂直應用領域廣泛，在智能家居中有豐富的體現和廣泛的推廣意義，由傳統生活轉變為智慧生活，智能家居不斷影響人們的生活起居。隨著人工智能的不斷推進和發展，我們通過認知科學中的行為探究，嘗試將家居生活中的設施智能化。

1智能家居解析

當今，人工智能無處不在，并應用十分廣泛。隨著人工智能技術賦能，智能家居產業發展迅猛，生態逐步完善趨于成熟。智能家居是在物聯網的物聯化的體現。

1.1智能家居的定義

智能家居就是以住宅為平臺，利用先進的計算機技術、網絡通信技術及綜合布線技術，將與家居生活有關的各種設備有機結合在一起。兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，及系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境，提供全方位信息交換功能[1]。智能家居通俗來講是通過家庭升級換代的設備，包括生活起居環境中的一切家用產品，具備了相互溝通和聯系的人工智能特點，賦予家居產品認知行為能力。

1.2智能家居的基本屬性[2]智能家居的基本屬性則是從人類生活起居中提取共性特點，使用戶能夠充分體驗家居智能化的優越性和滿意度。在家中任何一個角落和功能區域，人們都能夠進行智能家居的全區域化交互。智能家居無微不至的與用戶進行交互，涵蓋了生活的衣食住行等方方面面。把傳統的人類起居生活簡單化，使人們可以從繁雜瑣碎的日常生活勞動中解放出來。

2智能家居研究的現狀

家居生活智能化已經成為未來生活的發展趨勢和生活指向標，并正在全球范圍內呈現強勁的活力。目前全球智能家居發展態勢良好，美國引領行業發展風向標。如市場研究咨詢公司MarkesandMarkes近期發布的報告顯示，全球智能家居市場規模將在2022年達到1220億美元，2016—2022年年均增長率預計為14%。伴隨著5G燈芯一代移動通訊技術的發展，語音識別、深度學習等人工智能的技術，在新技術與智能家居融合之下，產品類別增多，系統生態逐步成熟，用戶市場普及率提高將會是大勢所趨[3]。同時，我國潛在發展空間巨大，今年智能家居市場規模增長率大幅度提升，行業發展勢頭迅猛。人工智能技術融合化趨勢催生了大量新技術、新模式、新業態，創造了巨大的市場需求。

3智能家居的演變

傳統家電向智能家居領域轉型與變革具備多方面優勢，而智能家居的演變歷程也可以多個角度來看[4]。

3.1智能家居產品形態演變

任何事物的發展都經歷從小到大、從簡單到復雜的過程。智能家居將會逐步取代傳統用品而滲透到家居生活方方面面。從產品形態上看，第一階段是智能家居中適合企業進軍智能家居的最佳切入口即智能單品。傳統家電企業如海爾、美的以及國外的LG等就是以智能冰箱、智能空調、智能洗衣機等家用電器奪人眼球，而互聯網企業以一些創業公司諸如百度、小米、樂視等則以路由器、電視盒子、攝像頭等智能產品先聲奪人。不同產品之間的聯動，是智能家居發展的第二階段，表現在不同類產品之間信息互通共享。如將某種產品的算法嵌入另一種硬件設備后，用戶可以在產品的平臺上查看另一種產品數據，甚至和對手之間進行PK。還可搭建小規模生態系統，在同品牌不同產品間進行互動。智能家居發展的第三階段是品牌的不同類產品之間的融合和交互。智能家居是一個平臺，同時也是一個系統，是各種家具設備的集成化。即產品與產品之間的互通互融不再需要人為干涉，人能自主地進行各種活動。海爾打造的智慧生活，是基于U+智慧家庭互聯平臺、U+云服務平臺以及U+大數據分析平臺技術的一個操作系統。這套智慧生活操作系統讓用戶家里各類家電、燈光、窗簾以及安防等系列的家具設備，都可實現跨品牌、跨產品的互聯互通。例如，譚嫄嫄，耿道雙的生活形態下的智能家居產品設計研究，探討了用戶需求下智能家居產品的設計與創新[5]。

3.2智能家居控制方式演變

從智能家居的控制方式來看，其發展可分為手機控制、多種控制方式結合、感應式控制、系統自制控制四個階段。前三種控制方式，已經在我們的家庭生活中推廣和使用。而系統自制控制是智能家居發展的最高階段，是系統的自我學習、自我控制能力。由人為到系統自動轉變，需要大量的傳感器介入，通過各類光桿的、溫度的、適度的、距離的、心率的傳感器，搜索整理人們的日常生活行為并進行分類歸檔，存入智能家居的“記憶”中，然后實現自我的進化。各類傳感器之間需要互聯互融，智能家居才能真正實現自動化。

4無線傳感器網絡技術在智能家居系統中的應用普及

無線傳感網絡為智能家居提供了傳統互聯網所缺少的移動性、使用便利性和設備簡潔性，可以在采集、控制、用戶APP等多方面看到它的身影。有針對于智能的情景模式控制的，有針對于健康管理的，也有針對遠程監控安防報警的，還有專門只針對于一小方面的各種產品，支撐它們的核心技術即無線傳感網絡技術[6]。例如，王琳探討了基于無線傳感網絡的智能家居系統的設計與實現，通過用戶需求分析設計智能家居系統的整體構架[7]。

4.1無線傳感網絡的定義

無線網絡技術指由分布在檢測區域內的大量廉價微型傳感器節點組成并通過無線通信技術、傳感技術、微電子制造技術、分布式信息處理技術和嵌入式計算機技術等。能夠通過不同種類和功能的、集成的微型傳感器節點協作對不同環境或檢測對象的信息進行感知、采集以及實時監測，并對采集到的信息進行處理、通過無線的自組織網絡以多跳中繼的方式將感知到的信息傳到終端用戶。

4.2無線傳感器網絡與各種普通網絡相比具有三大特點

首先，分布式拓撲結構。無線傳感器網絡中沒有固定的網絡基礎設備，所有節點都是地位平等的，通過分布協議來協調各個節點從而協作完成特定任務。節點可以隨時加入、離開這個網絡，但不會影響網絡的正常工作，具有超高的抗毀性能。其次，節點數量較多，網絡密度較高。無線傳感器網絡通常都是密集分布在大范圍的無人檢測區域當中，通過網絡中大量不同功能節點協同工作來提高整個系統的工作質量。再者，自組織特性。無線傳感網絡所使用的物理環境和網絡自身都存在很多不可預料的因素，需要網絡節點具備組織能力，即在無人干預、無其他任何網絡基礎設施支持下，可以隨時隨地自動組網，自發進行配置和管理，并采用適合的路由協議實施檢測數據的轉發。

5智能家居中多模態交互設計的用戶體驗

多媒體、語音識別、體感交互、虛擬現實等技術的興起，為智能家居帶來了不可思議的發展。計算機應用系統可以處理文字、數據和圖形等信息，還可以綜合處理圖像、聲音、動畫、視頻等信息。語音識別技術與其他自然語言處理相結合，可以實現語音到語音的翻譯等應用，并通過研究精準度優化方法，完成智能家居的語音識別。例如，李山探討的《智能家具語音識別精準度優化仿真》驗證了語音識別技術在智能家居使用中的高效易用性[8]。人們在智能家居中充分利用體感交互技術，使人們在起居生活中與家庭設備的接觸可以直接使用肢體動作，與周邊的裝置和環境互動，而無須使用任何復雜的控制設備。一種全新方式的虛擬現實技術，人們可以通過計算機復雜數據進行可視化操作與交互，通過計算機生成逼真的三維視、聽、嗅等感覺，使人作為參與者通過適當裝置，自然地對虛擬世界進行體驗和交互作用。在家居智能化研發設計中，借助互聯網的發展，通過技術聯盟采用多種技術智能化的應用，滿足用戶交互與操作，智能家居必然成為人類生活新風尚。

6智能家居發展的機遇與挑戰

2018年政府工作的建議中提出：實施大數據發展行動，加強新一代人工智能研發應用，在醫療、養老、體育、教育、文化等多領域推進“互聯網+”，發展智能產業、拓展智能生活。智能家居將從單品智能、同品牌智能互通到智能家居生態系統構建。隨著智能硬件終端、網絡連接和數據處理三方面的實施成本的降低和智能家居技術層面上性能的極大提升，用戶層面上的功能不斷完善，智能家居的大發展勢不可擋。雖然智能家居行業擁有比較大的潛力和空間，但是在良好的發展前景前下，智能家居行業也面臨諸多挑戰。例如價格虛高，不能廣泛普及;產品“華而不實”，操作的復雜性帶給用戶體驗的嚴重影響;安全隱患較多，安全性能較差;國內智能家居缺乏統一的行業標準從而影響用戶忠誠度，對智能家居行業造成極大負面影響等[9]。

7總結

目前，我國的智能家居市場中智能家居產品仍處于初級階段，平臺化運作模式還未成形?！袄碚撛谇?，技術未動”，產品互聯不夠、同質化現象嚴重，系統穩定性不足等，缺乏用戶的認同感。但隨著智能家居市場推廣普及的進一步落實，智能家居市場潛力巨大。國家政策扶持與規范引導，智慧城市建設逐步與完善也為智能家具的發展注入原動力。物聯網技術的發展與興盛，我國家居智能化的時代已經到來。

本文系2019年河南省教育廳人文社會科學研究項目（項目批準號：2019-ZDJH-556）。

參考文獻

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[2]邢袖迪.智能家居產品從設計到運營[M].北京，人民郵電出版社，2015，10.

[3]騰訊研究院.中國通信院互聯網法律研究中心.人工智能國家人工智能戰略行動抓手[M].北京，中國人民大學出版社，2017，11.

[4]陳國嘉.智能家居[M].北京，人民郵電出版社，2016，5.

[5]譚螈螈，耿道雙.生活形態下的智能家居產品設計研究[J].包裝工程，2016，37（22）：108-113.

[6]林凡東.智能家居控制技術及應用[M].北京，機械工業出版社，2017，7.

[7]王琳.基于無線傳感網絡的智能家居系統的設計與實現[D].鄭州，戰略支援部隊信息工程大學，2018.

[8]李山.智能家具語音識別精準度優化仿真[J].北京，計算機仿真，2018，（11）：281-284.[9]羅家坤，陳建英.互聯網+智能家居[M].北京，中國經濟出版社，2015，12.