基于低能耗智能家居4G手機控制熱泵調節系統的研究

李思 段江 陳燃 戴伯秋

（湖南信息學院，湖南長沙 410151）

0 概述

隨著科技的快速發展，以及人們消費水平的提高，他們對于智能家居的需求越來越多，要求也相應的越來越高。現如今,每戶家庭都正在從以往只是單純地追求舒服的居住環境及凸顯品位的家居裝飾轉向了智能家居,學會享受科技發展給他們所帶來的便利、舒適、安全的生活環境。眾所周知，手機在我們生活中扮演著不可或缺的角色，每個人都擁有自己的智能手機并且每天與它形影不離，它也給我們的生活帶來便捷，能幫我們解決各種問題。現如今我國各方面都在快速發展，移動通信網絡的建設趕上發達國家位于世界前列，如果能夠通過手機來遠程控制家里的熱泵調節系統，讓人們可以在到家前調節好室內溫度，燒好洗澡水，當我們邁進家門時，心情自然更加愉悅。

1 智能家居現狀及發展

所謂智能家居，就是以住宅為平臺，利用網絡通信技術、計算機和綜合布線技術, 將人們家居生活有關的住宅設施和家庭日程事務的各個相關子系統結合到一起進行統籌管理, 大幅提升人們家居生活安全性和舒適度，并實現節能環保的居住環境。

智能家居在國外早已有三十幾年的歷史了。世界上首棟智能大樓于1984年在美國出現，之后比爾蓋茨建立智能家園的消息轟動一時，未來之家智能家居理念被大家所熟悉。而國內智能家居作為一個新生產業，還處于一個成長期的初始階段，目前還存在體系不完善，市場不規范，技術不成熟等諸多挑戰。但好在前有人工智能和物聯網技術的發展帶領，后有各大互聯網巨頭及新興創業公司從技術、硬件、系統解決方案等不同角度進行布局，智能家居系統初見模型，行業體系慢慢走上正軌。

隨著人們消費水平的提高和智能家居市場推廣普及的進一步落實，人們在這方面的市場消費觀念會慢慢形成，智能家居市場必定存在很大的的消費潛力，市場前景光明。根據《中國智能家居設備行業市場前瞻與投資策略規劃報告前瞻》統計數據顯示，2014年中國智能家居市場規模已達720億元，之后呈現以年均19.8%的速度增長。至今為止，國內智能家居發展已經過了12個年頭，從一開始的夢想，到現在真實的進入人們的日常生活被人們青睞，步履維艱卻未來可期。

2 無線網絡控制

在智能家居控制系統中,雖然傳統的有線傳輸方式已經較為成熟, 但是還是存在布線麻煩、技術成本高、不易擴展等缺陷,已經進行傳統裝飾過的家庭就不適合再進行智能化改造。隨著物聯網技術的快速進步，無線組網表現出較明顯的技術優勢。采用無線組網的方式既能省去大量繁雜的電線,又具有良好的可擴展性，外觀簡潔大方，符合現代家庭綠色生活理念。目前有關無線組網的技術有許多種,主要針對智能家居的有無線紅外遙控技術、Wi-Fi和ZigBee等。ZigBee這種低成本高安全的雙向通訊技術，能無限制的接入新的接口，嵌入各種家居設備，但其實實際應用稍顯麻煩，所以我們不做考慮。

（1）Wi-Fi(WirelessFidelity)的正式名稱是“IEEE802.11b”，又俗稱無線寬帶，是一種短程無線傳輸技術，覆蓋范圍半徑則可達100米。它的傳輸速度非常快，可以達到11mbps，實現高速無線對接，傳輸文件、同步數據。此外省去布線這一步，就省去很多麻煩，不受布線條件的限制，適合智能家居系統的需求，有廣闊的市場前景。再加上無線網絡的使用采用非接觸式，是可以實現一種的對家庭的安全保護。

（2）無線紅外遙控技術作為一種無線通信技術，也是近年來發展很好的技術，它可以實現近距離操控各種家電，本身在家電的控制方面有著廣泛的應用。紅外遙控技術是一種點對點的通信，紅外線為不可見光，它的波長要小于無線的波長，若是應用紅外遙控技術，其他電器照樣正常工作。紅外線隱蔽性和保密性比較好，具有結構簡單，使用方便，功耗低，制作成本低等優點，應用十分廣泛。

3 熱泵調節系統

這里我們主要介紹一下空氣源熱泵熱水器，將它作為熱泵調節系統的重要部分。空氣源熱泵熱水器依據逆卡諾循環原理工作，裝載一個空氣源熱泵在普通熱水器中，用極少的電能驅動，通過傳熱工質吸收空氣中大量的低溫熱量，再由壓縮機做功后轉化為高溫熱能，加熱水溫。更值得一提是在高效制取生活熱水的同時，能夠像空調一樣釋放冷氣，達到局部空間制冷效果。

利用熱泵制冷與制熱的功效,結合水的吸熱、放熱速度快，流動性強并易霧化的特征，配上4G智能手機、網絡、和WIFI轉換成紅外控制，從而實現節能的目的。加熱同等量的水，電熱水器消耗電能為空氣源熱水器的4倍，空氣源熱泵熱水器響應了新世紀節能、環保的潮流。如果全國25%的家庭有安裝，一年就可節約約1420億千瓦時的電能！機組配置了高低壓、防凍、油溫保護、過載保護欠相逆相等多重安全保護裝置。更是采用世界名牌渦旋壓縮機，運轉平穩可靠，噪音小。空氣源熱泵熱水器具有高效節能、安全環保不受環境溫度影響、運行成本低、自動保護等特點，有利于打破熱泵制冷與制熱市場認知度低的發展瓶頸，對于普及推廣意義重大。

4 系統設計思路

基于低能耗智能家居4G手機控制熱泵調節系統主要由Wi-Fi模塊，射頻模塊，紅外發射模塊組成。

系統以4G手機、電腦為移動控制端，經由不同地通訊方式Wi-Fi、4G等連接服務器，服務器通過TCP協議與Wi-Fi設備通信，Wi-Fi設備通過射頻技術與智能家主機設備進行數據之間的傳輸，從而實現控制端APP對熱泵調節系統的遠程操控。

智能家居熱泵調節系統作為智能家居系統中的一個子系統，用戶可以通過手機安裝的相關APP或者電腦客戶端（4G、WIFI遠程協議）控制智能主機，以取代之前的手動調頻、調幅控制和有線產品，智能主機再通過無線紅外轉發器控制開關、調節熱泵系統。此系統實施容易，操作也簡單，控制穩定，且易更換中間設備，該系統可獨立于其他系統單獨完成。也就是說利用目前流行的手機和網絡去控制低能耗的熱泵系統，進行節能、低碳（降耗）、智能及遠程控制，利用熱泵制冷生成出熱水應用到家庭和生活中去。

5 結語

隨著時代的快速發展和市場支持，智能家居會廣泛應用于人們平常的生活中來，變成生活的一部分，給人們帶來便利，提高生活品質。整個智能家居產業存在巨大發展潛力，未來行業前景相當可觀，其主要趨勢面向智能化、信息化、網絡化，更好的為顧客服務。基于低能耗智能家居4G手機控制熱泵調節系統，具有節能、低碳、智能、方便遠程控制等優點，市場前景廣闊，具有一定的市場推廣價值。