錢學森系統工程理念在智能家居系統設計中的應用

祝欣蓉

摘 ? 要：錢學森的系統工程思想，不僅廣泛運用在中國的航天領域，隨著科技和社會的發展，還全面融合在國家層面建設、城市建設、甚至智能家居設計中。系統分析設計遵循科學依據，以人為主、人機結合，采用工程化的理念，從定性到定量地綜合集成，來解決復雜的系統設計問題。文章將錢學森思想理論運用在智能家居行業，促進人工智能、物聯網技術、虛擬現實技術等多種信息技術的融合。

關鍵詞：定性到定量;思維科學;智能家居;系統工程理論

錢學森是世界著名的科學家、空氣動力學家、中國航天事業的奠基人之一，被稱為中國導彈之父，足以見得他在中國“兩彈一星”事業上的重要貢獻。錢學森在很多領域做過開創性的工作，他不僅理論貢獻卓越，還提出的系統科學思想、工程系統理論、定性到定量綜合集成法等。錢學森認為，系統工程是一種具有普遍意義的科學方法，不僅可以應用于航天領域，甚至可以說是現代科學體系的重要基礎，此后，系統工程技術在我國開始應用于城市與區域規劃，甚至國家發展與建設中。

1 ? ?智能家居的發展

隨著人工智能的發展，大到智慧地球、智慧國家、智慧城市，小到智慧家庭的建設，無處不蘊含著信息技術帶給人們的簡單、便利。所謂的智能家居，就是在傳統建筑設計基礎上，利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防護技術、物聯網技術、音視頻技術等，將家庭中各種設備進行統一控制與管理，讓設備更有助于提升用戶的生活質量、生活舒適感和安全性，實現人和物之間的高度和諧[1]。在智慧城市部署中，智能家居的實現格外的重要，為用戶提供優質的智能家居體驗，提升生活質量，促進智慧城市的發展與時俱進。

2 ? ?智能家居設計思想

智能家居是物聯網技術在建筑學上的一種體現和應用，通過傳感技術、射頻感應技術、無線網絡技術將家中的各種設備連接到一起。從系統功能設計、家庭設備管理、建筑布局安放等方面，充分考慮將分散的設備集中管理，實現遠程控制及智能切換，如圖1所示。相比于傳統家居設計，智能家居不僅具有居住的功能，還兼備了智能家電、智慧生活等理念，提供了全方位的信息交互功能，甚至融入節能環保、安全防護、大數據、云計算、人工智能、虛擬現實等理念，更加方便人們的生活，甚至改變人的生活方式[2]。

2.1 ?手機及智能家居控制系統替代各種遙控器

真正實現智能手機功能，實現家用電器統一管理、控制，采用智能開關和插座控制照明，電飯煲、微波爐等廚房設備;隨時可以通過手機控制家中的網絡攝像頭，查看家里訪客情況;遠程控制家中的音視頻設備，實現自動開啟和關閉[3]。

2.2 ?利用網絡實現遠程控制系統

只要是有網絡的地方，都可以通過Internet來登錄家中的遠程控制系統，家中的每一個設備都通過網卡采用有線或無線的方式連接到網絡中，采用遠程登錄的方式，可以控制遠在千里之外自家的燈光、電器等。

2.3 ?不同場景設置及自動切換系統

根據不同光線、溫度、位置，甚至人的心情，設定不同場景模式，不僅可以通過智能控制系統轉換模式，而且可以跟隨人的心情實現場景轉換。

2.4 ?安防聯動報警系統

當家中遭遇非法闖入或者溫度煙感達到閾值等，系統能自動撥打預警電話，并聯動相關噴水控制器、自動打開窗戶等做及時處理，有效保證家中財產和人員安全。

2.5 ?智能綜合布線系統

智能弱電系統將電話系統、有線電視系統、數據網絡等弱電系統統一規劃實施，實現多網合一管理，使之功能更強大、使用更方便、維護更容易、更易擴展。

3 ? ?錢學森系統工工程學理論在智能家居設計中的應用

1978年9月27日，錢學森等[4]發表了一篇題為《組織管理的技術—系統工程》的文章，是中國系統工程發展的重要里程碑。其強調從總體設計—遵循研制程序，進行反復試驗，該理論不僅適用于航天領域，也同樣適用于現在的智能系統領域。智能家居系統是基于建筑學的智能控制系統的綜合應用，在系統分析階段考慮功能的完整性和拓展性。在系統設計階段，將需求進行分解，針對每一個應用進行相應的設計，但都是基于一個綜合系統下，最后應用完善。錢學森將自然科學、工程技術融入到社會科學體系，建立了一條貫穿理論和實踐的高速公路[5]。在系統設計時，采用自頂向下的原則，確定主要功能，在系統分析時，根據功能設計對家庭建筑中的設備及弱電系統進行分類，從而確定每一個空間的功能，盡量避免冗余設計，考慮到系統延展性，適合今后的不斷更新與維護。在基礎建設方面，結合基礎網絡構建和軟硬件設計，統籌安排家居系統環境布局，力求在智能化、網絡化、標準化、擴展性、實用性、安全性等方面綜合考慮。

4 ? ?定性到定量綜合集成法在智能家居設計中的應用

1990年，錢學森先生正式提出定性、定量相結合的綜合集成方法，將其應用在信息化社會建設中，結合系統工程理論，基于Internet，開辟新的應用場景。從定性到定量綜合集成法的具體使用是通過研討廳體系實現[6]。由專家團隊、高性能的計算機和大量的研究分析數據構成的工作廳，各領域的專家及所設計的智能家居生態系統作為研討廳的主體，高性能計算機的軟硬件作為研討廳的主要工具，如表1所示。

在智能家居系統設計過程中，充分發揮人的想象力和主觀能動性，把生活中的場景應用在智能設計中，把握未來家居設計整體的優勢，圍繞智慧家居設計理念進行設計[7]。

基于錢學森系統工程學和綜合集成理論思想，在智能家居設計中，充分發揮硬件設備存儲容量大、運行速度快等優勢，結合人的思維科學、認知科學，進而形成人機結合的整體優勢、綜合優勢與智能優勢。用“人機結合、人網結合、以人為主”的方法，在系統模型體系下，用最科學、最智能化的辦法集成人的經驗和智慧，甚至可以具有人的推理和糾錯能力，最終滿足人工智能時代的人機和諧發展需要[8]。

[參考文獻]

[1]智庫·百科.智能家居[EB/OL].（2016-11-07）[2019-08-18].https：//wiki.mbalib.com/wiki/智能家居.

[2]孫玉娟.智能家居借勢突圍從智慧城市到美麗中國[J].中國住宅設施，2013（Z1）：86-87.

[3]網易家居.智能家居有哪些，一文全解答[EB/OL].（2019-05-06）[2019-08-20].https：//home.163.com/19/0506/09/EEFV0JHF001081II.html.

[4]錢學森，許國志，王壽云.組織管理的技術—系統工程[J].上海理工大學學報，2011（6）：520-525.

[5]錢學敏.錢學森關于復雜系統與大成智慧的理論[J].西安交通大學學報（社會科學版），2004（4）：51-57.

[6]戴汝為.從定性到定量的綜合集成法的形成與現代發展[J].自然雜志，2009（6）：311-314，326.

[7]許曉鳴，高巖，車宏安.錢學森系統科學思想的形成和發展[J].上海理工大學學報，2011（6）：508，569-593.

[8]鄭新華，曲曉東.錢學森系統工程思想發展歷程[J].科技導報，2018（20）：6-9.