智能空調的結構實現探討

黃志斌

（深圳市中易騰達有限公司 深圳 518172）

引言

現代空調正進入智能時代，空調智能模塊與傳統空調的結合即產生了智能空調，本文探討如何實現智能模塊與掛壁空調的結構結合，提升空調的用戶體驗。具體的主要討論智能成像模塊及智能語音模塊等在空調中的使用。

智能成像模塊相當于空調的眼睛及溫度感知神經，有了這個模塊，空調就能感知外界的圖像、溫度等信息，并通過處理和輸出系統實現智能防火、智能防盜、智能手勢輸入、智能送風(風隨人動或自動避人)、智能調溫等功能，成像硬件則主要有攝像頭、紅外等影像成像設備，用于獲取數據。智能語音模塊相當于空調的耳朵和嘴巴，主要應用在用戶語音交互領域，主要通過麥克風陣列接收，通過喇叭播放。

1 智能成像模塊的結構方案選擇原則

1）由于掛機大部分安裝在房間內[1]，特別是臥室中，而現在大部分空調屬于云空調，有些企業也稱為物聯網空調，這種與互聯網連接的空調，盡管在程序上可以控制攝像頭的關閉，但仍容易受到網絡黑客攻擊和挾持，使家庭隱私暴露在網絡下和黑客的掌控中，對于居家安全，存在很大隱患。故除了優化程序外，還需要有專門的機械動作和設備去關閉攝像頭，而不能僅僅靠程序關閉。

2）由于需要對整個房間進行數據收集，攝像頭應該設計在空調的正面，而不適合設計在側面和頂部等位置。

3）由于空調屬于制冷產品，容易凝露和發熱，而攝像頭在空調凝露的位置容易產生水霧，影響使用效果，而在發熱的位置，容易影響其使用壽命。故攝像頭不應該設計在空調出風口內部，并且需要離出風口保持一定距離。

4）所選擇的位置離空調整機的電控系統盡量接近，減少走線長度，簡化結構，同時利于保證產品質量。

2 智能成像模塊的設計方案

根據以上原則，現提出一種設計在空調導風條右后部，中框右側的攝像模塊結構，該結構既滿足上述原則，也具有很高的實用性，已經經過生產和實際使用的驗證，本文以筆者參與的已經批量生產的空調[2]為例，具體實施如下介紹：

圖1是空調導風條合起來的狀態，這時候智能成像模塊由于導風條的遮擋，不能起到攝像的作用，有效保護了用戶隱私。

圖1 攝像模塊隱藏狀態圖

圖2是空調導風條打開的狀態，這時候智能成像模塊的攝像頭露出來，同時軟件也開啟相關功能，智能成像模塊開始工作，與之相關的智能手勢輸入、智能送風、智能調溫、智能安防等功能即可開啟。這種設計的導風條由于較重，可通過齒輪組件傳動的原理來實現[3]。

圖2 攝像模塊開啟狀態圖

圖3是智能成像模塊的具體內部安裝結構實例，為了方便說明，將相關部件分解調整視圖方向，其中智能成像模塊通過螺釘和卡扣安裝在模塊安裝支架上，模塊安裝支架又安裝在空調的中框上，中框再與其他部件組成一臺智能空調，可參見圖2。

圖3 智能成像模塊安裝結構圖

3 智能語音的結構方案選擇原則

1）語音接收設備盡量接近用戶，特別是掛壁空調，盡量做在前下方，以利于接收聲音信號。

2）語音接收設備遠離空調出風口，因為出風口在空調運行時送風噪音[4]較大，影響接收效果。

3）語音播放設備盡量遠離語音接收設備，防止語音接收時出現聲音干擾。

4）所選擇的位置離空調整機的電控系統盡量接近，減少走線長度，簡化結構，同時利于保證產品質量。

5）接收口由于是通孔形式，需要避開容易進灰塵的位置。

4 智能語音模塊的設計方案

根據以上原則，語音接收設備可以設計在空調的右下位置，為了提高其接收效果，可以設計兩個接收口，組成陣列，對應位置見圖4，兩個接收口需要按照一定的距離設計，配合程序優化，可達理想接收效果。而語音播放設備可以在右側或頂部，播放設備聲音出口可設計成梅花孔等形狀，但不宜過大，防止異物進入。

圖4 語音接收口位置圖

智能語音還能通過另一種在空調外的方式實現，這種方式就是空調伴侶。這種空調伴侶內部帶有紅外發射和接收元件，利用紅外通訊的方法，學習并模擬空調的遙控器遙控空調，同時這種空調伴侶設計有麥克風和喇叭，可以單獨與用戶進行交互，由用戶語音控制空調伴侶，空調伴侶再發送紅外信號控制空調。空調伴侶的結構有多種形式，可以做成智能插座的形式，先插入家中的普通插座取電，再通過智能插座為空調供電，如圖5為一種典型的智能插座形式的空調伴侶。

圖5 空調伴侶/智能插座

隨著USB插口的普及，空調伴侶也可做成Dongle的形式，直接插在能用USB供電的地方，即可語音控制空調，如圖6。通過空調伴侶的方式，可以使語音接收口離空調口的距離較大，離用戶較近，提高語音識別，同時無線連接的方式擺脫了空調機體和走線的限制，使普通非語音空調也可變為智能語音空調。使空調的功能更輕易的得到升級。

圖6 空調伴侶Dongle

5 結語

通過以上的方案，即可使空調成為能看、能聽、能交流的智能產品。其中，由于空調導風條開合是其工作的必要過程，智能成像模塊方案巧妙利用了其工作情況作為攝像頭關閉的設備，而不用另外設計一套運動機構，方便可靠，也有利于控制生產成本；同時該位置在前方，利于采集數據；離出風口有一定距離，可防止空調制冷制熱對其產生的不利影響；而一般掛機電控系統在空調右側，故其離電控系統也較近，走線短，結構簡單，也兼顧了美觀性的原則。機體內的語音設計方案一體化較好，結構簡潔；空調伴侶方式的語音方案則適應性強，適用普通空調的升級使用。本文提出的空調智能功能實現方案，結合了空調設計的經驗，結構巧妙，利于大批量生產，有利于推動智能高新技術在空調行業的發展。