智能窗戶與智能家居一體化發(fā)展研究

張治海，倪笑宇，常旺辰，張一凡，楊兆霖

（河北建筑工程學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，河北 張家口 075000）

0 引言

隨著21世紀(jì)新時代的到來，家居的智能化與一體化逐漸成了當(dāng)今社會的主要潮流。智能窗戶作為家居的新型化產(chǎn)物，是基于傳統(tǒng)普通門窗新開發(fā)的系統(tǒng)。此系統(tǒng)綜合利用傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自控技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)了窗戶與報(bào)警、窗戶與其他智能家居的聯(lián)系。例如：實(shí)現(xiàn)窗內(nèi)、窗外的溫度、濕度的感知，窗戶以及各家居之間的信息采集、傳遞、處理、反饋和控制。安全舒適、簡單操作、方便高效的智能化家居成了當(dāng)代人追求的標(biāo)桿，同時也是實(shí)現(xiàn)智能化家居的基礎(chǔ)與前提。以每一戶家庭為單位，門窗作為家庭與外界相互聯(lián)系的重要門戶，起著尤為關(guān)鍵的作用[1-2]。

1 意義

21世紀(jì)是信息化與智能化迅速發(fā)展的新時代，各種新型的智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效地推動了人類文明的巨大進(jìn)步?？萍嫉南冗M(jìn)化促進(jìn)了時代的發(fā)展，生產(chǎn)力在不斷地推進(jìn)，人們的生活水平也隨之不斷提高，在基本需求得到滿足之后，開始追求更高層面的滿足，所以對安全、舒適、健康的生活需求標(biāo)準(zhǔn)也是越來越高。人們對智能家居的看法從最初的不信任到現(xiàn)在的好奇與憧憬，智能節(jié)能觀念已經(jīng)深深地影響了國民的生活與生產(chǎn)，且不斷影響著社會發(fā)展的方方面面。智能家居早已不是普通大眾遙不可及的產(chǎn)品，繼海爾、微軟等電商之后，又有許許多多的私營或者國營企業(yè)向智能家居等方向進(jìn)軍，這種多元化的發(fā)展使得智能家居的行業(yè)競爭與發(fā)展愈來愈多樣化與激烈化。我國的綜合實(shí)力在不斷地提高，人民的住房需求也在不斷增長。智能化家居因其使用方便、功能齊全且操作簡單而深受人們的廣泛喜愛。隨著消費(fèi)者愿意追隨更高質(zhì)量的生活方式，智能化的設(shè)備如雨后春筍般擴(kuò)大，也必將帶動智能窗戶的進(jìn)一步發(fā)展。展望未來，智能化家居必定會取代傳統(tǒng)的家居，而智能節(jié)能窗戶就是順應(yīng)時代而生的新產(chǎn)物。

2 發(fā)展現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)原則

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

在我國，智能化家居的發(fā)展起步晚于西方的一些發(fā)達(dá)國家，但是正以十分迅猛的速度追趕，并且取得了一定的成效。然而智能化理念在我國多數(shù)人群中仍然是一個較為陌生的概念，也是需要普及和滲透的。

21世紀(jì)以來，我國陸續(xù)出現(xiàn)了多家以智能家居為主要市場競爭力的研發(fā)企業(yè)，但是相關(guān)的技術(shù)執(zhí)行力度與市場營銷制度仍然處于萌芽階段，且缺乏相對完善的制度體系對智能家具產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、銷售進(jìn)行規(guī)劃和管理，加之國人對古典家具的追求與喜愛，這些都對智能家居在我國市場的發(fā)展有著一定的阻礙作用。隨著近些年來的國家政策在不斷地推進(jìn)，自2011年以來，國內(nèi)外的智能家居產(chǎn)品如雨后春筍般涌入了中國市場，同時國民的消費(fèi)水平不斷提升，智能家居的發(fā)展迎來了新的春天。

2.2 設(shè)計(jì)原則

智能家居一體化的設(shè)計(jì)，不僅僅要符合時代的設(shè)計(jì)要求，還要滿足消費(fèi)者的個性化需求。在保證基本的安全、舒適、可操控性好的前提下，要設(shè)身處地為消費(fèi)者考慮。例如：中國人口結(jié)構(gòu)現(xiàn)如今趨于老齡化，老年人市場將逐步發(fā)展，對待老人顧客，需要考慮老年人的行動不便、反應(yīng)遲緩等問題，不可以忽視這些小細(xì)節(jié)；年輕人是國家的發(fā)展棟梁，針對年輕人，需要考慮到他們時間的緊迫以及對科技感的喜愛。此外，不能為了追求個性化的設(shè)計(jì)而忽略了產(chǎn)品的適應(yīng)力和質(zhì)量。只有切身處地為消費(fèi)者考慮，想他人所想，去除冗余的功能，減少不必要的消費(fèi)，才可以讓智能化家居在激烈的市場競爭中取得有利地位，從而使智能窗戶乃至智能家居行業(yè)有更好的發(fā)展前景[3-5]。

智能家居的設(shè)計(jì)是否成功，很大程度上也取決于智能家居的設(shè)計(jì)是否符合綠色理念的標(biāo)準(zhǔn)，是否迎合當(dāng)代青年認(rèn)識的認(rèn)知需求。如果要在這兩條基本原則上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化，應(yīng)在一個舒適、科技感十足的智能家居環(huán)境中，讓消費(fèi)者能夠體會到不同的居住感受。所以，智能窗戶以及家居的設(shè)計(jì)與制造時要深刻思考何為本質(zhì)上的需要，同時在使用上要兼具實(shí)用性與人性化的特征，著力于打造符合現(xiàn)代人消費(fèi)觀的產(chǎn)品，這樣方可為消費(fèi)者提供更加精準(zhǔn)的智能體驗(yàn)與享受。

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)研發(fā)方面，應(yīng)該制定相對統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與審核要求?，F(xiàn)如今，智能家居市場已經(jīng)有了前所未有的擴(kuò)張，越來越多的行業(yè)已經(jīng)進(jìn)軍智能家居等高科技領(lǐng)域，隨之而來的是不同的智能家居制造商“開發(fā)”出不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與加工的精度，這就需要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來制定智能家居的協(xié)調(diào)性。智能家居是一個集成的綜合系統(tǒng)，需要多方面、多領(lǐng)域、多維度的配合。例如：國外的智能家居企業(yè)會因地制宜，根據(jù)本土不同的人文影響與環(huán)境因素，設(shè)置不同的窗戶設(shè)計(jì)參數(shù)，這對我國的居民生活習(xí)慣的要求往往是大相徑庭的。另外技術(shù)也要達(dá)到智能家居所規(guī)定的要求，如技術(shù)達(dá)不到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)，消費(fèi)者的體驗(yàn)就會大打折扣。所以，應(yīng)提出一種基于智能連接、互容貫通的模塊應(yīng)用于家居的開發(fā)方案，按照該方案，實(shí)現(xiàn)智能家居統(tǒng)一的管理。

3 技術(shù)特點(diǎn)

根據(jù)智能窗戶與智能家居的設(shè)計(jì)原則，對智能窗戶的設(shè)計(jì)可以提出以下技術(shù)特點(diǎn)。

3.1 智能防盜系統(tǒng)

智能窗戶的防盜功能可以設(shè)定為：當(dāng)有危險(xiǎn)人員靠近或者損壞窗戶時，紅外線自感應(yīng)系統(tǒng)可以檢測人體紅外線的熱感應(yīng)信號，傳送裝置會將外界所受感應(yīng)信息傳送給單片機(jī)，然后發(fā)出相應(yīng)的指令，實(shí)現(xiàn)智能窗戶的自動關(guān)閉，然后依靠攝像頭將危險(xiǎn)者的體貌信息通過拍照等方式記錄下來，以便主人以及警察做出相應(yīng)的判斷。

3.2 監(jiān)控室內(nèi)液化氣的泄漏

當(dāng)室內(nèi)煤氣灶的液化氣發(fā)生泄漏時，智能家居系統(tǒng)會自動開啟室內(nèi)的所有窗戶，并且打開換氣扇等通風(fēng)系統(tǒng)，將有毒的氣體更迅速地排放到室外。同時，報(bào)警系統(tǒng)會及時呼叫主人，如果主人連續(xù)10分鐘還未做出反應(yīng)，報(bào)警系統(tǒng)將會做出判斷，及時聯(lián)系小區(qū)物業(yè)人員，以便將用戶的損失降到最低。

3.3 自動防風(fēng)系統(tǒng)

在遇到刮風(fēng)或者下雨天氣時，傳感器會自動檢測到大致的天氣信息，例如：當(dāng)風(fēng)力的等級大于或者等于3級時，防風(fēng)裝置把關(guān)閉窗戶的信息傳送到智能識別系統(tǒng)，從而及時地關(guān)閉窗戶。

3.4 防止墜樓

當(dāng)小孩或者老人的腳或者其他肢體伸出窗戶時，傳感器可以及時地檢測到人體危險(xiǎn)，發(fā)出信號，并且智能窗戶會迅速地做出相應(yīng)判斷，及時將窗戶關(guān)閉，以保護(hù)家人的安全。

3.5 凈化室內(nèi)空氣

當(dāng)室內(nèi)空氣中的甲醛、苯等有害物質(zhì)超標(biāo)時，傳感器會及時收取空氣信息，并且通過智能識別，從而打開窗戶，讓其通風(fēng)，將有害氣體排出，營造相對健康、舒適、安全的室內(nèi)環(huán)境。

3.6 隔音降噪、消防報(bào)警

當(dāng)室外的噪音高到影響居民正常休息的時候，窗戶可以根據(jù)自動感應(yīng)系統(tǒng)辨別噪音分貝的高低，從而實(shí)現(xiàn)自動關(guān)窗的功能，保證室內(nèi)人員的正常休息或工作。此外，當(dāng)建筑物不慎發(fā)生火災(zāi)或者其他緊急情況時，智能窗戶會及時打開，幫助室內(nèi)人員逃生，給予居民最大的安全保障。

3.7 系統(tǒng)兼容

智能窗戶并不單單局限于窗戶的開關(guān)與意外事故的報(bào)警，需要在進(jìn)行三維設(shè)計(jì)與模擬演練的時候，充分借鑒與考慮同其他智能家居的系統(tǒng)兼容性，例如：可以將窗戶與空調(diào)進(jìn)行控制的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)窗戶與空調(diào)的開關(guān)協(xié)調(diào)性；將窗戶與室內(nèi)取暖裝置結(jié)合，實(shí)現(xiàn)符合用戶居住的溫度環(huán)境。此外，在進(jìn)行智能窗戶程序的編程過程中采用國際通用的C語言，從而實(shí)現(xiàn)基本屬性的統(tǒng)一。

4 結(jié)語

總而言之，窗戶以及家居的智能化發(fā)展是建筑業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路，也是時代的硬性需求。智能家居已經(jīng)成為我國科技發(fā)展重要的組成部分，但是由于目前技術(shù)與行業(yè)發(fā)展尚不完善，我國的智能家居發(fā)展道路仍處于一個相對初級的階段，需要人們不斷地研究探索，運(yùn)用新技術(shù)去創(chuàng)造智慧化的生活。相信在不久的將來，我國的智能化家居行業(yè)將會迎來新的篇章。