20181物聯(lián)網綜合應用實訓未來智能家居

2023/4/24材料10732班朱強1未來家居——我眼中的高新技術博覽2023/4/24材料10732班朱強2引言

進入20世紀90年代后期以來，數字化技術取得了更加迅猛的發(fā)展并日益滲透到各個領域。隨著Internet網向普通家庭生活不斷擴展，消費電子、計算機、通訊一體化趨勢日趨明顯，智能化信息家電產品已經開始步入社會和家庭。一場家居智能化革命也因此悄然興起。智能化別墅由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特點在21世紀將成為現代社會和家庭的新時尚。利用中央控制系統(tǒng)(VillaCentralControlSystem)將家居中各種各樣的智能化設備、信息化家電通過智能化控制總線技術連接在一起構成了功能強大、高度智能化的家居系統(tǒng)成為家居生活的發(fā)展趨勢。2023/4/24材料10732班朱強3引言

智能家居技術讓您不用再從一個房間到另一個房間去開關窗簾，調整燈光，調節(jié)溫度，控制音、視頻設備……，通過觸摸屏、遙控器或按鍵面板，居家生活中的整體控制盡在您的一指之間……2023/4/24材料10732班朱強4讓我們設想一下……2023/4/24材料10732班朱強5

您只需輕點一下觸摸屏，房內燈光自動調節(jié)亮度，窗簾自動關閉，等離子電視自動打開到您最喜歡的電視頻道，窗戶按照您的需要自動調節(jié)角度產生最適宜的室內光線，晚上當您走到走廊燈光會自動亮起……2023/4/24材料10732班朱強6再想象一下……

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清晨起床時間一到，臥室音響設備就會自動播放您愛聽的“起床曲”；浴室里的電燈也會隨著您進入梳洗時自動亮起，廚房的煮咖啡器也會自動煮水，出來時就會有熱騰騰的咖啡等著您……2023/4/24材料10732班朱強8

坐在沙發(fā)上輕點一下觸摸屏就可以控制家里所有的燈并可調節(jié)亮度；躺在床上就能關掉衛(wèi)生間的換氣扇；不必下樓就能為客人打開家門……2023/4/24材料10732班朱強9

每天晚上，所有的窗簾都會定時自動關閉……

2023/4/24材料10732班朱強10下面就讓我們進行未來之旅……2023/4/24材料10732班朱強11第1站——臥室（1）

這是我們臥室的三維結構圖，看似普通的結構卻蘊涵著不一樣的體系。2023/4/24材料10732班朱強12第1站——臥室（2）工作體系剛一進臥室門門禁系統(tǒng)會啟動電腦用納米針管采取血樣（針頭極小，我們根本就感覺不到疼痛）分析出血液各組成元素的變化情況連接信息處理中心電腦自動配比圖案渲染臥室我們的身心會很快放松下來利于睡眠2023/4/24材料10732班朱強13第2站——床床可以自動調節(jié)溫度及通氣專用床單，有大量感應器，可感應測量你一夜的生理機能并有電腦記錄分析并加以反饋，根據反饋信息，床開始調節(jié)溫度及通氣。2023/4/24材料10732班朱強14智能家居2023/4/24材料10732班朱強152023/4/24材料10732班朱強16各種各樣的床

這是我們渲染的效果，床由一個一個“球”組裝而成?！扒颉笨勺杂勺冃?，當所有的球按照一定的方式（如可編輯的程序）工作時，我們將會得到不可思儀的效果。2023/4/24材料10732班朱強17各種各樣的床2023/4/24材料10732班朱強18第3站——倚子我們現代人做在椅子上是為了休息，而未來，做在椅子上是為了檢驗身體。檢驗的信息會發(fā)送到電腦里，進行入庫處理。經處理過的信息就能調節(jié)整個生活系統(tǒng)，包括睡眠和飲食。2023/4/24材料10732班朱強19各種椅子預覽（1）2023/4/24材料10732班朱強20各種椅子預覽（2）2023/4/24材料10732班朱強21椅子工作原理簡析這是椅子背面的電腦控制器件，負責數據的收集與簡單處理。椅子控制器的反饋調節(jié)示意圖。2023/4/24材料10732班朱強22第4站——沙發(fā)

這個坐上去舒服得想睡覺的沙發(fā)，其實是像一個“大氣球”，從充氣孔中注入聚苯乙烯球。這個沙發(fā)除了材質獨特外，也解決一般家具需要的運送問題，沙發(fā)中的聚苯乙烯球可以運到當地再充入。廠家只需運送折疊的外層。當然，我們可以用電腦控制氣體的沖入與釋放。2023/4/24材料10732班朱強23我們來看一看這個是已經開發(fā)出來的沙發(fā)。有一個USB接口，可以直接接入電腦。這個是未來發(fā)展的產物，合在一起就可以當作床用，顯的更為高效。2023/4/24材料10732班朱強24第5站——室內地板

地板是一個巨大的傳感器：當有人走進房間時，地板會根據陽光的強度，來調節(jié)房間內的燈光亮度以及空氣溫度、濕度。同時，地板能在6英寸的范圍內跟蹤到人的足跡，在感應到有人到來時就自動打開照明，離去自動關閉。同時，中央處理器根據屋外的氣象感知器，控制室內的溫度和通風的情況。

2023/4/24材料10732班朱強25看看我們的感受器這是感受器的實體外觀，和我們一般的地板很像。這是地板下面的結構，大量的信息傳輸管道。2023/4/24材料10732班朱強26看看我們的感受器這是我們地板感受器的集成控制系統(tǒng)圖。這是地面感受器的觸摸器，可全面控制和調節(jié)地板特性。2023/4/24材料10732班朱強27第6站——全息電視

全息影像其實不是新玩意，在北京天文館里，戴上專用眼睛就可以看到美麗的天空，就是我們俗稱的“立體電影”。不過，這只是現在的技術，而在未來，我們只需要一個類似礦泉水瓶子大小的東西，即可放出三維的全息影像.

2023/4/24材料10732班朱強28讓我們來看看你現在所看到的就是我們未來的電視。只要把下面的小東西放到一個地方，手里的遙控器便可以控制它了。2023/4/24材料10732班朱強29第7站——廚房（1）

廚房里，家用電器都和家用電腦連接，主人通過家用電腦發(fā)出命令，各種烹飪鍋內都有測溫裝置并與控制裝置相連，可以保證烹飪時菜肴不過熱爆炸或外溢；掃描冰箱存儲情況，自動向超市發(fā)出需求訂單；自動化的設備對廚房進行清潔工作，主人下班回到家就可以吃到可口的飯菜，而完成這個過程的時候也許家里并沒有人。這樣的廚房你見過嗎？2023/4/24材料10732班朱強30第7站——廚房（2）很多時候覺得諸如此類的前景離我們還很遠，頂多不過是一些概念而已。其實，隨著高科技家居生活的普及，“未來廚房”離我們并不遙遠。2023/4/24材料10732班朱強31讓我們先目睹一下你可能會問這是什么，這是我們未來的“鍋”，它全面接受電腦的控制。這是我們末來廚房的總體效果圖。2023/4/24材料10732班朱強32再來看看2023/4/24材料10732班朱強33第7站——廚房（3）未來智能化廚房所涉及的一些技術如：光電技術、遙測感應技術、遙控技術、計算機和自動控制技術、遠紅外線等很多已經成熟，只是尚未全面普及或者整合到我們日常的廚房產品制造之中而已。如果這些技術能在廚房設計和生產中得到整合集成，將給廚房家具和人們的生活帶來一場深刻的革命。相信隨著高科技的家居生活的普及，廚房智能化會一步步向我們走來2023/4/24材料10732班朱強34第8站——馬桶目前日本松下公司經制造出一種通過檢驗人體排泄物來測量人的體重、脂肪和血糖的馬桶。馬桶測驗結果可信，可以交給醫(yī)生、家人甚至傳送到其他家電設備中此外，德國一家公司正推出一款用空氣壓力代替水流的馬桶。除了有益于環(huán)境保護外，還具有醫(yī)療作用。不久將來，馬桶將會個人化，以化驗人體排泄物，診斷癌癥和懷孕情況。2023/4/24材料10732班朱強35這樣的馬桶你見過嗎？2023/4/24材料10732班朱強36讓我們走進看一看這是末來馬桶的結構圖。這是它的控制顯示界面。2023/4/24材料10732班朱強37第9站——智能墻壁

智能墻壁超薄，是一種可以代替水泥的新建材，同時還能利用太陽能，為室內提供電能，播放視頻、調節(jié)溫度、供應照明。

能源危機是世界性話題，但是人類要居住就需要建筑材料。如何解決這一矛盾？美國費城的建筑師斯蒂芬·基蘭和詹姆斯·廷伯萊克長期致力于研究會給建筑行業(yè)帶來革命性變化的特殊材料、技術和制造工藝，并且獲得了若干項設計大獎。最近，他們又取得了一項具有重大意義的創(chuàng)新成果，被他們稱為“智能毯”。

“智能毯”的外表面帶有微型有機光電太陽能電池(OPVs)，能通過吸收陽光來為有機發(fā)光二極管(OLED)和內部照明系統(tǒng)提供電能?；m認為，“盡管現在還有一些技術難關要攻克，但是智能電子墻壁終有一天會成為現實?！?/p>

2023/4/24材料10732班朱強38智能墻壁這是可代替水泥的新建材，能利用太陽能，還能調節(jié)溫度。這是貼在智能墻壁上的“智能毯”，有感應能力。2023/4/24材料10732班朱強39第10站——L紙L紙，是LED技術與壁紙結合的產物，隨著LED技術在感壓方面應用的不斷成熟，逐漸開發(fā)出了情緒紙，當一人情緒有波動是說話語氣語壓就會發(fā)生明顯的變化，感壓LED會連接電腦的信息處理中心，從而輸出相應的數值，對該數值進行現象處理，便可顯出對應的影象。2023/4/24材料10732班朱強40L紙能不能吸引你？這是情緒紙對比模型。不同的對比設計會顯示出不同的效果。這是L紙外觀?？瓷铣龊推胀垱]什么兩樣。2023/4/24材料10732班朱強41第11站——光纖照明穿墻而過

隨著太陽能技術的不斷發(fā)展與成熟，一種新型的能源應用模型——光纖照明，在日趨緊張的能源背影下，應運而生。2023/4/24材料10732班朱強42經典效果這是光纖照明在天花板上宣染的效果。這是光纖照明在廚房里宣染的效果。絕對可以說是美倫美換。2023/4/24材料10732班朱強43其它效果2023/4/24材料10732班朱強44第12站——淺層地能系統(tǒng)

創(chuàng)新的中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)利用清潔的可再生的淺層地能(熱)，能解決了人們生活中的三大基本問題：供暖、制冷、生活熱水，被專家譽為“21世紀取代傳統(tǒng)供暖(冷)方式的有力競爭者”。利用這套系統(tǒng)的更大意義在于，它降低了人類對不可再生資源的依賴程度：如果在1000萬平方米的建筑物中采用淺層地能，每個采暖季節(jié)可以節(jié)能37萬噸標準煤，從而減少大量污染物的排放。與電采暖相比，相當于節(jié)省了一個裝機容量100萬千瓦的中型電廠。這無疑應證了一句老話：科技改變生活。我們的未來定將會是這樣！2023/4/24材料10732班朱強45第13站——智能保護系統(tǒng)

房屋的安全系數也足夠保證，門口安裝的微型攝像機，除主人外，其他人欲進入門內，必須由攝像機通知主人，由主人向電腦下達命令，大門方可開啟。當主人需要時，只要按下“休息”開關，設置在房子四周的防盜報警系統(tǒng)便開始工作；當發(fā)生火災等意外時，住宅的消防系統(tǒng)可通過通訊系統(tǒng)自動對外報警，顯示最佳營救方案，關閉有危險的電力系統(tǒng)，并根據火勢分配供水。

2023/4/24材料10732班朱強46第14站——手機末來我們的手機會集控制，反饋，信息搜集，信息分析為一體。換一句話就是：它將全面超過我們現在定義的3G手機。未來手機的最大特點是：它將作為我們家居的控制終端。2023/4/24材料10732班朱強47就怕你不敢相信！這手機合在一起像塊餅，拉開又像是書卷完全可以和電腦媲美。當然，所有的家電全在你的一指之間。2023/4/24材料10732班朱強48技術支持2023/4/24材料10732班朱強49技術支持在一個智能家庭網絡中，具體包括那些設備和技術？智能家庭網絡中與IT技術的聯(lián)系主要在哪里？會對那些行業(yè)和企業(yè)產生影響？2023/4/24材料10732班朱強50讓我們走入未來智能家居的內部去看一看......

2023/4/24材料10732班朱強51網絡：智能家居的骨架

前面我們已經介紹過，智能家居是通過統(tǒng)一的網絡總線和控制平臺將家庭的電器設備、燈光控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等連成一體的。目前智能家居的發(fā)展趨勢是由集中控制到分布控制，與集中式控制相比，分布式控制不僅能減少布線，而且能提高系統(tǒng)的可靠性，當某一個節(jié)點出現故障時，只需將該節(jié)點從網絡中拿走，而其它節(jié)點不受影響。

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圖一分布式家庭控制網絡的基本組成2023/4/24材料10732班朱強53由該圖中我們可看出，智能家庭控制網絡主要由下面幾個部分組成：1.總線耦合器（BCU-BusCoupleUnit）2.家電控制信號的驅動部分3.家用電器4.通用遙控器5.電話接口6.家庭網關2023/4/24材料10732班朱強54

1.總線耦合器（BCU-BusCoupleUnit）

這是將家用電器/設備連接成一個網絡的關鍵部分，也是網絡總線與家用設備之間的紐帶。它的主要作用首先是在各個BCU之間實現信息的交換，實現對家用設備的信號的獲?。ㄝ斎耄┗蚩刂菩盘柕妮敵?。BCU對信息進行處理，并確定信息是否要經總線或其它BCU作傳送。此外，由于每個BCU可以連接多個家用設備，因此它還需要確定信息的來源。

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2.家電控制信號的驅動部分

BCU無論在輸入驅動的電壓還是在輸出電流驅動能力上都是很有限的，驅動部分就是要將BCU輸出的控制信號"放大"到足以驅動家用電器的能力，同時也應將輸入的微弱信號"放大"到BCU能夠認可和接收的水平。

2023/4/24材料10732班朱強563.家用電器

這是智能家庭中實際使用的設備。它與目前家庭使用的設備不同之處是：它們更具有靈活性，并應配置可以與BCU連接的相應的接口。一般原來只有開/關狀態(tài)的家用設備（如微波爐、電飯煲等）幾乎不用做太大的變動；而原來具有多種功能調節(jié)的家用設備（如電視可調音量、頻道；空調可調溫度、風向及方向；音響系統(tǒng)可調音量、音質及自動換盤等），則應由家用設備廠家做較大的變動，即每個家電應增加一個與BCU連接的接口，以便可以接收來自BCU的控制信號（以替代原遙控器的控制作用）和向BCU送出自己的工作狀態(tài)信號，以便監(jiān)測。2023/4/24材料10732班朱強57

4.通用遙控器

在一個智能家庭控制網絡上的任何家用設備只需要通過一個唯一的遙控器，就可以實現對它們的控制和監(jiān)測。也就是說不僅可以控制家用設備的工作如設備的啟/停、工作狀態(tài)和參數的改變等，還可以通過遙控器進行監(jiān)控，例如看到室內的溫度，查看衛(wèi)生間的燈是否已經關斷，熱水器是否還在加熱……。也就是說，這里的遙控器與家用電器的信息交換是可以雙向進行的，而現在家中的遙控器只是具有單向的控制作用，而沒有逆向的監(jiān)測功能。2023/4/24材料10732班朱強585.電話接口

這里的電話接口與家中的遙控器有異曲同工的作用，只是遙控器是在家中的近距離的控制與監(jiān)測，而電話模塊可以讓電話/手機在遠距離作控制與監(jiān)測。2023/4/24材料10732班朱強596.家庭網關

家庭網關是智能家庭網絡上的一個重要部分，它是將單個家庭網絡與外部世界（如局域網、Internet網或智能小區(qū)的子網絡）溝通起來的關鍵部件。家庭網關的設置，就象現在的計算機上了網絡一樣，可以到各個網站上去瀏覽各種信息，可以收/發(fā)Email等，同時也可以通過遠程已經連接到Internet上的計算機來控制和監(jiān)測家庭中各種設備。2023/4/24材料10732班朱強60技術：智能家居的神經

在未來的一個完善的數字家庭中，將體現出當前各種高技術的綜合集成。因為要構成一個真正意義上的智能化家庭，必定是各個學科的技術的交叉。因此要想構建一個真正的職能家居，需要多個行業(yè)、各家IT廠商進行支撐。2023/4/24材料10732班朱強61智能家居系統(tǒng)主要包括以下技術：1.計算機軟件技術2.計算機網絡技術3.計算機密碼技術4."即插即用"技術5.圖像處理技術6.傳感器技術2023/4/24材料10732班朱強62

1.計算機軟件技術

在數字家庭網絡中涉及的計算機軟件，除一般的用戶程序外，最突出的有二個方面：首先是網絡操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)應該具有占存儲器小、使用方便、配置靈活、容錯性能好等特點；其次是數據結構，這是由于一般的家庭控制網絡中，不可能使用各種體積龐大的數據庫，而實際使用時又需要處理大量的數據，因此需要設計者設計一個適合于家庭網絡使用的數據庫。2023/4/24材料10732班朱強632.計算機網絡技術

這里比較突出的是家庭網關，例如與Internet或Ethernet的接入、路由的選擇、瀏覽器的設計、網頁的制作，此外還有編碼壓縮技術和網絡接口技術等。2023/4/24材料10732班朱強64

3.計算機密碼技術

數字家庭網絡與外界聯(lián)網為用戶帶來了很大的方便。但有其利也有其弊，"黑客"一類的不速之客也將不請自來。為了保護用戶的權益和隱私不受侵犯，則不能允許無關者私自闖入私人的家居網絡中來。解決的辦法之一是采用各種加密/解密技術。2023/4/24材料10732班朱強65

4."即插即用"技術

這是家庭網絡中特殊要求的技術，即要求網絡能自動"感覺"和"識別"新上網的家用電器/設備，并且能對它們執(zhí)行控制和監(jiān)測的功能。要完成這個功能，不僅要求家用電器/設備要作一定的改動（增加相應的接口），同時要求網絡的操作系統(tǒng)具備這樣的能力。為了實現這個功能，首先要規(guī)范化/標準化接口協(xié)議和設備文件，其次網絡操作系統(tǒng)應該具有完備的協(xié)議，最后控制器（如遙控器）應能自動重組系統(tǒng)控制邏輯。所以說要實現這個功能不是一件輕而易舉的事，目前在國外也還沒有標準化的成熟的方案推出。2023/4/24材料10732班朱強66

5.圖像處理技術

圖像處理技術是屬于信息技術中一個層次比較高的技術，目前它也已經走入了數字家庭之中