智能家居探源与设计

袁健翔

摘 要 智能家居的概念很早就存在，随着科技的发展，嵌入式技术与互联网、物联网等技术发展越来越成熟，智能家居由构想慢慢变成现实。本文通过对于智能家居系统的历史与现状进行分析，通过分析获得智能家居系统中常用的关键性技术，对于智能家居系统与各种科技结合的实现进行了构想，并提出具体的智能家居设计的简例，最后，对于智能家居系统进行了总结与技术展望。

关键词 智能家居；嵌入式系统；物联网；人机交互

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）199-0126-03

智能家居，英文名Smart Home，其概念来源于美国，是以人们的住宅作为平台，利用互联网、物联网和人工智能电子家居，辅以一体化布线技术、安全预备技术、智能化控制技术与无线通信技术来实现一种既可以进行高效、便利进行个人定制化服务的居住环境，又可以成为人性化、环境友好性的安全居住管理地。这种概念是伴随着计算机技术、互联网技术、物联网技术发展而自然诞生的新兴概念。

智能家居的有着非常丰富的应用与非常光明的发展前景。智能家居的发展依赖计算机技术、互联网技术、物联网技术与信息产业的发展，而同时，是智能家居的发展导致的市场发展又反过来促进了计算机技术、互联网技术、物联网技术与信息产业等行业的第二次发展浪潮。

同时，移动终端的飞速发展以及WiFi技术更加广泛的使用也让智能家居的发展如虎添翼，如智能手机等移动终端已经代替传统遥控器，增强了这些技术的普遍性和易用性，而WiFi技术则减少了传统技术中布线的麻烦，使智能家居的控制更加便利互不干扰，可以预见到，WiFi技术可以把各个用电设备连接至互联网，将其信息上传至服务器上，使设备状态、环境信息等大量数据的共享成为可能，信息的共享与零延迟响应将是未来的发展趋势。

随着社会在飞速发展，人们的生活水平不断的提高，人们从一开始的衣食住行只追求温饱，现在开始追求更加个性化、自动化的生活方式。随着市场居住环境更加安全舒适要求的不断增大，人性化科技的进步和大规模生产厂商的介入，智能家居市场正在不断完善，智能家居的市场前景是非常光明与具有生命力的。

1 智能家居的发展历程与现状

1.1 国外的发展现状

智能家居的概念起源很早，但直到1984年，第一幢智能大厦才在美国哈特福德市正式建成。这栋楼名为City Place Building，中文名为“都市办公大楼”，它是由美国康涅狄格州哈特福特市的一栋金融大山改建而成的，其实一开始这并没有被认为成智能家居的大厦，但是由于其中一位名为UTBS的建筑技术公司对其的空调、电梯以及防火设备进行了信息化与整合化，并与互联网进行了连接，使得整栋楼的信息通讯与生活变得极为便利，从而促成了世界上第一栋“智能大厦”。从此，智能大厦与智能家居公司在全世界如雨后春笋般涌现出来。

大量采用电子技术的家用电器面市于20世纪80年代，在这种环境下，住宅慢慢变得电子化，住宅自动化的概念也渐渐形成，它指的是将家用电器、互联网与安全防护网络等一个个独立的个体联系起来，形成有机的一个整体。快到90年代时候，已经可以用总线技术来对住宅中的家电设施、通信设备与安防设施进行综合化的控制与管理，这就是SmartHome，这样的智能大厦还有日本的本田青山大楼与英国的“完整”别墅和默特尔公寓。

1997年，微软总裁比尔盖茨的私人豪宅——“未来之家”经过7年终于建成。其耗资巨大，光电缆就长达52英里，将房间里面的所有电器设备连接成网络，并用触控感应器控制室内每个房间的照明，可以自动调整诸如音乐、灯光、室温等。“未来之家”超前了那个年代的互联网技术与控制技术，用一个仿佛艺术品的智能家居体系，来向世人展示人类未来智能生活的场景。但在当时，其高昂不菲的造價、为所未闻的科技技术，让普通大众望尘莫及。

但近年来，随着智能家居技术的成熟、电信网、广播电视网、互联网融合的实现、物联网的新兴，以及人们生活水平的提升伴随着消费观念的转变，智能家居市场开始了快速的发展，人们追求更加自动、舒适、人性化、安全化与环境友好化的生活变得更加可行起来。通过十余年的发展，智能家居已在我们不知不觉的情况下走进千家万户。

1.2 国内的发展现状

智能家居行业作为一种新兴的产业，正处在一个比较适合发展与前进的黄金时期。在现阶段，智能家居有着非常大的市场空间，随着智能家居的价格逐渐降低进去寻常百姓家，人们对于智能家居的消费观也会渐渐形成。综合来看，智能家居的前景还是非常乐观的。基于以上分析，智能家居行业市场得到了很多的公司企业的重视与研究，很多新兴的优秀品牌异军突起，成为了智能家居行业中的领头羊。在我国，智能家居已经有了数十年的历史，从一开始只存在于人们的幻想中，到现在开始步入千家万户，这其中是一步一个脚印艰难走过来的。

按照发展的时间顺序来看，中国智能家居主要有以下几个阶段：

自1994年智能家居在国内起步一直到1999年，智能家居行业在黑暗中摸索着前进，慢慢地熟悉着产品概念，在这几年里，国内尚未成立专业的生产厂家。

在之后的6年，也就是2000至2005年里，国内开始涌现出大大小小近50家相关企业，国内智能家居市场进入开创阶段，各种的技术培训体系逐渐成型，市场运行手段也渐渐趋于成熟。此时国内市场中还没有出现国外的智能家居产品。

在2006年后的5年里，国内智能家居市场渐渐陷入停滞。在前几年市场迅速发展时期智能家居企业间恶性竞争使得这个行业遭到破坏性极强的影响，大量的智能家居生产企业选择转行或退出。哪怕是熬过了这几年的那些企业规模也不断减小，渐渐失去竞争力。正因如此，中国市场中出现了国外智能家居品牌的身影，而国内企业也在重新找回了正确前进的道路。endprint

2011年后，智能家居市场终于重新展现出活力，在房地产业受到限制的大背景下，行业迎来了一个全新的转机，智能家居市场再次飞速发展。同时，协议与技术标准开始出现主动互通和融合的趋势，跨行业并购现象开始出现，甚至渐渐成为主流现象。这段时间是智能家居发展最为快速的一个阶段，其发展不可预测，智能家居以住宅家庭为主要发展地，成为了各大智能家居公司争夺的制高地。

2014年后，智能家居已经回到了国内各大厂商的视线，不少厂商也决定插足该行业，想要分一杯羹。虽然现在还没有出现某个完整的成功案例，但是大众都已经认识到智能家居时代的到来已势不可挡。

2 智能家居系统中常用的关键技术

我们通过查阅相关的文献，得出智能家居系统中常见的关键技术主要有以下四种：

第一，布线系统：智能家居的布线系统完成了由有线到无线的升华，在传统的家具系统中，各个智能设备的布线以电线、光缆等形式集中或分布式布线，通常需要在施工时提前埋设，而随着无线网络与通信技术的发展，使用无线方式进行控制将成为一种新的发展趋势，使智能家居的使用更加自由和便利。

第二，互联网及物联网技术：以互联网为核心和基础，物联网将任何物品与物品之间的联系呈现给了用户。而互联网技术使得人与人之间的联系更加便利与密切。互联网及物联网技术在智能家居中的应用即在于将住宅中各个智能家居设备与互联网联通并实现用户与设备的互动。

第三，数据库技术：作为信息系统的一个核心技术，数据库技术通过对数据的统一组织和管理，利用应用管理系统最终实现对数据的处理、分析和理解。对于单个家庭来说，智能家居数量较少，所含信息量也低，但在大型购物商场或大型住宅区，众多智能家居构建在一起，此时数据库的优势便体现出来。

第四，人机交互技术：人机交互技术，英文名为Human–Machine Interaction，是指通过计算机的输入、输出设备，来有效实现人与计算机对话的技术。其在智能家居系统中可具体体现在智能系统更加人性化地和用户进行交流，提升用户体验感和舒适度。

3 智能家居构想與简例

本文提出了是对智能家居系统一个可行的构想：这一套完整的智能家居系统应当包括设备、控制端、以及基于互联网的数据处理终端。可行的智能家居包括智能控制的灯、空调、空气净化器、新风系统、门、窗、摄像头、衣柜等各种设备，它们通过家中的WiFi网络和数据库和控制端相连，而控制端可以为智能手机，通过智能手机中的一个应用程序就可以远程控制这些设备，同时这些设备和智能手机以及来自网络的数据一起可以构成一个完整的网络结构，系统可以通过温度数据以及用户的GPS位置数据自动的打开空调，通过空气质量数据选择开关窗户和打开净化器，通过门、窗、摄像头的数据构建起一个安全网络，智能地判断并适时向用户发出警报，这些数据同时也可以用于灯光的自动开关等。

试想，当每天早上音乐和柔和的灯光同时将你唤醒，同时播报出你昨夜的睡眠质量，外出前你打开衣柜门一个甜美的声音会告诉你今天的天气并贴心的给你穿衣的建议。炎热的夏天，你外出归来用指纹解锁打开家门，家中的灯光缓缓亮起，此前系统通过你的位置和习惯已提前分析出你将归来，空调打开，室温已降到了你最习惯的温度，屋内的空气也保持着清新。

4 结语和展望

智能家居拥有着无比光明的发展前景，我们可以预见，在互联网技术与物联网技术、信息技术、控制技术、生态观念等科技极大发展的情况下，智能家居将步入千家万户，有极大的发展潜力。本文提出的智能家居设想也是根据21世纪的科技水平而进行的一体化的设想，具有一定的可行性。但以上的设计还仅仅局限于理论知识方面，需要进一步的发现、探索、完善。我们相信智能技术终将渗透进生活的每个角落，从最根本上改变人们的生活方式，为它的用户提供舒适智能的每一天。

参考文献

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[3]杜坤坤.面向智能家居的虚拟人交互方法与技术的研究[D].北京：北京科技大学，2015.

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[5]孟平.多功能智能家居系统的设计与实现[D].北京：哈尔滨理工大学，2014.endprint