智能家电产品发展脉络浅析

沈鹏远

（湖州师范学院，浙江 湖州 313001）

0 引言

智能家电正在蓬勃发展，对于设计师来说，能够理清智能家居的体系，对于设计工作大有助益，本文便是通过智能家居已有的发展成果，对于智能家居进行简单的体系概括。智能家电已经发展了数十年，在这段过程中智能家电的功能和形态一直在变化，功能越来越全面[1]。

1 智能家居概念的发展

何谓智能家居，智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起（家庭智能化系统，即家庭控制器），通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效[2-3]。

智能家居中的一个重要组成部分就是智能化电器，在早前的一些学者研究中将智能电器的内涵概括为3点：①完成基本职能过程中的智能感知、判断与执行功能；②智能电器的智能状态监测与寿命评估功能；③具有交互能力，运行过程中对电网和环境友好。

在相关的字词释义材料中如此描述“智能”：对智能至今还没有一个广为接受的定义，一般认为智能包括逻辑、理解、自我意识、学习、情感知识、推理、计划、创新和解决问题等多种能力。简要地说智能指感知或推断环境信息的能力，并将其作为知识保留下来，用于自适应环境行为。人类具有智能，非人类动物和植物中也有智能，这些智能为自然智能；机器中的智能被称为人工智能，通常是在计算机系统中使用程序实现的。

根据以上对于智能概念的理解，结合前面对于智能家居的阐述。可以理解智能家居是计算机技术所赋予智能家电解决问题的能力，使其解决问题的能力更强、操作更便捷、应用范围更广、效果更出色。当前人工智能（Artificial Intelligence）发展迅猛，在一定程度上助力了智能家居的发展。

2 智能家居的发展背景

智能这个词起先是描述人类对于整个自然规律的认识和理解，以及其他的创造。在家居设计的语境中，既能代表则可以减轻人们反复的操作并具有自动化的功能属性。世界家电产业发展至今可以划分为三个阶段：第一阶段以第二次工业革命（19世纪60年代后期）为契机，从发展照明业开始，逐步生产收音机、电视机、冰箱、洗衣机等，直至开始建立电信系统；第二阶段从1945年开始，家用电器类产品开始普及，消费类电子产品逐步兴起；第三阶段从20世纪70年代开始，小家电开始进入消费者家庭，一些具有个性化、携带方便的电子产品受到消费者青睐。早期家用电器多为电力驱动的机械化设备，帮助人类处理繁琐日常家务，其内部也不包含可以智能控制家电运转的芯片或者逻辑电路。在第二次世界大战中，美国出于军事目的制造了第一台电子计算机，但当时的计算机体积庞大，运算能力低下，还不足以作为家用电器的零件投入生产使用，而后在20世纪末期，半导体技术的飞速发展，尤其是21世纪之后互联网技术的飞跃，智能手机开始普及。此时已经给智能家居创造了非常非常好的条件，这个时候部分小型家电已经装载有智能芯片，具有一定的智能运算能力。而依托于无线互联网产业，以及智能移动终端，家居行业算是正式迈入了智能化的大门。一些厂商开始尝试，将家电接入互联网，并用手机等各种移动终端参与控制家电。同时依托于互联网，多个家电可以进行相互联动。自动感知周围场景，并提供相应功能。此时，部分智能家居展品已经可以搭载家庭(家居)控制器进行使用，家庭(家居)控制器是实现家庭(家居)智能化的核心装置。搭载中央处理器CPU、通信模块。家庭(家居)控制器是指能通过家庭(家居)总线技术将家庭中各种与信息设备相关的通信设备、家用电器及家庭保安装置，连接到一个家庭（家居）智能化系统上，进行集中或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。在整理了传统家用电器和智能家用电器的概念之后，笔者将从空调制冷这个实际使用场景出发开始分析两种家电类型的使用逻辑。

3 智能家居的工作逻辑

一般来说，人处于一个生活中的使用场景，一些事物需要家用电器代替人去完成以方便人们生活。因为在实际使用场景中，家用电器的功能五花八门，需求痛点各不相同，这里为了清楚明白地对比非智能家居和智能家居的异同，选用空调这一使用率较高且对家居生活质量影响较大的电器作为例子进行讨论。

早期的空调制冷设备控制按键集成在空调设备本身之上，后逐渐发展为红外遥控设置，当房间温度过高，超过人体舒适范围时，使用者需要使用空调进行降温，在传统家电的操作过程中，对于室内温度感知的这一过程，由使用者本身完成，并且根据自身感受推算出一个合理的温度设定，以此操作空调进行工作，当使用者不再需要室内降温时，再次手动操作空调关闭，以上得感知外部环境，设定空调的工作策略，直至最后的关机，整个流程都是使用者人为干预。人需要结合自身的感知进行操作，并结合自身感受对空调设备进行细致操作，调高或者调低工作功率以达到满意的效果，当屋内不再需要使用空调进行温度调节时，如需要出门等生活场景时，人们需要手动关闭设备[4-5]。

随着技术的进步，空调内部以及遥控器上开始集成了一些基础的控制芯片和传感器，这些技术上的升级使得设备开始具有一定的智能化雏形。以往需要人手动调节的一些操作开始被替代。空调内置的传感器可以直接获取房间中的温度信息，以此温度信息为依据动态调节当下空调设备的工作状态，可以让使用者获得更为舒适的使用体验，并且在节能方面也有不小的贡献。除此之外，一些诸如定时关机的功能也开始替代使用者的人为操作，改善了一些使用场景下的用户体验。

而在智能家电使用场景中，外部环境温度感知方式比以往更加拓宽，除了自身内部以及置于遥控器中的温度传感器，空调设备还可以通过网络获取当地当天的温度与湿度数据，通过云服务器的计算得出室内比较合适的温度设定。依托于ZigBee或者蓝牙能通信技术，空调可以获取居家环境中的其他数据，或者统一接受网关的统一调配与其他家电协同工作。空调系统调节室内温度需要一定时间，无法快速使室内温度达到人体舒适要求，而结合目前的物联网技术，当使用者刚刚回到家，甚至是还在单位，刚刚离开工位，空调设备就可以接受的讯息，智能开启空调，借助各种外部传感器，和手机定位功能，以上的应用场景可以轻松的实现。

空调启动以及工作策略以及最后的关闭操作都可以通过智能家电的智能化功能无缝完成。外部环境温度可以依靠空调与房间内的温度传感器获得，结合互联网获取当天当地的温度变化信息，设备可以自动生成一个最优化的工作策略，在使用之后自动进行关闭，对于使用者本人来说无需进行其他额外操作。

4 智能家居未来发展前瞻

对于智能家居未来的发展方向，其实在对智能家居的体系进行结构时便可窥知一二。智能家居的前途是十分光明的。目前智能家居的瓶颈在于单个家用电器对于室内空间的功能集成，到达各加优秀的使用效果。对于单个家用电器无法集成，感知，分析功能等全部流程中的所有组件。这就需要智能家居设计中，各个家居以及中控，进行联网配合。而对于厂商来说，这就需要构建一个开放，且能够互相沟通的生态平台。结合云端大数据，智能家居，可以有非常非常多的创新玩法。不妨把能感知室内环境的系统称为感应，进行定期调度的系统称为处理。把产生实际功能运用的系统称为应用端。所以说当今智能家居的体系已经开始将各个功能分化出来，各个功能区域开放接口，各自分工合作。

小米作为做智能手机发家的企业，在智能家居领域表现十分亮眼，依靠其强大的产品线与供应链能力，推出了多款智能家居设备，这些家居设备功能可以加互相补充，各方面的联动能力更加强大，使得小米平台上的智能家居可以串联成一个协同的智能家居体系，对于使用者来说，可以更加方便有效率地调用自己需要的功能，也使得产品能够适应更多的使用场景[6]。因为应用端被单独分列出来。所以很多家电都可以进行小型化处理，不占用室内空间。同时功耗得以控制。

5 结语

总之，最重要的处理端口必须整合成开放平台，允许多方的感应器与应用端口接入。在此开放平台的基础上，可以达成非常多全新的家电功能，各种家用电器可以进行互相配合。电器能耗也可以进行动态的控制，根据使用者的实际情况，家电可以针对使用者做出不同的指令，这样省去了很多操作步骤，在使用效率上进一步提升，在操作复杂性上进一步简化。目前室内设计已经进入了一个全新的阶段，原有的家装，与家用电器的配合已经无法满足目前的需求，而智能家居，是一个全新的发展点。对于设计师来说，理解智能家居的工作体系与发展方向，对设计也是至关重要的。