（木材科学与技术专业论文）智能化家具的研究.pdf

摘要 让家具拥有智能，将传统家具与现代数字信息处理通讯与加工等技术相结合，赋予它 更多的功能已渐成新趋势。未来1 0 年里，中国将实现由家具大国向强国的跨越，有专家 指出，我国家具业要向家具强国跨越，家具业必须实现智能化，智能化将成为跨越家具强 国必不可少的条件，同时有关业内人士表示，到2 0 1 0 年，中国智能化家具的市场份额可 能会突破1 0 0 亿元，到2 0 1 5 年有可能飞速提升至5 0 0 亿元左右。这意味着在未来不到1 0 年时间内，智能家具将发展成为一个颇具规模的独立产业。面临前所未有的发展机遇，走 智能化的道路是中国家具企业生产全球一流产品，把企业做大做强、提高企业国际竞争力 的一种必然选择。 目前，由于国内外专家学者对智能化家具还没有做过深入细致的研究，因此，作者以 此作为研究内容具有一定的指导意义。不仅在理论上推动智能化技术在家具领域的纵深发 展，并为各类智能化家具新产品的设计与开发提供一定的理论依据，极大丰富和充实了家 具系统，从而产生巨大的经济效益和社会效益。 本研究内容与结论如下：( 1 ) 搭建一个较完整的智能化家具理论框架，明晰有关智能 化家具方面概念，阐述智能化家具的特点，组成与分类、创新设计要素、设计原则与步骤、 智能化家具用单片机与传感器、智能化家具的智能控制理论与技术基础等理论。( 2 ) 提出 智能化家具功能模块化设计思想，对各类智能化家具包括坐具类、床类、桌类、贮藏类家 具分别进行功能模块化研究，初步形成功能框图，最终得出智能化家具系统几个典型的功 能模块，包括除湿防霉、消毒、照明、温度控制功能等模块，并且就每一功能模块的智能 化实现方式与原理、控制方法，设计要求与原则以及执行机构等进行详细研究。( 3 ) 使用 电子自旋共振波谱仪论证紫外消毒方法是否适用于智能化家具，实验结果表明：通过对各 类针织物样品进行紫外辐照，表面都会产生自由基，但经紫外线照射后物品并未发生明显 的褪色现象。因此，本文认为，紫外消毒方法可以用于一般家具的消毒。( 4 ) 设计一智能 化衣柜。采用非概率抽样的方法对3 0 0 多名市民进行现场问卷调查，以调查结果中消费者 的实际需求情况为衣柜功能设计依据，并结合前文理论基础，设计一款具有自动消毒与除 湿防霉功能的智能化衣柜。 关键词：智能化家具；理论架构；功能模块；衣柜；设计 2 s t u d yo ni n t e l l i g e n tf u r n i t u r e a b s t r a c t i ts o u n d si n c r e d i b l et h a tw o o dc a r ls p e a k b u ti t1 sr e a l l yt r u et h a tf u r n i t u r eb e c o m em o r e a n dm o r ei n t e l l i g e n to rh a sm o r ef u n c t i o n sa f t e rc o m b i n i n gt r a d i t i o n a lf u r n i t u r et e c h n i q u e sw i t h d s p ( d i g i t a ls i g n a lp r o c e s s i r l 曲a n do t h e rt e c h n i q u e s i t i sr e p o r t e dt h a tc h i n aw i l lb e c o m ea s u p e rf u m i t u r e m a n u f a c t u r i n gc o u n t r yd u r i n gn e x tt e ny e a r si fo n l yf u r n i t u r eb e c o m ei n t e l l i g e n t t h a tm e a n si ti so fg r e a tn e c e s s i t yt h a tf u r n i t u r ei n t e l l i g e n t i l i z a t i o nw i l lb eh e l p f u lt oc h i n e s e f u r n i t u r ei n d u s t r yi m p r o v e m e n t s p e c i a l i s t sp o i n to u tt h a tt h em a r k e ts h a r eo fi n t e l l i g e n t f u r n i t u r ep r o b a b l yu pt o1 0b i l l i o nr m bi n2 0 1 0a n d5 0b i l l i o nr m bi n2 0 1 5 t h a ti st os a yt h e d e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n tf u m i t u r ew i l lb e c o m ea ni n d e p e n d e n tp r o p e r t yi n t h ef u t u r e c o n f r o n t i n gw i t hs u c h f a v o r a b l ec i r c u m s t a n c e s ，w eh a v et oc h o o s et h ew a yt od e v e l o p i n t e l l i g e n tf u r n i t u r es oa st om a n u f a c t u r em o r ec l a s s i cf u r n i t u r ep r o d u c t sa n dr a i s et h ep o s i t i o n o f c h i n e s ef u r n i t u r et r a d ei nt h ew o r l d a tt h em o m e n t ，t h e r e ss t i l ln o b o d ys t u d i e do ni n t e l l i g e n tf u r n i t u r e t h e r e f o r e ，t h ew r i t e r b e l i e v e si ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c ea n ds e n s et od ot h er e s e a r c h b e c a u s ei tc a nn o to n l yi m p r o v e t h ed e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n tt e c h n i q u e si nt h ef u r n i t u r ef i e l d ，b u ta l s oc a nb et h ed e s i g n f o u n d a t i o no fa l lk i n d so fn e wi n t e l l i g e n tf u r n i t u r ep r o d u c t sa n dr i c ht h ef u r n i t u r et h e o r y m e a n w h i l e f i n a l l yi tw i l lb r i n gt r e m e n d o u se c o n o m i ca n dc o m m u n i t yr e s u l t s t h e s t u d yc o n t e n ta n dt h er e s u l t sa r ea sf o l l o w i n g ： ( 1 ) t h et h e s i sa d v a n c e saf r a m e w o r kf o rt h ei n t e l l i g e n tf u r n i t u r ea f t e ra n a l y z i n gt h eb a s i c r e l e v a n tp r o d u c t sa n dt e c h n i q u e t h ef r a m e w o r ki n c l u d e si t sc o n n o t a t i o n ，d e n o t a t i o n ， c o m p o n e n t ，c l a s s i f i c a t i o n ，i n n o v a t i v ed e s i g ne l e m e n t ，t h er u l ea n ds t e p so fd e s i g n ，t h e t y p i c a ls c c ( s i n g l ec h i pc o m p u t e r ) a n ds e n s o ru s e di ni n t e l l i g e n tf u r n i t u r ea n dt h eb a s i c t h e o r ya n dt e c h n i q u e su s e di nt h e l e s i s ( 2 ) o n eo f t h eg r e a ti n n o v a t i v ep o i n t so f t h i st h e s i si st h a tt h et h o u g h to f f u r n i t u r ed e s i g nc a l l e d f u n c t i o n a lm o d u l u sd e s i g ni sb r o u g h t w eu s et h i st h o u g h tt os t u d yo nm o s tk i n d so ft h e i n t e l l i g e n tf u r n i t u r e t h e ni t f o r m saf i m c t i o n a lf r a m e w o r ka n dw eg e ts o m et y p i c a l f u n c t i o n a lm o d u l e ss u c ha s d e h u m i d i f i c a t i o n ，s t e r i l i z a t i o n ，l i g h t i n g ，t e m p e r a t u r e a u t o c o n t r o l l i n ga n ds oo n f i n a l l yt h ew r i t e rc o n c r e t e l ys t u d i e do ne a c hm o d u l e sp r i n c i p l e ， r e a l i z a t i o nm e a n s ，t h ed e m a n d sa n ds o0 n 3 ( 3 ) i no r d e rt od e m o n s t r a t ew h e t h e rt h eu l t r a v i o l e tr a yc a l lb eu s e dt os t e r i l i z ei ni n t e l l i g e n t f u r n i t u r e ，w eu s e de l e c t r o n s p i n r e s o n a n c e ( e s r ) t od os o m ee x p e r i m e n t s t h er e s u l t s h o w s ：f r e er a i l c a r so nt h es u r f a c eo fe a c hk i n do fk n i t w e a ri n c r e a s e da f t e rr a d i a t i n gb y u l t r a v i o l e tm y , b u tt h ec o l o ro fe a c hm a t e r i a la l m o s td i dn o tc h a n g e t h e r e f o r e ，t h ew r i t e r t h i n k st h a tt h ew a yo f u l t r a v i o l e t - s t e r i l i z a t i o nc a nb eu s e di nc o m m o ni n t e l l i g e n tf u r n i t u r e ( 4 ) t h ew r i t e ru s e dt h ea b o v et h e o r ya n dc o n s u m e r sa c t u a ln e e di n t e r v i e w e df r o mt h es o c i a l m a r k e tr e s u l t st od e s i g na ni n t e l l i g e n tw a r d r o b e ，w h i c hc a na u t o s t e r i l i z i n ga n da u t o d e h u m i d i f y i n g k e y w o r d s ：i n t e l l i g e n tf u r n i t u r e ；t h e o r e t i c a lf r a m e w o r k ；f u n c t i o n a lm o d u l a r ；w a r d r o b e ； d e s i g n 4 致谢 y 9 1 8 6 3 1 本文是在导师吴智慧教授与时维铎副教授的悉心指导下完成的，从论文的选题到研究 工作的每个阶段无不倾注着吴老师与时老师的智慧与心血，我虽不敏但不敢有丝毫懈怠， 唯恐有负师恩。从师三年，他们渊博的知识、严谨的学风和高尚的品格，时时给我鞭策和 启迪，敏捷创新的思维和开拓的学术视野使我受益匪浅，执着的敬业精神和朴实宽厚的博 大胸 不时刻感召着我。导师在学习上对我的谆谆教诲，生活上悉心关照，思想上循循善诱， 教会我为人出世之道，我对他们的感激是难以言表的，这种感激将化为一种动力，深深影 响我今后对学习、对工作、对生活的态度。 感谢南京林业大学信息学院封维忠副教授在论文实验与衣柜实物设计过程中给予的 无私帮助与精心指导。 感谢在论文研究过程中帮助我拓展研究思路，给予我启发的韩维生博士、柳献忠博士、 眭斌师弟以及潘健博士、尚旭岚博士、王道静博士、王福云博士，郭继光、何勇、韩艳、 银花、刘丽敏等学友在学习与生活中给予我的鼓励与帮助。 最后将这篇论文献给我亲爱的家人，是他们的鼓励与支持，我才有不断进取的勇气和 信心，最终完成论文。特别感谢我的先生白布仁乌力吉，感谢他在我多年的求学生涯中 一直默默无闻，毫无怨言地关心我，支持我。 段海燕 2 0 0 6 年6 月于南京 1 1 智能化家具的研究背景 1 绪论 2 0 世纪是知识不断创新，科学技术突飞猛进，世界深刻变化的世纪。2 l 世纪科技创 新将进一步成为经济和社会发展的主导力量。世界各国综合国力竞争的核心是知识创新、 技术创新和高新技术产业化。技术创新是科技创新的重要方面，加强技术创新，发展高 科技，实现产业化是一项系统工程，对提高国民经济质量和效益，提高我国的国际竞争 力有十分重要的意义。 人类社会从晟原始的手工到机械化、自动化，最后发展到智能化，是一个技术不断进 步的历史。人工智能自1 9 5 6 年在美国诞生至今已有5 0 年，这一技术已经广泛渗透到各个 应用领域，推动着各领域向智能化阶段发展，人们发现一个智能化的时代已经开始，建筑、 家具也呈现出智能化的趋势。国内著名房地产开发企业大连万达集团的董事长王健林将 “数字化家园”称为人类居住史上的“第四次革命”，并指出它标志着人类进入居住史上 第五个阶段一智能住宅。家具是建筑室内的子系统，家具设计是建筑设计的延伸，有什么 样的建筑就有什么样的家具。随着智能建筑的出现，也涌现了丰富多彩的智能家具。因此， 智能化家具作为体现科技性、人性化的产品，是适应现代社会发展和生活质量的不断提高 而出现，并将成为世界家具企业产品开发的一个新趋势，是充分发挥设计者创造力，利用 最新科技成果，在现代设计理论、方法的指导下设计出更有竞争力的新型家具产品。 几乎所有的传统产业只要经过微电子技术进行智能化改造后，都会重新焕发青春，这 与它极强的渗透性有关。家具也同样可以共享其它行业的先进成果来“脱胎换骨”，成为 多个行业的交叉行业。 在本世纪初的1 0 年里，中国家具业将由家具大国向家具强国跨越，目前，中国已成 为家具生产和出口的第一大国，有专家指出，我国家具业要向家具强国跨越，家具业必须 实现智能化，智能化将成为跨越家具强国必不可少的条件之一。有关业内人士表示，到 2 0 1 0 年，中国智能化家具的市场份额可能会突破1 0 0 亿元，到2 0 1 5 年有可能飞速提升至 5 0 0 亿元左右。这意味着在未来不到1 0 年时间内，智能家具将发展成为一个颇具规模的 独立产业。 总之，让家具拥有智能，把传统家具生产制作技术与现代数字信息处理通讯技术、现 代加工技术相结合，赋予家具更多的功能己渐成新趋势。智能化家具之所以产生并得到迅 速发展，有其深刻的技术、经济和社会背景。 ( 1 ) 技术背景 2 0 世纪9 0 年代，是信息技术飞速发展的年代。它是在微电子、计算机和现代通信等 技术基础上发展起来的高新技术。现今已能在2 0 c m ( 8 英寸) 芯片上集成5 亿个电子元 件，其宽度仅为0 2 5 0 3um ；微机的信息处理速度每秒已近亿次。在美国，信息产业 的产值已占工业总产值的1 5 ，微机更新换代的速度也令人瞠目，全球出现信息革命的 高潮，表现出信息技术智能化、信息网络全球化、国民经济信息化三大特点。信息革命对 人类的社会、文化、日常生活乃至思维方式都产生了深远的影响。 众多技术如此迅速的发展，必然要寻找新的增长点，要扩大市场。智能化家具正是微 电子等技术向传统产业转移的一个结合点，也是信息产业向家具市场扩张的桥头堡。 ( 2 ) 经济背景 2 0 世纪的最后2 0 年，是全球经济特别是东亚经济腾飞的年代。由于这一时期信息技 术的发展，信息成为一种资源，使第三产业迅速崛起。由于第三产业在国民生产总值中所 占比重日趋增加，必然需要提供能提高其劳动生产率的工作条件。而第三产业中，从事金 融、贸易、保险、房地产、咨询服务、综合技术服务的人员比重逐年提高。即便是在传统 产业领域中，规划、调研、开发、广告、设计、咨询等非定型业务量剧增，“白领”工作 人员的比例也在增加。智能化家具恰好为这些人员提供了更舒适、方便、高效、安全的工 作环境，不断满足市场需求。 ( 3 ) 社会背景 随着社会信息化，人们对工作、生活环境的要求的日益增高，既要求高效、可靠的通 信服务，又要求居住方便、舒适而且节能。但现存的家具产品难以适应高技术、多功能的 要求，因此，社会的客观需要促进了传统的家具向智能化家具方向发展。 1 2 智能化家具的研究现状 1 2 1 国外在智能化家具方面研究现状 目前，智能技术在家具行业中已经得到初步应用，一些智能化家具的雏形或前期产品 已经出现。国外，如爱尔兰的兰开斯特大学与苏黎世、德国、瑞典及芬兰等学府合作，开 发了一系列“智能家具”。用“智能沙发”可以开启电视机、激活电话录音机，还可以认出是 谁坐在沙发上，懂得说欢迎辞，甚至根据输入的程序自动唤醒躺在特定位置的病人。“智 能书架”会在负荷过重时做出投诉；“智能药品柜”会在药物过期时发出警告。美国纽约现 代博物馆展馆中央放着一张智能化桌子，里面装了4 0 0 多个芯片及2 0 多个网络接入点， 通过感应手的动作，控制有信息装置的特定物体。德国乌尔姆大学的一个研究小组研制出 了一种智能轮椅，它是通过一个高度发达的导航系统实现的，这一系统利用它的传感器和 激光仪连续不断地搜索其周围的障碍物，利用一个小型计算机分析出如何选择穿过人群的 路线。这种轮椅能自动穿过拥挤的火车站大厅，而不会与人相撞。 1 2 2 我国在智能化家具方面研究现状 我国在智能化家具方面也作了一些初步探索，有些先进家具企业也开发了一些简单的 智能化家具产品。智能化家具必然是2 l 世纪发展的趋势 2 】0 青川口1 提到未来社会家具将 向智能化、生态化趋势发展，家具的使用材料将向自然材料与模拟仿真的高科技智能化的 多元人工材料方向发展：王树才“1 等人提出机电一体化家具的概念，定义集造型、机械 传动、电器电路于一体的家具为机电一体化家具，并指出机电一体化家具的发展趋势为智 能化家具。由此可见，家具向智能化发展已达成共识。 深圳市大富豪实业发展有限公司，正以“富之岛小狗第一”的旗帜在国内率先推出 了智能婴儿床，能在婴儿尿床时立即发出温馨警报、能够定时自动弹起的懒汉床、能够接 受声音指令的智能按摩床、能教人化妆的梳妆台等等众多新款智能家具。这些家具之所以 具有智能，除了传感器和硬件控制电路以外，单片机发挥了大脑指挥作用。 总之，我国的家具智能化水平还处在起步和尝试阶段，具体表现在基础比较薄弱、技 术含量低等方面。国内家具智能化的研究仅仅停留在概要性论述和一些简单产品开发的层 面上，缺乏系统的理论研究，有待于进一步开发设计。 1 2 3 我国发展智能化家具的意义 1 2 3 1 我国发展智能化家具的必要性 世界经济的竞争越来越多地表现为物化在商品中的技术水平的竞争，产品的质量高、 性能好、竞争力强的关键在于依靠科技发展及其在生产中的应用。只有抢占科技制高点， 利用高科技研制的新产品、开发新工艺，才能优先推出更吸引人的产品，提高市场竞争力。 如果不重视科学技术的开发和研究成果的应用，其产品就会在竞争中被挤出市场。目前， 发达国家国民生产总值增长中科技进步因素所占比重已从2 0 世纪初的2 0 上升到8 0 年 代的8 0 ，这充分说明，正是由于日趋激烈的国际竞争，最后导致科学技术的不断突破。 经过多年的艰苦创业，我国已经形成生产、科研、标准、情报、检测、教育和配套产 品相结合的较为完善的家具工业体系，然而国产家具的国际市场竞争力还不够，关键是家 具的原创设计和企业的核心竞争力与欧美发达国家存在很大的差距。企业缺乏长远发展规 划，几乎没有产品设计开发、技术设备革新、质量控制管理，企业的持续发展能力不足。 虽然“中国制造”的很多家具产品已经占据世界的很大份额，但不少产品的创新设计不强、 技术含量不高、品质和附加值较低，导致中国家具的制造业还处于粗放的发展阶段。中国 只是一个家具制造大国，而不是制造强国。因此，可通过利用现代高新技术和先进制造技 术改造传统的家具产业，大力开发智能化家具，生产高新技术型( h i g h t e c h ) 家具产品， 以此来有效缩短我国与发达国家之问的差距。 我国家具企业现在面临全球市场的竞争，其中东南亚国家正在抢占中、低档家具市场， 而欧美等国又在抢夺高档家具市场，同时，国内家具生产能力已经超过了市场容量，所以 市场竞争将会更趋激烈。在此大环境的影响下，我国家具企业应该抛开模仿或“克隆”的 设计与生产模式，为适应社会变化，开发与设计智能化家具，创造出满足消费者所追求的 新产品，实现产品的技术创新，这不失为一条既可提高产品技术含量又可增强企业竞争力 有效途径。 1 2 3 2 我国发展智能化家具的可行性 3 毛泽东同志说：“没有调查就没有发言权。”这是对调查作用的精辟概括。2 0 0 5 年6 月，我们采用非概率抽样的方法，在南京新街口一带对3 0 0 多名被调查者进行了现场问卷 调查。通过此次调查，初步了解消费者对智能化家具的认知情况与潜在需求嘲，调查结 果见表1 1 、1 2 、1 - 3 、1 - 4 、1 - 5 、1 - 6 。 表1 - 1 新产品上市是否有购买欲望 是否对先进技术感兴趣非常感兴趣 有兴趣比较感兴趣不感兴趣 百分比( ) 1 8 | 3 2 3 15 5 135 表1 - 6 认为购买智能化家具是 购买智能化家具快乐的事情 提高生活质量的象征没必要无所谓 百分比( )1 7 4 6 9 857 7 由此可看出，新品上市时，消费者都有购买欲望( 占6 2 2 ) 。知道智能化家具的人 占3 7 8 ，经调查了解，大多数人通过广播、报纸、互联网等途径了解智能化家具。正如 所期望的那样，大多数人对智能化家具产品感兴趣并认为拥有智能化家具是件快乐的事 情，也是提高生活质量的象征。多数被调查对象( 6 4 ) 在不同程度上想拥有智能化家具。 另外对智能化家具的价格也做了预期调查，经统计，1 6 的人认为智能家具比普通家具最 多高出3 0 0 5 0 0 元可以接受，4 4 认为高5 0 0 1 0 0 0 可以接受，3 3 认为高1 0 0 0 2 0 0 0 元 4 可接受，还有7 的人认为只要喜欢，高多少都可以。 由于人力、时间所限，调查样本大小有限。所以本次调查结果存在一定的局限性。但 从本次调查和统计分析中可以看出，智能化家具是提高生活水平和生活品位的必然选择： 智能化家具有着广阔的市场前景和广泛的消费人群。 近年来，智能技术在国内外已有长足的发展，其应用领域已拓宽到机器人、建筑、仪 表与家用电器等方面，为智能化家具产品的设计开发提供了技术依据。另外，中国家具业 在改革开放以来所取得的成就为实现家具的智能化奠定了良好的物质基础。2 0 0 4 年中国 的家具出1 5 t 额突破1 0 0 亿美元，2 0 0 5 年达到1 4 0 亿美元，已经超过意大利，成为全球家 具出口第一大国。从整个发展过程来看，我国家具在设计水平、技术含量等方面已有明显 提高，而且还创造出一批知名品牌。 中国的制造业正面临前所未有的发展机遇，这使得在我国发展智能化家具成为可能。 走新型工业化和智能化的道路是把企业做大做强，生产全球一流家具产品，提高企业国际 竞争力的必然选择。 1 3 智能化家具研究的目的及意义 未来几十年的蓬勃发展，将使智能化家具系统的应用越来越广泛。对于智能化家具的 研究，将在理论上推动智能化技术在家具领域的纵深发展，并为各类智能化家具新产品的 设计与开发提供一定理论依据，产生一定的经济效益和社会效益，大大丰富并充实了家具 系统理论。到目前为止，国内外尚未有学者进行智能化家具的系统研究，作者以此作为主 要研究内容具有现实指导意义。 智能化家具研究的意义具体体现在以下几个方面： ( 1 ) 丰富家具理论，促进家具理论的发展 随着众多智能化家具产品的相继成功问世，智能化家具理论的诞生，为家具领域又添 生机。在传统的家具设计制造理论的基础上，引入了现代高新技术和先进制造技术，开展 家具智能化的研究，不仅丰富家具设计领域的理论，对学科知识的增进、补充和完善也有 积极的作用，为今后智能化家具领域的发展奠定一定基础。 ( 2 ) 产生一定社会效益 丰富人类的物质与精神生活：人类从事科学技术活动，最根本的目的是改善和丰 富自身的物质生活和精神生活。在古代，火的发明和利用，使人类从“茹毛饮血”的野蛮 状态中解放出来。石器、弓箭、舟船、种植、冶金、印刷等，这些古代的发现和发明都引 起过人类生活内容和生活方式的巨大变革。 近代科学技术诞生以来，自然科学上的新发现和技术上的新发明也对人类生活产生了 深远的影响，如电灯、电话、汽车、火车、飞机、电影、电视、收音机、电子计算机、人 工育种、人造纤维、航天活动、音像技术、医疗设备和技术等等，这些科技成果不但改变 了人类的物质生活内容，延长了人类的寿命，而且改变着人们的知识、思想、感情等精神 生活的内容。 可以想象得出，随着计算机技术、生物技术、信息技术等新的突破与微电脑的普及， 家具实现智能化，将给人类生活带来全新的变化。 o 充分体现“以人为本”思想：智能化家具产品设计的根本出发点是以高新技术来体 现“以人为本”的思想，所以，从某种意义上说，智能化家具产品是适应现代社会发展需 要，提高人们生活质量、工作效率，体现科技性、人性化的产品，对智能化家具系统深入 的研究则从产品设计、制造到销售提供了理论依据。 o 提高产品科技含量，增强企业国际竞争力：世界各国综合国力竞争核心是知识创 新、技术创新和高新技术产业化。技术创新是科技创新的重要方面，加强技术创新，发展 高科技，实现产业化是一项系统工程，对提高国民经济质量和效益，提高我国的国际竞争 力有决定性作用。 从企业战略角度考虑，企业为提高竞争力，可以降低成本，提高质量，加快发展速 度。随着市场竞争越来越激烈，谁能出奇制胜谁就能取得较大的效益。企业的兴旺发达， 依靠创新，从技术创新角度开发智能化家具产品，提高产品科技含量，是企业出奇制胜 占据主动的秘诀。 总之，智能化家具的研究可以提高产品科技含量，增加产品附加值，促进企业可持续 性发展，增强企业竞争力。论文中还列举了一些产品或功能的设计实例，希望对家具设计 人员或企业能有一点启发或借鉴之处。 1 4 智能化家具研究的内容和方法 1 4 1 本研究的内容 本研究着力明晰智能化家具相关的基本概念、基础理论与技术；初步构建一个智能化 家具的理论框架；采用功能模块化方法展开智能化家具功能研究并搭建系统功能框图：并 对每一功能模块的实现方式、基本原理、执行机构等进行详细研究；最后设计了一件智能 化农柜。 本文研究的主要内容如下： 搭建智能化家具理论框架：界定智能化家具的概念、分析其特点、创新设计要素、 研究其设计原则与步骤、分类及组成等；理论概述主要包括智能化家具的控制理论与技术 基础、智能化家具用典型单片机与传感器等。 o 智能化家具功能模块的研究：在前两部分内容的基础上，将智能化家具系统分成若 干子系统再对每一个子系统进行功能分类、汇集、归纳并整理出智能化家具系统几个典型 的功能模块，就各功能模块的实现方式、原理、执行机构展开系统研究，并附带一些功能 设计实例。 电子自旋共振波谱试验：使用电子自旋共振波谱仪( e s r ) 试验紫外消毒方法是否 适用于智能化家具，对各种日常存藏物品的样品材料进行试验，然后根据材料的e s r 谱、 自由基浓度和试验所得g 因子值得出结论。 社会调查：采用非概率抽样的方法对3 0 0 多名市民进行现场问卷调查，了解其对 智能化家具的认知情况与潜在需求，作为智能化衣柜实物设计的依据。 智能化衣柜实物设计：以市场调查结果为依据，探索消费倾向，明确产品方向，并 在此基础上展开智能化衣柜的实物设计。 1 4 2 本研究使用的方法 智能化家具理论研究主要使用了演绎法、系统工程方法、类比推理法、调查法以及试 验法等。 ( 1 ) 演绎法 简单的说，演绎法是从一般的理论中推理出个别的理论。智能化家具的理论就是在控 制理论、信息论、人工智能、家具设计与制造等基本理论基础上建立或发展起来的，在这 个过程中，使用了一些一般性理论，并从一般中概括出个别有智能化家具特色的理论。 ( 2 ) 系统工程法 系统工程实际上是一类包括许多门工程技术的一大类工程技术，包括了各门系统工 程，它们除了具备各自的专业基础外还有共同的基础理论基础。系统论、控制论、信息论、 运筹学等都是它的共同理论基础。既然这些理论和方法都与解决系统问题有关，它们之间 就必然相互渗透、互相影响，存在着一定的内在联系，譬如，控制论就是利用信息反馈原 理进行自动控制的基础理论，而自动控制中经常采用运筹学的一些方法使系统达到最优 化，运筹学也常用到控制论的原理和信息理论，而信息论又是在控制论的基础上产生，三 者相辅相成，互相补充发展。 智能化家具是建筑系统下面的一个子系统，而它本身又是一个包括了若干子系统的完 整系统，因此，智能化家具作为一个系统，在其设计与制造过程中，要运用系统方法论协 调家具与其它系统或其内部各子系统之间的关系，最终实现最优控制。 ( 3 ) 类比推理法 所谓类比推理是根据不同或表面不相关对象，在某些方面相似或相同而推论在别的方 面也有可能相似或相同的一种科学的方法 6 3 由于目前国内外在智能化家具方面进行的理论研究尚属空白，但是，一些学者与研究 人员在相关领域如智能小区、智能化建筑、智能家居以及智能家电等方面已作了大量研究， 加上智能化家具与智能建筑以及智能家电有着密切联系，都是在智能控制理论、信息技术、 网络技术的基础上发展起来的，因此，可以使用类比法对智能化家具进行研究。 论文研究中，使用类比推理法界定智能化家具的概念，通过对现有的智能建筑、智能 小区、智能家居与智能家电等概念的总结分析，给智能化家具下了一个较为完整而准确的 定义。但在研究过程中，仅仅使用类比法是远远不够的，需要使用一些其它方法进行整体、 全面而深入的研究。 ( 4 ) 调查法 现场调查是科学研究中的一种常用方法。采用调查法，目的是获得第一手资料和数据。 2 0 0 5 年6 月份，作者对南京3 0 0 多名消费者作了一份现场抽样调查，目的是了解消费者 对智能化家具的喜爱程度，购买意愿以及需求程度。 ( 5 ) 实验法 论文中安排了一些测试实验和制作试验，通过对试验结果分析，为后续智能化家具 实物设计提供依据。 总之，通过以上各种方法的综合，对智能化家具进行了系统研究，从而初步构建出一 套较为系统的智能化家具理论体系。 1 5 参考文献 1 】e h o m e c n 中国办公家具网家具智能化催生百亿大市场2 0 0 4 2 青川1 9 9 9 2 1 世纪居室文化消费新概念及智能化居室与家具的发展趋势家具与室内装饰，( 5 ) 1 2 - 1 4 【3 】迟春雷2 0 0 1 谈家具设计的新趋势与智能建筑家具与室内装饰，( 2 ) ：6 8 【4 王树才等2 0 0 4 机电一体化家具的探讨术材工业，1 8 ( 1 ) ：3 6 3 8 【5 段海燕，吴智慧2 0 0 5 智能化家具市场调查分析家具，1 4 8 ( 6 ) ：6 3 6 5 【6 】余俊2 0 0 2 现代设计方法及应用中国标准山版社 2 智能化家具理论概述 2 1 智能化家具的概念及特点 在对智能小区、智能建筑、家庭网络化、智能家电等相关概念透彻分析的基础上，运 用演绎法定义了智能化家具的概念，对其内涵、外延、特点、基本组成、分类分别进行分 析研究。 2 1 1 智能化家具的概念 目前，国内外尚未有智能化家具的定义，市场上叫法也比较混乱，但智能化相关技 术在其它领域如建筑或家用电器等方面已有广泛应用。通过分析这些智能化产品的定义， 结合家具自身特点界定智能化家具概念，给出一个科学完整的定义具有一定的理论与 实践意义。 2 1 1 1 智能化产品的概念 ( 1 ) 智能楼宇 智能楼字也称智能大厦、智能建筑，它是楼宇发展的高级阶段。国际智能建筑研究机 构认为“通过对建筑的结构、系统、服务和管理方面的功能及其内在联系，以最优化的设 计，提供一个投资合理又拥有高效率的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环境空间。智能 楼宇能够帮助楼字的主人、财产的管理者和拥有者等意识到他们在诸如费用开支、生活舒 适、商务活动和人身安全等方面将得到最大利益的回报。” 如果说建筑是一个系统，那么家具就是其子系统，智能化建筑的产生与兴起必然会带 动智能化家具的发展。实现智能楼宇的功能主要依赖于计算机技术、自动控制技术和通信 技术等( 即所谓的“3 c ”技术) 以及集成技术。智能楼宇不仅限于智能办公大楼，而且 正向其它如学校、体育馆、医院等建筑领域扩展，特别是向住宅扩展，由此出现了智能小 区和智能住宅。 ( 2 ) 智能小区 近年来，我国高科技和信息技术正在由智能楼宇走向智能住宅小区，进而走进家庭。 智能小区是人类住宅的又一场新的革命，现代社会的家庭正在以家庭智能化带来的多元信 息和安全、舒适、便利的生活环境作为一个理想目标来追求。因此也就必然促使智能化从 智能楼宇建设向智能化住宅小区，乃至向家庭智能化的方向发展。 我国将住宅小区智能化定义为：利用4 c 技术即计算机、通讯与网络、自动控制、i c 卡技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系 统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷、高效的超值 服务与管理，提供安全舒适的家居环境。 ( 3 ) 智能家居 9 智能家居或称智能住宅，英文中常用s m a r th o m e 代称。与智能家居的含义近似的还 有家庭自动化( h o m e a u t o m a t i o n ) 、电子家庭( e l e c t r o n i c h o m e 、e h o m e ) 、数字家园( d i g i t a l f a m i l y ) 、家庭网络( h o m en e t n e t w o r k sf o rh o m e ) 、网络家居( n e t w o r kh o m e ) ，智能 家庭( i n t e l l i g e n th o m e ) 等等。在另一些地区也有数码家庭、数码家居等称法。 家居智能化就是由一个智能化系统构成安全、舒适和便利的信息化居住空间，从而适 应人们在2 1 世纪信息社会中的快节奏并与外部世界保持联系完全开放的生活环境。目前， 有关智能家居的定义主要有以下几种： 智能家居：以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设各自动化，集系统、 结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。利用先进的计算 机技术、网络通讯技术、综合布线技术，将与家居生活有关的各子系统有机地结合在一起， 通过统筹管理让家居生活更加舒适、安全、有效。 o 家庭自动化：利用微处理电子技术来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例 如照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自 动化系统主要是以一个中央微处理机( c p u ) 接收来自相关电子电器产品的信息( 外界环 境因素的变化如太阳初升或西落等所造成的光线变化等) 后，再以既定的程序发送适当的 信息给其它电子电器产品。中央微处理器必须能透过许多界面来控制家中的电器产品，这 些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等。消费者可发 送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。 家庭自动化是智能家居的一个重要系统，随着网络技术在智能家居的普遍应用，网络 家电、信息家电的成熟，家庭自动化的许多产品功能将融入到这些新产品中去，从而使单 纯的家庭自动化产品在系统设计中越来越少，其核心地位也将被各类家庭网络、家庭信息 系统所代替。由此可见，家庭自动化只是智能家居的一部分，它与家庭网络、家庭信息系 统一起组成一个完整的智能家居系统。 家庭网络则是在家庭范围内( 还可扩展至邻居、小区) 将p c 、家电、安全系统、照 明系统和广域网相连接的一种新技术。目的是提供一套完整的家庭娱乐、信息共享、家庭 管理和i n t e m e t 接入及远程监控等服务功能。接入家庭局域网的设备主要包括：家用电器、 家庭仪表、桌面电脑、手提设备、信息娱乐设备、成像设备、智能传感器、控制器等。所 有设备通过一个网关接入i n t e m e t ，网关提供i n t e r a c t 访问和家庭信息发布的功能，并可实 现用户对家庭的远程监控功能。 o 智能住宅：将家庭中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置通过家 庭总线技术( h b s ) 连接到一个家庭智能化系统上进行监视、控制和家庭事务性管理，并 保持这些设施与住宅环境的和谐与协调。 o 家庭网络自动化：h o m e a u t o m a t i o n a s s o c i a t i o n ( h a a ) 定义其为一个使用不同的 方法和设备的过程( 或系统) ，以它来提高人们的生活质量，使家庭能够变得更舒适、安 全和有效。这样的家庭网络系统可以在没有或很少有人干预的情况下，对家内或家外可能 发生的事情按预先设定的条件做出响应。智能家庭网络随着微电子技术、通讯技术、网络 技术和布线标准的进步而不断改进，它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统 的造作和管理下进行信息采集传输、智能处理、反馈控制等功能，实现智能化家庭管理与 控制。 家居的智能化以执行各项功能的电子设备的信息化、网络化为前提，而这些设备大多 以单片机构成的嵌入式系统为控制核心。也就是说，住宅的智能化很重要的一部分工作就 是构建一个嵌入式系统的网络并将这个网络与i n t e m e t 连接。 ( 4 ) 嵌入式智能家用电器 嵌入式智能家用电器简称智能家用电器。在这种家用电器中，单片机不单对其基本功 能进行控制，还模拟了人的智能活动过程。在控制过程中结合各种智能活动进行必要的处 理，从而大大提高家用电器的品质和性能，并且产生更加优秀的控制效果，使人们得到更 理想的服务 2 1 0 2 , 1 1 2 智能化家具的概念 通过分析上述智能化产品的概念，可从中总结出以下结论： 智能建筑、智能小区、智能家居、智能家电是从属关系可由图2 1 表示。 无论是智能建筑、智能家居，还是智能家电，实现其功能的技术主要依赖于微电 子技术、自动控制技术、计算机技术、网络通信技术和i c 卡等技术。 o 这些智能化的产品最终要达到的目的都是对其结构、系统和管理等方面做到最优 化设计，从而为人们提供一个投资合理、效率高的优雅舒适、便利快捷、高度安全的环保 环境空间。 上述产品实现的功能通常可以取代人来完成一些功能，从而具有一定程度的智能。 总结上述概念，不难发现智能化家居系统主要包含家用电器和其它电子产品，并未将 家具列入其中。实际上，家具是室内环境不可缺少的组成部分。因此，家庭的智能化理所 应当将家具包括在内，有了智能化家具才能构成一个完整的智能家居系统。家具实现智能 化，就可以与家居内其它家电或设备之间进行信息传输、智能处理、反馈控制等功能，最 终实现智能化家庭系统的管理与控制。 图2 - 1 智能建筑、小区、家居、家具从属关系图 l l ( 1 ) 定义智能化家具 综上所述，智能化家具可从以下几个方面定义： 使用的技术或实现手段：同智能建筑、小区和智能家用电器一样，智能化家具使用 的技术有计算机技术、自动控制技术、通信技术和i c 卡技术、微电子技术、