智能家电,从智能到智慧.docx

智能家电，从智能到智慧【摘 要】随着电子信息技术的发展，伴随互联网、物联网、控制系统等多个学科的支持下，智能家电走进人们的视野，并将带领人们走进智能生活。就智能家电，以及它的情况、技术、问题以及未来的方向，对智能家电作出了研究分析 。【关键词】智能家电；互联网；技术；研究分析引言众所周知电子信息行业是当今世界发展最快的行业之一，伴随着它的高速发展，传统的家用电器实现智能化成为可能，给人们的生活带来了翻天覆地的变化。智能家电是指将微处理器引入家电设备后形成的家电产品，融合了先进的计算机技术、通讯网络技术、云计算、物联网。实现家庭生活安全、节能、智能、便利和舒适的需求。目前的智能家电产品只要分为两类：一类是采用电子、机械等方面的先进技术和设备；另一类是魔力家庭中熟练操作者的经验进行模糊推理和模糊控制。如日本研制的智能模糊洗衣机，这种洗衣机使得洗衣机能够自动根据衣物的数量、材质、大小自动完成从注水、加洗涤剂、洗涤、烘干到熨烫等一系列工作。即人们只用将衣物放入，打开电源，之后的事就无需人们再考虑了，取出便可以直接穿上。1 智能家电所应用的技术1.1 智能家电的开发究其根本由是硬件和软件支撑的。1.1.1 硬件方面多采用单片机作为微控制器由于单片机体积小、功能强、可靠性高的明显特点。因此家用电器实现智能化控制，必然要把其嵌入内部。1.1.2 软件方面目前，可以嵌入到家电中的智能技术方法主要为遗传算法遗传算法是一种模拟自然选择及遗传的随机搜索算法启的原则是适者生存不适者淘汰。这种优化方法在家电中较适用于进行状态参数最优组合。在洗衣机中河对洗涤过程的自适应优化对电冰箱中的制冷过程自适应优化空调机对外部环境包括室外季节、室内人员情况的自适应优化控制。启发式搜索启发式搜索是人工智能求解中开发出来的对目标求解的最优化方法。它主要依靠和任务无关的信息来简化进程但它可以从任务中得到的启发信息来确定搜索方向从而大大减少了优化时间。这种方法在洗衣机的程序过程中是十分有用的。人工神经网络及模糊逻辑理论人工神经网络控制最突出的功能是经验的学习。家用电器在运行中其参数会随着时间的迁移而变化在神经网络不断运行中进行性能学习预测出家电变化的趋向, 以及在参数变化后的最优控制方法从而保持家电始终处于一种优秀的工作状态。这种智能方法用于有运行损耗的动力系统中最有效例如洗衣机、洗碗机等。模糊逻辑控制在家电指标控制中是一种极有效的智能化方法。这种控制方法所用的技术指标或任务是模糊的这是因为人在日常生活中的感觉包括触觉、嗅觉、视觉都是以模糊量描述的。以模糊控制方法控制家电更适合人类的智慧思维及处理过程。1.2 在控制方面，分为远程监控，一般控制。1.2.1 远程控制目前远程控制主要采用的是远程移动终端通过短消息或登陆控制系统对家中的控制系统进行。其中一类远程监控是基于CAN总线与internet的智能家电远程监控系统，分为CAN网络、智能控制器和internet。硬件方面，8位MCU，AT89S52;CAN控制器SJA1000，以太网控制器RTL8019AS和ARM控制LPC2294;CAN收发器89C250；选用2M FlashROM器件SST39V160；采用ZLG7290驱动l2C接口键盘及LED驱动器，提高主处理器工作效率。软件方面搭载uClinux嵌入式操作系统作为智能平台。达到家电的远程监控和管理。另一类是基于嵌入式系统及智能移动终端的智能家电远程监控，它采用S3C2410X芯片作为嵌入式网关，实现了GPRS方式、无线PDA方式以及Internet方式的远程控制。第三类是基于GSM网络的智能家居控制器，R仍以单片机为核心，对家庭中可能出现的意外情况用各种传感机进行采集，利用GSM模块SIM300的短信收发功能实现远程安防及家电控制。1.2.2 一般控制现在主流的是声控技术和触控技术。声控技术是采用可特定发音人进行语音识别，在设置过程中录入语音样本，然后对样本进行采样、量化、滤除噪音，进行先行预测分析，将分析的语音特征保存在系统的数据库中。在使用中，将输入的语音命令提取特征后与数据库中的特征模型进行比对、检测。查找相匹配的语音样本，返回识别结果来触发相应的命令。2 智能家电的特点智能家电不是单只一个或两个的智能产品，而是由这些智能化产品通过智能控制系统而搭建的智能控制平台。这个智能平台将所有的物品通过射频识别（RFID）、无线数据通信等信息传感技术与互联网连接起来，组成具有智能化识别和管理功能的网络系统物联网。（1） 安全化安全性时居民日常生活的首要要求，智能家电系统会产生更多的运行数据，如空调的温度和时钟数据，室内窗户的开关状态数据，煤气电表数据等。这些数据与个人家庭的隐私形成前所未有的关联程度，如果导致数据保护不慎，不但会导致个人习惯等极其隐私的数据泄漏，在关系家庭安全的数据，如窗户状态等数据泄漏会直接危害家庭安全。另外还要对进入系统的数据进行审查，防止恶意破坏家庭系统，甚至破坏联网的家电和设备。尤其在当今大数据时代，一定要防止家庭大数据的安全性。（2） 智能化智能家电区别于传统家电的特征是无须人为操控。将人们从传统的家务劳动中解放出来，（3） 节能化智能家电可以根据感应周围环境。没有指令任务时，应处于休眠状态；还应根据实际情况作出调整自身额工作状态。例如应用在空调中的变频技术。（4） 开放性、兼容性由于用户的智能家电可能来自不同的厂商，智能家电平台必须具有良好的开发性和兼容性。（5） 易用性复杂的操作流程已由内嵌在智能家电中的控制器解决，用户只需了解非常简单的操作。甚至在语音交互式系统下，用户无需知道如何操作便可以随意操作了。3 存在的问题现目前，智能家电存在的问题有很多归纳起来有以下几类（1） 不够智能，由于对智能家电没有一个统一的标准，一些厂商给家电增加联网功能就认为是智能家电。结果这所谓的智能却没有多大的实际用途。（2） 开发成本大，存在巨大风险。智能家电的提出已经经过很长的一段时间了，但是实现起来是一个庞大的工程。虽然国内外许多企业在这方面做了很大的努力，可由于高额的成本导致了企业们并不太敢大投入的去实现。（3） 消费需求偏小。目前来看，国内消费者对智能家电的接受程度并不算高，即使有一部分消费群体也不足以支撑相对庞大的智能家电市场。4 未来智能家电 语音交互方式式继触控交互模式后的另一种流行趋势，也是未来最被看好的。人机交互方式它使得人与机器之间的沟通变得像人与人沟通一样简单，主要包括语音合成和语音识别两项关键技术。未来，智能家电的努力方向应当是提供更智能化的服务兼顾娱乐、便利、舒适、安全和节能等，结合人机界面技术、传感技术和网络通讯技术的智能家电产品将引导人们转向更多的功能性、娱乐性、个性化及互联互通智能家居家电网络生活。物联网、云服务等将成为未来智能家电技术的主导，实现家庭电器全网覆盖，。在未来不仅仅是覆盖家庭，这一网络会逐渐扩大到整个社会乃至全球，智能家电依据外界环境、室内情况、用户身体和行为、能源利用量等信息为其他家电的工作提供支持数据和可选建议，实现资源共享；家用医疗设备通过网络将用户健康状况数据直接连接医疗保健机构，帮助机构了解用户个人健康情况。参考文献1徐庆伟. 智能家电发展与研究现状分析J. 现代商贸工业,2010,08:101-102.2朱璟,李世国. 物联网环境下的新型智能家电之设计思考J. 包装工程,2010,16:70-73.3王新磊. 基于CAN总线的智能家电远程监控系统J. 中国新技术新产品,2010,20:38-39.4李辉. 智能家电时代的发展升级J. 大众用电,2012,07:36. 5吕迅,金杨福,厉淦. 基于语音控制的智能家电控制系统J. 轻工机械,2008,02:62-64. 6吕迅,金杨福,厉淦. 基于语音控制的智能家电控制系统J. 轻工机械,2008,02:62-64.7杨碧玲. 手势和语音识别智能家电人机交互新趋势J. 集成电路应用,2013,03:32-35.8郑君彬,魏德仙,杨华东,谢振豪. 基于GSM网络的新型智能家电控制器J. 科技创新与应用,2013,25:17-18.9孟祥军. 现代智能家电的发展研究J. 黑龙江科技信息,2013,25:135.10刘辉. 智能家电:互联物联是未来趋势,舒适节能是永恒主题J. 集成电路应用,2011,08:30-33.附1：参考文献读后心得1、二十一世纪的智能家电 徐阳本文列举了日本研制的智能模糊洗衣机；美国正在研制的能够接收500多个频道的新型家用电视机，将实现直接与信息高速公路网络连接，突破传统卫星电视及有线电视；德国推出的智能家电系统，拥有四十多个开关，通过众多传感器实时控制，实现家居全面智能化。2、基于CAN总线的智能家电远程监控系统 王新磊本文设计了基于CAN总线与internet的智能家电远程监控系统，分为CAN网络、智能控制器和internet。硬件方面，8位MCU，AT89S52;CAN控制器SJA1000，以太网控制器RTL8019AS和ARM控制器LPC2294;CAN收发器89C250；选用2M FlashROM器件SST39V160；采用ZLG7290驱动l2C接口键盘及LED驱动器，提高主处理器工作效率。软件方面搭载uClinux嵌入式操作系统作为智能平台。达到家电的远程监控和管理。3、基于嵌入式系统智能家电远程监控设计 贾亚军, 谢 建本文列举了三种远程控制方式：Internet方式、GPRS方式及无线PDA方式。由于三种监控方式的实现比较复杂，最后就Internet控制方式进行了简单的介绍。4、基于语音控制的智能家电控制系统 吕迅，金杨福，厉淦16位单片机SPCE061A是一种带语音处理模块的高性能16位微处理器，本文以它位硬件核心概述基于语音识别的智能家电控制系统。采用可特定发音人进行语音识别，在设置过程中录入语音样本，然后对样本进行采样、量化、滤除噪音，进行先行预测分析，将分析的语音特征保存在系统的数据库中。在使用中，将输入的语音命令提取特征后与数据库中的特征模型进行比对、检测。查找相匹配的语音样本，返回识别结果来触发相应的命令。当一段时间没有语音命令，该芯片将进入休眠状态以减少功耗。5、现代智能家电的发展研究 孟祥军智能家电产品分为两类一是采用电子、机械等方面的先进技术和设备二是模拟家庭中熟练操作者的经验进行模糊推理和模糊控制。硬件上,多采用单片机作为微控制器。遗传算法遗传算法是一种模拟自然选择及遗传的随机搜索算法启的原则是适者生存不适者淘汰。启发式搜索启发式搜索是人工智能求解中开发出来的对目标求解的最优化方法。人工神经网络及模糊逻辑理论。人工神经网络控制最突出的功能是经验的学习。家用电器在运行中其参数会随着时间的迁移而变化在神经网络不断运行中进行性能学习预测出家电变化的趋向, 以及在参数变化后的最优控制方法从而保持家电始终处于一种优秀的工作状态。这种智能方法用于有运行损耗的动力系统中最有效例如洗衣机、洗碗机等。模糊逻辑控制在家电指标控制中是一种极有效的智能化方法。这种控制方法所用的技术指标或任务是模糊的这是因为人在日常生活中的感觉包括触觉、嗅觉、视觉都是以模糊量描述的。以模糊控制方法控制家电更适合人类的智慧思维及处理过程。智能化。网络化功能。节能化。开放性、兼容性。易用性。4G技术的发展。6、物联网环境下的新型智能家电之设计思考 朱璟，李世国物联网，射频识别（RFID）聪明的自适应能力，摆脱单向信息传达的单一自动化，追求人与家电间和谐自然的交互关系，家电不再是一个被动执行命令的工具，而是协助人完成任务的帮手。正如Philips 公司推出的Drag Draw 数码绘画工具，由魔术刷、魔术橡皮擦、魔术棒以及镭射投影仪所组成的器材，让整个家庭都成为儿童表达自我的虚拟画布；儿童可以在任何表面涂画或是将涂画内容擦除，并且通过计算机程序能够使所画图案变成动画。这种人与电器的自然交互不仅满足了用户内心的情感需求，更为其营造了有趣而愉快的生活空间，真正体现了智能家电的互动和体验7、智能家电：互联物联是未来趋势，舒适节能是永恒主题 刘辉采用有线的方式，要在RS485、电力线载波和以太网通信之间做选择；选择无线的方式，则要在蓝牙、802.11和ZigBee等无线技术之间做选择。8、手势和语音识别智能家电人机交互新趋势 杨碧玲语音交互方式式继触控交互模式后的另一种流行趋势，也是未来最被看好的人机交互方式它使得人与机器之间的沟通变得像人与人沟通一样简单，主要包括语音合成和语音识别两项关键技术9、智能家电时代的发展升级 李 辉目前智能家电产品主要分为2 类：一类是采用电子