《智能家居概論》第一章課件

1、第1章 智能家居基礎 智能家居概論配套 ppt 主編 羅漢江、束遵國1.1智能家居的起源與發(fā)展1.2 智能家居的系統(tǒng)構架及組成1.3 智能家居的主要技術 1.4 智能家居應用及前景1.5 本章小結主要內容 CONTENTS11.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.1 智能家居的起源1984年在美國出現的第一幢“智能建筑”?！岸际修k公大樓”（City Place Building），在美國康涅狄格州（Connecticut）哈特福特（Hartford）市它由一幢38層的舊金融大廈改建而成。負責改造工作的美國聯合科技公司（United Technologies Building System）將建筑設備

2、信息化的概念應用到改造中是世界上公認的第一幢“智能大廈”，從此揭開了世界爭相建造智能家居的序幕。21.1智能家居的起源與發(fā)展在1997年，比爾蓋茨在華盛頓湖的私人豪宅耗資高達近1億美元 該建筑的所有家居及電器設備如門窗、燈具、家用電器等都通過網絡連接在一起，形成一個可以通過計算機進行控制和管理的家居網絡系統(tǒng)。 在這所智能豪宅里布滿了各類傳感器，可以遠程或自動控制如浴池的水自動調溫、樹木的自動需水澆灌、房間的溫度自動控制等等 智能家居還可以實現依人而變的環(huán)境自動定制。該定制使用巧妙的電子胸針結合房間密布的各類傳感器共同實現，它們能夠記錄客人首次訪問的各類喜好，如喜好的溫度、燈光、音樂、畫作、電視

3、節(jié)目、電影愛好等等。這樣，當該客人再次光臨該豪宅時，客人在活動時的環(huán)境就可以依他而變。31.1.2智能家居的發(fā)展歷程 （1）萌芽起步階段（2000年之前）智能家居在國內是一個新生事物，行業(yè)和企業(yè)處于對智能家居的一個概念熟悉、產品認知的階段，整個行業(yè)也處在一個萌芽階段。（2）開創(chuàng)發(fā)展階段（2000年-2010年）這一階段經歷了從第一波快速發(fā)展后進入自我調整穩(wěn)定發(fā)展時期。（3）融合發(fā)展階段（2010年-至今）這一階段，應該說與各種新技術的發(fā)展融合造就的新一波信息化發(fā)展有關。（4）成熟階段（預計到2030年之后）盡管智能家居在新一波信息技術的推動后，發(fā)展迅猛，但我們認為智能家居的成熟與發(fā)展不會輕易實

4、現。41.1.3智能家居基本概念5 智能家居、智慧社區(qū)與智慧城市關系示意圖智能家居是利用計算機技術、通訊與網絡技術、自動控制技術、信息處理等技術，通過有效的傳輸網絡，將住宅智能化系統(tǒng)、多元信息服務與管理等集成在一起，構建高效的住宅設施與家庭日常事務的管理系統(tǒng)，提供使用便捷、安全舒適的家居環(huán)境和管理的一種信息網絡控制系統(tǒng)。1.1.4智能家居與物聯網（Internet of Things）6物聯網組成示意圖物聯網簡單的說，就是通過條碼與二維碼、射頻標簽（RFID）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、紅外感應器、攝像頭、激光掃描器、各類傳感器及其構成的網絡等自動標識與信息傳感設備及系統(tǒng)，按照約定的通信協(xié)議，通

5、過各種局域網、互聯網等，將物與物、人與物、人與人等相互連接，進行相互通信與信息交換，實現各類物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控及管理使用的一種信息網絡。1.2智能家居的系統(tǒng)構架及組成1.2.1系統(tǒng)構成7典型智能家居系統(tǒng)構成示意圖智能家居系統(tǒng)構成可以大致分為硬件設備及軟件系統(tǒng)。如果從實現功能上分，由于智能家居需要解決的問題較多，主要涉及家庭安防保護、環(huán)境調節(jié)、智能照明管理、健康監(jiān)測、家電智能控制、能源智能計量、應急服務、家庭網絡等多個方面。而一個典型的智能家居系統(tǒng)主要包括家電控制、燈光控制、窗簾控制、環(huán)境（溫濕度）控制、節(jié)能控制、娛樂控制、安防控制、健康監(jiān)控、車輛控制、家庭灌溉控制等。1.2.1

6、系統(tǒng)構成81.2.2硬件設備9智能家居中智能硬件種類很多，一般而言，根據具體需要實現的功能，會涉及多個相關的智能物體。比如安防控制系統(tǒng)可能涉及到無線智能鎖、無線窗磁門磁、無線智能抽屜鎖、無線紅外探測器、防燃氣泄漏的無線可燃氣探測器、防火災損失的無線煙霧火警探測器、防圍墻翻越的太陽能無線電子柵欄、防漏水的無線漏水探測器、無線車庫門控制器等。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)可能涉及到空氣質量探測器、環(huán)境光傳感器、溫濕度傳感器、溫度控制器、調光器、換風系統(tǒng)、加濕器、無線插座等。環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)中的智能照明控制可以涉及到光傳感器、無線調光器、無線開關等。1.2.3軟件系統(tǒng)10我們對于軟件最能直接感受到的是，利用軟件可以實現各

7、種具體的應用 比如可以在手機中用軟件編制各種APP等對智能家居實現感知與控制。如使用手機APP控制智能燈的開啟與關閉，以及各種顏色的選擇。再如，蘋果公司在2016年的WWDC蘋果全球開發(fā)者大會（WorldwideDevelopersConference）上發(fā)布了基于HomeKit的應用程序Home，并在iOS10系統(tǒng)中自帶HomeKit控制入口，從而給所有HomeKit硬件提供了一個統(tǒng)一的管理入口和界面。通過HomeKit可以實現對于智能家居多個硬件設備的感知與控制智能家居系統(tǒng)構成示意圖1.3智能家居的主要技術11智能家居涉及的技術很多，但從功能的層級結構上，類似于物聯網，大致可以分為環(huán)境感知

8、技術、數據傳輸技術和智能控制技術等。環(huán)境感知類似物聯網的感知層，主要獲取智能家居本身或者周圍環(huán)境的信息，這是實現智能家居的基礎。感知的信息需要傳輸和匯總，因此傳輸數據需要建立一個網絡，不論是有線的還是無線的。一旦感知信息可靠傳輸而得以匯總，比如在智能家居控制中心（智能路由器、智能網關等）可以將信息進行數據處理和相應決策，并可以進一步將控制信息反饋到智能家居的硬件中，對智能家居進行開、關、啟動、停止、調整運行狀態(tài)等控制，實現整個智能家居系統(tǒng)的運行。 智能家居主要技術示意圖1.3.1環(huán)境感知技術12在智能家居系統(tǒng)中，傳感器是采集攝取信息的基礎，正是利用它們實現對智能家電或者居住環(huán)境或物體進行監(jiān)測，

9、達到環(huán)境“感知”的目的。不過，在整個智能家居系統(tǒng)中，傳感器的信息需要數字化，才能進行網絡傳輸和信息處理。因此一般而言，傳感器需要將感知到的物理量、化學量或者生物量等轉化成能夠處理的數字信號。具體的實現辦法一般需要將自然感知的模擬電信號通過放大器放大后，再經模/數轉化器轉換成數字信號。1.3.2數據傳輸技術13在智能家居中，各類智能物體需要連接在一起，才能實現對感知數據的傳輸，進而實現對智能家居中各類智能家電的控制。這種連接，需要使用網絡，并通過網絡，將感知信息傳遞，匯聚，處理，然后滿足智能家居對智能家電進行所需的控制。如果從信息化的視角看，智能家居需要實現信息的流動，這些信息的流動行為包括：信

10、息感知、信息收集、信息處理和信息應用。智能家居的信息流動需要網絡的存在（更進一步實現信息融合、信息處理和信息應用等等）。如果沒有信息的流動，智能家居涉及的各個智能物體所組成的環(huán)境，以及所居住的人就是孤立的，因而不能實現所謂的智能控制。1.3.3智能控制技術 14智能家居的智能控制技術主要包括：數據處理技術、人工智能技術、中間件技術、安全與隱私保護技術等。在智能家居系統(tǒng)中，智能控制技術隨著大數據、云計算和人工智能的發(fā)展，成為最具有活力和革命性的關鍵核心技術，未來智能家居的進一步發(fā)展，很大一方面會取決于智能控制技術的發(fā)展，尤其是人工智能在智能家居中的發(fā)展和應用。1.4智能家居應用及前景 1.4.1

11、應用特點15健康能夠創(chuàng)造一個健康的工作和生活環(huán)境，包括能夠實現健康的環(huán)境，實現對有害氣體和空氣污染顆粒等及時監(jiān)測，自動改善空氣質量。舒適智能家居能夠提供一個舒適的環(huán)境，依賴于對于智能家電的自動控制，對于環(huán)境的自動監(jiān)測與調節(jié)，還依賴于人工智能的應用。安全安全體現在智能家居本身居住環(huán)境的安全監(jiān)測與保護，比如安防控制，能夠對于煤氣泄漏，火災、房屋水管漏水、房屋入侵及時發(fā)現，并采用安全的措施，保證智能家居的物品財產安全。綠色節(jié)能環(huán)保智能家居既是人類生活工作的重要空間，也是人類居住環(huán)境的重要一部分。智能家居在滿足人自身的基礎上，利用智能技術需要實現其社會價值并做出貢獻。智能家居的綠色節(jié)能環(huán)保特征就是要實

12、現這個目的。1.4.2 技術特征對實時響應性高：智能家居的許多應用對實時響應要求高。比如，如果檢測發(fā)現煤氣泄漏，火災、房屋水管漏水、房屋入侵等，就需要立即響應，做出相應的動作。智能化應用：從智能家居的名稱可以看出，智能家居強調的是智能化的應用，而智能化的應用體現多個層次。較低層次的智能化，比如改變家電控制的方式，可以采用手機控制，還可以通過聲音控制。 網絡化的特性：智能家居實現智能控制，實際上是對物體的虛擬數字化，也就是通過對物體的感知，產生數字化的信息，而這些信息必須流動，才能產生控制價值。161.4.3應用前景智能家居具有巨大市場潛力，據權威市場調研機構Gartner發(fā)布報告稱，預計到2020年，在全球近20億的家庭中，智能家庭用戶將達2.4億。而從中國而言，全國有大約4億家庭，一個完整而成熟的智能家居系統(tǒng)，需要連接的智能物體多達幾十個，因此總的數量將達百億以上。數據資源網站Statista顯示，2016年智能家居全球市場的收入達168億美元，其中中國占市場份額的18。另外預計到2021年，智能家居產業(yè)在中國每年有625的復合增長率，市場收入將達13429億美元。從智能家居在中國的家庭普及率來看，2016年僅為18，預計到2021年可達到126。應該說明，智能家庭是智能家居在家庭上的具體應用。但廣義上的智能家居，包括更多人類居住的環(huán)境，