智能家居的现状和发展趋势研究

智能家居的现状和发展趋势研究

作者：李山

来源：《工业设计》2019年第04期

摘要：文章通过对智能家居的概述、智能家居国内外研究现状分析、家居智能控制方式的演变，家居智能控制技术的应用等综合分析，提出了智能家居体系构成及设计研究方法。通过对智能家居的发展前景的归纳演绎分析，总结出物联网时代智能家居的发展机遇与挑战，对我国智能家居的發展起到积极指导作用。

关键词：智能家居;智能控制;无线传感网器络技术;多媒体技术 中图分类号：TP212 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2019）04-0152-02

Abstract：Through the overview of smart home， the analysis of current situation at home and abroad， the evolution of home intelligent control methods， the application of home intelligent control technology， etc， The author puts forward the composition of the smart home system and the design research methods，throughing the development prospect of smart home， and summarizes the development opportunities and challenges of smart home in the Internet of Things era and plays a positive guiding role in the development of smart homes in China.

Key Words：Smart Home;Intelligent control;Wireless sensing network device network technology;Multimedia technology

工业4.0革命的爆发使得家电制造业不约而同地将智能家居作为新的产业方向，生活节奏的加快和物质需求的提升也使人们更渴望家居智能化时代的到来。人工智能的垂直应用领域广泛，在智能家居中有丰富的体现和广泛的推广意义，由传统生活转变为智慧生活，智能家居不断影响人们的生活起居。随着人工智能的不断推进和发展，我们通过认知科学中的行为探究，尝试将家居生活中的设施智能化。 1智能家居解析

当今，人工智能无处不在，并应用十分广泛。随着人工智能技术赋能，智能家居产业发展迅猛，生态逐步完善趋于成熟。智能家居是在物联网的物联化的体现。 1.1智能家居的定义

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智能家居就是以住宅为平台，利用先进的计算机技术、网络通信技术及综合布线技术，将与家居生活有关的各种设备有机结合在一起。兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，及系统、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，提供全方位信息交换功能[1]。智能家居通俗来讲是通过家庭升级换代的设备，包括生活起居环境中的一切家用产品，具备了相互沟通和联系的人工智能特点，赋予家居产品认知行为能力。 1.2智能家居的基本属性[2]智能家居的基本属性则是从人类生活起居中提取共性特点，使用户能够充分体验家居智能化的优越性和满意度。在家中任何一个角落和功能区域，人们都能够进行智能家居的全区域化交互。智能家居无微不至的与用户进行交互，涵盖了生活的衣食住行等方方面面。把传统的人类起居生活简单化，使人们可以从繁杂琐碎的日常生活劳动中解放出来。

2智能家居研究的现状

家居生活智能化已经成为未来生活的发展趋势和生活指向标，并正在全球范围内呈现强劲的活力。目前全球智能家居发展态势良好，美国引领行业发展风向标。如市场研究咨询公司MarkesandMarkes近期发布的报告显示，全球智能家居市场规模将在2022年达到1220亿美元，2016—2022年年均增长率预计为14%。伴随着5G灯芯一代移动通讯技术的发展，语音识别、深度学习等人工智能的技术，在新技术与智能家居融合之下，产品类别增多，系统生态逐步成熟，用户市场普及率提高将会是大势所趋[3]。同时，我国潜在发展空间巨大，今年智能家居市场规模增长率大幅度提升，行业发展势头迅猛。人工智能技术融合化趋势催生了大量新技术、新模式、新业态，创造了巨大的市场需求。 3智能家居的演变

传统家电向智能家居领域转型与变革具备多方面优势，而智能家居的演变历程也可以多个角度来看[4]。

3.1智能家居产品形态演变

任何事物的发展都经历从小到大、从简单到复杂的过程。智能家居将会逐步取代传统用品而渗透到家居生活方方面面。从产品形态上看，第一阶段是智能家居中适合企业进军智能家居的最佳切入口即智能单品。传统家电企业如海尔、美的以及国外的LG等就是以智能冰箱、智能空调、智能洗衣机等家用电器夺人眼球，而互联网企业以一些创业公司诸如百度、小米、乐视等则以路由器、电视盒子、摄像头等智能产品先声夺人。不同产品之间的联动，是智能家居发展的第二阶段，表现在不同类产品之间信息互通共享。如将某种产品的算法嵌入另一种硬件设备后，用户可以在产品的平台上查看另一种产品数据，甚至和对手之间进行PK。还可搭建小规模生态系统，在同品牌不同产品间进行互动。智能家居发展的第三阶段是品牌的不同类产品之间的融合和交互。智能家居是一个平台，同时也是一个系统，是各种家具设备的集成化。

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即产品与产品之间的互通互融不再需要人为干涉，人能自主地进行各种活动。海尔打造的智慧生活，是基于U+智慧家庭互联平台、U+云服务平台以及U+大数据分析平台技术的一个操作系统。这套智慧生活操作系统让用户家里各类家电、灯光、窗帘以及安防等系列的家具设备，都可实现跨品牌、跨产品的互联互通。例如，谭嫄嫄，耿道双的生活形态下的智能家居产品设计研究，探讨了用户需求下智能家居产品的设计与创新[5]。 3.2智能家居控制方式演变

从智能家居的控制方式来看，其发展可分为手机控制、多种控制方式结合、感应式控制、系统自制控制四个阶段。前三种控制方式，已经在我们的家庭生活中推广和使用。而系统自制控制是智能家居发展的最高阶段，是系统的自我学习、自我控制能力。由人为到系统自动转变，需要大量的传感器介入，通过各类光杆的、温度的、适度的、距离的、心率的传感器，搜索整理人们的日常生活行为并进行分类归档，存入智能家居的“记忆”中，然后实现自我的进化。各类传感器之间需要互联互融，智能家居才能真正实现自动化。 4无线传感器网络技术在智能家居系统中的应用普及

无线传感网络为智能家居提供了传统互联网所缺少的移动性、使用便利性和设备简洁性，可以在采集、控制、用户APP等多方面看到它的身影。有针对于智能的情景模式控制的，有针对于健康管理的，也有针对远程监控安防报警的，还有专门只针对于一小方面的各种产品，支撑它们的核心技术即无线传感网络技术[6]。例如，王琳探讨了基于无线传感网络的智能家居系统的设计与实现，通过用户需求分析设计智能家居系统的整体构架[7]。 4.1无线传感网络的定义

无线网络技术指由分布在检测区域内的大量廉价微型传感器节点组成并通过无线通信技术、传感技术、微电子制造技术、分布式信息处理技术和嵌入式计算机技术等。能够通过不同种类和功能的、集成的微型传感器节点协作对不同环境或检测对象的信息进行感知、采集以及实时监测，并对采集到的信息进行处理、通过无线的自组织网络以多跳中继的方式将感知到的信息传到终端用户。

4.2无线传感器网络与各种普通网络相比具有三大特点

首先，分布式拓扑结构。无线传感器网络中没有固定的网络基础设备，所有节点都是地位平等的，通过分布协议来协调各个节点从而协作完成特定任务。节点可以随时加入、离开这个网络，但不会影响网络的正常工作，具有超高的抗毁性能。其次，节点数量较多，网络密度较高。无线传感器网络通常都是密集分布在大范围的无人检测区域当中，通过网络中大量不同功能节点协同工作来提高整个系统的工作质量。再者，自组织特性。无线传感网络所使用的物理环境和网络自身都存在很多不可预料的因素，需要网络节点具备组织能力，即在无人干预、无

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其他任何网络基础设施支持下，可以随时随地自动组网，自发进行配置和管理，并采用适合的路由协议实施检测数据的转发。

5智能家居中多模态交互设计的用户体验

多媒体、语音识别、体感交互、虚拟现实等技术的兴起，为智能家居带来了不可思议的发展。计算机应用系统可以处理文字、数据和图形等信息，还可以综合处理图像、声音、动画、视频等信息。语音识别技术与其他自然语言处理相结合，可以实现语音到语音的翻译等应用，并通过研究精准度优化方法，完成智能家居的语音识别。例如，李山探讨的《智能家具语音识别精准度优化仿真》验证了语音识别技术在智能家居使用中的高效易用性[8]。人们在智能家居中充分利用体感交互技术，使人们在起居生活中与家庭设备的接触可以直接使用肢体动作，与周边的装置和环境互动，而无须使用任何复杂的控制设备。一种全新方式的虚拟现实技术，人们可以通过计算机复杂数据进行可视化操作与交互，通过计算机生成逼真的三维视、听、嗅等感觉，使人作为参与者通过适当装置，自然地对虚拟世界进行体验和交互作用。在家居智能化研发设计中，借助互联网的发展，通过技术联盟采用多种技术智能化的应用，满足用户交互与操作，智能家居必然成为人类生活新风尚。 6智能家居发展的机遇与挑战

2018年政府工作的建议中提出：实施大数据发展行动，加强新一代人工智能研发应用，在医疗、养老、体育、教育、文化等多领域推进“互联网+”，发展智能产业、拓展智能生活。智能家居将从单品智能、同品牌智能互通到智能家居生态系统构建。随着智能硬件终端、网络连接和数据处理三方面的实施成本的降低和智能家居技术层面上性能的极大提升，用户层面上的功能不断完善，智能家居的大发展势不可挡。虽然智能家居行业拥有比较大的潜力和空间，但是在良好的发展前景前下，智能家居行业也面临诸多挑战。例如价格虚高，不能广泛普及;产品“华而不实”，操作的复杂性带给用户体验的严重影响;安全隐患较多，安全性能较差;国内智能家居缺乏统一的行业标准从而影响用户忠诚度，对智能家居行业造成极大负面影响等[9]。 7总结

目前，我国的智能家居市场中智能家居产品仍处于初级阶段，平台化运作模式还未成形。“理论在前，技术未动”，产品互联不够、同质化现象严重，系统稳定性不足等，缺乏用户的认同感。但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，智能家居市场潜力巨大。国家政策扶持与规范引导，智慧城市建设逐步与完善也为智能家具的发展注入原动力。物联网技术的发展与兴盛，我国家居智能化的时代已经到来。

本文系2019年河南省教育厅人文社会科学研究项目（项目批准號：2019-ZDJH-556）。

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参考文献

[1]高立静.走进智能家居[M].北京，机械工业出版社，2017（12），1. [2]邢袖迪.智能家居产品从设计到运营[M].北京，人民邮电出版社，2015，10.

[3]腾讯研究院.中国通信院互联网法律研究中心.人工智能国家人工智能战略行动抓手[M].北京，中国人民大学出版社，2017，11.

[4]陈国嘉.智能家居[M].北京，人民邮电出版社，2016，5.

[5]谭螈螈，耿道双.生活形态下的智能家居产品设计研究[J].包装工程，2016，37（22）：108-113.

[6]林凡东.智能家居控制技术及应用[M].北京，机械工业出版社，2017，7.

[7]王琳.基于无线传感网络的智能家居系统的设计与实现[D].郑州，战略支援部队信息工程大学，2018.

[8]李山.智能家具语音识别精准度优化仿真[J].北京，计算机仿真，2018，（11）：281-284.[9]罗家坤，陈建英.互联网+智能家居[M].北京，中国经济出版社，2015，12.