隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟、智能手機的普及，以及人們生活水平的提高，智能家電行業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的春天。智能家電控制系統是多種學(xué)科的融合，包括電子技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù)等。本文開(kāi)展了基于 Android 的智能家電控制系統的研發(fā)。設計了智能家電控制系統的總體框架，并對其中的家庭網(wǎng)關(guān)、節點(diǎn)功能模塊、網(wǎng)絡(luò )間通信進(jìn)行了深入研究。
家庭網(wǎng)關(guān)是智能家電控制系統的數據轉換中心，主要負責管理家庭無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )與互聯(lián)網(wǎng)之間的通信。家庭網(wǎng)關(guān)將無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )采集的信息數據通過(guò)WIFI傳送到網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器上供房主查看，但是緊急事件信息的通知則是通過(guò) GPRS 完成。本文設計的家庭網(wǎng)關(guān)的控制部分采用是ARM+Android 方案，外圍主要集成 WIFI 模塊和 GPRS 模塊。本文制作了家庭網(wǎng)關(guān)的硬件實(shí)物，移植了操作系統，并開(kāi)發(fā)了外圍模塊的驅動(dòng)程序及應用程序。節點(diǎn)模塊是控制和信息采集的終端，分布在家庭中的各個(gè)角落。本文主要進(jìn)行了電量檢測模塊、視頻監控模塊、溫度傳感器模塊及家庭網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)的軟硬件設計。本文對各模塊進(jìn)行了 PCB 的制作及處理器的控制程序設計。最后，對本文所設計的家庭網(wǎng)關(guān)、節點(diǎn)模塊的功能進(jìn)行了測試，并進(jìn)行智能家電控制系統的聯(lián)調。結果表明，系統工作正常、穩定，達到設計目標。
世界在進(jìn)步，社會(huì )在發(fā)展，網(wǎng)絡(luò )和信息化也在慢慢進(jìn)入人們生活中的各個(gè)角落，人們已經(jīng)進(jìn)入了高度跨平臺信息交互的時(shí)代，同時(shí)也開(kāi)始追求綠色節能、安全便捷和信息通暢的智能家居系統環(huán)境。早在 1984 年，史上具有智能化的辦公大樓在康涅狄格州建成，從此智能化建筑開(kāi)始慢慢出現在人們的視野中。智能家居在國外已經(jīng)發(fā)展很多年了，被稱(chēng)為Smart Home。智能家居有許多稱(chēng)謂，不同的地方稱(chēng)謂不盡相同，不過(guò)所表達的意思基本一樣，如香港和澳門(mén)地區，常常被人們稱(chēng)為數碼家居。智能家居系統已經(jīng)發(fā)展成了一門(mén)科學(xué)，在一些著(zhù)名大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始講授智能家居相關(guān)課程，并逐漸發(fā)展成一門(mén)學(xué)科。智能家電控制系統是智能家居系統中的一部分，它是許多學(xué)科的交叉融合，這些學(xué)科主要有機械電子自動(dòng)化、計算機網(wǎng)絡(luò )和人體學(xué)及藝術(shù)等。在我們國家，智能家電控制系統也很早就已經(jīng)出現了，2001 年的上海就有 400 多幢智能化住宅安裝了智能控制系統。智能家電控制系統從結構上來(lái)分，主要有家庭端的主控部分、家庭內部智能電器設備的通信網(wǎng)絡(luò )和網(wǎng)關(guān)。許多知名廠(chǎng)商（如西門(mén)子、松下、TCL、海爾、聯(lián)想等）已經(jīng)推出自己的智能家電產(chǎn)品。智能家電控制種類(lèi)眾多，采用的通信方式也各不相同，有的是采用比較安全可靠的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)方案；有的是適應現代社會(huì )發(fā)展，采用便捷舒適和更加方便的方案（如使用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和智能終端的方式）；還有的是使用比較傳統的機頂盒方案控制家庭中智能設備?，F在的智能家電控制系統雖說(shuō)發(fā)展還不是很成熟，但是它已經(jīng)容納很多功能，特別是網(wǎng)絡(luò )（包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)）的融入，更加快了智能家電的發(fā)展。目前智能家電控制系統已經(jīng)有防火防盜防煤氣的安全方面的功能，遠程監控抄表等輔助功能，家電控制，多媒體功能等。隨著(zhù)科技的快速發(fā)展，也會(huì )涌現出越來(lái)越多的人才積極地投入到智能家電控制系統的研究和開(kāi)發(fā)中來(lái)，智能家電的智能化也越來(lái)越凸顯出來(lái)，更多的功能將會(huì )出現在人們的視野中。
智能家電控制系統發(fā)展趨勢
智能家電控制系統已經(jīng)有 20 多年的歷史，雖然已經(jīng)有很多成熟的解決方案，可是還不足以推出市場(chǎng)，主要是因為傳統的智能家電系統存在一些不足：市場(chǎng)上智能家電系統都是采用有線(xiàn)介質(zhì)的方式通信，如 X-10、CEBus、Lonworks、EIB、EHS、HBS 等，采用這些方式設計的智能家電系統的兼容性比較差，而且大多數系統的網(wǎng)關(guān)還是采用比較傳統的 PC，不方便移動(dòng)和攜帶，功耗也很大。許多廠(chǎng)家設計的智能家電系統還是沿用以前的一些功能，像用于探測的紅外裝置，用于安全的監控攝像頭，用于預防和檢測的感知煙霧探頭，具有在發(fā)生緊急事件的求助按鈕等，這些設計已經(jīng)能滿(mǎn)足用戶(hù)的基本需求，但普遍存在報警不及時(shí)、重復投資率大等缺點(diǎn)。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能家電系統也采用了先進(jìn)的的通信技術(shù)、增強了系統的擴展功能、減少系統的成本和削減或去除人工操作等。
目前，智能家電系統需要克服幾個(gè)困難：由網(wǎng)絡(luò )和監控等給業(yè)主帶來(lái)的隱私保密問(wèn)題、控制設備的靈活控制問(wèn)題、互聯(lián)和擴展性問(wèn)題、技術(shù)和設備的復雜性帶來(lái)的易用性問(wèn)題、安防系統中的安全可靠和可維護性問(wèn)題、設備的配置和其配件帶來(lái)的成本問(wèn)題等。要想解決這些問(wèn)題，必須引入新的科技，遵循綠色、生態(tài)、環(huán)保的核心理念，結合生物電子、軟件工程、高新材料、環(huán)保生態(tài)等學(xué)科，帶領(lǐng)智能家電控制系統進(jìn)入一個(gè)新的輝煌時(shí)代。在未來(lái)的幾年甚至是十幾年中，隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)和各學(xué)科的發(fā)展，智能家電也將迎來(lái)一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。新的科學(xué)技術(shù)和高芯產(chǎn)品將會(huì )源源不斷的出現，智能家電的未來(lái)將會(huì )朝著(zhù)下面這些方向發(fā)展：
（1）隨著(zhù) IPv6 技術(shù)的不斷推廣，未來(lái)智能家電中的每個(gè)物品都可以被分配一個(gè) IP 地址連接到網(wǎng)絡(luò )上。網(wǎng)絡(luò )將是智能家電系統中的脈搏，疏通和管理著(zhù)每個(gè)成員，并提供信息傳遞的通道。家庭中的每個(gè)聯(lián)網(wǎng)家電都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò )設備將自身的信息發(fā)布到網(wǎng)上供住戶(hù)查看和控制。
（2）未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)將會(huì )覆蓋到世界的每個(gè)角落。未來(lái)的世界將會(huì )遍地是網(wǎng)絡(luò )，遍地有信息傳輸，遍地有網(wǎng)絡(luò )控制。未來(lái)的路燈、路邊上的每個(gè)攝像頭、灌溉花草的工具等都會(huì )聯(lián)網(wǎng)，使用網(wǎng)絡(luò )可以很方便的操作這些設備，不需要大量的人力，同時(shí)還可以改善執行效率，節約系統整體成本等，這將會(huì )很大程度上改變社會(huì )，改變生活。
（3）隨著(zhù)人工智能和虛擬化技術(shù)的不斷發(fā)展，機器人也會(huì )慢慢加入智能家庭中。住戶(hù)不在家中，機器人可以幫助房主看家護院，而且還可以幫助住戶(hù)完成家中的一些家務(wù)和管理等，特別是一些危險的工作可以讓機器人來(lái)代替住戶(hù)完成。虛擬化技術(shù)的發(fā)展將會(huì )使未來(lái)的智能家居系統充斥著(zhù)虛擬聊天、虛擬游戲、3D 影視、虛擬互動(dòng)等。
（4）隨著(zhù)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )的研究越來(lái)越成熟，神經(jīng)元控制也會(huì )慢慢走進(jìn)智能家庭系統中。未來(lái)的智能家電系統將會(huì )依托于神經(jīng)元控制技術(shù)能夠感知外面世界的變化，并將這些信息反饋給家庭中的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)根據這些信息對家庭中的設備做出相應的調整或控制，這種感知功能和人體的機能有些相似。
（5）模式識別技術(shù)的成熟和復雜算法的實(shí)現使智能家電系統能有一個(gè)智能環(huán)境。把虹膜、語(yǔ)音、指紋、人臉識別和計算機視覺(jué)等功能加入到智能家庭系統中，在未來(lái)的生活中，戶(hù)主只需張一下眼睛、擺個(gè)姿勢、發(fā)出聲音、伸一下自己的臉或按一下指紋等便能開(kāi)啟相應的鎖或其他帶有識別技術(shù)的家具，這種控制方式加入一些防偽技術(shù)具有安全和可靠性能。
（6）未來(lái)的智能家電系統將會(huì )更加注重綠色、環(huán)保和節能。生態(tài)住宅是利用綠色能源來(lái)改善人們的日常生活，如太陽(yáng)能、家庭排放的熱能等。綠化智能家居系統主要是種植生態(tài)植物、提供舒適的光環(huán)境和聲環(huán)境以及大氣環(huán)境、水環(huán)境等，另外廢棄物也要進(jìn)行合理的管理和使用。
