基于低能耗智能家居4G手机控制热泵调节系统的研究

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　　摘要：随着现在生活水平的提高，人们开始重视生活质量，于是越来越多智能化、自动化的产品走进人们的生活中，智能化的生活理念也开始被人们熟知并接受。在过去，我们几乎做每件事情都要亲力亲为，时空一致。但是现在有了改变，智能家居可以让我们轻松打破时空的界限，只要轻轻一键，就能实现智能化生活。智能家居不再是我们想象中的奢侈品，变得触手可得。试想一下，结束了一天忙碌的工作，回家途中拿出手机进行远程操控，当你回到家打开门的刹那，迎接你的是温暖的灯光，凉爽的清风扑面而来，放下公文包就可以去泡个舒服的热水澡，不得不感叹生活如此美好。本文研究的是基于低能耗智能家居4G手机控制热泵调节系统，它具有高效节能、控制多样、管理简单和容易进入市场等优势。本文对面向智能家居4G手机控制热泵调节系统进行研究和开发。
　　关键词：低能耗智能家居;4G手机;热泵调节系统
　　0 概述
　　随着科技的快速发展，以及人们消费水平的提高，他们对于智能家居的需求越来越多，要求也相应的越来越高。现如今，每户家庭都正在从以往只是单纯地追求舒服的居住环境及凸显品位的家居装饰转向了智能家居，学会享受科技发展给他们所带来的便利、舒适、安全的生活环境。众所周知，手机在我们生活中扮演着不可或缺的角色，每个人都拥有自己的智能手机并且每天与它形影不离，它也给我们的生活带来便捷，能帮我们解决各种问题。现如今我国各方面都在快速发展，移动通信网络的建设赶上发达国家位于世界前列，如果能够通过手机来远程控制家里的热泵调节系统，让人们可以在到家前调节好室内温度，烧好洗澡水，当我们迈进家门时，心情自然更加愉悦。
　　1 智能家居现状及发展
　　所谓智能家居[1]，就是以住宅为平台，利用网络通信技术、计算机和综合布线技术， 将人们家居生活有关的住宅设施和家庭日程事务的各个相关子系统结合到一起进行统筹管理， 大幅提升人们家居生活安全性和舒适度，并实现节能环保的居住环境。
　　智能家居在国外早已有三十几年的历史了。世界上首栋智能大楼于1984年在美国出现，之后比尔盖茨建立智能家园的消息轰动一时，未来之家智能家居理念被大家所熟悉。而国内智能家居作为一个新生产业，还处于一个成长期的初始阶段，目前还存在体系不完善，市场不规范，技术不成熟等诸多挑战。但好在前有人工智能和物联网技术的发展带领，后有各大互联网巨头及新兴创业公司从技术、硬件、系统解决方案等不同角度进行布局，智能家居系统初见模型，行业体系慢慢走上正轨。
　　随着人们消费水平的提高和智能家居市场推广普及的进一步落实，人们在这方面的市场消费观念会慢慢形成，智能家居市场必定存在很大的的消费潜力，市场前景光明。根据《中国智能家居设备行业市场前瞻与投资策略规划报告前瞻》统计数据显示，2014年中国智能家居市场规模已达720亿元，之后呈现以年均19.8%的速度增长。至今为止，国内智能家居发展已经过了12个年头，从一开始的梦想，到现在真实的进入人们的日常生活被人们青睐，步履维艰却未来可期。
　　2 无线网络控制
　　在智能家居控制系统中，虽然传统的有线传输方式已经较为成熟， 但是还是存在布线麻烦、技术成本高、不易扩展等缺陷，已经进行传统装饰过的家庭就不适合再进行智能化改造。随着物联网技术的快速进步，无线组网表现出较明显的技术优势。采用无线组网的方式既能省去大量繁杂的电线，又具有良好的可扩展性，外观简洁大方，符合现代家庭绿色生活理念。目前有关无线组网的技术有许多种，主要针对智能家居的有無线红外遥控技术、Wi-Fi和ZigBee等。ZigBee这种低成本高安全的双向通讯技术，能无限制的接入新的接口，嵌入各种家居设备，但其实实际应用稍显麻烦，所以我们不做考虑。
　　（1）Wi-Fi（WirelessFidelity）的正式名称是“IEEE802.11b”[2]，又俗称无线宽带，是一种短程无线传输技术，覆盖范围半径则可达100米[3]。它的传输速度非常快，可以达到11mbps，实现高速无线对接，传输文件、同步数据。此外省去布线这一步，就省去很多麻烦，不受布线条件的限制，适合智能家居系统的需求，有广阔的市场前景。再加上无线网络的使用采用非接触式，是可以实现一种的对家庭的安全保护。
　　（2）无线红外遥控技术作为一种无线通信技术，也是近年来发展很好的技术，它可以实现近距离操控各种家电，本身在家电的控制方面有着广泛的应用。红外遥控技术是一种点对点的通信，红外线为不可见光，它的波长要小于无线的波长，若是应用红外遥控技术，其他电器照样正常工作[4]。红外线隐蔽性和保密性比较好，具有结构简单，使用方便，功耗低，制作成本低等优点，应用十分广泛。
　　3 热泵调节系统
　　这里我们主要介绍一下空气源热泵热水器，将它作为热泵调节系统的重要部分。空气源热泵热水器依据逆卡诺循环原理工作，装载一个空气源热泵在普通热水器中，用极少的电能驱动，通过传热工质吸收空气中大量的低温热量，再由压缩机做功后转化为高温热能，加热水温[5]。更值得一提是在高效制取生活热水的同时，能够像空调一样释放冷气，达到局部空间制冷效果。
　　利用热泵制冷与制热的功效[6]，结合水的吸热、放热速度快，流动性强并易雾化的特征，配上4G智能手机、网络、和WIFI转换成红外控制，从而实现节能的目的。加热同等量的水，电热水器消耗电能为空气源热水器的4倍，空气源热泵热水器响应了新世纪节能、环保的潮流。如果全国25%的家庭有安装，一年就可节约约1420亿千瓦时的电能！机组配置了高低压、防冻、油温保护、过载保护欠相逆相等多重安全保护装置。更是采用世界名牌涡旋压缩机，运转平稳可靠，噪音小。空气源热泵热水器具有高效节能、安全环保不受环境温度影响、运行成本低、自动保护等特点，有利于打破热泵制冷与制热市场认知度低的发展瓶颈，对于普及推广意义重大。
　　4 系统设计思路 　　基于低能耗智能家居4G手机控制热泵调节系统主要由Wi-Fi模块，射频模块，红外发射模块组成。
　　系统以4G手机、电脑为移动控制端，经由不同地通讯方式Wi-Fi、4G等连接服务器，服务器通过TCP协议与Wi-Fi设备通信，Wi-Fi设备通过射频技术与智能家主机设备进行数据之间的传输，从而实现控制端APP對热泵调节系统的远程操控[7]。
　　智能家居热泵调节系统作为智能家居系统中的一个子系统，用户可以通过手机安装的相关APP或者电脑客户端（4G、WIFI远程协议）控制智能主机，以取代之前的手动调频、调幅控制和有线产品，智能主机再通过无线红外转发器控制开关、调节热泵系统。此系统实施容易，操作也简单，控制稳定，且易更换中间设备，该系统可独立于其他系统单独完成。也就是说利用目前流行的手机和网络去控制低能耗的热泵系统，进行节能、低碳（降耗）、智能及远程控制，利用热泵制冷生成出热水应用到家庭和生活中去。
　　5 结语
　　随着时代的快速发展和市场支持，智能家居会广泛应用于人们平常的生活中来，变成生活的一部分，给人们带来便利，提高生活品质。整个智能家居产业存在巨大发展潜力，未来行业前景相当可观，其主要趋势面向智能化、信息化、网络化，更好的为顾客服务。基于低能耗智能家居4G手机控制热泵调节系统，具有节能、低碳、智能、方便远程控制等优点，市场前景广阔，具有一定的市场推广价值。
　　参考文献
　　[1]谭健胜.浅析智能家居的发展状况[J].科技资讯，2013（18）：214+216.
　　[2]胡健，万频，邬书金，陶兴平.基于无线传感器的嵌入式火灾报警控制器设计[J].现代建筑电气，2010，1（06）：1-4+8.
　　[3]易强.基于3G和ZigBee的智能家居无线传感网络系统设计与实现[D].广东工业大学，2012.
　　[4]孙胜伟.基于单片机的电器遥控器的设计[J].装备制造，2010（04）：226.
　　[5]付百林，吴昊.空气源热泵应用原理及发展趋势[J].建设科技，2007（06）：107.
　　[6]张旭.热泵技术[M].北京：化学工业出版社，2007.
　　[7]甘益瑞.基于WIFI-2.4G技术的智能家居系统设计与实现[D].山东：山东科技大学，2014.
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