基于环境感知的智能家居用户体验实验系统设计
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作者:袁明兰 龙颖
摘 要：“互联网+”的广泛应用促进了人类生活方式的转变。如今，智能家居越来越多地渗透到人们的家庭环境中。面对智能的快速发展与广泛应用，教师如何顺应此发展，如何将其恰好的引入课堂教学，智能家居实验教学成为了引人深思的话题。本文分析了智能家居的背景与现状，提出了智能家居教学实验系统的问题并给出了解决方案。通过对本文的分析，可以直观地展示智能家居实验教学，使学生有所收获。
关键词：感知;智能家居;实验系统
智能化的推进激进了人们对生活的向往，特别是在现行的新媒体环境下，智能化对高校的“课堂革命”也有了新的定位。
一、背景
伴随信息技术的发展，“互联网+”的广泛应用，人们逐步改变传统的生活方式，对生活质量的要求也日益提高，其中包括对生活和生活条件的需求。对家庭智能化，舒适化和个性化追求使智能家居进入人们的视野。随着移动 4G 网络的发展日趋成熟，无线网络、有线宽带进入普通家庭，无线组网方式逐渐增多，如WiFi、蓝牙、ZigBee 等。传统家用电器已开始具备智能联网控制功能。跟随电子技术、自动化技术、信息技术的不断融入家庭电子设备，家居设备越来越智能化。智能家居控制系统可以方便地控制家电设备以及家中的多媒体设备。通过布置传感器和摄像设备对家居环境信息进行采集，根据采集的数据来调节环境，例如对家里的温度、湿度和采光进行控制，以及对住宅的安全监控。智能家居系统可以较好的帮助人们营造良好的生活环境，让大家都能体验到更加轻松舒适的家居生活，因为智能家居系统让生活变得更加便捷、安全、舒适。智能家居系统通过无线通信连接家中的信息相关设备，并集中管理与控制。与普通家庭居住环境相比，智能家居使生活环境更加和谐便捷，人们的生活质量得到极大提高。
初期的智能家居研究主要依赖于算法、硬件和网络，Jihua Ye（2012）等实现了自动学习能力强的中心控制器，它结合了智能家居与toddler和correlation算法，着重应用了算法中的反馈机制。实验证明，中心控制器具有良好的性能，可以更好地区分用户操作规则，总结不同操作之间的关系。R.A.Ramlee等（2012）提出了无线蓝牙智能家居系统，该系统使用专注于残疾人士的应用通信网络构建，打破了常规的 Bluetooth 和 WIFI 组合。Rong Qiu（2013）等通过共享中央处理器的中央控制功能，使用射频技术和智能传感器构建智能家居系统。YAN Wenbo（2015）等提出通过智能单元和家庭代理，使用 WIFI 模块和 XMPP 语言构建智能家居单元。Fei Ding（2016）等提出网关的高效集成，堆栈结构提高了可扩展性。发达国家的企业积累了大量先进技术，许多成熟产品已推出，并得到了市场的认可。Control4智能家居，提供完善的智能家居解决方案，可以通过单一的操作界面来控制家中的每个部分，包含全方位的功能，包括空调、电视、门锁、窗帘、温度控制和家庭影院等，这些功能可以在一个界面上完成。施耐德智能家居系统采用现场总线方式，包括传感器、执行器和系统元件。“施耐德”智能家居系统相对简单，但采用多种控制方式，可以带给人们便捷的家居控制。
但这些智能家居系统通常价格昂贵，普遍针对高消费群体。在我国，尽管智能家居的概念推广较晚，20世纪90年代末推出了家居智能化系统，许多国内企业逐步加大对智能家居的投资力度，智能家居的发展取得初步成效，部分产品进入市场。如海尔，TCL，格力等，一些大型 IT 企业也开始布局智能家居市场，如 360，腾讯和小米等。全国科技工作会议（2017年）上指出：国家将大力扶持人工智能发展，将互联网+以及人工智能等技术引入智能家居行业。
二、现状
智能家居经历了家庭电子化、住宅自动化阶段和家居智能化等三个阶段。现有的智能家居系统基本处在第二阶段到第三阶段的过渡，市场上集成产品很多，但是没有统一的标准，不同品牌的产品仍需要使用不同的控制终端，而且造价昂贵，不能大规模装载在实训室环境中，供大批量的学生观摩和学习。现有的智能家居实验系统基本上结合了各种品牌的智能家电，形成了展示系統。该显示系统不能用于常规教学，这对学生学习智能家居控制不便，这种缺乏有效控制和交互的系统也会影响学生的学习主动性。
三、拟解决的关键问题
目前，市场上的智能家居实验教学是将学生带到实际的智能家居样板间参观学习，采用的学习方法仍然是原始的手动控制说明。对于智能家居，没有相应的智能家居实验系统。智能家居组件的大多数开发都停留在简单的课件学习中，并且智能性不高，并且没有或很少有用于交互协作的工具和环境。主要原因是教师和教学工具开发者未能深入研究教学活动中可能遇到的新问题，探索新的教学模式，改革教学结构，以适应新形势下的人才培养需求。因此，迫切需要设计和开发适合实验环境的智能家居系统，能够根据模拟环境感知，实现智能家居中人体，光，温，湿度，空气等状态数据的采集和处理，并能根据实际情况做出演示推广和开发测试实验的需求。
四、结语
环境感知智能家居用户体验系统主要是构建智能家居显示和控制教学平台。该平台具有一定的可扩展性，可以满足一些开发和测试的实验需求。重点解决子系统构建过程中的数据传输方法，以及如何将不同的终端数据集成到同一平台，即数据转换效率。
参考文献：
[1]李虹.物联网生产力的变革[M].北京：人民邮电出版，2010：61-64.
[2]林旭东.智能家居系统相关技术及发展趋势[J].科技创新导报，2008（6）：6-7.
[3]Wenbo Y.，Quanyu W.，Zhenwei G.Smart Home Implementation Based on Internet and Wi FiTechnology.Proceedings of the 34th Chinese Control Conference[C].Hangzhou，China，2015.
[4]The design of WIFI-based Smart Home Communication Hardware Adapter.[J].2015.
[5]Ding F.，Song A.，Tong E.，etal.A Smart Gateway Architecture for Improving Efficiencyof Home Network Applications.Journal of Sensors[J].2016：1-10.
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