1、智能家居之智能廚房設計方案目錄一、背景介紹- 4 -二、現狀分析- 5 -三、用戶需求- 6 -1、安全性能- 6 -2、便捷性能- 6 -3、體驗質量- 7 -4、綠色節能- 7 -四、改進措施- 7 -五、本方案優勢- 7 -六、系統可行性- 8 -七、系統整體架構- 8 -八、系統工作流程：- 8 -正常情況系統運行流程- 8 -特殊情況系統運行流程- 9 -九、實現的功能- 9 -（一）污染監測- 9 -（二）安防功能- 10 -（三）余量監測- 10 -（四）健康管家- 11 -（五）智能電器- 11 -（六）總控系統- 11 -十、部分功能詳細介紹：- 11 -(一)余量監測：-

2、11 -(二)健康管家：- 12 -(三)其他功能- 12 -十一、實際安裝與實驗箱仿真- 13 -實際安裝- 13 -模擬- 13 -十二、需要做的工作- 13 -十三、附錄- 13 -（一）系統物理架構圖- 14 -（二）系統功能架構圖- 15 -（三）設計界面展示- 16 -一、背景介紹現代社會的科技發展日新月異，隨著人們生活水平的提高，對舒適方便生活方式的需求也越來越多。各個家電廠商逐漸將發展重點放在家電信息化的智能家電產品的研發上了，智能家電產品可以增加家電廠家在業界的競爭力，也可以為用戶提供智能化服務，滿足用戶對舒適性的需求。智能家居系統是傳統家電產品的發展方式，建設智能化的數字家

3、庭的夢想即將實現。目前市場將廚房的智能化實現依托于具體的廚電產品，試圖通過單個產品在功能整合、全自動化等方面的智能特性來提升廚房的高科技水平。據統計，在過去的10年間，每年由燃氣泄漏所引發的火災事故呈逐年上升的趨勢。在過去的2013年，因延期泄漏引發的爆炸事故已達220余起，死傷1000余人，經濟損失達8.5億元。居民住宅和宿舍火災占火災總數的三分之一，而廚房又是家庭防火的重點。2012年6月，貴州某縣城假日酒店廚房由于食用油不小心傾倒在身體上由明火引燃起火，燒死兩名正在炒菜的廚師，多人受傷；2013年1月，位于順義區北小營鎮的一家飯店廚房因用火不慎造成嚴重火災，燒毀建筑面積790平方米，直接

4、財產損失144640元，受災住戶達14家；12月9日，位于上海鬧市靜安寺附近的麗晶大酒家，發生由廚房煤氣泄漏引發的燃爆事故，造成8人死亡 、近百人受傷。爆炸現場玻璃粉碎，樓房坍塌，在酒店用餐的顧客和工作人員，有的被當場炸死，有的重傷。但這是一種個體的、不完全的半智能化改進，不足以解決現有問題。對于未來的廚房生活，我們急需的是一種整體的、全面的，實現廚電之間的信息互通，人工智能化的整體控制，涵蓋廚房生活方方面面的一種徹底的智能化。這種需求對我們來講是迫切的，以及重要的。廚房是一個極易產生安全隱患的地方，包括煤氣或天然氣的泄露問題，炒菜火勢過大引燃其他物品，油煙吸入傷害人體等一系列問題，所以設計一

5、種可以解決安全隱患問題的智能廚房控制系統，在出現安全問題的瞬間捕獲信號，傳遞給系統總控中心，經過反饋到指定設備，采取相應的處理解決措施，可以較好的避免安全問題的發生。這對于家中經常只留老人、小孩在家的家庭更具有意義。智能家居作為一個新興的領域，它的市場前景被一致看好，世界上各個電子巨頭紛紛進入這一領域，搶占競爭先機，包括 IBM、INTEL、CISCO、LG、索尼和松下等都相繼成立了智能家居或智能家電的子公司，美國硅谷也不斷的把信息網絡服務相關技術充分地與家庭智能應用相融和，并將此作為目前技術發展的優先方向來規劃和研究。各著名風投公司與各大電子企業也紛紛開始了密切合作，以巨額的研發經費來支持智

6、能家居及相關部分的研發和設計。如今從小體積的可以支持各種音視頻格式的網絡瀏覽器，到具有隨身攜帶采集用戶身體各性能數據指標，以此隨時隨地監測病人身體變化的裝置，處處可見智能電子產品的身影。二、現狀分析（一）、高價位、不兼容，智能家居系統發展受阻智能家居系統的發展前景毋庸置疑，但是目前來看，由于智能家居系統本身的復雜程度決定了其生產研發成本過高，產品的價格居高不下。同時由于各個廠家的通信標準不統一等問題，使得智能家居系統的發展較為艱難。國內外的智能家居行業準入門檻較低，各個廠家的智能家居系統并不能互相兼容，必須購買同一個廠家的家電產品，才有可能組建一個智能家居網絡，購買單一的智能家電產品，又不能發

7、揮其智能的特點，就限制了消費者的購買積極性。因此，建立一個開放統一的智能家居通信協議標準，成為了智能家居系統普及的首要條件，如此才能降低消費者的使用成本，壯大智能家居市場，才可能使得智能家居真正進入消費者的家庭中。 （二）單個廚電產品智能化，整體廚房智能化有待開發國內外各大廚電企業在“技術制勝”上費盡了心機，紛紛拿出看家本領。目前廚電行業大都在單個廚電產品上下功夫做文章，如研制壓力智能鍋、智能冰箱等，對整體智能廚房控制系統的設計研發卻大多無暇顧及。對于廚房設施的整體智能化目前十分欠缺。一些廚電行業巨頭提出的“整體廚房”概念，也僅僅是簡單的將廚房電器根據合理布局進行機械上的組合。對于廚房“使用概

8、念”上的創新與智能在以往的智能家居系統設計中，大都將重點放在了客廳、臥室，對于用戶生活中經常接觸到的廚房的智能化卻涉及極少。這直接導致了市場上在該領域的大量的空白，即蘊含了大量的機遇與挑戰。（三）廚房安全隱患堪憂，缺少解決措施廚房是事故多發地，由于使用不當或者產品本身安全系數不高的原因，往往是煤氣泄漏、燃氣泄漏、室內失火等高危事故發生的場所。例如家庭在燃氣灶上燒水做飯，一旦水漫出來澆滅火苗，極易產生燃氣泄漏的問題，這將直接導致人體中毒現象的發生。若廚房此時沒有人及時發現，大量燃氣泄漏后遇明火產生爆炸，后果不堪設想。的少（四）智能家居的控制方式目前主流的控制方式主要有三種：集中控制、遠程控制、無

9、線控制。遠程控制方式是需要一臺中心控制計算機，該計算機的工作方式和集中控制計算機類似，不過遠程控制方式具有一個另外的接入方式，可以通過互聯網或者移動運營商的通信接口進行訪問，通過這個接口可以使用戶隨時隨地的對家中的家用電器進行控制。一般情況下遠程控制方式都會提供一個基于 WEB 的控制界面，或者有一個短信網關，用戶通過辦公室的計算機登陸控制中心的計算機即可實現對家中電器的訪問控制，也可以用過手機發送指令，對電器進行控制，極大程度的減少空間距離的限制。 遙控方式是指通過設計一個統一的家電控制遙控器來對家電進行控制。通常情況下，每一個家用電器都有一個專用的遙控器，彼此的功能差異較大。通過設計一個統

10、一的遙控器，就能夠方便用戶的攜帶以及操作，設計的遙控器具有存儲功能，能夠儲存家電的接口協議，通過遙控器控制界面選擇需要控制的家電，產生相應的控制命令報文，并通過紅外，藍牙等無線協議發送至控制中心，即可完成對家電的控制。三、用戶需求1、 安全性能對于廚房的安全問題是未來家居設計中的一大難點也是亮點，通過設計控制廚房中的水、電、火、氣的安全輸出，可以降低家中無人或廚房意外情況發生的危險系數。在保障安全性能的前提下，對智能家居的進一步優化改進，才能獲得更多消費者的信賴。2、 便捷性能單個廚電的智能一體化為年輕一代帶來了觸手可及的便利，但是對于中老年人和家中的小孩來講，復雜繁瑣的控制設置操作，無疑為智

11、能打了一個不小的折扣。所以探索簡潔易行，清晰明了的廚房操控模式是消費者追求的用戶體驗。3、 體驗質量通過智能化系統，切實改進用戶使用廚房的舒適度，方便用戶的生活，提升生活品味和生活質量，是智能家居的根本目的。最大化的用戶體驗滿意度，將會打開智能家居未來廣闊的市場，進而產生大量的市場需求，從而帶動整個產業鏈的發展與壯大。4、 綠色節能強調低碳環保，重視節能減排是絕大多數商家打出的廣告牌，也正是用戶渴求的需求。節能減排不僅節約了用戶的使用成本，同時綠色環保的家居設施也是大眾消費觀的一大體現。四、改進措施1、設置安防子系統，針對廚房安全隱患定向處理2、總控開關，一鍵斷電斷氣，各廚電可分立控制3、實時

12、監控食材儲備情況，短信提醒用戶及時補充短缺食材4、動態監測烹飪過程中的操作程序，及時提醒不恰當操作5、設置菜譜數據庫，根據用戶需求，系統自動推薦食譜及營養搭配6、采用感應反饋裝置，當數據超過閾值后，啟動或關閉設備，避免資源浪費五、本方案優勢1、系統的從多角度，多層面對廚房進行整體智能改善，在傳統的廚房的基礎上加入物聯網應用技術，將廚具，廚電進行聯網控制，可實現遠程操控。2、創新性的提出食材監測，真正實現動態跟蹤特性，可及時補充食材避免烹飪過程中產生食材短缺的尷尬情況。3、啟用數據庫技術，導入大量家常菜食譜，可根據廚房中已有食材，進行智能挑選，推薦可選食譜，實現半智能化廚房。解決廚房新手烹飪困難

13、的問題，同時幫助用戶擴大選擇空間。4、開啟飲食記錄，對節食減肥和注重健康飲食的人群提供方便，系統將每日進食能量譜進行分析整理，給出相應的解決方案及飲食建議。5、提出了一種新的思路與方法，打破了傳統的廚房智能化模式，拓展了思維空間。六、系統可行性1、安防系統與檢測系統在智能家居的其他方向上已經進行大規模應用，形成了比較成熟完善的設計思路與方案。2、對于單個廚房電器的控制轉移到對單個插座口的控制上來，將復雜的問題簡單化，直接控制插座口電路的通斷，進而控制廚房電器的使用。而智能插座在市面上已有銷售，實踐證明該技術可行且價格低廉。3、對于食材的監控直接信息來源是食材底座的壓力傳感器，該傳感器靈敏度高可

14、精確測量食材數量的變化，滿足系統要求。4、數據庫需要大量的菜譜庫構建完成，對于現有的條件存在一定困難，但是可小規模導入幾個菜譜模擬實現，后期可繼續擴大數據庫內容。七、系統整體架構以zigbee無線傳感模塊上的傳感器檢測相應的數據（煙霧傳感器、聲音傳感器、火焰傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器），將接收到的數據匯集之后交由cortex-A8網關，網關上運行安卓操作系統，設計相應的安卓軟件，顯示實時數據，比如溫度、煙霧濃度等，用一條雙絞線連接網關與電腦，建立webservice，之后由另外一臺裝有安卓操作系統的手機來進行必要的控制，將必要的數據發送到手機，實現智能廚房的功能。整個廚房內部完全覆蓋zig

15、bee無線傳輸網絡，數據在各個智能終端中相互傳輸，由于終端數量較少并且運行環境并不惡劣，尤其是民用設施，對時間精度的要求不是很高，因此采用平面路由協議，搭建簡單，維護方便。八、系統工作流程：正常情況系統運行流程 早上五點定時開啟，檢測鍋中是否有事先準備好的米和水以及是否設定為開啟，檢測之后開始工作，將開啟信號發送給高壓鍋，高壓鍋開始工作。烤面包機將工作時間反饋給系統，系統得知其工作時間后，選擇適當時間控制其開啟，保證六點能將面包考好。檢測當前的溫度濕度以及環境污染狀況，進行記錄，檢測智能垃圾桶是否已滿，檢測米、蛋等食材余量是否足夠，將信號一一記錄。 早上六點，主人起床，開始準備其他早餐。進入廚

16、房的那一刻，開始語音播放，告知主人今天的天氣、溫濕度以及環境污染狀況，如果垃圾桶已滿，則告知主人應該倒垃圾了，如果余量不足，則告知應該采購食材了，這時主人可以選擇定時發送短信提醒，也可選擇忽略消息。結合當天天氣或者季節，開始推薦今天的食譜。 上午，系統大部分功能停止，只留安防功能，進行安全監測，每十分鐘檢測一次，節約能量。 中午主人回家，如果事先提醒的余量不足的食材沒有得到補充則再次提醒。繪制圖表，將所有信息展示，所有功能模塊開啟，均可通過網關進行控制。油煙機等設備自動開啟或關閉。火焰及溫度檢測實時監測火焰大小，將溫度信號傳送給網關，通過監測食材重量的變化得知正在制作什么菜，與火焰溫度信號相結

17、合，得出營養指南以及最佳制作方法，適當控制火焰的大小，當然可以取消此功能，以避免系統誤解主人的意圖。特殊情況系統運行流程若發生燃氣泄漏導致的火災，系統總控系統啟動緊急應對措施，發出警報聲，控制燃氣閘門關閉，在總控臺關閉全部廚電，同時控制天花板上的滅火裝置啟動噴水功能，當火勢消失險情解除以后，廚房的窗戶自動開啟通風換氣。在用戶手動解除警報之前，系統已被鎖定，無法自行啟動。特殊情況的發生，可以提前設定情景模式，在警報發出的同時，向用戶綁定的手機發送火災情報短信，通知用戶盡快回家處理。九、實現的功能（一）污染監測l 監測油煙濃度：平時關閉數據傳輸，做飯時段才打開煙霧傳感器，實時采集煙霧濃度數據，采集

18、時間間隔為3s，采集到數據之后發送給接收端，在圖表上顯示出來，事先注冊煙霧消息信號，設定閾值，達到上線之后將油煙機開啟的消息信號發送給油煙機，控制其開啟與關閉，若油煙機事先未安裝相關控制器，則交由智能插座控制，通過控制電的導通與關閉來控制油煙機。同時，油煙機的工作狀態通過無線網絡發送到網關，與原控制信號對比之后做適當的調整。（煙霧傳感器）l 智能垃圾桶：電子感應自動翻蓋，頂端設有紅外感知器，只要有物體接近感應區（垃圾桶蓋正上方）范圍，桶蓋自動打開，離開感應器數秒后，桶蓋自動閉合。（二）安防功能l 炒菜時煙霧過大開啟抽油煙機：系統分析污染檢測中接收到的煙霧濃度，當數值高于設定閾值并保持一段時間后

19、，油煙機接收主控臺傳來的信號自動開啟。（煙霧傳感器）l 燃氣灶火苗過大自動調控：通過火焰傳感器上傳火勢信號，當信號大于設定值后，反饋調節下傳信號到燃氣灶減小進氣量，同時與油煙機聯合控制，當油煙機開啟后，首先自動減小進氣量，等系統穩定逐漸恢復。（火焰傳感器）l 天然氣燒水自動斷火斷氣：燃氣灶燒水壺配有水開哨響的裝置，當哨響是聲音傳感器接收到信號，通過系統控制將關閉燃氣灶命令傳回燃氣灶，實現全自動控制，告別人工控制。（聲音傳感器）# 將安防功能整合到一起，對這一部分加入異常保護措施，避免因意外條件導致系統不能工作而失去相應的安防功能，該部分可以強制關閉電源，賦予其整個系統中的最高權限。#（三）余量

20、監測l 蛋、米、谷物、調料 運用壓力定性監測，短信提醒房主購買（壓力傳感器）l 調料（醬油醋）運用壓力傳感器監測做菜時調料的放入，將此信號作為次一級中斷，不需要實時監測，必要時可以檢測到變化即可。；（壓力傳感器）（四）健康管家l 食材搭配：操作系統選擇已有食材，系統推薦合適菜譜；l 飲食記錄：今日已用食物（種類，數量，單位卡路里）及卡路里計算，推薦補充其他食物以平衡營養需求；l 養生提醒（五）智能電器l 智能插座：開關實現，定時通電啟動電器，熬粥煮飯。作為最基礎的智能設備，為其他不具有智能控制的設備提供自動控制，可以減少設備改造的成本，增強整個系統的可推廣性和實用性。l 智能水龍頭：通過紅外線

21、自動感知手靠近，水龍頭自動打開，手離開以后迅速斷水（六）總控系統l 一鍵開關l 控制廚房各個部分 實現的功能包括污染監測、安防功能、余量監測、健康管家、智能電器和總控開關，其中健康管家和余量監測是我們智能廚房最大的亮點，也是我們的主要設計所在。智能插座可以作為最基礎的智能設備，為其他不具有智能控制的設備提供自動控制，可以減少設備改造的成本，增強整個系統的可推廣性和實用性十、部分功能詳細介紹：(一) 余量監測： 使用壓力傳感器監測各種調味品、米、肉、蛋的重量，將各種食材的重量變化繪制成趨勢圖，設定提醒值，當某種食材的余量低于設定值時，便發出提醒消息，并向安卓手機發送短信，提醒補充。分析各類食材的

22、食用狀況，將數據進行匯總，定期進行分析，得出近期的飲食狀況。 在監測時，采用的最主要的傳感器是壓力傳感器，將各種食材分門別類地放在由不同的壓力傳感器構成的托盤上，在平時，CC2530進入低功耗狀態，只有壓力發生變化時才進入工作狀態，將壓力的變化值發送到匯聚點之后由網關進行處理，同時記錄發送的時間，這樣便可以將數據進行完整的記錄，這樣記錄的功能有很多，比如說在做飯炒菜的時候可能會忘記自己有沒有放鹽，這個時候查看一下記錄及其對應的時間便可得知有沒有放鹽，十分方便。至于其他一些米、肉、蛋等食材，設置一個提醒值，當其重量低于設定值時發送短信，一段時間內得不到補充便會不停地提醒，直到得到補充。 采用超高精度的壓力傳感器，記錄微小的變化，比如一次放太多鹽的話就提醒這樣對身體不好。(二) 健康管家： 第一、食材搭配，根據已有的食材，推薦合適的菜譜，多種選擇模式，計算時考慮各種食材的保質期和營養價值，保證在不浪費食材的基礎上進行合理的營養搭配。此功能與冰箱進行聯合，可以隨時采集冰箱中的食材數據。第二、飲食記錄，今日已用食物（種類，數量，單位卡路里）及卡路里計算，推薦補充其他食物以平衡營養需求。第三、時令推薦，將各類食材的營養價值、最佳食用方式，各種食用方式會對什么樣的營養元素造成破壞，詳細介紹，提醒當季的蔬菜有哪些，什么時候適合吃什么樣的蔬菜，做到貼近自然。(三) 其他功能其他