2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)1未來家居——我眼中的高新技術(shù)博覽2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)2引言

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后期以來，數(shù)字化技術(shù)取得了更加迅猛的發(fā)展并日益滲透到各個領(lǐng)域。隨著Internet網(wǎng)向普通家庭生活不斷擴(kuò)展，消費(fèi)電子、計算機(jī)、通訊一體化趨勢日趨明顯，智能化信息家電產(chǎn)品已經(jīng)開始步入社會和家庭。一場家居智能化革命也因此悄然興起。智能化別墅由于其安全、方便、高效、快捷、智能化等特點在21世紀(jì)將成為現(xiàn)代社會和家庭的新時尚。利用中央控制系統(tǒng)(VillaCentralControlSystem)將家居中各種各樣的智能化設(shè)備、信息化家電通過智能化控制總線技術(shù)連接在一起構(gòu)成了功能強(qiáng)大、高度智能化的家居系統(tǒng)成為家居生活的發(fā)展趨勢。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)3引言

智能家居技術(shù)讓您不用再從一個房間到另一個房間去開關(guān)窗簾，調(diào)整燈光，調(diào)節(jié)溫度，控制音、視頻設(shè)備……，通過觸摸屏、遙控器或按鍵面板，居家生活中的整體控制盡在您的一指之間……2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)4讓我們設(shè)想一下……2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)5

您只需輕點一下觸摸屏，房內(nèi)燈光自動調(diào)節(jié)亮度，窗簾自動關(guān)閉，等離子電視自動打開到您最喜歡的電視頻道，窗戶按照您的需要自動調(diào)節(jié)角度產(chǎn)生最適宜的室內(nèi)光線，晚上當(dāng)您走到走廊燈光會自動亮起……2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)6再想象一下……

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清晨起床時間一到，臥室音響設(shè)備就會自動播放您愛聽的“起床曲”；浴室里的電燈也會隨著您進(jìn)入梳洗時自動亮起，廚房的煮咖啡器也會自動煮水，出來時就會有熱騰騰的咖啡等著您……2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)8

坐在沙發(fā)上輕點一下觸摸屏就可以控制家里所有的燈并可調(diào)節(jié)亮度；躺在床上就能關(guān)掉衛(wèi)生間的換氣扇；不必下樓就能為客人打開家門……2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)9

每天晚上，所有的窗簾都會定時自動關(guān)閉……

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)10下面就讓我們進(jìn)行未來之旅……2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)11第1站——臥室（1）

這是我們臥室的三維結(jié)構(gòu)圖，看似普通的結(jié)構(gòu)卻蘊(yùn)涵著不一樣的體系。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)12第1站——臥室（2）工作體系剛一進(jìn)臥室門門禁系統(tǒng)會啟動電腦用納米針管采取血樣（針頭極小，我們根本就感覺不到疼痛）分析出血液各組成元素的變化情況連接信息處理中心電腦自動配比圖案渲染臥室我們的身心會很快放松下來利于睡眠2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)13第2站——床床可以自動調(diào)節(jié)溫度及通氣專用床單，有大量感應(yīng)器，可感應(yīng)測量你一夜的生理機(jī)能并有電腦記錄分析并加以反饋，根據(jù)反饋信息，床開始調(diào)節(jié)溫度及通氣。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)14智能家居2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)152023/3/8材料10732班朱強(qiáng)16各種各樣的床

這是我們渲染的效果，床由一個一個“球”組裝而成。“球”可自由變形，當(dāng)所有的球按照一定的方式（如可編輯的程序）工作時，我們將會得到不可思儀的效果。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)17各種各樣的床2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)18第3站——倚子我們現(xiàn)代人做在椅子上是為了休息，而未來，做在椅子上是為了檢驗身體。檢驗的信息會發(fā)送到電腦里，進(jìn)行入庫處理。經(jīng)處理過的信息就能調(diào)節(jié)整個生活系統(tǒng)，包括睡眠和飲食。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)19各種椅子預(yù)覽（1）2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)20各種椅子預(yù)覽（2）2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)21椅子工作原理簡析這是椅子背面的電腦控制器件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集與簡單處理。椅子控制器的反饋調(diào)節(jié)示意圖。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)22第4站——沙發(fā)

這個坐上去舒服得想睡覺的沙發(fā)，其實是像一個“大氣球”，從充氣孔中注入聚苯乙烯球。這個沙發(fā)除了材質(zhì)獨特外，也解決一般家具需要的運(yùn)送問題，沙發(fā)中的聚苯乙烯球可以運(yùn)到當(dāng)?shù)卦俪淙搿S家只需運(yùn)送折疊的外層。當(dāng)然，我們可以用電腦控制氣體的沖入與釋放。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)23我們來看一看這個是已經(jīng)開發(fā)出來的沙發(fā)。有一個USB接口，可以直接接入電腦。這個是未來發(fā)展的產(chǎn)物，合在一起就可以當(dāng)作床用，顯的更為高效。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)24第5站——室內(nèi)地板

地板是一個巨大的傳感器：當(dāng)有人走進(jìn)房間時，地板會根據(jù)陽光的強(qiáng)度，來調(diào)節(jié)房間內(nèi)的燈光亮度以及空氣溫度、濕度。同時，地板能在6英寸的范圍內(nèi)跟蹤到人的足跡，在感應(yīng)到有人到來時就自動打開照明，離去自動關(guān)閉。同時，中央處理器根據(jù)屋外的氣象感知器，控制室內(nèi)的溫度和通風(fēng)的情況。

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)25看看我們的感受器這是感受器的實體外觀，和我們一般的地板很像。這是地板下面的結(jié)構(gòu)，大量的信息傳輸管道。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)26看看我們的感受器這是我們地板感受器的集成控制系統(tǒng)圖。這是地面感受器的觸摸器，可全面控制和調(diào)節(jié)地板特性。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)27第6站——全息電視

全息影像其實不是新玩意，在北京天文館里，戴上專用眼睛就可以看到美麗的天空，就是我們俗稱的“立體電影”。不過，這只是現(xiàn)在的技術(shù)，而在未來，我們只需要一個類似礦泉水瓶子大小的東西，即可放出三維的全息影像.

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)28讓我們來看看你現(xiàn)在所看到的就是我們未來的電視。只要把下面的小東西放到一個地方，手里的遙控器便可以控制它了。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)29第7站——廚房（1）

廚房里，家用電器都和家用電腦連接，主人通過家用電腦發(fā)出命令，各種烹飪鍋內(nèi)都有測溫裝置并與控制裝置相連，可以保證烹飪時菜肴不過熱爆炸或外溢；掃描冰箱存儲情況，自動向超市發(fā)出需求訂單；自動化的設(shè)備對廚房進(jìn)行清潔工作，主人下班回到家就可以吃到可口的飯菜，而完成這個過程的時候也許家里并沒有人。這樣的廚房你見過嗎？2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)30第7站——廚房（2）很多時候覺得諸如此類的前景離我們還很遠(yuǎn)，頂多不過是一些概念而已。其實，隨著高科技家居生活的普及，“未來廚房”離我們并不遙遠(yuǎn)。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)31讓我們先目睹一下你可能會問這是什么，這是我們未來的“鍋”，它全面接受電腦的控制。這是我們末來廚房的總體效果圖。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)32再來看看2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)33第7站——廚房（3）未來智能化廚房所涉及的一些技術(shù)如：光電技術(shù)、遙測感應(yīng)技術(shù)、遙控技術(shù)、計算機(jī)和自動控制技術(shù)、遠(yuǎn)紅外線等很多已經(jīng)成熟，只是尚未全面普及或者整合到我們?nèi)粘５膹N房產(chǎn)品制造之中而已。如果這些技術(shù)能在廚房設(shè)計和生產(chǎn)中得到整合集成，將給廚房家具和人們的生活帶來一場深刻的革命。相信隨著高科技的家居生活的普及，廚房智能化會一步步向我們走來2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)34第8站——馬桶目前日本松下公司經(jīng)制造出一種通過檢驗人體排泄物來測量人的體重、脂肪和血糖的馬桶。馬桶測驗結(jié)果可信，可以交給醫(yī)生、家人甚至傳送到其他家電設(shè)備中此外，德國一家公司正推出一款用空氣壓力代替水流的馬桶。除了有益于環(huán)境保護(hù)外，還具有醫(yī)療作用。不久將來，馬桶將會個人化，以化驗人體排泄物，診斷癌癥和懷孕情況。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)35這樣的馬桶你見過嗎？2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)36讓我們走進(jìn)看一看這是末來馬桶的結(jié)構(gòu)圖。這是它的控制顯示界面。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)37第9站——智能墻壁

智能墻壁超薄，是一種可以代替水泥的新建材，同時還能利用太陽能，為室內(nèi)提供電能，播放視頻、調(diào)節(jié)溫度、供應(yīng)照明。

能源危機(jī)是世界性話題，但是人類要居住就需要建筑材料。如何解決這一矛盾？美國費(fèi)城的建筑師斯蒂芬·基蘭和詹姆斯·廷伯萊克長期致力于研究會給建筑行業(yè)帶來革命性變化的特殊材料、技術(shù)和制造工藝，并且獲得了若干項設(shè)計大獎。最近，他們又取得了一項具有重大意義的創(chuàng)新成果，被他們稱為“智能毯”。

“智能毯”的外表面帶有微型有機(jī)光電太陽能電池(OPVs)，能通過吸收陽光來為有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)和內(nèi)部照明系統(tǒng)提供電能。基蘭認(rèn)為，“盡管現(xiàn)在還有一些技術(shù)難關(guān)要攻克，但是智能電子墻壁終有一天會成為現(xiàn)實。”

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)38智能墻壁這是可代替水泥的新建材，能利用太陽能，還能調(diào)節(jié)溫度。這是貼在智能墻壁上的“智能毯”，有感應(yīng)能力。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)39第10站——L紙L紙，是LED技術(shù)與壁紙結(jié)合的產(chǎn)物，隨著LED技術(shù)在感壓方面應(yīng)用的不斷成熟，逐漸開發(fā)出了情緒紙，當(dāng)一人情緒有波動是說話語氣語壓就會發(fā)生明顯的變化，感壓LED會連接電腦的信息處理中心，從而輸出相應(yīng)的數(shù)值，對該數(shù)值進(jìn)行現(xiàn)象處理，便可顯出對應(yīng)的影象。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)40L紙能不能吸引你？這是情緒紙對比模型。不同的對比設(shè)計會顯示出不同的效果。這是L紙外觀。看上出和普通紙沒什么兩樣。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)41第11站——光纖照明穿墻而過

隨著太陽能技術(shù)的不斷發(fā)展與成熟，一種新型的能源應(yīng)用模型——光纖照明，在日趨緊張的能源背影下，應(yīng)運(yùn)而生。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)42經(jīng)典效果這是光纖照明在天花板上宣染的效果。這是光纖照明在廚房里宣染的效果。絕對可以說是美倫美換。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)43其它效果2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)44第12站——淺層地能系統(tǒng)

創(chuàng)新的中央液態(tài)冷熱源環(huán)境系統(tǒng)利用清潔的可再生的淺層地能(熱)，能解決了人們生活中的三大基本問題：供暖、制冷、生活熱水，被專家譽(yù)為“21世紀(jì)取代傳統(tǒng)供暖(冷)方式的有力競爭者”。利用這套系統(tǒng)的更大意義在于，它降低了人類對不可再生資源的依賴程度：如果在1000萬平方米的建筑物中采用淺層地能，每個采暖季節(jié)可以節(jié)能37萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，從而減少大量污染物的排放。與電采暖相比，相當(dāng)于節(jié)省了一個裝機(jī)容量100萬千瓦的中型電廠。這無疑應(yīng)證了一句老話：科技改變生活。我們的未來定將會是這樣！2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)45第13站——智能保護(hù)系統(tǒng)

房屋的安全系數(shù)也足夠保證，門口安裝的微型攝像機(jī)，除主人外，其他人欲進(jìn)入門內(nèi)，必須由攝像機(jī)通知主人，由主人向電腦下達(dá)命令，大門方可開啟。當(dāng)主人需要時，只要按下“休息”開關(guān)，設(shè)置在房子四周的防盜報警系統(tǒng)便開始工作；當(dāng)發(fā)生火災(zāi)等意外時，住宅的消防系統(tǒng)可通過通訊系統(tǒng)自動對外報警，顯示最佳營救方案，關(guān)閉有危險的電力系統(tǒng)，并根據(jù)火勢分配供水。

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)46第14站——手機(jī)末來我們的手機(jī)會集控制，反饋，信息搜集，信息分析為一體。換一句話就是：它將全面超過我們現(xiàn)在定義的3G手機(jī)。未來手機(jī)的最大特點是：它將作為我們家居的控制終端。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)47就怕你不敢相信！這手機(jī)合在一起像塊餅，拉開又像是書卷完全可以和電腦媲美。當(dāng)然，所有的家電全在你的一指之間。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)48技術(shù)支持2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)49技術(shù)支持在一個智能家庭網(wǎng)絡(luò)中，具體包括那些設(shè)備和技術(shù)？智能家庭網(wǎng)絡(luò)中與IT技術(shù)的聯(lián)系主要在哪里？會對那些行業(yè)和企業(yè)產(chǎn)生影響？2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)50讓我們走入未來智能家居的內(nèi)部去看一看......

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)51網(wǎng)絡(luò)：智能家居的骨架

前面我們已經(jīng)介紹過，智能家居是通過統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)總線和控制平臺將家庭的電器設(shè)備、燈光控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等連成一體的。目前智能家居的發(fā)展趨勢是由集中控制到分布控制，與集中式控制相比，分布式控制不僅能減少布線，而且能提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)某一個節(jié)點出現(xiàn)故障時，只需將該節(jié)點從網(wǎng)絡(luò)中拿走，而其它節(jié)點不受影響。

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圖一分布式家庭控制網(wǎng)絡(luò)的基本組成2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)53由該圖中我們可看出，智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)主要由下面幾個部分組成：1.總線耦合器（BCU-BusCoupleUnit）2.家電控制信號的驅(qū)動部分3.家用電器4.通用遙控器5.電話接口6.家庭網(wǎng)關(guān)2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)54

1.總線耦合器（BCU-BusCoupleUnit）

這是將家用電器/設(shè)備連接成一個網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分，也是網(wǎng)絡(luò)總線與家用設(shè)備之間的紐帶。它的主要作用首先是在各個BCU之間實現(xiàn)信息的交換，實現(xiàn)對家用設(shè)備的信號的獲取（輸入）或控制信號的輸出。BCU對信息進(jìn)行處理，并確定信息是否要經(jīng)總線或其它BCU作傳送。此外，由于每個BCU可以連接多個家用設(shè)備，因此它還需要確定信息的來源。

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2.家電控制信號的驅(qū)動部分

BCU無論在輸入驅(qū)動的電壓還是在輸出電流驅(qū)動能力上都是很有限的，驅(qū)動部分就是要將BCU輸出的控制信號"放大"到足以驅(qū)動家用電器的能力，同時也應(yīng)將輸入的微弱信號"放大"到BCU能夠認(rèn)可和接收的水平。

2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)563.家用電器

這是智能家庭中實際使用的設(shè)備。它與目前家庭使用的設(shè)備不同之處是：它們更具有靈活性，并應(yīng)配置可以與BCU連接的相應(yīng)的接口。一般原來只有開/關(guān)狀態(tài)的家用設(shè)備（如微波爐、電飯煲等）幾乎不用做太大的變動；而原來具有多種功能調(diào)節(jié)的家用設(shè)備（如電視可調(diào)音量、頻道；空調(diào)可調(diào)溫度、風(fēng)向及方向；音響系統(tǒng)可調(diào)音量、音質(zhì)及自動換盤等），則應(yīng)由家用設(shè)備廠家做較大的變動，即每個家電應(yīng)增加一個與BCU連接的接口，以便可以接收來自BCU的控制信號（以替代原遙控器的控制作用）和向BCU送出自己的工作狀態(tài)信號，以便監(jiān)測。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)57

4.通用遙控器

在一個智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)上的任何家用設(shè)備只需要通過一個唯一的遙控器，就可以實現(xiàn)對它們的控制和監(jiān)測。也就是說不僅可以控制家用設(shè)備的工作如設(shè)備的啟/停、工作狀態(tài)和參數(shù)的改變等，還可以通過遙控器進(jìn)行監(jiān)控，例如看到室內(nèi)的溫度，查看衛(wèi)生間的燈是否已經(jīng)關(guān)斷，熱水器是否還在加熱……。也就是說，這里的遙控器與家用電器的信息交換是可以雙向進(jìn)行的，而現(xiàn)在家中的遙控器只是具有單向的控制作用，而沒有逆向的監(jiān)測功能。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)585.電話接口

這里的電話接口與家中的遙控器有異曲同工的作用，只是遙控器是在家中的近距離的控制與監(jiān)測，而電話模塊可以讓電話/手機(jī)在遠(yuǎn)距離作控制與監(jiān)測。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)596.家庭網(wǎng)關(guān)

家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭網(wǎng)絡(luò)上的一個重要部分，它是將單個家庭網(wǎng)絡(luò)與外部世界（如局域網(wǎng)、Internet網(wǎng)或智能小區(qū)的子網(wǎng)絡(luò)）溝通起來的關(guān)鍵部件。家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，就象現(xiàn)在的計算機(jī)上了網(wǎng)絡(luò)一樣，可以到各個網(wǎng)站上去瀏覽各種信息，可以收/發(fā)Email等，同時也可以通過遠(yuǎn)程已經(jīng)連接到Internet上的計算機(jī)來控制和監(jiān)測家庭中各種設(shè)備。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)60技術(shù)：智能家居的神經(jīng)

在未來的一個完善的數(shù)字家庭中，將體現(xiàn)出當(dāng)前各種高技術(shù)的綜合集成。因為要構(gòu)成一個真正意義上的智能化家庭，必定是各個學(xué)科的技術(shù)的交叉。因此要想構(gòu)建一個真正的職能家居，需要多個行業(yè)、各家IT廠商進(jìn)行支撐。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)61智能家居系統(tǒng)主要包括以下技術(shù)：1.計算機(jī)軟件技術(shù)2.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.計算機(jī)密碼技術(shù)4."即插即用"技術(shù)5.圖像處理技術(shù)6.傳感器技術(shù)2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)62

1.計算機(jī)軟件技術(shù)

在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中涉及的計算機(jī)軟件，除一般的用戶程序外，最突出的有二個方面：首先是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)應(yīng)該具有占存儲器小、使用方便、配置靈活、容錯性能好等特點；其次是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是由于一般的家庭控制網(wǎng)絡(luò)中，不可能使用各種體積龐大的數(shù)據(jù)庫，而實際使用時又需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此需要設(shè)計者設(shè)計一個適合于家庭網(wǎng)絡(luò)使用的數(shù)據(jù)庫。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)632.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

這里比較突出的是家庭網(wǎng)關(guān)，例如與Internet或Ethernet的接入、路由的選擇、瀏覽器的設(shè)計、網(wǎng)頁的制作，此外還有編碼壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)等。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)64

3.計算機(jī)密碼技術(shù)

數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)與外界聯(lián)網(wǎng)為用戶帶來了很大的方便。但有其利也有其弊，"黑客"一類的不速之客也將不請自來。為了保護(hù)用戶的權(quán)益和隱私不受侵犯，則不能允許無關(guān)者私自闖入私人的家居網(wǎng)絡(luò)中來。解決的辦法之一是采用各種加密/解密技術(shù)。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)65

4."即插即用"技術(shù)

這是家庭網(wǎng)絡(luò)中特殊要求的技術(shù)，即要求網(wǎng)絡(luò)能自動"感覺"和"識別"新上網(wǎng)的家用電器/設(shè)備，并且能對它們執(zhí)行控制和監(jiān)測的功能。要完成這個功能，不僅要求家用電器/設(shè)備要作一定的改動（增加相應(yīng)的接口），同時要求網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)具備這樣的能力。為了實現(xiàn)這個功能，首先要規(guī)范化/標(biāo)準(zhǔn)化接口協(xié)議和設(shè)備文件，其次網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)該具有完備的協(xié)議，最后控制器（如遙控器）應(yīng)能自動重組系統(tǒng)控制邏輯。所以說要實現(xiàn)這個功能不是一件輕而易舉的事，目前在國外也還沒有標(biāo)準(zhǔn)化的成熟的方案推出。2023/3/8材料10732班朱強(qiáng)66

5.圖像處理技術(shù)

圖像處理技術(shù)是屬于信息技術(shù)中一個層次比較高的技術(shù)，目前它也已經(jīng)走入