第3章-1家庭自动化(3914729.pptx

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1、第3 讲 自动化的典型应用 本讲内容家庭自动化 汽车中的自动化系统 智能交通 智能建筑与楼宇自动化 电力系统自动化 形形色色的机器人 先进制造技术与自动化军事与国防的现代化 宇宙飞行与自动化 办公自动化 电子商务与商业自动化 社会与经济系统 自动化应用面临的挑战与展望 3.1 家庭自动化主要内容l 家庭自动化的基本概念和发展概况；l 家庭自动化的主要功能和特点；l 未来的家庭自动化；l 家庭自动化发展过程中值得注意的问题 一、家庭自动化的基本概念和发展概况与“家庭自动化”相近的说法：智能家居（Smart Home）数字家园（Digital Family）网络家居（Network Home）电子

2、家庭（Electronic Home 或E-home）家庭自动化的总体目标和技术手段 目标：创造安全、高效、便捷、优雅、舒适、节能和环保的居住环境。手段：利用计算机、通信、检测、人工智能、自动控制、机器人等现代科技，通过对环境的自动监测、对信息的综合处理和对各种服务功能的优化组合来有效地管理和控制家中的各种设备，使其很好地为我们服务。家庭自动化的内容：生活服务与信息服务家庭自动化的发展l 日本1978 年提出了家庭自动化系统的初步设想和实现方案；l 美国1979 年推出了实用性很强的X10 家庭自动化系统，利用电力传输线进行数据传输和设备互连，可以“即插即用”，得到了迅速推广；l 此后，很多国

3、家相继开展了“家庭自动化”或“智能家居”的研究，推出了很多种标准、技术和产品；l“家庭自动化”最简单、最容易实现的形式是单独控制每个设备，如冰箱、空调、洗衣机、电脑及网络等；l 随着各种有线和无线网络的普及、网络技术在家庭自动化系统中得到普遍应用，网络家电/信息家电不断成熟，“网络化”已成为“家庭自动化”的重要特征之一；l“网络化”不仅指家庭的电气设备可以和电话网、移动通讯网、互连网、电力网等外网连接，也指各种不同的设备可以相互连接起来，构成内网；l 我们可以在家中的任意一个地方对这些设备进行设置和控制，也可在外面通过手机、电话、电脑等向家里的设备发送指令，实现远程控制；l“网络化”使各种数据

4、、信息和功能可以共享；例1：一个红外探头的检测信息，既可以用来触发防盗报警装置，也可以用于灯光控制。例2：显示屏既可以用来看电视，也可以用于计算机，还可以用于可视电话等。例3：只用一个遥控器，就可以在居室的任何地方操纵所有的家用电器家庭。l“网络化”、“数字化”、“智能化”使家庭自动化系统越来越“聪明”，自动化程度越来越高；l“家庭自动化”面向千家万户，具有极大的市场发展潜力，因而竞争非常激烈，“家庭自动化”正在激烈的竞争中不断发展。二、家庭自动化的主要功能和特点功能可以归纳为以下四类：（1）安全监控及防灾报警自动化（2）家电设施自动化（3）环境调节与节能自动化（4）信息服务自动化（1）安全监

5、控及防灾报警自动化l 通过摄像头、红外探测、开关门磁性探测、玻璃破碎探测、煤气探测、火警探测等各种检测装置，自动监控是否有陌生人入侵、是否有煤气泄漏、是否有火灾发生等；l 一旦发生紧急情况就立即进行自动处置和自动报警，及时关闭煤气阀门、自动喷水，向小区物管和警方报警，通过手机向房主报警；l 还可以通过网络在外面任何地方随时监控该安全系统，并在需要时查看住宅内外的视频信息；l 门禁系统可以采用智能卡或每个人特有的指纹识别、眼睛虹膜识别等手段，安全性很高。家庭安全监控系统示意图（2）家电设施自动化 主要包含两个方面：家电设施本身的自动化；各种设备进行相互协调、协同工作的自动化。l 家电设施正越来越

6、自动化和智能化；l 对于网络化的家电设施，除了可以进行室内控制和远程控制外，还可以连通生产厂家的技术支持服务器，获得故障诊断、软件升级等技术服务；l 协同工作建立在网络化的基础上，例如：当你打开电视机，客厅灯光就自动调到您喜欢的亮度，窗帘自动拉上；当有电话打入时，电视机或音响的声音自动调小；当您家中来客人时，灯光将自动调亮，音响将自动播出欢快的乐曲，等等。例1：全自动智能洗衣机l 可以辨别洗衣量、衣服的质地及脏的程度，并根据这些信息去自动确定洗衣粉的用量、水位高低、水的温度、洗涤时间和洗涤强度。l 有的还能自动进行故障诊断，发现问题并给出处理建议，或通过网络将信息传送给客户服务中心，对问题进行

7、判别和处理。例2：智能冰箱l 能够根据检测的温度自动调节制冷强度，从而保持温度恒定；l 可以自动显示冰箱内的食品数量，提醒主人食品是否过期或需要补充，并可自动通过网络进行采购；l 主人在回家前可以通过网络或手机查询冰箱内储存的食品是否充足，以便决定是否需要购买。例3：智能微波炉l 普 通 微 波 炉 的 输 出 功 率 是 固 定 的，火 力 调 节 只 是 通过电源的不断开关来控制温度的平均值；l 智 能 微 波 炉 则 通 过 导 入 变 频 电 源，可 以 自 如 地 调 节输出功率，实现真正的火力调节；l 可 以 实 现“智 能 感 应”和“智 能 控 制”功 能，炉 内感 应 器 根

8、 据 食 物 的 情 况 自 动 选 择 最 佳 火 力 和 烹 调 时间；l 与网络相连的微波炉还可以进行远程控制，可以在任何地方传送工作指令，也可以自动下载菜单并根据菜单进行烹饪。一种网络化智能家电控制系统的示意图（3）环境调节与节能自动化l 自动监测室内的温度、湿度、亮度等环境状态值，并根据住户的需要自动进行调节控制；l 能耗装置可以根据情况自动关小或关闭，以节约能源，降低费用；例如：照明控制根据光线强度自动调节灯光亮度，并在有人时自动开灯，无人时自动关灯；空调控制根据需要自动开启或关闭系统、自动根据室内温度和湿度情况转为低耗运行，或在外面温度合适时自动将窗户打开到最合适的程度，等等。（

9、4）信息服务自动化l 通 过 局 域 网、互 联 网 等，实 现 各 种 信 息服 务 功 能，包 括 社 区 信 息 服 务、物 业 管理 服 务、小 区 住 户 信 息 交 流、提 供 证 券行 情、旅 行 订 票 服 务、网 上 资 料 查 询、网上银行服务、电子商务等；l 可 以 不 受 时 间 和 空 间 的 限 制，自 由 自 在 地 在 家 办 公、学 习、炒 股、“逛 街”、购 物、存 取 款 和 转 帐，视频 点 播、玩 电 子 游 戏 等；甚 至 可 以 实 现 远 程 医 疗、远 程 看 护、远 程 教 学、业 务 洽 谈、处 理 各 种 事 务、召 开 视 频 会 议、

10、进 行 生 产 调 度 和 指 挥 等，真 正 做 到“足不出户，运筹帷幄”。l 用户也可以随时查询各种费用的情况，方便用户对费用进行自我控制，避免严重超支，并及时发现资源是否被盗用。l 水、电、气、电话以及网络等的使用实现自动计量、自动抄表和自动收费，在出现异常现象或余额不足的情况下自动地提醒业主，给住户带来很大的便利，也减少了物业管理工作量；三、未来的家庭自动化 比 尔 盖 茨（Bill Gates）的“未 来 之 屋”可以 说 是 现 代 最 新 科 技 与 家 居生 活 相 结 合 的 典 范，对 于 普通 家 庭 而 言，它 是 名 副 其 实的“未 来 之 屋”，但“未 来之屋”离

11、我们并不遥远。“未来之屋”外景“未来之屋”分布图“未来之屋”客厅的水族宫“未来之屋”的构成和特点l 这 座 房 子 里 共 铺 设 了83 公 里 的 电 缆，分 布 着 长 达 几公 里 的 光 纤 数 据 线，连 接 着 多 台 电 脑 服 务 器，将 房内的所有电器设备连接成一个标准的家庭网络；l 在 房 间 内 外 都 装 有 各 种 类 型 的 传 感 器 以 及 可 以 触 摸、感 应 的 开 关，并 由 计 算 机 统 一 协 调 地 控 制 着 房 间 的灯光、通风、温度、湿度以及音乐等；l 除 了 可 以 人 工 操 作 之 外，大 部 分 设 备 都 是 完 全 自 动地进

12、行调节和运行。l 在 安 全 保 障 方 面，门 口 安 装 有 微 型 摄 像 机，除 主人 外，其 它 人 欲 进 入 门 内，必 须 经 摄 像 机 通 知 主人，由主人向电脑下达命令，大门方可开启；l 整 个 建 筑 根 据 不 同 的 功 能 分 为12 个 区，来 访 者 通过 出 口 就 会 产 生 其 个 人 信 息 并 储 存 到 计 算 机 中，包括他的指纹等；l 当 主 人 需 要 就 寝 时，只 要 按 下“休 息”开 关，房子四周的防盗报警系统便进入严密防范状态；l 发 生 火 灾 等 意 外 时，住 宅 的 消 防 系 统 会 自 动 对 外报 警，显 示 最 佳

13、避 难 方 案，关 闭 有 危 险 的 电 力 系统，并根据火势分配供水；l 住 宅 大 门 外 装 有 气 象 情 况 感 知 器，可 以 根 据 各项 气 象 指 标，自 动 控 制 室 内 的 温 度、湿 度 和 通风的情况；l 地 板 中 的 传 感 器 能 够 在15 厘 米 的 范 围 内 跟 踪到 人 的 足 迹，感 应 到 有 人 到 来 时 自 动 打 开 照 明系 统，离 去 时 自 动 关 闭，而 且 还 会 根 据 外 面 光线的强度自动调节室内的灯光亮度；l 会 议 室 可 随 时 高 速 接 入 互 联 网，24 小 时 为 盖茨 提 供 一 切 他 需 要 的 信

14、 息，并 可 以 随 时 召 开 网络视频会议；l 大 部 分 设 备 都 可 以 通 过 有 线 或 无 线 网 络 进 行 远程 控 制，主 人 在 回 家 途 中 只 需 通 过 手 机，就 可遥 控 家 中 的 一 切，包 括 开 启 空 调、简 单 烹 煮、让浴池自动放水和自动调温等；l 厨 房 内 装 有 一 套 全 自 动 烹 调 设 备，卫 生 间 里 安装 有 计 算 机 控 制 的 智 能 马 桶，可 以 随 时 检 测 主人 身 体 状 况，如 发 现 有 异 常，电 脑 会 立 即 提 示或发出警报；l 豪 宅 里 的 一 棵140 多 年 的 老 树 也 装 设 了

15、传 感 器和 自 动 控 制 系 统，能 够 根 据 需 水 情 况 自 动 进 行浇灌；l 每 一 位 客 人 在 跨 进 盖 茨 家 时，就 会 领 到 一 个 内 设微 芯 片 的 胸 针，这 是 所 有 访 客 体 验 这 座 科 技 豪 宅都必须配备的；l 胸 针 的 功 能 并 非 单 纯 的 识 别 身 份，主 要 用 于 把 访客 个 人 的 相 关 资 料，包 括 偏 好 的 温 度、湿 度、灯光、音 乐、影 视 作 品 等 信 息 预 先 设 定 到 胸 针 内 置芯 片 中，以 便 让 人 与 住 宅 之 间 展 开 一 连 串 令 人 惊奇的互动活动；l 无 论 你 走

16、 到 哪 里，电 子 胸 针 都 会 将 信 号 传 给 相 应的 感 应 器，感 应 器 再 告 诉 中 央 电 脑，中 央 电 脑 会分 析 访 客 的 种 种 喜 好，再 分 别 对 大 厅 的 空 调、音响、灯 光 及 影 视 系 统 等 下 达 指 令，使 室 温 倍 感 舒适、灯 光 明 暗 适 度、并 投 其 所 好 地 播 放 音 乐 和 影片；l 一 旦 电 视 和 音 乐 被 选 定 后，它 们 会 随 着 人 们 从 一个 房 间 进 入 另 外 一 个 房 间，即 使 是 在 水 池 中，也会从池底“冒”出如影随形的个性音乐；l 环 境 的 一 切 变 化 都 是 完

17、全 自 动 的，并 将 伴 随 着 你完成整个豪宅之旅。对家庭自动化的一些展望l 在 未 来 的 家 庭 自 动 化 系 统 中，家 庭 网 络 将 贯 穿整 个 家 居，大 大 小 小 的 家 用 电 器 都 是 真 正 的 信息 家 电，甚 至 每 个 电 器、感 应 模 块、操 作 终 端以 及 其 他 住 宅 设 施 都 有 单 独 的 网 络 识 别 地 址，方便访问和记录事件；l 许 多 原 来 功 能 单 一 的 家 电 产 品，如 电 视、音 响、电 饭 煲 等 都 将 融 入 到 信 息 家 电 系 统 中，由 家 庭中央控制系统统一安排和处理各个应用终端；l 家 电 产 品

18、 的 所 有 功 能 都 将 由 家 庭 网 络 中 的 专 用 模块 来 完 成，每 个 功 能 模 块 都 相 当 于 系 统 中 的 一 个零 部 件，相 互 配 合、协 同 工 作；例 如，显 示 设 备可同时用于看电视、操作电脑、上网等；l 我 们 可 以 只 用 一 个 带 图 文 菜 单 的 小 巧 遥 控 器，完成 对 所 有 家 电、窗 帘、照 明 系 统、浴 室 设 施、报警监视器等的控制；l 中 央 处 理 器 可 以 通 过 计 算 机 视 觉、语 音 识 别、模式 识 别 等 技 术，由 人 的 身 体 姿 态、手 势、语 音 及上 下 文 等 信 息 判 断 出 人

19、 的 意 图 并 做 出 合 适 的 反 应或动作，主动高效地为主人服务；l 若 有 电 话 打 进 来，“电 话 管 家”会 代 你 接 听，并只 在 你 所 处 的 位 置 附 近 通 过 声 音 或 显 示 屏 提 醒 你，如果你正在看电视，电视音量会自动降低；l 未 来 智 能 机 器 人 将 成 为 家 政 服 务 的 最 佳 人 选，不仅 所 有 苦、脏、累 的 活 全 由 它 包 揽，而 且 还 能 模拟 人 脑 的 部 分 思 维 和 功 能，可 以 进 行 学 习、记 忆、分 析、识 别、判 断 等，既 可 以 识 别 家 人 和 陌 生 人，确 保 住 宅 安 全，也 可

20、以 和 你 下 棋、做 游 戏，还 可以逗你开心，排遣心中的郁闷；l 未 来 的 电 话，每 个 人 只 有 一 个 号 码，无 论 对 方 身处 何 地，拨 打 这 个 号 码 都 能 找 到 对 方；如 果 打 电话 的 是 外 国 人，只 要 讲 最 常 用 的 几 种 语 言，电 话会自动翻译，实现无障碍沟通；l 人 们 出 门 也 许 什 么 证 件 和 钥 匙 都 不 用 带，个 人 身份 识 别 系 统 已 经 电 子 化 和 网 络 化，能 根 据 你 的 声音、指 纹、掌 纹、虹 膜、DNA、相 貌 特 征 等 识 别你的身份；l 个 人 身 份 识 别 终 端 将 遍 布

21、全 球，社 会 医 疗、保 险、理 财、就 业、进 出 门、乘 坐 交 通 工 具 等 都 基 于 这个识别系统；l 未 来 的 新 技 术 和 新 产 品 将 使 工 作 效 率 越 来 越 高，例 如 思 维 集 成 芯 片 会 自 动 把 你 的 思 路 按 最 佳 方 案整 理 出 来，显 示 在 屏 幕 上；修 改 稿 件 可 通 过 语 音识别系统自动按你的心愿进行修改；l 你 的 健 康 状 况 及 相 关 数 据 可 以 随 时 通 过 健 康 监 视终 端 传 送 给 医 疗 机 构，还 可 以 和 医 务 人 员 进 行 视频交流；l 当 你 出 门 时，系 统 会 向 你

22、 提 示 一 天 工 作 日 程 安 排及应携带的物品；l 当 你 离 开 后，不 需 要 的 电 源 会 自 动 关 闭，系 统 会 自动 检 查 水 和 煤 气 的 安 全 性，并 启 动 防 盗 报 警 装 置，数 字 门 锁 可 以 根 据 声 音、长 相、人 体 气 味 等 识 别 家人，决定是否开门；l 当 你 不 在 家 时，基 于 中 央 控 制 系 统 的“虚 拟 管 家”会 为 你 管 理 一 切 事 务，包 括 安 全 防 范、洗 衣 服、给花草浇水施肥、通过服务机器人打扫卫生等；l 当 你 下 班 回 家，自 动 化 系 统 在 打 开 大 门 的 同 时 会 解除 室

23、 内 的 防 盗 报 警 状 态，照 明 会 自 动 开 启，亮 度 适宜，居 室 的 温 度、新 鲜 空 气 量 和 空 气 洁 净 度 早 已 自动调到令你满意的程度。四、家庭自动化发展过程中值得注意的问题l 很 多 家 庭 已 经 实 现 了“网 络 化”，但“自 动 化”还基本上停留在单机运行状态；l 主 要 原 因 是 标 准 不 统 一、成 本 高、操 作 不 够 简 单、维护困难等；l 要 使 一 般 的 家 庭 真 正 普 及 自 动 化，就 必 须 考 虑 老百 姓 的 经 济 承 受 能 力，注 重 产 品 的 经 济 实 用 性，不能变相为“有钱人的游戏”；l 人“举 手

24、 之 劳”就 能 完 成 的 事 情 就 没 有 必 要 自 动 化，人 应 当 与 自 动 化 系 统 融 为 一 体，作 为 其 中 的 有 机 组成部分去发挥自己的作用；l 应 重 视 环 保 与 健 康、人 与 电 器 的 和 谐 等，不 能 将 家变成一个充满机器和嘈杂的地方；l 家 庭 自 动 化 一 直 在 不 断 演 变 和 发 展，全 面 实 现 网 络化、智能化和自动化指日可待；l“家 庭 自 动 化”必 将 成 一 个 新 的 经 济 增 长 点，并 同时 带 动 许 多 相 关 行 业 的 发 展，具 有 着 广 阔 而 美 好 的发展前景。End of Chapter 3.1