李思 段江 陳燃 戴伯秋

摘要：隨著現(xiàn)在生活水平的提高，人們開始重視生活質量，于是越來越多智能化、自動化的產(chǎn)品走進人們的生活中，智能化的生活理念也開始被人們熟知并接受。在過去，我們幾乎做每件事情都要親力親為，時空一致。但是現(xiàn)在有了改變，智能家居可以讓我們輕松打破時空的界限，只要輕輕一鍵，就能實現(xiàn)智能化生活。智能家居不再是我們想象中的奢侈品，變得觸手可得。試想一下，結束了一天忙碌的工作，回家途中拿出手機進行遠程操控，當你回到家打開門的剎那，迎接你的是溫暖的燈光，涼爽的清風撲面而來，放下公文包就可以去泡個舒服的熱水澡，不得不感嘆生活如此美好。本文研究的是基于低能耗智能家居4G手機控制熱泵調節(jié)系統(tǒng)，它具有高效節(jié)能、控制多樣、管理簡單和容易進入市場等優(yōu)勢。本文對面向智能家居4G手機控制熱泵調節(jié)系統(tǒng)進行研究和開發(fā)。

關鍵詞：低能耗智能家居;4G手機;熱泵調節(jié)系統(tǒng)

0 概述

隨著科技的快速發(fā)展，以及人們消費水平的提高，他們對于智能家居的需求越來越多，要求也相應的越來越高?，F(xiàn)如今，每戶家庭都正在從以往只是單純地追求舒服的居住環(huán)境及凸顯品位的家居裝飾轉向了智能家居，學會享受科技發(fā)展給他們所帶來的便利、舒適、安全的生活環(huán)境。眾所周知，手機在我們生活中扮演著不可或缺的角色，每個人都擁有自己的智能手機并且每天與它形影不離，它也給我們的生活帶來便捷，能幫我們解決各種問題。現(xiàn)如今我國各方面都在快速發(fā)展，移動通信網(wǎng)絡的建設趕上發(fā)達國家位于世界前列，如果能夠通過手機來遠程控制家里的熱泵調節(jié)系統(tǒng)，讓人們可以在到家前調節(jié)好室內(nèi)溫度，燒好洗澡水，當我們邁進家門時，心情自然更加愉悅。

1 智能家居現(xiàn)狀及發(fā)展

所謂智能家居[1]，就是以住宅為平臺，利用網(wǎng)絡通信技術、計算機和綜合布線技術， 將人們家居生活有關的住宅設施和家庭日程事務的各個相關子系統(tǒng)結合到一起進行統(tǒng)籌管理， 大幅提升人們家居生活安全性和舒適度，并實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的居住環(huán)境。

智能家居在國外早已有三十幾年的歷史了。世界上首棟智能大樓于1984年在美國出現(xiàn)，之后比爾蓋茨建立智能家園的消息轟動一時，未來之家智能家居理念被大家所熟悉。而國內(nèi)智能家居作為一個新生產(chǎn)業(yè)，還處于一個成長期的初始階段，目前還存在體系不完善，市場不規(guī)范，技術不成熟等諸多挑戰(zhàn)。但好在前有人工智能和物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展帶領，后有各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭及新興創(chuàng)業(yè)公司從技術、硬件、系統(tǒng)解決方案等不同角度進行布局，智能家居系統(tǒng)初見模型，行業(yè)體系慢慢走上正軌。

隨著人們消費水平的提高和智能家居市場推廣普及的進一步落實，人們在這方面的市場消費觀念會慢慢形成，智能家居市場必定存在很大的的消費潛力，市場前景光明。根據(jù)《中國智能家居設備行業(yè)市場前瞻與投資策略規(guī)劃報告前瞻》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2014年中國智能家居市場規(guī)模已達720億元，之后呈現(xiàn)以年均19.8%的速度增長。至今為止，國內(nèi)智能家居發(fā)展已經(jīng)過了12個年頭，從一開始的夢想，到現(xiàn)在真實的進入人們的日常生活被人們青睞，步履維艱卻未來可期。

2 無線網(wǎng)絡控制

在智能家居控制系統(tǒng)中，雖然傳統(tǒng)的有線傳輸方式已經(jīng)較為成熟， 但是還是存在布線麻煩、技術成本高、不易擴展等缺陷，已經(jīng)進行傳統(tǒng)裝飾過的家庭就不適合再進行智能化改造。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術的快速進步，無線組網(wǎng)表現(xiàn)出較明顯的技術優(yōu)勢。采用無線組網(wǎng)的方式既能省去大量繁雜的電線，又具有良好的可擴展性，外觀簡潔大方，符合現(xiàn)代家庭綠色生活理念。目前有關無線組網(wǎng)的技術有許多種，主要針對智能家居的有無線紅外遙控技術、Wi-Fi和ZigBee等。ZigBee這種低成本高安全的雙向通訊技術，能無限制的接入新的接口，嵌入各種家居設備，但其實實際應用稍顯麻煩，所以我們不做考慮。

（1）Wi-Fi（WirelessFidelity）的正式名稱是“IEEE802.11b”[2]，又俗稱無線寬帶，是一種短程無線傳輸技術，覆蓋范圍半徑則可達100米[3]。它的傳輸速度非?？?，可以達到11mbps，實現(xiàn)高速無線對接，傳輸文件、同步數(shù)據(jù)。此外省去布線這一步，就省去很多麻煩，不受布線條件的限制，適合智能家居系統(tǒng)的需求，有廣闊的市場前景。再加上無線網(wǎng)絡的使用采用非接觸式，是可以實現(xiàn)一種的對家庭的安全保護。

（2）無線紅外遙控技術作為一種無線通信技術，也是近年來發(fā)展很好的技術，它可以實現(xiàn)近距離操控各種家電，本身在家電的控制方面有著廣泛的應用。紅外遙控技術是一種點對點的通信，紅外線為不可見光，它的波長要小于無線的波長，若是應用紅外遙控技術，其他電器照樣正常工作[4]。紅外線隱蔽性和保密性比較好，具有結構簡單，使用方便，功耗低，制作成本低等優(yōu)點，應用十分廣泛。

3 熱泵調節(jié)系統(tǒng)

這里我們主要介紹一下空氣源熱泵熱水器，將它作為熱泵調節(jié)系統(tǒng)的重要部分?？諝庠礋岜脽崴饕罁?jù)逆卡諾循環(huán)原理工作，裝載一個空氣源熱泵在普通熱水器中，用極少的電能驅動，通過傳熱工質吸收空氣中大量的低溫熱量，再由壓縮機做功后轉化為高溫熱能，加熱水溫[5]。更值得一提是在高效制取生活熱水的同時，能夠像空調一樣釋放冷氣，達到局部空間制冷效果。

利用熱泵制冷與制熱的功效[6]，結合水的吸熱、放熱速度快，流動性強并易霧化的特征，配上4G智能手機、網(wǎng)絡、和WIFI轉換成紅外控制，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。加熱同等量的水，電熱水器消耗電能為空氣源熱水器的4倍，空氣源熱泵熱水器響應了新世紀節(jié)能、環(huán)保的潮流。如果全國25%的家庭有安裝，一年就可節(jié)約約1420億千瓦時的電能！機組配置了高低壓、防凍、油溫保護、過載保護欠相逆相等多重安全保護裝置。更是采用世界名牌渦旋壓縮機，運轉平穩(wěn)可靠，噪音小?？諝庠礋岜脽崴骶哂懈咝Ч?jié)能、安全環(huán)保不受環(huán)境溫度影響、運行成本低、自動保護等特點，有利于打破熱泵制冷與制熱市場認知度低的發(fā)展瓶頸，對于普及推廣意義重大。

4 系統(tǒng)設計思路

基于低能耗智能家居4G手機控制熱泵調節(jié)系統(tǒng)主要由Wi-Fi模塊，射頻模塊，紅外發(fā)射模塊組成。

系統(tǒng)以4G手機、電腦為移動控制端，經(jīng)由不同地通訊方式Wi-Fi、4G等連接服務器，服務器通過TCP協(xié)議與Wi-Fi設備通信，Wi-Fi設備通過射頻技術與智能家主機設備進行數(shù)據(jù)之間的傳輸，從而實現(xiàn)控制端APP對熱泵調節(jié)系統(tǒng)的遠程操控[7]。

智能家居熱泵調節(jié)系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，用戶可以通過手機安裝的相關APP或者電腦客戶端（4G、WIFI遠程協(xié)議）控制智能主機，以取代之前的手動調頻、調幅控制和有線產(chǎn)品，智能主機再通過無線紅外轉發(fā)器控制開關、調節(jié)熱泵系統(tǒng)。此系統(tǒng)實施容易，操作也簡單，控制穩(wěn)定，且易更換中間設備，該系統(tǒng)可獨立于其他系統(tǒng)單獨完成。也就是說利用目前流行的手機和網(wǎng)絡去控制低能耗的熱泵系統(tǒng)，進行節(jié)能、低碳（降耗）、智能及遠程控制，利用熱泵制冷生成出熱水應用到家庭和生活中去。

5 結語

隨著時代的快速發(fā)展和市場支持，智能家居會廣泛應用于人們平常的生活中來，變成生活的一部分，給人們帶來便利，提高生活品質。整個智能家居產(chǎn)業(yè)存在巨大發(fā)展?jié)摿Γ磥硇袠I(yè)前景相當可觀，其主要趨勢面向智能化、信息化、網(wǎng)絡化，更好的為顧客服務?；诘湍芎闹悄芗揖?G手機控制熱泵調節(jié)系統(tǒng)，具有節(jié)能、低碳、智能、方便遠程控制等優(yōu)點，市場前景廣闊，具有一定的市場推廣價值。

參考文獻

[1]譚健勝.淺析智能家居的發(fā)展狀況[J].科技資訊，2013（18）：214+216.

[2]胡健，萬頻，鄔書金，陶興平.基于無線傳感器的嵌入式火災報警控制器設計[J].現(xiàn)代建筑電氣，2010，1（06）：1-4+8.

[3]易強.基于3G和ZigBee的智能家居無線傳感網(wǎng)絡系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].廣東工業(yè)大學，2012.

[4]孫勝偉.基于單片機的電器遙控器的設計[J].裝備制造，2010（04）：226.

[5]付百林，吳昊.空氣源熱泵應用原理及發(fā)展趨勢[J].建設科技，2007（06）：107.

[6]張旭.熱泵技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.

[7]甘益瑞.基于WIFI-2.4G技術的智能家居系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[D].山東：山東科技大學，2014.