智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家電中的應(yīng)用前瞻

文/合肥榮事達三洋電器股份有限公司 李文昌 楊堆 陶同盛 趙渝生

智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是正在飛快發(fā)展的技術(shù)類型，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)作為新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)重點寫入國家的“十二五”規(guī)劃中。智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用也必將成為一種產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢。就目前的家電市場來看，這兩類技術(shù)的應(yīng)用正處在起步階段，但是已經(jīng)得到了眾多廠商的重視，隨著各廠商對于智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的投入加大，相應(yīng)的產(chǎn)品也將不斷涌現(xiàn)，這也會在一定程度上對技術(shù)的應(yīng)用完善起到很好的促進作用，而隨著智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家電產(chǎn)品中的大范圍應(yīng)用，依托大數(shù)據(jù)及云計算等技術(shù)，家電產(chǎn)品也必將帶給消費者革命性的體驗。

1 智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要內(nèi)涵

（1）智能技術(shù)

智能技術(shù)有時候也被稱為人工智能，不同學(xué)科的學(xué)者對此有不同的理解和定義。簡要來說，智能技術(shù)是指讓機器在各類環(huán)境中自主或交互地執(zhí)行擬人任務(wù)的技術(shù)，是對人的意識、思維的信息過程的模擬，它不是人的智能，但能像人那樣思考，也可能超過人的智能。智能技術(shù)涉及到廣泛的學(xué)科，例如計算機、認知論、信息論、控制論以及數(shù)學(xué)、心理學(xué)等。

智能技術(shù)目前仍在快速發(fā)展中，并且也已經(jīng)應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域。智能家電在滿足人們需要的前提下盡量實現(xiàn)各類功能，家庭內(nèi)的大部分家電設(shè)備可以通過一定的方式連入網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)這些設(shè)備的遠程控制、自動控制及互聯(lián)互通，家庭網(wǎng)絡(luò)化將實現(xiàn)家庭內(nèi)部信息與外部信息的交換，為人們提供個性化、方便、舒適、安全和高效的服務(wù)。

（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是：“The Internet of things”。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)。這里有兩層意思：其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信，物聯(lián)網(wǎng)就是“物與物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。目前對于互聯(lián)網(wǎng)的定義千差萬別，總體上物聯(lián)網(wǎng)可以概括為：通過傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)，實時采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過各種可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實現(xiàn)物與物、物與人的泛在連接，從而實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。

從技術(shù)的角度上講，物聯(lián)網(wǎng)分成三個層次，分別是：物聯(lián)網(wǎng)感知層、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層；同時包括了四大支撐技術(shù)：標簽技術(shù)、傳感技術(shù)、組網(wǎng)技術(shù)、微機電技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)是一次技術(shù)革命，代表未來計算機和通信的走向，其發(fā)展依賴于在諸多領(lǐng)域內(nèi)活躍的技術(shù)創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)則融合了RFID（射頻識別）、WSN/ZigBee技術(shù)、傳感器技術(shù)、智能服務(wù)等多種技術(shù)。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖

（3）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展

自從有了互聯(lián)網(wǎng)以來，人與人之間的互聯(lián)溝通變得極為方便。進入九十年代，陸續(xù)有相關(guān)的學(xué)者專家提出過物聯(lián)網(wǎng)的概念。1999年美國麻省理工學(xué)院建立了“自動識別中心（Auto-ID）”，提出“萬物皆可通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)”，闡明了物聯(lián)網(wǎng)的基本含義。此后一直到2010年，物聯(lián)網(wǎng)經(jīng)歷了十年歷程，特別是最近幾年的發(fā)展極其迅速，不再停留在單純的概念、設(shè)想階段，而是逐漸成為國家戰(zhàn)略、政策扶植的對象。美國、歐盟、日本相繼提出物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的規(guī)劃構(gòu)想。2010年，我國將“加快物聯(lián)網(wǎng)的研發(fā)應(yīng)用”明確納入重點產(chǎn)業(yè)振興，表明物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被提升為國家戰(zhàn)略。其后，2011年11月28日，工業(yè)和信息化部印發(fā)《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，圈定9大領(lǐng)域重點示范工程，分別是：智能工業(yè)、智能農(nóng)業(yè)、智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)、智能環(huán)保、智能安防、智能醫(yī)療、智能家居。其中，物聯(lián)網(wǎng)化的家電設(shè)備就是智能家居的重要組成部分。

2 智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家電業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀

10年前的“中國家庭網(wǎng)絡(luò)標準產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”是由海爾集團、清華同方、中國網(wǎng)通、上海廣電集團、春蘭集團、長城集團、上海貝嶺等七家公司發(fā)起組建的。聯(lián)盟以家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為中心，包括了電子、家電、通訊、計算機、網(wǎng)絡(luò)運營等多領(lǐng)域企業(yè)，以完善的產(chǎn)業(yè)鏈形式共同搭建起家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺。針對當(dāng)時中國家電行業(yè)的特點，聯(lián)盟創(chuàng)新性地提出了“設(shè)備描述文件”的方法，并將該方法納入《家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)備描述規(guī)范》中，可以方便地使不同廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品實現(xiàn)互連、互通、互操作，對于中國家電企業(yè)未來的健康發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

隨著智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，各類家電也越來越多地嘗試使用這兩類技術(shù)。進入2014年，智能家電的概念更是被熱炒。在本年的家電博覽會上，不管各個業(yè)界巨頭還是眾多不知名的區(qū)域性品牌，無一例外都表現(xiàn)出對智能家電的鐘愛。中國家電業(yè)幾乎每天都有“智能”新品問世，從空調(diào)、冰箱到洗衣機，諸多的家電產(chǎn)品都和智能、物聯(lián)網(wǎng)有著或強或弱的聯(lián)系?！盁o智能、不家電”是中國家電業(yè)目前最真實的寫照。

盡管智能產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，但在終端價格方面卻是定位在中高端，較高的價格在一定程度上延緩了白電領(lǐng)域的智能化推廣。數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)階段國內(nèi)智能電視滲透率已經(jīng)超過50%，而智能冰箱滲透率僅為1%，智能空調(diào)和智能洗衣機滲透率分別為5%和4%，白電領(lǐng)域的智能化仍然存在很大空間。

3 未來智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)家電應(yīng)用場景

（1）智能控制

應(yīng)用了智能技術(shù)的家電，毫無疑問已經(jīng)具備了智能控制的功能。此處論及的智能控制，明顯區(qū)別于現(xiàn)有家電中所具有的電腦版控制，目前家電產(chǎn)品中的自動控制功能是比較基本的，而真正應(yīng)用了智能技術(shù)的家電，則應(yīng)該已經(jīng)具備了人工智能，可以對自身運行進行控制，并可以對自身運行狀況進行監(jiān)測分析。一方面家電接受來自于家庭控制中心的指令，另一方面，根據(jù)用戶的使用習(xí)慣進行學(xué)習(xí)，家電可以自行保持最適合的運行模式。

圖2 家電智能控制示意圖

家電的智能控制基于其自身原有的一些智能硬件，如處理器、探測器等等，偏重于其自身最佳運行狀態(tài)的調(diào)節(jié)。以冰箱為例，冰箱自身的智能控制主要是根據(jù)各種探測器探測到的冰箱間室內(nèi)溫度、濕度等信息，調(diào)節(jié)壓縮機等零部件的運行，以在節(jié)能的前提下達到最好的食物存儲效果。其信息接收單元會接收來自于家庭控制中心的指令，例如用戶需要在特定時段放入肉類食物，需要冰箱在此時間之前達到最佳制冷溫度，此指令發(fā)送給冰箱之后，處理器就會驅(qū)動到特定轉(zhuǎn)速以滿足此溫度需求。如果用戶長期在某間室放置特定類別的食品，比如肉類，則冰箱會根據(jù)此習(xí)慣，形成特定的運轉(zhuǎn)方式，即冰箱自身也“養(yǎng)成”了一種習(xí)慣來適應(yīng)用戶的這種習(xí)慣。家電自身具備了一定的學(xué)習(xí)功能，將使得智能控制更加具有適應(yīng)性。

（2）互聯(lián)互通

智能化的物聯(lián)網(wǎng)家電是智能家居的基礎(chǔ)，其根本目的是為了給消費者提供更加高效舒適的生活環(huán)境。作為一個智能家電系統(tǒng)，所有在這個系統(tǒng)中的家電，都可以利用自身的網(wǎng)絡(luò)接口或信號接收/發(fā)射端與家庭控制中心或其他家電設(shè)備互聯(lián)互通。家電之間的互聯(lián)互通可以充分共享各自的運行信息，通過信息分析進行控制，可以實現(xiàn)總體運行最優(yōu)，還可以避免極端情況，比如電路負荷過大等問題。

要實現(xiàn)各種家電之間互聯(lián)互通，第一步要為每一個家電甚至每一個與家電相關(guān)的物品分配一個身份識別編碼，且此識別編碼應(yīng)該是符合統(tǒng)一的編碼標準的，以達到身份唯一性的目的，有了身份識別編碼，物品的屬性信息便可以通過編碼進行識別；第二步，需要各種自動識別的設(shè)備，例如射頻識別設(shè)備，來完成對物品編碼的讀取、識別并進行信息轉(zhuǎn)換；第三步，經(jīng)過識別的物品信息通過網(wǎng)絡(luò)上傳到控制中心，進行信息交換、處理。

圖3 物聯(lián)網(wǎng)信息互聯(lián)示意圖

（3）人機交互

智能家電的人機交互界面將變得極其簡潔，在家電設(shè)備本身有簡潔的界面可供用戶單獨操作。同時，因為應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，家電設(shè)備都可以通過智能手機、平板電腦等易攜帶設(shè)備進行操控，用戶可以通過易攜帶設(shè)備遠距離發(fā)送指令信息到家庭控制中心或者單獨家電設(shè)備。這會在優(yōu)化操控效率的同時大大提升用戶體驗。

（4）外界信息交換

放置在家庭中的各類家電設(shè)備，服務(wù)區(qū)域限于一個家庭或一套居室，但這并不意味著家電不用與外界進行互聯(lián)，很明顯的，電視機的信號就是源于外界。但是此處所指的外界互聯(lián)主要是指家電就自身的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)及自身產(chǎn)生的運行數(shù)據(jù)與外界互聯(lián)，類似于系統(tǒng)檢測、軟件升級的信息交換、電器運轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)等。每個家電自身的操控系統(tǒng)相當(dāng)于一套軟件，生產(chǎn)廠家一旦發(fā)布更加優(yōu)化的系統(tǒng)，就需要對操控系統(tǒng)進行升級以提升性能。家電在運行中產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)也會遵循協(xié)議傳到生產(chǎn)廠商處進行分析處理，以作為廠商對自己產(chǎn)品進行優(yōu)化設(shè)計的依據(jù)。此外，諸如電器運行產(chǎn)生的一些數(shù)據(jù)，可以幫助相關(guān)公司據(jù)以分析用戶的使用習(xí)慣和生活偏好，這種情況下，家電與外界的互聯(lián)相當(dāng)于使用戶與廠商之間有了緊密相連的信息交換，既能提升用戶的產(chǎn)品使用體驗，又能幫助廠商獲取實際的使用數(shù)據(jù)，這種良性循環(huán)正是外界互聯(lián)功能所帶來的。當(dāng)然，與外界的互聯(lián)，最可靠的還是通過家庭控制中心這樣的總體管理設(shè)備，依托于大數(shù)據(jù)及云計算技術(shù)，家庭控制中心也可以不需要自身具備很強的運算處理能力，只需要有流暢的網(wǎng)絡(luò)連接，即可以實現(xiàn)在一些更加專業(yè)化層面上的操控管理。

與外界的信息互聯(lián)，不會僅僅局限在家電產(chǎn)品的操控，軟件層面的升級、運行信息的反饋等方面，隨著技術(shù)的發(fā)展及用戶需求的提高，肯定還會向各種家電產(chǎn)品相關(guān)的領(lǐng)域擴展。比如，以冰箱為一個節(jié)點的信息互聯(lián)，是以食品健康管理為中心，那么與此相關(guān)的食品采購、家庭成員食補信息、健康美食組合信息等都會成為需要互聯(lián)互通的信息，這些信息可能就需要與超市、醫(yī)院、甚至酒店等場所的系統(tǒng)進行互聯(lián)。

大量的家電通過物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)，其中產(chǎn)生的海量信息必須借助于高效率的處理技術(shù)，目前看來，云計算及大數(shù)據(jù)技術(shù)是適應(yīng)這種需求的。通過這兩種技術(shù)，不但可以處理家電產(chǎn)品本身及家電之間產(chǎn)生的各類信息，還可以從中提取出對用戶、廠商、行業(yè)有價值的信息加以利用。對數(shù)據(jù)的利用本來就是大數(shù)據(jù)技術(shù)的一個目的，只有被利用了的信息數(shù)據(jù)才是有價值的數(shù)據(jù)。

（5）家電安全防護

凡是家電產(chǎn)品，無不涉及到安全問題。進入到物聯(lián)網(wǎng)時代，除了家電本身的用電安全問題，還涉及到家電信息的安全。智能物聯(lián)網(wǎng)家電自身可以通過自帶的智能系統(tǒng)對運行情況進行監(jiān)測，隨時預(yù)防安全問題發(fā)生。在運行過程和與外界互聯(lián)過程中會產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)交換，對此類信息數(shù)據(jù)的安全保護則會通過安全軟件解決。

4 家電應(yīng)用智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要解決的問題

智能物聯(lián)網(wǎng)家電具備各種滿足用戶需求的功能，但要實現(xiàn)這些功能，還需要這兩類技術(shù)在家電實用領(lǐng)域的發(fā)展。我們分析，在家電技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用這兩類技術(shù)需要解決以下幾個問題：

首先，找到智能技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各種家電產(chǎn)品中最好的應(yīng)用點。家電產(chǎn)品種類繁多，不同的家電滿足人們不同的需求，所以其功能差異非常大。要把智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到家電產(chǎn)品中，必須明確產(chǎn)品的基本功能屬性，不能為了智能而智能，不能為了物聯(lián)網(wǎng)而物聯(lián)網(wǎng)。如果僅僅為了增加智能和物聯(lián)網(wǎng)的功能而忽視了產(chǎn)品本身的功能特點，或許就不能使產(chǎn)品本身的功能得到發(fā)揮，導(dǎo)致得不償失。

其次，家電廠家、運營商等都要開放端口，共同協(xié)作，使得任何品牌、任何家電都能處在統(tǒng)一端口、統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的環(huán)境中?；ヂ?lián)網(wǎng)之所以能夠為大家所用，很關(guān)鍵的一點就在于它有著統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，統(tǒng)一的端口規(guī)格。同樣，各類家電產(chǎn)品，如果要互聯(lián)互通進入物聯(lián)網(wǎng)，必須有統(tǒng)一開放的端口。傳統(tǒng)的廠商大都是耕耘在各自的專業(yè)產(chǎn)品領(lǐng)域，對于這類網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用可能還不多，這就需要家電廠商、運營商等各個相關(guān)方面的共同協(xié)作，共同營造一個開放、統(tǒng)一的家電物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈。

再次，需要搭建開放共享的智能家電平臺。家電產(chǎn)品實現(xiàn)智能化之后，必將在軟件層面需要大量的應(yīng)用軟件，傳統(tǒng)的家電廠商可能對各自專業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品最為熟悉，但是對于用戶千差萬別的需求可能就不會很及時地去滿足。這就需要搭建一個開放共享的智能家電平臺，形成類似于目前蘋果、騰訊等公司那樣的開發(fā)者平臺，除了廠商自身，也讓各類開發(fā)者提供各種滿足個性化需求的軟件應(yīng)用。只有這樣，才能更快地促進智能家電的發(fā)展，也更充分地發(fā)揮智能家電的作用。

最后，需要各廠商轉(zhuǎn)換思路，尋求新的盈利模式。自家電誕生以來，所有的家電廠商都是以售賣自己的產(chǎn)品和服務(wù)獲得發(fā)展。進入智能物聯(lián)網(wǎng)家電時代，這種傳統(tǒng)的盈利模式可能會受到?jīng)_擊，例如有些領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)的產(chǎn)品成本價出售甚至免費潮流，也有可能對未來的家電行業(yè)產(chǎn)生影響。這就要求業(yè)內(nèi)廠商必須轉(zhuǎn)換思路，以開放的姿態(tài)迎接改變，尋求新的盈利模式，開創(chuàng)新的市場贏利點，這樣才能保證持續(xù)發(fā)展。

5 結(jié)束語

本文簡要介紹了智能及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的內(nèi)涵，梳理了智能和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家電中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對這兩類技術(shù)在家電產(chǎn)品中的應(yīng)用場景進行了總體概括，并據(jù)此提出了兩類技術(shù)應(yīng)用需要解決的問題。智能技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在飛速發(fā)展，兩類技術(shù)的應(yīng)用也在大范圍地擴散，如何使這兩類技術(shù)更好地應(yīng)用到家電產(chǎn)品上，使之真正做到智能化物聯(lián)網(wǎng)化，并最終達到更好地服務(wù)用戶的目的，是每一位家電從業(yè)人員應(yīng)當(dāng)思考并為之努力的。