李思 段江 陳燃 戴伯秋

（湖南信息學(xué)院，湖南長沙 410151）

0 概述

隨著科技的快速發(fā)展，以及人們消費(fèi)水平的提高，他們對(duì)于智能家居的需求越來越多，要求也相應(yīng)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(zhuǎn)向了智能家居,學(xué)會(huì)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(jī)在我們生活中扮演著不可或缺的角色，每個(gè)人都擁有自己的智能手機(jī)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)趕上發(fā)達(dá)國家位于世界前列，如果能夠通過手機(jī)來遠(yuǎn)程控制家里的熱泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)，讓人們可以在到家前調(diào)節(jié)好室內(nèi)溫度，燒好洗澡水，當(dāng)我們邁進(jìn)家門時(shí)，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，就是以住宅為平臺(tái)，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和綜合布線技術(shù), 將人們家居生活有關(guān)的住宅設(shè)施和家庭日程事務(wù)的各個(gè)相關(guān)子系統(tǒng)結(jié)合到一起進(jìn)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(shí)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(dòng)一時(shí)，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(gè)新生產(chǎn)業(yè)，還處于一個(gè)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(shù)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(shù)的發(fā)展帶領(lǐng)，后有各大互聯(lián)網(wǎng)巨頭及新興創(chuàng)業(yè)公司從技術(shù)、硬件、系統(tǒng)解決方案等不同角度進(jìn)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(fèi)水平的提高和智能家居市場推廣普及的進(jìn)一步落實(shí)，人們在這方面的市場消費(fèi)觀念會(huì)慢慢形成，智能家居市場必定存在很大的的消費(fèi)潛力，市場前景光明。根據(jù)《中國智能家居設(shè)備行業(yè)市場前瞻與投資策略規(guī)劃報(bào)告前瞻》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年中國智能家居市場規(guī)模已達(dá)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(gè)年頭，從一開始的夢想，到現(xiàn)在真實(shí)的進(jìn)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(luò)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(shù)成本高、不易擴(kuò)展等缺陷,已經(jīng)進(jìn)行傳統(tǒng)裝飾過的家庭就不適合再進(jìn)行智能化改造。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速進(jìn)步，無線組網(wǎng)表現(xiàn)出較明顯的技術(shù)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(kuò)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(guān)無線組網(wǎng)的技術(shù)有許多種,主要針對(duì)智能家居的有無線紅外遙控技術(shù)、Wi-Fi和ZigBee等。ZigBee這種低成本高安全的雙向通訊技術(shù)，能無限制的接入新的接口，嵌入各種家居設(shè)備，但其實(shí)實(shí)際應(yīng)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”，又俗稱無線寬帶，是一種短程無線傳輸技術(shù)，覆蓋范圍半徑則可達(dá)100米。它的傳輸速度非?？?，可以達(dá)到11mbps，實(shí)現(xiàn)高速無線對(duì)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(luò)的使用采用非接觸式，是可以實(shí)現(xiàn)一種的對(duì)家庭的安全保護(hù)。

（2）無線紅外遙控技術(shù)作為一種無線通信技術(shù)，也是近年來發(fā)展很好的技術(shù)，它可以實(shí)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(yīng)用。紅外遙控技術(shù)是一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(yīng)用紅外遙控技術(shù)，其他電器照樣正常工作。紅外線隱蔽性和保密性比較好，具有結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，功耗低，制作成本低等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。

3 熱泵調(diào)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(diào)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(gè)空氣源熱泵在普通熱水器中，用極少的電能驅(qū)動(dòng)，通過傳熱工質(zhì)吸收空氣中大量的低溫?zé)崃?，再由壓縮機(jī)做功后轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崮埽訜崴疁?。更值得一提是在高效制取生活熱水的同時(shí)，能夠像空調(diào)一樣釋放冷氣，達(dá)到局部空間制冷效果。

利用熱泵制冷與制熱的功效,結(jié)合水的吸熱、放熱速度快，流動(dòng)性強(qiáng)并易霧化的特征，配上4G智能手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、和WIFI轉(zhuǎn)換成紅外控制，從而實(shí)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(yīng)了新世紀(jì)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(shí)的電能！機(jī)組配置了高低壓、防凍、油溫保護(hù)、過載保護(hù)欠相逆相等多重安全保護(hù)裝置。更是采用世界名牌渦旋壓縮機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠，噪音小。空氣源熱泵熱水器具有高效節(jié)能、安全環(huán)保不受環(huán)境溫度影響、運(yùn)行成本低、自動(dòng)保護(hù)等特點(diǎn)，有利于打破熱泵制冷與制熱市場認(rèn)知度低的發(fā)展瓶頸，對(duì)于普及推廣意義重大。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

基于低能耗智能家居4G手機(jī)控制熱泵調(diào)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(jī)、電腦為移動(dòng)控制端，經(jīng)由不同地通訊方式Wi-Fi、4G等連接服務(wù)器，服務(wù)器通過TCP協(xié)議與Wi-Fi設(shè)備通信，Wi-Fi設(shè)備通過射頻技術(shù)與智能家主機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)控制端APP對(duì)熱泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操控。

智能家居熱泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為智能家居系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，用戶可以通過手機(jī)安裝的相關(guān)APP或者電腦客戶端（4G、WIFI遠(yuǎn)程協(xié)議）控制智能主機(jī)，以取代之前的手動(dòng)調(diào)頻、調(diào)幅控制和有線產(chǎn)品，智能主機(jī)再通過無線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器控制開關(guān)、調(diào)節(jié)熱泵系統(tǒng)。此系統(tǒng)實(shí)施容易，操作也簡單，控制穩(wěn)定，且易更換中間設(shè)備，該系統(tǒng)可獨(dú)立于其他系統(tǒng)單獨(dú)完成。也就是說利用目前流行的手機(jī)和網(wǎng)絡(luò)去控制低能耗的熱泵系統(tǒng)，進(jìn)行節(jié)能、低碳（降耗）、智能及遠(yuǎn)程控制，利用熱泵制冷生成出熱水應(yīng)用到家庭和生活中去。

5 結(jié)語

隨著時(shí)代的快速發(fā)展和市場支持，智能家居會(huì)廣泛應(yīng)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(zhì)。整個(gè)智能家居產(chǎn)業(yè)存在巨大發(fā)展?jié)摿?，未來行業(yè)前景相當(dāng)可觀，其主要趨勢面向智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，更好的為顧客服務(wù)。基于低能耗智能家居4G手機(jī)控制熱泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具有節(jié)能、低碳、智能、方便遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)，市場前景廣闊，具有一定的市場推廣價(jià)值。