智能及物联网技术在家电中的应用前瞻

文/合肥荣事达三洋电器股份有限公司 李文昌 杨堆 陶同盛 赵渝生

智能技术和物联网技术是正在飞快发展的技术类型，物联网技术已经作为新一代信息技术产业重点写入国家的“十二五”规划中。智能技术和物联网技术在家电产品中的应用也必将成为一种产业发展的趋势。就目前的家电市场来看，这两类技术的应用正处在起步阶段，但是已经得到了众多厂商的重视，随着各厂商对于智能和物联网技术的投入加大，相应的产品也将不断涌现，这也会在一定程度上对技术的应用完善起到很好的促进作用，而随着智能和物联网技术在家电产品中的大范围应用，依托大数据及云计算等技术，家电产品也必将带给消费者革命性的体验。

1 智能及物联网技术的主要内涵

（1）智能技术

智能技术有时候也被称为人工智能，不同学科的学者对此有不同的理解和定义。简要来说，智能技术是指让机器在各类环境中自主或交互地执行拟人任务的技术，是对人的意识、思维的信息过程的模拟，它不是人的智能，但能像人那样思考，也可能超过人的智能。智能技术涉及到广泛的学科，例如计算机、认知论、信息论、控制论以及数学、心理学等。

智能技术目前仍在快速发展中，并且也已经应用到越来越多的领域。智能家电在满足人们需要的前提下尽量实现各类功能，家庭内的大部分家电设备可以通过一定的方式连入网络，可以实现这些设备的远程控制、自动控制及互联互通，家庭网络化将实现家庭内部信息与外部信息的交换，为人们提供个性化、方便、舒适、安全和高效的服务。

（2）物联网技术

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，其英文名称是：“The Internet of things”。顾名思义，物联网就是物与物相连的互联网。这里有两层意思：其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，物联网就是“物与物相连的互联网”。目前对于互联网的定义千差万别，总体上物联网可以概括为：通过传感器、射频识别技术、全球定位系统等技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，通过各种可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，从而实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。

从技术的角度上讲，物联网分成三个层次，分别是：物联网感知层、物联网网络层、物联网应用层；同时包括了四大支撑技术：标签技术、传感技术、组网技术、微机电技术。物联网是一次技术革命，代表未来计算机和通信的走向，其发展依赖于在诸多领域内活跃的技术创新。物联网的支撑技术则融合了RFID（射频识别）、WSN/ZigBee技术、传感器技术、智能服务等多种技术。

图1 物联网结构图

（3）物联网技术的发展

自从有了互联网以来，人与人之间的互联沟通变得极为方便。进入九十年代，陆续有相关的学者专家提出过物联网的概念。1999年美国麻省理工学院建立了“自动识别中心（Auto-ID）”，提出“万物皆可通过网络互联”，阐明了物联网的基本含义。此后一直到2010年，物联网经历了十年历程，特别是最近几年的发展极其迅速，不再停留在单纯的概念、设想阶段，而是逐渐成为国家战略、政策扶植的对象。美国、欧盟、日本相继提出物联网领域的规划构想。2010年，我国将“加快物联网的研发应用”明确纳入重点产业振兴，表明物联网已经被提升为国家战略。其后，2011年11月28日，工业和信息化部印发《物联网“十二五”发展规划》，圈定9大领域重点示范工程，分别是：智能工业、智能农业、智能物流、智能交通、智能电网、智能环保、智能安防、智能医疗、智能家居。其中，物联网化的家电设备就是智能家居的重要组成部分。

2 智能及物联网技术在家电业的应用现状

10年前的“中国家庭网络标准产业联盟”是由海尔集团、清华同方、中国网通、上海广电集团、春兰集团、长城集团、上海贝岭等七家公司发起组建的。联盟以家庭网络系统为中心，包括了电子、家电、通讯、计算机、网络运营等多领域企业，以完善的产业链形式共同搭建起家庭网络系统平台。针对当时中国家电行业的特点，联盟创新性地提出了“设备描述文件”的方法，并将该方法纳入《家庭网络设备描述规范》中，可以方便地使不同厂家生产的产品实现互连、互通、互操作，对于中国家电企业未来的健康发展具有重要的战略意义。

随着智能技术和物联网技术的快速发展，各类家电也越来越多地尝试使用这两类技术。进入2014年，智能家电的概念更是被热炒。在本年的家电博览会上，不管各个业界巨头还是众多不知名的区域性品牌，无一例外都表现出对智能家电的钟爱。中国家电业几乎每天都有“智能”新品问世，从空调、冰箱到洗衣机，诸多的家电产品都和智能、物联网有着或强或弱的联系。“无智能、不家电”是中国家电业目前最真实的写照。

尽管智能产品不断涌现，但在终端价格方面却是定位在中高端，较高的价格在一定程度上延缓了白电领域的智能化推广。数据显示，现阶段国内智能电视渗透率已经超过50%，而智能冰箱渗透率仅为1%，智能空调和智能洗衣机渗透率分别为5%和4%，白电领域的智能化仍然存在很大空间。

3 未来智能及物联网技术家电应用场景

（1）智能控制

应用了智能技术的家电，毫无疑问已经具备了智能控制的功能。此处论及的智能控制，明显区别于现有家电中所具有的电脑版控制，目前家电产品中的自动控制功能是比较基本的，而真正应用了智能技术的家电，则应该已经具备了人工智能，可以对自身运行进行控制，并可以对自身运行状况进行监测分析。一方面家电接受来自于家庭控制中心的指令，另一方面，根据用户的使用习惯进行学习，家电可以自行保持最适合的运行模式。

图2 家电智能控制示意图

家电的智能控制基于其自身原有的一些智能硬件，如处理器、探测器等等，偏重于其自身最佳运行状态的调节。以冰箱为例，冰箱自身的智能控制主要是根据各种探测器探测到的冰箱间室内温度、湿度等信息，调节压缩机等零部件的运行，以在节能的前提下达到最好的食物存储效果。其信息接收单元会接收来自于家庭控制中心的指令，例如用户需要在特定时段放入肉类食物，需要冰箱在此时间之前达到最佳制冷温度，此指令发送给冰箱之后，处理器就会驱动到特定转速以满足此温度需求。如果用户长期在某间室放置特定类别的食品，比如肉类，则冰箱会根据此习惯，形成特定的运转方式，即冰箱自身也“养成”了一种习惯来适应用户的这种习惯。家电自身具备了一定的学习功能，将使得智能控制更加具有适应性。

（2）互联互通

智能化的物联网家电是智能家居的基础，其根本目的是为了给消费者提供更加高效舒适的生活环境。作为一个智能家电系统，所有在这个系统中的家电，都可以利用自身的网络接口或信号接收/发射端与家庭控制中心或其他家电设备互联互通。家电之间的互联互通可以充分共享各自的运行信息，通过信息分析进行控制，可以实现总体运行最优，还可以避免极端情况，比如电路负荷过大等问题。

要实现各种家电之间互联互通，第一步要为每一个家电甚至每一个与家电相关的物品分配一个身份识别编码，且此识别编码应该是符合统一的编码标准的，以达到身份唯一性的目的，有了身份识别编码，物品的属性信息便可以通过编码进行识别；第二步，需要各种自动识别的设备，例如射频识别设备，来完成对物品编码的读取、识别并进行信息转换；第三步，经过识别的物品信息通过网络上传到控制中心，进行信息交换、处理。

图3 物联网信息互联示意图

（3）人机交互

智能家电的人机交互界面将变得极其简洁，在家电设备本身有简洁的界面可供用户单独操作。同时，因为应用了物联网技术，家电设备都可以通过智能手机、平板电脑等易携带设备进行操控，用户可以通过易携带设备远距离发送指令信息到家庭控制中心或者单独家电设备。这会在优化操控效率的同时大大提升用户体验。

（4）外界信息交换

放置在家庭中的各类家电设备，服务区域限于一个家庭或一套居室，但这并不意味着家电不用与外界进行互联，很明显的，电视机的信号就是源于外界。但是此处所指的外界互联主要是指家电就自身的控制系统数据及自身产生的运行数据与外界互联，类似于系统检测、软件升级的信息交换、电器运转数据等。每个家电自身的操控系统相当于一套软件，生产厂家一旦发布更加优化的系统，就需要对操控系统进行升级以提升性能。家电在运行中产生的相关数据也会遵循协议传到生产厂商处进行分析处理，以作为厂商对自己产品进行优化设计的依据。此外，诸如电器运行产生的一些数据，可以帮助相关公司据以分析用户的使用习惯和生活偏好，这种情况下，家电与外界的互联相当于使用户与厂商之间有了紧密相连的信息交换，既能提升用户的产品使用体验，又能帮助厂商获取实际的使用数据，这种良性循环正是外界互联功能所带来的。当然，与外界的互联，最可靠的还是通过家庭控制中心这样的总体管理设备，依托于大数据及云计算技术，家庭控制中心也可以不需要自身具备很强的运算处理能力，只需要有流畅的网络连接，即可以实现在一些更加专业化层面上的操控管理。

与外界的信息互联，不会仅仅局限在家电产品的操控，软件层面的升级、运行信息的反馈等方面，随着技术的发展及用户需求的提高，肯定还会向各种家电产品相关的领域扩展。比如，以冰箱为一个节点的信息互联，是以食品健康管理为中心，那么与此相关的食品采购、家庭成员食补信息、健康美食组合信息等都会成为需要互联互通的信息，这些信息可能就需要与超市、医院、甚至酒店等场所的系统进行互联。

大量的家电通过物联网互联，其中产生的海量信息必须借助于高效率的处理技术，目前看来，云计算及大数据技术是适应这种需求的。通过这两种技术，不但可以处理家电产品本身及家电之间产生的各类信息，还可以从中提取出对用户、厂商、行业有价值的信息加以利用。对数据的利用本来就是大数据技术的一个目的，只有被利用了的信息数据才是有价值的数据。

（5）家电安全防护

凡是家电产品，无不涉及到安全问题。进入到物联网时代，除了家电本身的用电安全问题，还涉及到家电信息的安全。智能物联网家电自身可以通过自带的智能系统对运行情况进行监测，随时预防安全问题发生。在运行过程和与外界互联过程中会产生一些数据交换，对此类信息数据的安全保护则会通过安全软件解决。

4 家电应用智能及物联网技术需要解决的问题

智能物联网家电具备各种满足用户需求的功能，但要实现这些功能，还需要这两类技术在家电实用领域的发展。我们分析，在家电技术领域应用这两类技术需要解决以下几个问题：

首先，找到智能技术、物联网技术在各种家电产品中最好的应用点。家电产品种类繁多，不同的家电满足人们不同的需求，所以其功能差异非常大。要把智能技术和物联网技术应用到家电产品中，必须明确产品的基本功能属性，不能为了智能而智能，不能为了物联网而物联网。如果仅仅为了增加智能和物联网的功能而忽视了产品本身的功能特点，或许就不能使产品本身的功能得到发挥，导致得不偿失。

其次，家电厂家、运营商等都要开放端口，共同协作，使得任何品牌、任何家电都能处在统一端口、统一网络协议的环境中。互联网之所以能够为大家所用，很关键的一点就在于它有着统一的网络协议，统一的端口规格。同样，各类家电产品，如果要互联互通进入物联网，必须有统一开放的端口。传统的厂商大都是耕耘在各自的专业产品领域，对于这类网络领域的开发应用可能还不多，这就需要家电厂商、运营商等各个相关方面的共同协作，共同营造一个开放、统一的家电物联网生态圈。

再次，需要搭建开放共享的智能家电平台。家电产品实现智能化之后，必将在软件层面需要大量的应用软件，传统的家电厂商可能对各自专业领域的产品最为熟悉，但是对于用户千差万别的需求可能就不会很及时地去满足。这就需要搭建一个开放共享的智能家电平台，形成类似于目前苹果、腾讯等公司那样的开发者平台，除了厂商自身，也让各类开发者提供各种满足个性化需求的软件应用。只有这样，才能更快地促进智能家电的发展，也更充分地发挥智能家电的作用。

最后，需要各厂商转换思路，寻求新的盈利模式。自家电诞生以来，所有的家电厂商都是以售卖自己的产品和服务获得发展。进入智能物联网家电时代，这种传统的盈利模式可能会受到冲击，例如有些领域已经出现的产品成本价出售甚至免费潮流，也有可能对未来的家电行业产生影响。这就要求业内厂商必须转换思路，以开放的姿态迎接改变，寻求新的盈利模式，开创新的市场赢利点，这样才能保证持续发展。

5 结束语

本文简要介绍了智能及物联网技术的内涵，梳理了智能和物联网技术在家电中的应用现状，对这两类技术在家电产品中的应用场景进行了总体概括，并据此提出了两类技术应用需要解决的问题。智能技术和物联网技术正在飞速发展，两类技术的应用也在大范围地扩散，如何使这两类技术更好地应用到家电产品上，使之真正做到智能化物联网化，并最终达到更好地服务用户的目的，是每一位家电从业人员应当思考并为之努力的。