智能窗户与智能家居一体化发展研究

张治海，倪笑宇，常旺辰，张一凡，杨兆霖

（河北建筑工程学院 机械工程学院，河北 张家口 075000）

0 引言

随着21世纪新时代的到来，家居的智能化与一体化逐渐成了当今社会的主要潮流。智能窗户作为家居的新型化产物，是基于传统普通门窗新开发的系统。此系统综合利用传感技术、计算机技术、现代通信技术和自控技术等，实现了窗户与报警、窗户与其他智能家居的联系。例如：实现窗内、窗外的温度、湿度的感知，窗户以及各家居之间的信息采集、传递、处理、反馈和控制。安全舒适、简单操作、方便高效的智能化家居成了当代人追求的标杆，同时也是实现智能化家居的基础与前提。以每一户家庭为单位，门窗作为家庭与外界相互联系的重要门户，起着尤为关键的作用[1-2]。

1 意义

21世纪是信息化与智能化迅速发展的新时代，各种新型的智能互联网技术有效地推动了人类文明的巨大进步。科技的先进化促进了时代的发展，生产力在不断地推进，人们的生活水平也随之不断提高，在基本需求得到满足之后，开始追求更高层面的满足，所以对安全、舒适、健康的生活需求标准也是越来越高。人们对智能家居的看法从最初的不信任到现在的好奇与憧憬，智能节能观念已经深深地影响了国民的生活与生产，且不断影响着社会发展的方方面面。智能家居早已不是普通大众遥不可及的产品，继海尔、微软等电商之后，又有许许多多的私营或者国营企业向智能家居等方向进军，这种多元化的发展使得智能家居的行业竞争与发展愈来愈多样化与激烈化。我国的综合实力在不断地提高，人民的住房需求也在不断增长。智能化家居因其使用方便、功能齐全且操作简单而深受人们的广泛喜爱。随着消费者愿意追随更高质量的生活方式，智能化的设备如雨后春笋般扩大，也必将带动智能窗户的进一步发展。展望未来，智能化家居必定会取代传统的家居，而智能节能窗户就是顺应时代而生的新产物。

2 发展现状与设计原则

2.1 发展现状

在我国，智能化家居的发展起步晚于西方的一些发达国家，但是正以十分迅猛的速度追赶，并且取得了一定的成效。然而智能化理念在我国多数人群中仍然是一个较为陌生的概念，也是需要普及和渗透的。

21世纪以来，我国陆续出现了多家以智能家居为主要市场竞争力的研发企业，但是相关的技术执行力度与市场营销制度仍然处于萌芽阶段，且缺乏相对完善的制度体系对智能家具产品的设计、销售进行规划和管理，加之国人对古典家具的追求与喜爱，这些都对智能家居在我国市场的发展有着一定的阻碍作用。随着近些年来的国家政策在不断地推进，自2011年以来，国内外的智能家居产品如雨后春笋般涌入了中国市场，同时国民的消费水平不断提升，智能家居的发展迎来了新的春天。

2.2 设计原则

智能家居一体化的设计，不仅仅要符合时代的设计要求，还要满足消费者的个性化需求。在保证基本的安全、舒适、可操控性好的前提下，要设身处地为消费者考虑。例如：中国人口结构现如今趋于老龄化，老年人市场将逐步发展，对待老人顾客，需要考虑老年人的行动不便、反应迟缓等问题，不可以忽视这些小细节；年轻人是国家的发展栋梁，针对年轻人，需要考虑到他们时间的紧迫以及对科技感的喜爱。此外，不能为了追求个性化的设计而忽略了产品的适应力和质量。只有切身处地为消费者考虑，想他人所想，去除冗余的功能，减少不必要的消费，才可以让智能化家居在激烈的市场竞争中取得有利地位，从而使智能窗户乃至智能家居行业有更好的发展前景[3-5]。

智能家居的设计是否成功，很大程度上也取决于智能家居的设计是否符合绿色理念的标准，是否迎合当代青年认识的认知需求。如果要在这两条基本原则上实现经济效益的最大化，应在一个舒适、科技感十足的智能家居环境中，让消费者能够体会到不同的居住感受。所以，智能窗户以及家居的设计与制造时要深刻思考何为本质上的需要，同时在使用上要兼具实用性与人性化的特征，着力于打造符合现代人消费观的产品，这样方可为消费者提供更加精准的智能体验与享受。

在系统设计研发方面，应该制定相对统一的技术标准与审核要求。现如今，智能家居市场已经有了前所未有的扩张，越来越多的行业已经进军智能家居等高科技领域，随之而来的是不同的智能家居制造商“开发”出不同的设计标准与加工的精度，这就需要有统一的标准来制定智能家居的协调性。智能家居是一个集成的综合系统，需要多方面、多领域、多维度的配合。例如：国外的智能家居企业会因地制宜，根据本土不同的人文影响与环境因素，设置不同的窗户设计参数，这对我国的居民生活习惯的要求往往是大相径庭的。另外技术也要达到智能家居所规定的要求，如技术达不到应有的标准，消费者的体验就会大打折扣。所以，应提出一种基于智能连接、互容贯通的模块应用于家居的开发方案，按照该方案，实现智能家居统一的管理。

3 技术特点

根据智能窗户与智能家居的设计原则，对智能窗户的设计可以提出以下技术特点。

3.1 智能防盗系统

智能窗户的防盗功能可以设定为：当有危险人员靠近或者损坏窗户时，红外线自感应系统可以检测人体红外线的热感应信号，传送装置会将外界所受感应信息传送给单片机，然后发出相应的指令，实现智能窗户的自动关闭，然后依靠摄像头将危险者的体貌信息通过拍照等方式记录下来，以便主人以及警察做出相应的判断。

3.2 监控室内液化气的泄漏

当室内煤气灶的液化气发生泄漏时，智能家居系统会自动开启室内的所有窗户，并且打开换气扇等通风系统，将有毒的气体更迅速地排放到室外。同时，报警系统会及时呼叫主人，如果主人连续10分钟还未做出反应，报警系统将会做出判断，及时联系小区物业人员，以便将用户的损失降到最低。

3.3 自动防风系统

在遇到刮风或者下雨天气时，传感器会自动检测到大致的天气信息，例如：当风力的等级大于或者等于3级时，防风装置把关闭窗户的信息传送到智能识别系统，从而及时地关闭窗户。

3.4 防止坠楼

当小孩或者老人的脚或者其他肢体伸出窗户时，传感器可以及时地检测到人体危险，发出信号，并且智能窗户会迅速地做出相应判断，及时将窗户关闭，以保护家人的安全。

3.5 净化室内空气

当室内空气中的甲醛、苯等有害物质超标时，传感器会及时收取空气信息，并且通过智能识别，从而打开窗户，让其通风，将有害气体排出，营造相对健康、舒适、安全的室内环境。

3.6 隔音降噪、消防报警

当室外的噪音高到影响居民正常休息的时候，窗户可以根据自动感应系统辨别噪音分贝的高低，从而实现自动关窗的功能，保证室内人员的正常休息或工作。此外，当建筑物不慎发生火灾或者其他紧急情况时，智能窗户会及时打开，帮助室内人员逃生，给予居民最大的安全保障。

3.7 系统兼容

智能窗户并不单单局限于窗户的开关与意外事故的报警，需要在进行三维设计与模拟演练的时候，充分借鉴与考虑同其他智能家居的系统兼容性，例如：可以将窗户与空调进行控制的结合，实现窗户与空调的开关协调性；将窗户与室内取暖装置结合，实现符合用户居住的温度环境。此外，在进行智能窗户程序的编程过程中采用国际通用的C语言，从而实现基本属性的统一。

4 结语

总而言之，窗户以及家居的智能化发展是建筑业发展的必经之路，也是时代的硬性需求。智能家居已经成为我国科技发展重要的组成部分，但是由于目前技术与行业发展尚不完善，我国的智能家居发展道路仍处于一个相对初级的阶段，需要人们不断地研究探索，运用新技术去创造智慧化的生活。相信在不久的将来，我国的智能化家居行业将会迎来新的篇章。