智慧手表下的智能家居

陳果 董致誠

摘 要：隨著智能手表的誕生和5G移動網(wǎng)絡(luò)通信的到來，智能穿戴設(shè)備逐漸成為了市場上更為方便的智能工具。然而智能家居已經(jīng)成為了智能穿戴設(shè)備的重要功能之一。如今的智能家居系統(tǒng)功能有限、安裝復(fù)雜、價格高昂，也沒有統(tǒng)一的標準，導(dǎo)致無法走進千家萬戶。同時與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的需求難以得到滿足，如小孩和老人的隨時看護、家用電燈和電器的遙控開啟等。為此，設(shè)計一款基于智能手表的智能家居系統(tǒng)，以最方便時尚的方式實現(xiàn)智能家居，讓更多的人體驗到科技改變社會，給人們生活帶來的便利。

關(guān)鍵詞：智能；穿戴設(shè)備；改變；生活

一、研究背景和原因

家居智能化在近幾年越來越受到人們的重視，智能化的設(shè)備也在不停的沖擊著人們的世界觀。智能這個名詞，不斷的帶給我們無限的驚喜。在這種智能化的洪流之下，幾乎所有的人都不由自主的在想，可不可以或者說有沒有可能，把我們生活中息息相關(guān)的一些家具，也變成智能化。比如海爾的全自動智能洗衣機，美的的智能空調(diào)，以及其他智能產(chǎn)品。這些產(chǎn)品的問世都標志著人們對未來智能家居行業(yè)的期望與探索的決心，在傳統(tǒng)的設(shè)備中，幾乎所有的電器都是需要人工打開或者關(guān)閉，這樣就導(dǎo)致一個問題，比如有人下班以后，非常熱，想要快速的享受到?jīng)鏊沫h(huán)境，但是空調(diào)的工作條件，工作方式不能讓房間迅速的冷卻下來。同時，現(xiàn)在家庭中老人在在家，得不到事實的看護。如是設(shè)計了基于智能手表的智能家居系統(tǒng)，以最方便時尚的方式實現(xiàn)智能家居。

經(jīng)市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的各類智能設(shè)備和系統(tǒng)并不能滿足以上需求。目前市場上的產(chǎn)品存在五大缺陷：攜帶佩戴不方便、產(chǎn)品缺失完美的工業(yè)設(shè)計、智能化程度低、系統(tǒng)擴展能力有限、成本高。因此，智能家居雖然已經(jīng)被提出多年，但是一直都沒有很好的標準來限定。面對供求之間的斷層，該研究應(yīng)用智能手表、移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)設(shè)計了一套基于智能穿戴設(shè)備的智能家居系統(tǒng)來解決上述問題，重點突出時尚和便利兩大特征。

二、智能系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容

基于智能穿戴設(shè)備的智能家居系統(tǒng)分為三個部分：中央服務(wù)器、遠程控制終端（智能手表）和受控終端（智能家居中的電器等）。

受控終端，放置在智能家居中。由智能家居家電控制器和通訊執(zhí)行器構(gòu)成。其中控制器負責(zé)系統(tǒng)的所有任務(wù)調(diào)度和指派，首先接收遠程控制終端的命令，將不同請求分發(fā)給各種執(zhí)行器去執(zhí)行，最后將結(jié)果回傳給遠程控制終端。受控終端執(zhí)行器既可以控制家用電器的開關(guān)，也可以調(diào)節(jié)點燈亮度，還負責(zé)家居中各類傳感器的信號處理（溫度、有毒氣體）。

運行服務(wù)部門（中央服務(wù)器），由通信服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器及Web服務(wù)器構(gòu)成。系統(tǒng)通過Web服務(wù)器提供網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)，使用戶可以輕松地通過瀏覽網(wǎng)頁實現(xiàn)遠程視頻控制。系統(tǒng)利用電信部門的通信服務(wù)器，實現(xiàn)手機終端的接入。應(yīng)用程序服務(wù)器則是針對各項服務(wù)而開發(fā)的服務(wù)器，如鑒權(quán)服務(wù)器用于系統(tǒng)的安全保障工作。

遠程控制終端（智能手表與手環(huán)）。此模塊設(shè)計了各類終端應(yīng)用軟件，用戶只需將其安裝在終端上，便能安全、快捷地接入并控制該系統(tǒng)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的寵物、小孩、老人的監(jiān)護和照料等功能。

三、智能系統(tǒng)的主要功能

（一）網(wǎng)絡(luò)化家居控制

用戶在任何地方使用任何裝備（智能手表、手環(huán)、電腦等）通過任何網(wǎng)絡(luò)（Internet、5G、LAN）實現(xiàn)多功能的遠程操控，如燒水、開關(guān)空調(diào)、開關(guān)門禁、控制窗簾、強行開斷電源等。如湖北用戶在杭州出差，可以通過手機為家里老人調(diào)節(jié)空調(diào)溫度，通過智能手表遙控機器人視頻直播家里情況。

（二）智能化家居安防

采用智能視覺監(jiān)控技術(shù)，進行異常檢測和報警，實現(xiàn)家中汽車等目標的智能視頻監(jiān)控。如小偷靠近家居時，攝像頭會智能地檢測到小偷并發(fā)送視頻或圖片到用艫氖只等終端。又如小偷靠近汽車時，車內(nèi)攝像頭會智能地檢測到運動目標，當(dāng)監(jiān)測到異常時發(fā)送視頻或圖片到車主的手機等終端。

（三）遠程機器人控制

現(xiàn)在越來越多的人感受到，上班族出門在外，不便于關(guān)注家里的情況，有必要在家里安裝遠程可操縱的可移動的監(jiān)控設(shè)備，以方便自己隨時隨地的監(jiān)控住宅里的情況?；谝陨蠁栴}，通過設(shè)計可移動的機器人，通過機器人身上的攝像頭進行全角度的視頻圖像捕捉，并采用視頻壓縮方法將圖像轉(zhuǎn)換成高壓縮的視頻格式，在Internet網(wǎng)、5G手機網(wǎng)、LAN等多種網(wǎng)絡(luò)中進行視頻傳輸，并可以通過上述網(wǎng)絡(luò)遠程操作控制機器人來完成所要完成的任務(wù)。

（四）智能手表作為無線網(wǎng)絡(luò)控制器的控制功能和實現(xiàn)方法

智能手表移動終端可以實現(xiàn)遠程機器人控制、家電控制及傳感器信號采集（溫度、有毒氣體），即實現(xiàn)遠程家務(wù)操作。

智能手表通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程的機器人運動控制，包括前進、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)，并可設(shè)定運動步長。為了實現(xiàn)可靠性傳輸，智能手表首先與系統(tǒng)中央控制器進行連接，連接成功后將相應(yīng)的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)送到中央控制器，中央控制器指派給執(zhí)行終端，并控制機器人進行相應(yīng)的運動。

通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程的溫度采集控制，并獲取當(dāng)前室內(nèi)溫度值，在智能手表終端進行顯示。智能手表與系統(tǒng)中央控制器進行連接，連接成功后將相應(yīng)的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)送到中央控制器，中央控制器指派給執(zhí)行終端。執(zhí)行終端進行溫度采集，讀入數(shù)據(jù)并回傳給中央控制器，然后再將溫度值發(fā)送到智能手表終端，即響應(yīng)用戶獲取溫度的請求。

通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程電器開關(guān)，包括電燈開關(guān)和亮度調(diào)節(jié)、電視開關(guān)、空調(diào)開關(guān)、電飯鍋開關(guān)、電冰箱開關(guān)等。智能手表與系統(tǒng)中央控制器進行連接，連接成功后將相應(yīng)的控制命令轉(zhuǎn)發(fā)送到中央控制器，中央控制器指派給執(zhí)行終端，進而控制電器開啟或關(guān)閉。

四、研究結(jié)論

設(shè)計了一種基于智能手表和5G網(wǎng)絡(luò)的智能家居系統(tǒng)，系統(tǒng)功能及特點主要有以下3個方面。

多網(wǎng)絡(luò)接入：用戶可使用智能手表、手環(huán)、PDA、計算機或手機等終端設(shè)備，通過4G（2G～4G也可以）網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)（WAN）或局域網(wǎng)（LAN）接入系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)化控制：在有上述網(wǎng)絡(luò)覆蓋的任何地點，用戶可通過終端控制家用電器和機器人，實現(xiàn)遠程家務(wù)以及特殊環(huán)境下的工作，如代替人類進行救援、勘測和管道作業(yè)等。

智能化監(jiān)視：用戶可隨時利用終端收看遠程機器人攝像頭采集的視頻，并對視頻進行智能化處理，包括運動目標檢測、報警、跟蹤及識別和視頻檢測。

（作者單位：武漢東湖學(xué)院）