錢學森系統(tǒng)工程理念在智能家居系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

祝欣蓉

摘 ? 要：錢學森的系統(tǒng)工程思想，不僅廣泛運用在中國的航天領(lǐng)域，隨著科技和社會的發(fā)展，還全面融合在國家層面建設(shè)、城市建設(shè)、甚至智能家居設(shè)計中。系統(tǒng)分析設(shè)計遵循科學依據(jù)，以人為主、人機結(jié)合，采用工程化的理念，從定性到定量地綜合集成，來解決復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計問題。文章將錢學森思想理論運用在智能家居行業(yè)，促進人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等多種信息技術(shù)的融合。

關(guān)鍵詞：定性到定量;思維科學;智能家居;系統(tǒng)工程理論

錢學森是世界著名的科學家、空氣動力學家、中國航天事業(yè)的奠基人之一，被稱為中國導(dǎo)彈之父，足以見得他在中國“兩彈一星”事業(yè)上的重要貢獻。錢學森在很多領(lǐng)域做過開創(chuàng)性的工作，他不僅理論貢獻卓越，還提出的系統(tǒng)科學思想、工程系統(tǒng)理論、定性到定量綜合集成法等。錢學森認為，系統(tǒng)工程是一種具有普遍意義的科學方法，不僅可以應(yīng)用于航天領(lǐng)域，甚至可以說是現(xiàn)代科學體系的重要基礎(chǔ)，此后，系統(tǒng)工程技術(shù)在我國開始應(yīng)用于城市與區(qū)域規(guī)劃，甚至國家發(fā)展與建設(shè)中。

1 ? ?智能家居的發(fā)展

隨著人工智能的發(fā)展，大到智慧地球、智慧國家、智慧城市，小到智慧家庭的建設(shè)，無處不蘊含著信息技術(shù)帶給人們的簡單、便利。所謂的智能家居，就是在傳統(tǒng)建筑設(shè)計基礎(chǔ)上，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防護技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、音視頻技術(shù)等，將家庭中各種設(shè)備進行統(tǒng)一控制與管理，讓設(shè)備更有助于提升用戶的生活質(zhì)量、生活舒適感和安全性，實現(xiàn)人和物之間的高度和諧[1]。在智慧城市部署中，智能家居的實現(xiàn)格外的重要，為用戶提供優(yōu)質(zhì)的智能家居體驗，提升生活質(zhì)量，促進智慧城市的發(fā)展與時俱進。

2 ? ?智能家居設(shè)計思想

智能家居是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在建筑學上的一種體現(xiàn)和應(yīng)用，通過傳感技術(shù)、射頻感應(yīng)技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將家中的各種設(shè)備連接到一起。從系統(tǒng)功能設(shè)計、家庭設(shè)備管理、建筑布局安放等方面，充分考慮將分散的設(shè)備集中管理，實現(xiàn)遠程控制及智能切換，如圖1所示。相比于傳統(tǒng)家居設(shè)計，智能家居不僅具有居住的功能，還兼?zhèn)淞酥悄芗译姟⒅腔凵畹壤砟睿峁┝巳轿坏男畔⒔换スδ埽踔寥谌牍?jié)能環(huán)保、安全防護、大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能、虛擬現(xiàn)實等理念，更加方便人們的生活，甚至改變?nèi)说纳罘绞絒2]。

2.1 ?手機及智能家居控制系統(tǒng)替代各種遙控器

真正實現(xiàn)智能手機功能，實現(xiàn)家用電器統(tǒng)一管理、控制，采用智能開關(guān)和插座控制照明，電飯煲、微波爐等廚房設(shè)備;隨時可以通過手機控制家中的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，查看家里訪客情況;遠程控制家中的音視頻設(shè)備，實現(xiàn)自動開啟和關(guān)閉[3]。

2.2 ?利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)遠程控制系統(tǒng)

只要是有網(wǎng)絡(luò)的地方，都可以通過Internet來登錄家中的遠程控制系統(tǒng)，家中的每一個設(shè)備都通過網(wǎng)卡采用有線或無線的方式連接到網(wǎng)絡(luò)中，采用遠程登錄的方式，可以控制遠在千里之外自家的燈光、電器等。

2.3 ?不同場景設(shè)置及自動切換系統(tǒng)

根據(jù)不同光線、溫度、位置，甚至人的心情，設(shè)定不同場景模式，不僅可以通過智能控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模式，而且可以跟隨人的心情實現(xiàn)場景轉(zhuǎn)換。

2.4 ?安防聯(lián)動報警系統(tǒng)

當家中遭遇非法闖入或者溫度煙感達到閾值等，系統(tǒng)能自動撥打預(yù)警電話，并聯(lián)動相關(guān)噴水控制器、自動打開窗戶等做及時處理，有效保證家中財產(chǎn)和人員安全。

2.5 ?智能綜合布線系統(tǒng)

智能弱電系統(tǒng)將電話系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)等弱電系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃實施，實現(xiàn)多網(wǎng)合一管理，使之功能更強大、使用更方便、維護更容易、更易擴展。

3 ? ?錢學森系統(tǒng)工工程學理論在智能家居設(shè)計中的應(yīng)用

1978年9月27日，錢學森等[4]發(fā)表了一篇題為《組織管理的技術(shù)—系統(tǒng)工程》的文章，是中國系統(tǒng)工程發(fā)展的重要里程碑。其強調(diào)從總體設(shè)計—遵循研制程序，進行反復(fù)試驗，該理論不僅適用于航天領(lǐng)域，也同樣適用于現(xiàn)在的智能系統(tǒng)領(lǐng)域。智能家居系統(tǒng)是基于建筑學的智能控制系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，在系統(tǒng)分析階段考慮功能的完整性和拓展性。在系統(tǒng)設(shè)計階段，將需求進行分解，針對每一個應(yīng)用進行相應(yīng)的設(shè)計，但都是基于一個綜合系統(tǒng)下，最后應(yīng)用完善。錢學森將自然科學、工程技術(shù)融入到社會科學體系，建立了一條貫穿理論和實踐的高速公路[5]。在系統(tǒng)設(shè)計時，采用自頂向下的原則，確定主要功能，在系統(tǒng)分析時，根據(jù)功能設(shè)計對家庭建筑中的設(shè)備及弱電系統(tǒng)進行分類，從而確定每一個空間的功能，盡量避免冗余設(shè)計，考慮到系統(tǒng)延展性，適合今后的不斷更新與維護。在基礎(chǔ)建設(shè)方面，結(jié)合基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建和軟硬件設(shè)計，統(tǒng)籌安排家居系統(tǒng)環(huán)境布局，力求在智能化、網(wǎng)絡(luò)化、標準化、擴展性、實用性、安全性等方面綜合考慮。

4 ? ?定性到定量綜合集成法在智能家居設(shè)計中的應(yīng)用

1990年，錢學森先生正式提出定性、定量相結(jié)合的綜合集成方法，將其應(yīng)用在信息化社會建設(shè)中，結(jié)合系統(tǒng)工程理論，基于Internet，開辟新的應(yīng)用場景。從定性到定量綜合集成法的具體使用是通過研討廳體系實現(xiàn)[6]。由專家團隊、高性能的計算機和大量的研究分析數(shù)據(jù)構(gòu)成的工作廳，各領(lǐng)域的專家及所設(shè)計的智能家居生態(tài)系統(tǒng)作為研討廳的主體，高性能計算機的軟硬件作為研討廳的主要工具，如表1所示。

在智能家居系統(tǒng)設(shè)計過程中，充分發(fā)揮人的想象力和主觀能動性，把生活中的場景應(yīng)用在智能設(shè)計中，把握未來家居設(shè)計整體的優(yōu)勢，圍繞智慧家居設(shè)計理念進行設(shè)計[7]。

基于錢學森系統(tǒng)工程學和綜合集成理論思想，在智能家居設(shè)計中，充分發(fā)揮硬件設(shè)備存儲容量大、運行速度快等優(yōu)勢，結(jié)合人的思維科學、認知科學，進而形成人機結(jié)合的整體優(yōu)勢、綜合優(yōu)勢與智能優(yōu)勢。用“人機結(jié)合、人網(wǎng)結(jié)合、以人為主”的方法，在系統(tǒng)模型體系下，用最科學、最智能化的辦法集成人的經(jīng)驗和智慧，甚至可以具有人的推理和糾錯能力，最終滿足人工智能時代的人機和諧發(fā)展需要[8]。

[參考文獻]

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[3]網(wǎng)易家居.智能家居有哪些，一文全解答[EB/OL].（2019-05-06）[2019-08-20].https：//home.163.com/19/0506/09/EEFV0JHF001081II.html.

[4]錢學森，許國志，王壽云.組織管理的技術(shù)—系統(tǒng)工程[J].上海理工大學學報，2011（6）：520-525.

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[8]鄭新華，曲曉東.錢學森系統(tǒng)工程思想發(fā)展歷程[J].科技導(dǎo)報，2018（20）：6-9.