《家用电器的智能化现状及发展趋势》

桂林电子科技大学职业技术学院

毕业设计（论文）

家用电器智能化的现状及发展趋势

学院（系）：电子信息工程系

专业：电子信息工程技术

学号： 091222317

学生姓名：李英胜

指导教师：刘海燕

摘要 (3)

1.1 智能家电发展现状 (4)

1.2 智能家电发展原因 (4)

1.3 智能家电的特点和功能 (4)

2 智能家电产品分类 (6)

2.1 智能家电所采用的控制技术 (6)

3 智能家电的学习性 (7)

3.1 智能家电的发展方向 (7)

3.2家用电器的智能基础 (7)

3.3智能化改变家电结构 (8)

4 总结 (9)

参考文献 (10)

致谢 (11)

着科学技术的不断发展，促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样。本文就对智能家电的现状进行一个分析以及剖析，本文还对智能控制技术，信息技术的飞速发展对家电的自动化，智能化提供了可能进行了分析。所以本文只要是对智能化是家电产品发展的必然趋势，以及未来智能家电的发展方向进行一个介绍。本文就以智能家电的现状及发展趋势进行研究和分析。阐述了家电智能化的发展、定义、特点等。

关键词：家电;新型;智能化;智能控制;发展趋势

1绪论

1.1 智能家电发展现状

传统家用电器有空调、电冰箱、吸尘器、电饭煲、洗衣机等，新型家用电器有电磁炉、消毒碗柜、蒸炖煲等。无论新型家用电器还是传统家用电器，其整体技术都在不断提高。家用电器的进步，关键在于采用了先进控制技术，从而使家用电器从一种机械式的用具变成一种具有智能的设备，智能家用电器体现了家用电器最新技术面貌。微处理器和计算机技术引入家电设备，一方面使家电设备具有智能化的功能，另一方面使开关电器，包括智能化断路器和智能化电动机控制器实现与中央控制计算机双向通讯。进入20世纪90年代，随着计算机信息网络的发展，配电系统和电动机控制中心已形成了智能化监控、保护与信息网络系统。智能家电的迅猛发展变成一种必然趋势。

1.2 智能家电发展原因

智能家电发展的原因主要由以下几点：

（1）网络技术和通信技术的成熟和广泛应用。

（2）信息化水平的不断提高，逐渐达到支持智能家电产业大规模发展的水平。

（3）目前的互联网和基础设施和技术条件，为智能家电的发展做了必要的准备。

（4）用户对高水平家电的需求。

1.3 智能家电的特点与功能

同传统家用电器先比智能家电具有以下特点：

（1）网络化功能。各种智能家电可以通过家庭局域网连接到一起，还可以通过家庭网关接口同制造商的服务站点相连，最终可以同互联网相连，实现信息的共享。

（2）智能化。智能家电可以根据周围环境的不同自动做出响应，不需要人为干预。例如：智能空调可以根据不同的季节、气候及用户所在地域，自动调整其工作状态以达到最佳效果。

（3）开放性、兼容性。由于用户的智能家电可能来自不同的厂商，智能家电平台必须具有开放性和兼容性。

（4）节能化。智能家电可以根据周围环境自动调整工作时间，工作状态，从而实现节能。

（5）易用性。由于复杂的操作流程已由内嵌在智能家电的控制器解决。因此用户只需了解非常简单的操作。

智能家电并不是单指某一个家电，而应是一个技术系统，随着人类应用需求和家电智能化的发展，其内容也会更加的丰富，根据实际应用环境的不同智能家电的功能也会有所差异，但一般具备以下基本功能：

（1）通信功能。包括电话、网络、远程控制/报警等。

（2）消费电子产品的智能控制。例如可以自由控制加热时间、加热温度的微波炉，可以自动调节温度、湿度的智能空调，可以根据指令自动搜索电视节目并摄录的电视机等。（3）交互式智能控制。可以通过语音识别技术实现智能家电的与应控制功能；通过各种主动式传感器实现智能家电的主动式动作响应。用户还可以自己定义不同场景不同家电的响应。

（4）安防控制功能。包括门禁系统、火灾自动报警、煤气泄漏、漏电、漏水、等。（5）健康与医疗功能。包括监看设备监控、远程诊疗、老人/病人异常监护的。

2智能家电产品分类

智能家电可分成两类：一是采用电子、机械等方面的先进技术和设备。二是模拟家庭中熟练操作者的经验进行模糊推理和模糊控制。随着智能控制技术的发展，各种智能家电产品不断出现，例如，把数控技术和电脑相结合开发出的数控冰箱，具有模糊；逻辑思维的电饭煲、变频式空调、全自动洗衣机等。

智能家电的智能程度不同，同一类产品的智能程度也有很大差别，一般可分成单相智能和多项智能。单项智能家电只有一种模拟人类智能的功能。例如模糊电饭煲中，检测饭量并进行对应控制是一种模拟人的智能的过程。在电饭煲中，检测饭量不可能用重量传感器，这是环境过热所不允许的。采用饭量多则吸热时间长这种人的思维过程就可以实现饭量的检测，并且根据饭量的不同采取不同的控制过程。这种电饭煲是一种具有单项智能的电饭煲，它采用模糊推理进行饭量的检测，同时用模糊控制推理进行整个过程的控制。多项智能家电在多项智能的家用电器中，有多种模拟人类智能的功能。例如多功能模糊电饭煲就有多种模拟人类智能的功能。

2.1 智能家电所采用的控制技术

智能家用电器目前所采用的智能控制技术主要是模糊控制。少数高档次的家用电器也用到神经网络技术（也叫神经网络模糊控制技术），模糊控制技术目前是智能家用电器使用最广泛的智能控制技术。原因在于这种技术和人的思维有一致性，理解较为方便且不需要高深的数学知识表达，可以用单片机进行构造。不过模糊逻辑及其控制技术也存在一个不足的地方，即没有学习能力，从而使模糊控制家电产品难以积累经验。而知识的获取和经验的积累并由此所产生新的思维是人类智能的最明显体现。家用电器在运行过程中存在外部环境差异、内部零件损耗及用户使用习惯的问题，这就需要家用电器能对这些状态进行学习。例如一台洗衣机在春、夏、秋、冬四个季节外界环境是不一样的，由于水温及环境温度不同，洗涤时的程序也有区别，洗衣机应能自动学习不同环境中的洗涤程序；另外，在洗衣机早期应用中，洗衣机的零件处于紧耦合状态，过了磨合期，洗衣机的零件处于顺耦合状态，长期应用之后，洗衣机的零件处于松耦合状态。对于不同时期，洗衣机应该对自身状态进行恰当的调整，同时还应产生与之相应的优化控制过程；此外，洗衣机在很多次数的洗涤中，应自动学习特定衣质、衣量条件下的最优洗涤程序，当用户放入不同量、不同质的衣服时，洗衣机应自动进入学习后的最优洗涤程序——这就需要一种新的智能技术：神经网络控制。

3 智能家电的“学习”性

设神经网络家电的学习过程以期望信号和实际信号的误差趋于无穷小为目标，学习过程采用“时间能量目标”比较方法，达到某一目标的时间和能量减少并且趋于稳定，则学习过程结束。在洗衣机中，目标就是洗涤的干净程度，其量度标准是以进水时的浑浊度或漂洗后放水时的浑浊度为指标的。学习过程可以随机进行，也可在洗衣过程中进行。智能家电通常还进行用户习惯学习，使用户省去大量的状态设定操作，方便使用。一旦用户的习惯改变了，智能家用电器又能学习新的自动设定方式。例如，一台微波炉，用户用其加热牛奶的次数最多，而且都用“中火量”3分钟。当然，用户也用微波炉加热其他食品，但次数比加热牛奶的次数少，而且每次用的“火量”也不尽相同。这样，通过经验学习之后，微波炉自动把开机状态设定在“中火量”3分钟处，从而给用户省去了每次的重复操作，而当季节改变，随着用户加热牛奶方式的改变，智能微波炉又会自动学习新的设定方式。

几年前，伊莱克斯集团曾推出未来冰箱模式“屏幕冰箱”，这种“屏幕冰箱”因在冰箱门体上嵌入一台触摸式多媒体电脑而得名。它是迄今为止世界上智能化程度最高的冰箱。人们在生活中有时忘记一些重要的日子或数据，如妻子的生日，孩子的培训时间或者是妈妈的手机号，这些信息只需用手轻点一下就能得到，使用者还可以在厨房一边工作一边收看自己喜爱的电视连续剧或者新闻节目。“屏幕冰箱”可以与电视监视系统相连，用户在厨房里就可以看到门外的来访者。除了具备一台冰箱的功能以外，“屏幕冰箱”还能够帮助用户管理食物贮存，考虑到将来的商品都会在包装袋上加上电子条形码，“屏幕冰箱”可以通过扫描条码准确地传达不同的储藏室里存放了些什么食物、食品的数量和有效期等信息。

3.1智能家电的发展方向

未来智能家电主要将朝三个方向发展：多种智能化；自适应进化，网络化。多种智能化是家用电器尽可能在其特有的工作功能中模拟多种人的智能思维或智能活动的功能。自适应进化是家用电器根据自身状态和外界环境自动优化工作方式和过程的能力，这种能力使得家用电器在其生命周期中都能处于最有效率、最节省能源和最好品质状态。网络化是建立家用电器社会的一种形式，网络化的家用电器可以由用户实现远程控制，在家用电器之间也可以实现互操作。

3.2家用电器的智能基础

家用电器要实现智能化控制，必然把软件嵌人其内部，需要有智能理论指导进行软件编制．这些理论就是智能基础理论。现阶段，可以嵌入到家电之中的主要智能技术方法归

纳如下：

（1）启发式搜索。启发式搜索是人工智能求解中开发出来的对目标求解的最优化方法。它主要依靠和任务无关的信息来简化搜索进程，但它可以从任务中得到的启发信息来确定搜索方向，从而大大减少了优化时间。这种方法在洗衣机的程序选择过程中是十分有用的。（2）人工神经网络。人工神经网络控制最突出的功能是经验的学习。家用电器在运行中其参数会随着时间的迁移而变化，在神经网络不断运行中进行性能学习，预测出家电变化的趋向，以及在参数变化后的最优控制方法，从而保持家电始终处于一种优秀的工作状态。这种智能方法用于有运行损耗的动力系统中最有效，例如洗衣机、洗碗机等。

（3）模糊逻辑理论。模糊逻辑控制在家电指标控制中是一种极有效的智能化方法。这种控制方法所用的技术指标或任务是模糊的，这是因为人在日常生活中的感觉，包括触觉、嗅觉、视觉都是以模糊量描述的。以模糊控制方法控制家用电器更适合人类的智慧思维及处理过程。

（4）遗传算法。遗传算法是一种模拟自然选择及遗传的随机搜索算法，它的原则是适者生存，不适者淘汰。这种优化方法在家电中较适用于进行状态参数最优组合。在洗衣机中，可对洗涤过程的自适应优化；对电冰箱中的制冷过程自适应优化；空调机对外部环境包括室外季节、室内人员情况的自适应优化控制。

3.3智能化改变家电结构

随着技术的不断发展，智能家用电器结构也在不断改变。随着智能程度的进步、家用电器状态采样的传感器增加、状态显示器件水平的提高、控制元件的功率及能力的增强，家用电器在结构上也需要进行改进。

首先，随着家用电器智能水平的不断上升，家用电器的内、外部需要增加检测及采样点。这些采样检测点分为两种：一种是不同状态类型的采样点；一种是同一状态类型的采样点。智能电冰箱和非智能电冰箱相比，其不同状态类型采样点增加的有蒸发器压力、冷凝器压力、冷藏室风门开度等；同一状态类型采样点增加的有冷凝器温度、蒸发器温度、冷藏室温度、压缩机温度等。这些采样点的增加就要求其结构做相应的改进。例如，空调使用时，室内、室外的温度、湿度以及氧含量对其工作状态有很大影响，对智能家电外部环境进行检测要求智能空调结构必须改变。

其次，状态显示器件水平的提高对家用电器的结构也提出了改进的要求。液晶显示器、高亮度LED显示器以及特殊荧光显示器对家用电器的结构提出了相应的改进要求。

此外，控制元件及控制结构发展对家用电器的结构变化也有相应要求。例如，电磁炉产品功率控制模块的进步使得产品体积进一步减小，辅助电路也相应减少，但功率模块在体积减小的同时使产品的使用功率增加，这就要求对散热片空间做相应的处理，即需要改变结构。智能洗衣机有自动投放洗涤剂的功能，这就要求洗衣机要设置洗涤剂存放器及洗涤剂投放结构。

4 总结

论文的写作是一个长期的过程，需要不断的进行精心的修改，不断地去研究各方面的文献，认真总结。历经了这么久的努力，终于完成了毕业论文。在这次毕业论文的写作的过程中，我拥有了无数难忘的感动和收获。在经过思考后我的题目定了下来，是：家用电器的智能化现状及发展趋势。当开题报告定下来之后，我便立刻着手资料的收集工作中，当时面对众多网络资料库的文章真是有些不知所措，不知如何下手。在与其他同学和老师的沟通交流后，终于使我了解了应该怎么样利用资源，找了许多相关的论文，认真的阅读，总结笔记，为自己的论文打好基础。

通过这次论文我对电器的智能化和未来的发展方向有了一个比较深刻的了解。

写作毕业论文是我们每个大学生必须经历的一段过程，也是我们毕业前的一段宝贵的回忆。当我们看到自己的努力有收获的时候，总是会有那么一点点自豪和激动。任何事情都是这样子，需要我们脚踏实地的去做，一步一个脚印的完成，认真严谨，有了好的态度才能做好一件事情，一开始都觉得毕业论文是一个很困难的任务，大家都难免会有一点畏惧之情，但是经过长时间的努力和积累，经过不断地查找资料后总结，我们都很好的按老师的要求完成了毕业论文的写作，这种收获的喜悦相信每个人都能够体会到。这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，相信对我未来的学习和工作有很大的帮助。

参考文献

[1] 周新华.给予多Agentd的信息家电智能化研究[M].北京：人民邮电出版社，2009.

[2] 张志伟.家庭网络和信息家电:第二版[C]，北京：机械工业出版社，2008.

[3] 黄丽.面向家庭网络的蓝牙技术与研究[D]合肥：合肥工业大学，2003.

[4] 韩江洪.智能家居系统与技术[D]合肥：合肥工业大学，2005.

[5] 张维明.智能协作信息技术[M]北京：电子工业出版社，2002.

[6] 牛俊英.智能家电控制技术[M]北京：清华大学出版社，2009.

致谢

感谢学校和老师给我们提供这次学习与实践的机会，让我学到了很多知识。在这次毕业论文中同学之间互相帮助，共同商量相关专业问题,这种交流对于即将面临毕业的我们来说是一次很有意义的经历。在此要感谢所有在我做毕业设计中给予我帮助的所有老师和同学，特别要感谢我的毕业设计老师，是您的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业论文。老师对于学生总是默默的付出,尽管很多时候我们自己并没有特别重视论文的写作,没有按时完成老师的任务,但是老师还是能够主动的和我们联系,告诉我们应该怎么样修改论文,怎么样按要求完成论文相关的工作。老师的检查总是很仔细的，可以认真的看论文的每一个细小的格式要求，认真的读每一个同学的论文，然后提出最中肯的意见，这是很难得的。在此再次对老师表示衷心感谢！

由于本人水平能力的不足，论文中难免有错误和不妥之处，敬请老师批评指正。

2012年3月10日