馬振峰

【摘 要】隨著物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)大數(shù)據(jù)、增材制造、增強現(xiàn)實等新興技術(shù)不斷的涌現(xiàn)，智能產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)也不斷迭代更新。通過閱讀智能產(chǎn)品相關(guān)的期刊論文、碩博論文和已授權(quán)的專利，本文從智能家居系統(tǒng)、智能穿戴產(chǎn)品、無線通信協(xié)議、智能算法與大數(shù)據(jù)五個方面，論述了在這五個領(lǐng)域內(nèi)的開發(fā)技術(shù)，分析了現(xiàn)階段智能產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的發(fā)展特點及發(fā)展趨勢。

【關(guān)鍵詞】智能產(chǎn)品；物聯(lián)網(wǎng)；通信協(xié)議；智能算法；大數(shù)據(jù)

一、智能產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀

通過物聯(lián)網(wǎng)平臺，將大數(shù)據(jù)、傳感器、傳統(tǒng)設(shè)備、通信模塊連接成一個具有反饋功能的系統(tǒng)，進而讓其擁有智能化。當下智能產(chǎn)品應用于交通、智能產(chǎn)品應用于老齡人群、智能產(chǎn)品應用于工業(yè)、智能產(chǎn)品應用于教育。智能制造技術(shù)是在現(xiàn)代傳感器、網(wǎng)絡技術(shù)、自動化技術(shù)以及人工智能的基礎(chǔ)上，通過感知、人機交互、決策、執(zhí)行和反饋，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計過程、制造過程和企業(yè)管理及服務的智能化，是信息技術(shù)與制造技術(shù)的深度融合與集成，安全，高效。

（一）智能家居系統(tǒng)的開發(fā)

現(xiàn)階段的開發(fā)技術(shù)主要是基于ZigBee、Arduino等物聯(lián)網(wǎng)平臺，運用不同的傳感器裝置，進行信號的輸送，可測量當前天氣、空氣質(zhì)量、室內(nèi)溫濕度及室內(nèi)采光情況、火情以及漏水漏電等情況，同時可實現(xiàn)空調(diào)、門窗及門鎖安全可靠的遠程操作。利用Arduino物聯(lián)網(wǎng)平臺的便利性和 Yeelnik數(shù)據(jù)云平臺的免費性可設(shè)計了低成本的家居系統(tǒng)；徐振華[1]利用 ZigBee無線傳輸?shù)牡凸奶匦钥刂茢?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)功耗。利用W5100芯片設(shè)計了網(wǎng)絡模塊，實現(xiàn)了與互聯(lián)網(wǎng)安全可靠的數(shù)據(jù)通信，增加了網(wǎng)絡可靠性。再如，李劍[2]開發(fā)了一種空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其特征在于：包括數(shù)據(jù)處理模塊以及與數(shù)據(jù)處理模塊相連的空氣質(zhì)量檢測模塊、語音提示模塊、語音控制模塊、語音識別模塊、空氣調(diào)節(jié)控制模塊；在實現(xiàn)空氣調(diào)節(jié)的同時減少降低成本，不僅能夠與家庭服務機器人相結(jié)合，而且能夠進行智能化空氣調(diào)節(jié)，充分滿足了人們的日常生活。

（二）智能穿戴產(chǎn)品的開發(fā)

現(xiàn)階段的相關(guān)產(chǎn)品主要有智能手環(huán)、智能耳機、智能運動鞋。首先利用各種傳感器采集信號，將收集到的數(shù)據(jù)存到芯片，利用藍牙、局域網(wǎng)等通信協(xié)議進行交互。趙文苓基于藍牙4.0BLE芯片NRF51822、心率傳感器，心率算法及RSSI測距技術(shù)，開發(fā)了一款可穿戴心率監(jiān)測及防丟系統(tǒng)。為提升產(chǎn)品的人性化設(shè)計，采用移動互聯(lián)網(wǎng)視角下的智能產(chǎn)品服務設(shè)計，基于智能產(chǎn)品在特定情景下的感知與反饋，通過系統(tǒng)化的規(guī)劃和表達，對用戶的真實需求做出反應。借助靈活多變和深度適用的干預手段，完善功能實現(xiàn)和場景構(gòu)建，為某一領(lǐng)域內(nèi)的問題現(xiàn)象提供最優(yōu)化的解決方案。但是，當下市場上老年人開發(fā)的智能產(chǎn)品逐漸增多，產(chǎn)品的可用性卻并不高，通過感性工學的角度來研究與評估產(chǎn)品可用性，幫助研發(fā)和設(shè)計人員了解鏟平可用性的現(xiàn)狀與改進方向，為提升產(chǎn)品質(zhì)量提供指導，從而研制出更加適合老年人使用的智能產(chǎn)品。

（三）智能產(chǎn)品的通信協(xié)議

智能產(chǎn)品是一個多行業(yè)交叉的技術(shù)領(lǐng)域，很多設(shè)備廠商按照不同的接口標準與協(xié)議生產(chǎn)設(shè)備，傳輸協(xié)議有Z-Wave、Zig Bee、Bluetooth、All Seen、Blooth Mesh、Weave/Thread、Open Io T、Hi Link等十多種。不同的智能家電產(chǎn)品使用的無線協(xié)議不同等現(xiàn)狀導致智能家電產(chǎn)品連入物聯(lián)網(wǎng)時無法實現(xiàn)“互聯(lián)互通”，形成行業(yè)孤島。智能家居領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)包括標準與協(xié)議的問題。目前市面上廣泛應用的智能家居無線協(xié)議技術(shù)主要有：ZigBee、Bluetooth、Wi-Fi、紅外、PLC等。這些協(xié)議在各自的領(lǐng)域各有優(yōu)勢， 并各占一方市場。Wi-Fi傳輸速率最快，PLC的傳輸距離最遠，但是由于受到傳輸速率低等因素的限制，近幾年它的應用并不廣泛。紅外雖然操作簡單，但是只能實現(xiàn)點對點的通信，不利于組網(wǎng)，使用也受到限制。ZigBee因為具有功耗極低等特點而被廣泛使用。Zig Bee功耗低至μW量級，約為5.6μW，若每天使用Zig Bee100次，功率消耗僅為4mJ/h，與Wi-Fi對比，若連續(xù)收發(fā)200mA，3V的功耗約為2kJ/h，Zig Bee的功耗只有Wi-Fi的十萬分之一。ZigBee的基礎(chǔ)功耗遠低于Wi-Fi跟Bluetooth，在智能家居的應用領(lǐng)域占有一定的優(yōu)勢。雖然在短時間內(nèi)無法將智能家電的通信協(xié)議統(tǒng)一， 但是，眾多學者和我都相信未來智能家居產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢是一個相互兼容的局面。

（四）智能算法與大數(shù)據(jù)

伴隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計算的發(fā)展，智能產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)與大數(shù)據(jù)技術(shù)密不可分。產(chǎn)品的開發(fā)可根據(jù)自身發(fā)展狀況，對各個環(huán)節(jié)進行綜合考慮，并結(jié)合智能算法。相關(guān)算法主要有聚類分析、神經(jīng)網(wǎng)絡、灰色預測等。通過對數(shù)據(jù)的收集，相關(guān)系統(tǒng)可預測天氣情況、人流量、車流量。譬如電子支付的安全問題層出不窮，將相關(guān)數(shù)據(jù)與智能算法結(jié)合可以找出欺詐的數(shù)據(jù)的賬戶，避免企業(yè)和個人的損失。譬如楊維俊[5]開發(fā)了一種信貸反欺詐識別系統(tǒng)，其特征在于：包括申請模塊、分析模塊、數(shù)據(jù)庫、決策模塊和反饋模塊，同時系統(tǒng)還具有安全管理設(shè)計。分析模塊包括閉環(huán)人工智能系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)分析評分卡，并使用模糊匹配算法。針對不同地區(qū)、不同客戶及不同客戶業(yè)務場景，采用人工智能技術(shù)對反欺詐模型形成閉環(huán)處理，系統(tǒng)經(jīng)過自身自適應學習而對防欺詐模型自動調(diào)優(yōu)從而使得系統(tǒng)對申請防欺詐偵測達到最優(yōu)狀態(tài)。通過對用戶大數(shù)據(jù)分析從而得到評分卡，該系統(tǒng)可以通過參數(shù)化配置將評分卡模型嵌入到申請反欺詐處理流程中，從而幫助調(diào)查人員做出判斷。譬如，在現(xiàn)有路況條件下，把人、車、路綜合起來考慮，利用傳感器檢測技術(shù)、圖像處理技術(shù)，檢測車輛行駛狀態(tài)，使個體交通行為更加合理，提高了交通管理部門的決策能力。同時優(yōu)化信息傳輸系統(tǒng)，減少駕駛?cè)藛T的操作失誤、提高交通運輸系統(tǒng)的運行效率和服務水平、增強交通系統(tǒng)的安全可靠性、降低交通帶來的環(huán)境污染等多方面問題。

二、智能產(chǎn)品開發(fā)特點及趨勢

（一）智能產(chǎn)品開發(fā)特點

智能產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)涉及到多學科，智能硬件缺乏統(tǒng)一標準，產(chǎn)品服務創(chuàng)新質(zhì)量參差不齊，智能硬件產(chǎn)業(yè)規(guī)模繼續(xù)增長，智能硬件轉(zhuǎn)型重定位。

（二）智能產(chǎn)品開發(fā)趨勢

建立統(tǒng)一的多學科協(xié)同研發(fā)平臺；建立數(shù)字化樣機，實現(xiàn)仿真驅(qū)動創(chuàng)新；采用標準化、模塊化設(shè)計形成系列化產(chǎn)品開發(fā)能力；MBD/MBE設(shè)計信息與生產(chǎn)信息高度集成；進一步融合增材制造與拓撲優(yōu)化技術(shù)的創(chuàng)新設(shè)計；應用虛擬現(xiàn)實與增強現(xiàn)實技術(shù)的設(shè)計評審；虛擬現(xiàn)實將進入普通消費市場，內(nèi)容成主要掣肘。

【參考文獻】

[1]徐振華.基于ZigBee與Wi-Fi融合的智能家居系統(tǒng)研究與設(shè)計.中北大學.2018年.

[2]李劍.一種基于人工智能技術(shù)的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：中國專利，CN108679787A[P].2018-10-19.

[3]趙文苓.基于NRF51822的可穿戴心率監(jiān)測及防丟系統(tǒng)設(shè)計.成都理工大學.2017年.

[4]孫晶晶；何曙；袁雅青.智能家電之無線協(xié)議探討.家電科技.2017年：27-29.

[5]楊維??；李翼嵐.一種信貸反欺詐識別系統(tǒng)：中國專利，CN108765135A[P].2018-11-06.