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第3章 自動(dòng)化的典型應(yīng)用 本章內(nèi)容 家庭自動(dòng)化 汽車中的自動(dòng)化系統(tǒng) 智能交通 智能建筑與樓宇自動(dòng)化 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 形形色色的機(jī)器人 先進(jìn)制造技術(shù)與自動(dòng)化 軍事與國(guó)防的現(xiàn)代化 3.1 家庭自動(dòng)化 主要內(nèi)容 家庭自動(dòng)化的基本概念和發(fā)展概況； 家庭自動(dòng)化的主要功能和特點(diǎn)； 未來(lái)的家庭自動(dòng)化； 家庭自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中值得注意的問(wèn)題 一、家庭自動(dòng)化的基本概念和發(fā)展概況 家庭自動(dòng)化的總體目標(biāo)和技術(shù)手段 目標(biāo)：創(chuàng)造安全、高效、便捷、優(yōu)雅、舒適、節(jié)能和環(huán)保的居住環(huán)境。 手段：利用計(jì)算機(jī)、通信、檢測(cè)、人工智能、自動(dòng)控制、機(jī)器人等現(xiàn)代科技，通過(guò)對(duì)環(huán)境的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、對(duì)信息的綜合處理和對(duì)各種服務(wù)功能的優(yōu)化組合來(lái)有效地管理和控制家中的各種設(shè)備，使其很好地為我們服務(wù)。 家庭自動(dòng)化的內(nèi)容：生活服務(wù)與信息服務(wù) 家庭自動(dòng)化的發(fā)展 日本1978年提出了家庭自動(dòng)化系統(tǒng)的初步設(shè)想和實(shí)現(xiàn)方案； 美國(guó)1979年推出了實(shí)用性很強(qiáng)的X10家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，利用電力傳輸線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備互連，可以“即插即用”，得到了迅速推廣； 此后，很多國(guó)家相繼開(kāi)展了“家庭自動(dòng)化”或“智能家居”的研究，推出了很多種標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品； “家庭自動(dòng)化”最簡(jiǎn)單、最容易實(shí)現(xiàn)的形式是單獨(dú)控制每個(gè)設(shè)備，如冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、電腦及網(wǎng)絡(luò)等； 隨著各種有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的普及、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)家電/信息家電不斷成熟，“網(wǎng)絡(luò)化”已成為“家庭自動(dòng)化”的重要特征之一； “網(wǎng)絡(luò)化”不僅指家庭的電氣設(shè)備可以和電話網(wǎng)、移動(dòng)通訊網(wǎng)、互連網(wǎng)、電力網(wǎng)等外網(wǎng)連接，也指各種不同的設(shè)備可以相互連接起來(lái)，構(gòu)成內(nèi)網(wǎng)； 我們可以在家中的任意一個(gè)地方對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行設(shè)置和控制，也可在外面通過(guò)手機(jī)、電話、電腦等向家里的設(shè)備發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制； “網(wǎng)絡(luò)化”使各種數(shù)據(jù)、信息和功能可以共享； 例1：一個(gè)紅外探頭的檢測(cè)信息，既可以用來(lái)觸發(fā)防盜報(bào)警裝置，也可以用于燈光控制。 例2：顯示屏既可以用來(lái)看電視，也可以用于計(jì)算機(jī)，還可以用于可視電話等。 例3：只用一個(gè)遙控器，就可以在居室的任何地方操縱所有的家用電器家庭。 “網(wǎng)絡(luò)化”、“數(shù)字化” 、“智能化”使家庭自動(dòng)化系統(tǒng)越來(lái)越“聰明”，自動(dòng)化程度越來(lái)越高； “家庭自動(dòng)化”面向千家萬(wàn)戶，具有極大的市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿�，因而�?jìng)爭(zhēng)非常激烈，“家庭自動(dòng)化”正在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中不斷發(fā)展。 二、 家庭自動(dòng)化的主要功能和特點(diǎn) （1） 安全監(jiān)控及防災(zāi)報(bào)警自動(dòng)化 通過(guò)攝像頭、紅外探測(cè)、開(kāi)關(guān)門(mén)磁性探測(cè)、玻璃破碎探測(cè)、煤氣探測(cè)、火警探測(cè)等各種檢測(cè)裝置，自動(dòng)監(jiān)控是否有陌生人入侵、是否有煤氣泄漏、是否有火災(zāi)發(fā)生等； 一旦發(fā)生緊急情況就立即進(jìn)行自動(dòng)處置和自動(dòng)報(bào)警，及時(shí)關(guān)閉煤氣閥門(mén)、自動(dòng)噴水，向小區(qū)物管和警方報(bào)警，通過(guò)手機(jī)向房主報(bào)警； 還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在外面任何地方隨時(shí)監(jiān)控該安全系統(tǒng)，并在需要時(shí)查看住宅內(nèi)外的視頻信息； 門(mén)禁系統(tǒng)可以采用智能卡或每個(gè)人特有的指紋識(shí)別、眼睛虹膜識(shí)別等手段，安全性很高。 家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)示意圖 （2）家電設(shè)施自動(dòng)化 　 主要包含兩個(gè)方面：家電設(shè)施本身的自動(dòng)化；各種設(shè)備進(jìn)行相互協(xié)調(diào)、協(xié)同工作的自動(dòng)化。 例1：全自動(dòng)智能洗衣機(jī) 例2：智能冰箱 例3：智能微波爐 一種網(wǎng)絡(luò)化智能家電控制系統(tǒng)的示意圖 （3） 環(huán)境調(diào)節(jié)與節(jié)能自動(dòng)化 自動(dòng)監(jiān)測(cè)室內(nèi)的溫度、濕度、亮度等環(huán)境狀態(tài)值，并根據(jù)住戶的需要自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制； 能耗裝置可以根據(jù)情況自動(dòng)關(guān)小或關(guān)閉，以節(jié)約能源，降低費(fèi)用；例如： （4） 信息服務(wù)自動(dòng)化 通過(guò)局域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)各種信息服務(wù)功能，包括社區(qū)信息服務(wù)、物業(yè)管理服務(wù)、小區(qū)住戶信息交流、提供證券行情、旅行訂票服務(wù)、網(wǎng)上資料查詢、網(wǎng)上銀行服務(wù)、電子商務(wù)等； 用戶也可以隨時(shí)查詢各種費(fèi)用的情況，方便用戶對(duì)費(fèi)用進(jìn)行自我控制，避免嚴(yán)重超支，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)資源是否被盜用。 三、未來(lái)的家庭自動(dòng)化 “未來(lái)之屋”分布圖 “未來(lái)之屋”客廳的水族宮 “未來(lái)之屋”的構(gòu)成和特點(diǎn) 這座房子里共鋪設(shè)了83公里的電纜，分布著長(zhǎng)達(dá)幾公里的光纖數(shù)據(jù)線，連接著多臺(tái)電腦服務(wù)器，將房?jī)?nèi)的所有電器設(shè)備連接成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的家庭網(wǎng)絡(luò)； 在房間內(nèi)外都裝有各種類型的傳感器以及可以觸摸、感應(yīng)的開(kāi)關(guān)，并由計(jì)算機(jī)統(tǒng)一協(xié)調(diào)地控制著房間的燈光、通風(fēng)、溫度、濕度以及音樂(lè)等； 除了可以人工操作之外，大部分設(shè)備都是完全自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)和運(yùn)行。 在安全保障方面，門(mén)口安裝有微型攝像機(jī)，除主人外，其它人欲進(jìn)入門(mén)內(nèi)，必須經(jīng)攝像機(jī)通知主人，由主人向電腦下達(dá)命令，大門(mén)方可開(kāi)啟； 整個(gè)建筑根據(jù)不同的功能分為12個(gè)區(qū)，來(lái)訪者通過(guò)出口就會(huì)產(chǎn)生其個(gè)人信息并儲(chǔ)存到計(jì)算機(jī)中，包括他的指紋等； 當(dāng)主人需要就寢時(shí)，只要按下“休息”開(kāi)關(guān)，房子四周的防盜報(bào)警系統(tǒng)便進(jìn)入嚴(yán)密防范狀態(tài)； 發(fā)生火災(zāi)等意外時(shí)，住宅的消防系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)對(duì)外報(bào)警，顯示最佳避難方案，關(guān)閉有危險(xiǎn)的電力系統(tǒng)，并根據(jù)火勢(shì)分配供水； 住宅大門(mén)外裝有氣象情況感知器，可以根據(jù)各項(xiàng)氣象指標(biāo)，自動(dòng)控制室內(nèi)的溫度、濕度和通風(fēng)的情況； 地板中的傳感器能夠在15厘米的范圍內(nèi)跟蹤到人的足跡，感應(yīng)到有人到來(lái)時(shí)自動(dòng)打開(kāi)照明系統(tǒng)，離去時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，而且還會(huì)根據(jù)外面光線的強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)的燈光亮度； 會(huì)議室可隨時(shí)高速接入互聯(lián)網(wǎng)，24小時(shí)為蓋茨提供一切他需要的信息，并可以隨時(shí)召開(kāi)網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議； 大部分設(shè)備都可以通過(guò)有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，主人在回家途中只需通過(guò)手機(jī)，就可遙控家中的一切，包括開(kāi)啟空調(diào)、簡(jiǎn)單烹煮、讓浴池自動(dòng)放水和自動(dòng)調(diào)溫等； 廚房?jī)?nèi)裝有一套全自動(dòng)烹調(diào)設(shè)備，衛(wèi)生間里安裝有計(jì)算機(jī)控制的智能馬桶，可以隨時(shí)檢測(cè)主人身體狀況，如發(fā)現(xiàn)有異常，電腦會(huì)立即提示或發(fā)出警報(bào)； 豪宅里的一棵140多年的老樹(shù)也裝設(shè)了傳感器和自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)需水情況自動(dòng)進(jìn)行澆灌； 每一位客人在跨進(jìn)蓋茨家時(shí)，就會(huì)領(lǐng)到一個(gè)內(nèi)設(shè)微芯片的胸針，這是所有訪客體驗(yàn)這座科技豪宅都必須配備的； 胸針的功能并非單純的識(shí)別身份，主要用于把訪客個(gè)人的相關(guān)資料，包括偏好的溫度、濕度、燈光、音樂(lè)、影視作品等信息預(yù)先設(shè)定到胸針內(nèi)置芯片中，以便讓人與住宅之間展開(kāi)一連串令人驚奇的互動(dòng)活動(dòng)； 無(wú)論你走到哪里，電子胸針都會(huì)將信號(hào)傳給相應(yīng)的感應(yīng)器，感應(yīng)器再告訴中央電腦，中央電腦會(huì)分析訪客的種種喜好，再分別對(duì)大廳的空調(diào)、音響、燈光及影視系統(tǒng)等下達(dá)指令，使室溫倍感舒適、燈光明暗適度、并投其所好地播放音樂(lè)和影片； 一旦電視和音樂(lè)被選定后，它們會(huì)隨著人們從一個(gè)房間進(jìn)入另外一個(gè)房間，即使是在水池中，也會(huì)從池底“冒”出如影隨形的個(gè)性音樂(lè)； 環(huán)境的一切變化都是完全自動(dòng)的，并將伴隨著你完成整個(gè)豪宅之旅。 對(duì)家庭自動(dòng)化的一些展望 在未來(lái)的家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中，家庭網(wǎng)絡(luò)將貫穿整個(gè)家居，大大小小的家用電器都是真正的信息家電，甚至每個(gè)電器、感應(yīng)模塊、操作終端以及其他住宅設(shè)施都有單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)識(shí)別地址，方便訪問(wèn)和記錄事件； 許多原來(lái)功能單一的家電產(chǎn)品，如電視、音響、電飯煲等都將融入到信息家電系統(tǒng)中，由家庭中央控制系統(tǒng)統(tǒng)一安排和處理各個(gè)應(yīng)用終端； 家電產(chǎn)品的所有功能都將由家庭網(wǎng)絡(luò)中的專用模塊來(lái)完成，每個(gè)功能模塊都相當(dāng)于系統(tǒng)中的一個(gè)零部件，相互配合、協(xié)同工作；例如，顯示設(shè)備可同時(shí)用于看電視、操作電腦、上網(wǎng)等； 我們可以只用一個(gè)帶圖文菜單的小巧遙控器，完成對(duì)所有家電、窗簾、照明系統(tǒng)、浴室設(shè)施、報(bào)警監(jiān)視器等的控制； 中央處理器可以通過(guò)計(jì)算機(jī)視覺(jué)、語(yǔ)音識(shí)別、模式識(shí)別等技術(shù)，由人的身體姿態(tài)、手勢(shì)、語(yǔ)音及上下文等信息判斷出人的意圖并做出合適的反應(yīng)或動(dòng)作，主動(dòng)高效地為主人服務(wù)； 若有電話打進(jìn)來(lái)，“電話管家”會(huì)代你接聽(tīng)，并只在你所處的位置附近通過(guò)聲音或顯示屏提醒你，如果你正在看電視，電視音量會(huì)自動(dòng)降低； 未來(lái)智能機(jī)器人將成為家政服務(wù)的最佳人選，不僅所有苦、臟、累的活全由它包攬，而且還能模擬人腦的部分思維和功能，可以進(jìn)行學(xué)習(xí)、記憶、分析、識(shí)別、判斷等，既可以識(shí)別家人和陌生人，確保住宅安全，也可以和你下棋、做游戲，還可以逗你開(kāi)心，排遣心中的郁悶； 未來(lái)的電話，每個(gè)人只有一個(gè)號(hào)碼，無(wú)論對(duì)方身處何地，撥打這個(gè)號(hào)碼都能找到對(duì)方；如果打電話的是外國(guó)人，只要講最常用的幾種語(yǔ)言，電話會(huì)自動(dòng)翻譯，實(shí)現(xiàn)無(wú)障礙溝通； 人們出門(mén)也許什么證件和鑰匙都不用帶，個(gè)人身份識(shí)別系統(tǒng)已經(jīng)電子化和網(wǎng)絡(luò)化，能根據(jù)你的聲音、指紋、掌紋、虹膜、DNA、相貌特征等識(shí)別你的身份； 個(gè)人身份識(shí)別終端將遍布全球，社會(huì)醫(yī)療、保險(xiǎn)、理財(cái)、就業(yè)、進(jìn)出門(mén)、乘坐交通工具等都基于這個(gè)識(shí)別系統(tǒng)； 未來(lái)的新技術(shù)和新產(chǎn)品將使工作效率越來(lái)越高，例如思維集成芯片會(huì)自動(dòng)把你的思路按最佳方案整理出來(lái)，顯示在屏幕上；修改稿件可通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)按你的心愿進(jìn)行修改； 你的健康狀況及相關(guān)數(shù)據(jù)可以隨時(shí)通過(guò)健康監(jiān)視終端傳送給醫(yī)療機(jī)構(gòu)，還可以和醫(yī)務(wù)人員進(jìn)行視頻交流； 當(dāng)你出門(mén)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)向你提示一天工作日程安排及應(yīng)攜帶的物品； 當(dāng)你離開(kāi)后，不需要的電源會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢查水和煤氣的安全性，并啟動(dòng)防盜報(bào)警裝置，數(shù)字門(mén)鎖可以根據(jù)聲音、長(zhǎng)相、人體氣味等識(shí)別家人，決定是否開(kāi)門(mén)； 當(dāng)你不在家時(shí)，基于中央控制系統(tǒng)的“虛擬管家”會(huì)為你管理一切事務(wù)，包括安全防范、洗衣服、給花草澆水施肥、通過(guò)服務(wù)機(jī)器人打掃衛(wèi)生等； 當(dāng)你下班回家，自動(dòng)化系統(tǒng)在打開(kāi)大門(mén)的同時(shí)會(huì)解除室內(nèi)的防盜報(bào)警狀態(tài)，照明會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，亮度適宜，居室的溫度、新鮮空氣量和空氣潔凈度早已自動(dòng)調(diào)到令你滿意的程度。 四、家庭自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中值得注意的問(wèn)題 很多家庭已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了“網(wǎng)絡(luò)化”，但 “自動(dòng)化”還基本上停留在單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)； 主要原因是標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、成本高、操作不夠簡(jiǎn)單、維護(hù)困難等； 要使一般的家庭真正普及自動(dòng)化，就必須考慮老百姓的經(jīng)濟(jì)承受能力，注重產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，不能變相為“有錢(qián)人的游戲”； 人“舉手之勞”就能完成的事情就沒(méi)有必要自動(dòng)化，人應(yīng)當(dāng)與自動(dòng)化系統(tǒng)融為一體，作為其中的有機(jī)組成部分去發(fā)揮自己的作用； 應(yīng)重視環(huán)保與健康、人與電器的和諧等，不能將家變成一個(gè)充滿機(jī)器和嘈雜的地方； 家庭自動(dòng)化一直在不斷演變和發(fā)展，全面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化和自動(dòng)化指日可待； “家庭自動(dòng)化”必將成一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，并同時(shí)帶動(dòng)許多相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，具有著廣闊而美好的發(fā)展前景。y7T紅軟基地

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