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一、现状
在美国约有四万户家庭安装了智能家居系统，而在新加坡有三十多个住宅小区约五千户的家庭在家中安装了智能家居系统。智能家居系统是通过网络信号和主控收发器，将家居中的生活设备、安防设备、传感器等集合到一起的一个全面的互联网家居的控制系统。
中国在2000年出台的一项方案中提到，将建设智能化小康小区列入国家重点发展方向。据悉，国家将“智能家居”确立为技术创新重点专项计划，并投资将近15个亿用于支持该项目。国家建设部也提出要求，到2010年时，我国大中城市中，智能家居系统要普及超过半数的家庭。但在目前，实际情况却不容乐观。当前，市面上也出现了多种以智能家居为噱头的产品，但实现模式基本大同小异，且在“智能化”这一重点方面较为薄弱，只有极少的产品可以根据用户的行为进行自动定制，达到“智能化”。
二、关键技术介绍
1. 用户轨迹算法
用户轨迹这个概念经常用于对用户行为数据的获取方面。事实上，用户的一切操作、一切行为都能反映出这个用户的行为模式与生活习惯，甚至还能推断出多个用户之间的人际关系。
2.带权平均数
带权平均数，或称加权平均值。它的计算方式是：将每个数乘以它们对应的权重，先将各数相加求出总合，再以综合除以总的单位数。带权平均数的平均数大小不同于传统平均数，它不仅取决于每一个数值的大小，还取决于每个数值在综合之中所占的比重，即权重。在带权平均值中，若n个数x1，x2，…， xn的权分别是w1，w2，…， wn，x=—就成为n个数的加权平均值。
3.专家系统
专家系统是人工智能领域中一种常见的智能推理系统。专家系统由4个部分构成，即推理机（推理程序）、规则库（用户信息及专家知识归纳）、事实库（结论）、动态数据库。其中专家系统中最关键的就是规则部分，专家系统中的规则是从领域内的专家多年累积的知识与经验中提炼总结得出的，因此能够解决一些较为复杂的、因素繁多的、只有领域内的具备一定水平的专家才能解决的问题。
三、智能家居系统中的算法与应用
针对目前已有系统中常见的几个问题：
（1）大部分智能家居系统不具备 “智能”功能，只能实现部分设备的远程操作、设备的定时操作等普通的功能。
（2）目前智能家居的智能程度不足，无法适应用户行为习惯的变化，难以与用户的日常生活习惯相匹配。有时，智能算法生成的结果遇上了现实环境情况的不符，也没有进行修正，继续运行设备导致了能源上的大量浪费。
（3）智能家居系统模式不够轻盈灵便，以往智能家居系统固化在设备之中，属于C/S架构，这种架构导致用户数据采集麻烦，软件算法版本更新迭代复杂烦琐。
本系统针对这些问题，应用以上几种算法，提出了解决办法。以下为该系统的业务流程图。
首先，对每一次的用户操作都会通过用户轨迹算法进行采集整理，进而产生一次用户轨迹记录。在这里采用了AOP技术，即面向切面编程，此处将它作为一个日志采集的工具。
采集到的用户轨迹数据，需要具备一些必要的、有意义的信息，例如，操作用户的ID、操作的起始时间、操作的结束时间、设备的运行时间、操作的类型、操作的设备编号等信息，并生成一个用户记录存放进数据库，用于后续的算法使用。
算法阶段，需要对用户轨迹数据的整理过滤及生成专家系统的一阶规则，即初始智能任务的生成这两个方面的问题。
在对数据处理方面，设计了采集模型对象，并从采集范围、采样周期、样本时间片、样本相似度几个维度对用户轨迹数据进行分割。
智能任务的生成，主要就是数据中的各项时间根据操作的设备号、操作的类型进行分类处理计算，在经过了采集模型对数据的精简过滤后，带权平均数的方法就可以轻松应用，通过模型过滤得到的有效信息，可以轻松得出一份智能任务列表。
到了專家系统的部分，专家系统负责对初始的智能任务列表进行二次筛选过滤。先通过与专家交互获取到一些有价值的专业知识，开发人员根据获得的专业知识设计出对应的合理规则，并写入数据库构造成规则库。将智能任务列表放入已写好的推理程序中，根据规则库及一些现实情况进行分析过滤筛选，最终生成一份更加精确的智能任务列表，确保每个智能任务都是有效的、合理的。
有了智能列表之后，通过开发转换程序，对任务进行逐个转换，转换成能被硬件设备识别接收的信号，存入待执行列表，等待触发的操作。待指定的时间到达，再对设备发送执行操作。
经过以上步骤，就可以形成一个更加智能化的家居系统，同时也解决了一些令人头痛的现存难题。
本文主要介绍了对现有智能家居系统中存在的问题进行改进、研究开发的系统。该系统在解决问题的基础上，使用更加方便，且成本低廉。采用该系统可以构建更加智能化的生活，满足更多人的需求，使更多的人享受到更加优质的生活。
参考文献：
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摘要：简要介绍了电力线通信技术，分析了对利用电力线通信技术实现智能家居网络的载波技术、网络控制技术等组网关键问题，介绍了一种基于LonWorks技术的电力线智能家居网络解决方案。
基于电力线通信技术的智能家居网络系统，利用电力线通信技术通过电源插座完成家庭联网，并为家庭网络提供互联网接入和多媒体音视频业务，通过家庭服务器对接入家庭网络的信息家电、安全系统实行监控和管理。
一、电力线通信技术概述
电力线通信技术(PLC)是把载有信息的高频加载于电流，用电力线传输，通过调制解调器将高频信号从电流中分离出来，传送到计算机或其他信息家电，以实现信息传递的一种通信方式。目前PLC技术已经形成宽带接入型与家庭网络型两种发展模式，家庭网络型是指通过电力线在用户家中组建高速LAN。这种模式的PLC只提供家庭内部联网，即通过家庭的内部的普通电力线，进行组网连接家庭内部局域网。电力线通信技术有以下优点：信息家电可以通过电力线进行通信，无需另外布线，利用电源线实现智能家居网络成本较低；电力网是覆盖范围最广的网络，PLC技术可以轻松地渗透到每个家庭，其应用范围广泛；网络的接入点是电源插座，电源插座随处可见，数目较多且接插方便；不需要拨号，接入电源插座即接入网络；电力线载波通信较容易实现自动抄表、家居监控等功能。利用电力线载波通信技术实现智能家居网络最方便。
二、电力线智能家居网络的关键问题
2.1载波技术1)正交频分多路复用技术。低压电力线载波信道的传输特性的特点是具有时变性，衰减较大，而且各种干扰噪声复杂。为提高电力线网络的传输质量，电力线通信大都采用正交频分多路复用技术(OFDM)进行调制。即将串行数据转化为N个并行数据分配给N个不同的正交子载波，实现并行数据传输。这样既可得到很高的数据传送速率，又能够有效地抑制码间干扰。应用OFDM技术于电力线通信中具有明显的优越性。OFDM频带不仅利用率高，而且抗干扰性强，可以克服电力线上固有的高噪声、多径效应和频率衰减等现象，有效利用现有低压电力线实现高速数字通信。2)扩展频谱调制技术。这一技术的抗干扰和抗多径效应也较强。因此，也有一些厂家采用这种技术开发电力通信产品。扩展频谱调制技术在相对较宽的频带上扩展了信号频谱，降低了信号的功率谱密度，降低了电磁辐射，削弱了对其他通信系统的干扰。而且接收端通过窄带滤波技术提取有用信号，信号的信噪比很高，抗干扰性增强。另外，扩频通信可以实现码分多址。对于1Mbps左右的系统，应用扩频技术就可以完全满足传输容量的要求，且其设备简单，扩频调制方式较为经济。当传输速率要求在10Mbps及以上时，扩频技术实现起来较困难。在10Mbps及以上传输速率宜采用OFDM调制技术。
2.2网络控制技术目前，家庭自动化网络标准有许多种，较为成熟的有X210、CEBus和LonWorks等。1)X210是最早应用于家庭设备自动控制系统的。X210的控制模式为主从控制模式，信息是单向传输的，从控点只能接收主控点发来的信息，不能反馈。X210的系统信息的传输较慢(传送一个指令需时0.883s)，抗干扰性能差，可用节点数为256个，只能用于普通家庭中的简单控制和专项控制。但其价格十分低廉，而且安装使用较方便，如仅组建一个简单的家居智能网络，可以考虑X210技术。2)CEBus是一个较完整的开放系统，美国电子工业协会(EIA)于1992年正式推出，并定为IS260/EIA2600标准。它定义了在几乎所有传送媒体(Medium)中信号的传输标准，并要求控制信号在所有的媒体中都要以相同的传送速度(10Kbps)传送，从而有效地避免信号传输中可能出现的“瓶颈”问题。CEBus的抗干扰能力比X210强，控制功能亦十分丰富。但接口技术比较复杂，价钱较贵，在中国的应用不多见。3)LonWorks是由美国Echelon公司于1990年12月开发成功的全分布式智能控制网络技术。1997年8月，被EIA的集成家庭系统技术委员会定为家庭网络(HomeNetworking)的标准。Lon2Works完全支持OSI的7成协议，具有良好的开放性、互操作性，其网络系统组成以分布控制为控制模式。对于网络家电来说，只需要将已定义的的网络家电之间信息传递的语法和语义标准在应用层实现后，就能够实现不同厂商之间产品的相互兼容。LonWorks的分布式架构使其具有独立性，部分节点的故障不会造成系统瘫痪。LonWorks最基本的部件是同时具有通信与控制功能的神经元芯片，具有很强的通信能力和一定的数据处理能力。其抗干扰能力很强，其可靠度是这三种网络控制技术最高的(约99.8%)，并具有完善的开发系统和工具。LonWorks的分布式架构，每一个控制装置都可以有随插即用的功能，减免了二次拉线造成的成本，并避免了重新布线的不便。LonWorks可扩展性强，在将来对系统升级时，可充分利用原有资源，降低升级的复杂性及成本。上述三类家庭自动化网络技术都是各有其特点，组网时可根据实际情况进行选择。但如果要组建一个统一的、操作性强、功能完善、可靠性高、可扩展性强的家居智能网络，采用LonWorks技术是一个明智的选择。
三、电力线智能家居网络的组成
本文以LonWorks技术为基础，采用电力线载波技术来构建家居智能网络。该网络以分布控制、集中管理为控制模式，其网络系统可依靠网络节点完成自治的控制功能，通信媒体采用电力线。主控节点与家用电脑相连，可控制从节点的功能配置并监控从节点的状况，并且还负责与Internet的通信。通过主控节点可查看电表、水表、煤气表的读数，实现三表的集抄。从节点可接收从电力线传来的控制信息，完成自治的控制功能，同时反馈家电的一些状态信息。从节点由电力线网关、信息家用电器组成。在这个网络系统中，电力网关是一个重要的部件，它用于对网络信息的发送与接收。电力网关由基于LonWorks网络系统的LonTalk网络协议和神经芯片、电力线载波模块和耦合电路组成。
智能家具论文范文3
关键词 空间设计 空间分割 Hunt图书馆
分类号 G258.91
DOI 10.16810/ki.1672-514X.2017.04.022
Abstract This paper pays attention to the space design of Hunt Library， and describes the spatial layout， the use of color， the choice and the display of furniture and the application of high technology. Hunt Library’s smooth space layout， intelligent service environment and intimate details of service are worth studying.
Keywords Space design. Space division. Hunt Library.
图书馆室内空间设计是根据图书馆的使用性质，运用物质技术手段，创造出功能合理、舒适宜人的阅读环境，以满足用户的阅读和休闲需求的空间创造活动[1]。传统图书馆的空间功能主要围绕着藏书展开，在功能上也以书刊借阅为主。现代图书馆秉持平等开放的服务原则，在功能上突破了文献的藏与用，更多关注图书馆知识与信息中心功能的实现。因此，图书馆空间的功能开始以满足用户需求为发展方向，力图通过平衡与协调来创造一个提供成长的智慧环境。2013年2月，美国Hunt图书馆正式投入使用，作为现代智慧型图书馆的典型，Hunt图书馆从诞生起就备受瞩目[2]。本文通过分析Hunt图书馆空间设计特点，以期为我国图书馆的空间设计提供参考和借鉴。
1 Hunt图书馆简介
美国Hunt图书馆2013年获得图书馆建筑奖（AIA/ALA Library Building Award），定位为单位的智囊心脏。这座以北卡罗莱纳州前州长詹姆斯・B・亨特（James B.Hunt）名字命名的图书馆共七层，地下两层地上五层，总面积205 00平方米，藏书150万册，能容纳1700名读者[3-4]。Hunt图书馆由Snohetta建筑师事务所设计，本着低碳环保的原则，31%的建筑材料来源于回收资源，馆内采光注重自然光的使用，避免照明的浪费。Hunt图书馆在屋顶安装太阳能辐射板，利用太阳能为图书馆提供冷气和暖气。此外，还利用屋顶花园和雨水花园帮助进行有效的雨水管理，美化环境的同r还能调节馆内温度湿度[5]。正如图书馆馆长Susan Nutter所说，Hunt图书馆是一个对未来而不是过去负责的图书馆，需要为用户提供的不仅是一个阅读学习场所，更是一个集学习、研究、实验和合作的互动式交流的地方，将利用科技的进步推动学校科研和学术的成长[6]。
2 Hunt图书馆空间设计分析
图书馆的内部空间设计应该以满足并提升用户的图书馆体验为原则。Hunt图书馆从用户需求出发，注重细节服务，采用开放流畅的空间布局及性格鲜明的空间元素，设计、营造出独有的图书馆风格。其便捷智能的科技运用及人性化的家具设计，在方便用户使用的同时也体现了图书馆的智慧化和个性化。
2.1 开放流畅的空间设置
Hunt图书馆建在一个斜坡上，平面简洁，依地形坡度略有些偏转[7]。为了能够将馆内空间进行合理流畅地划分，设计师采用色彩、绿色植物及玻璃来营造出多变的空间布局。Hunt图书馆除了常规的学习区域和阅读区域，还增设了研习室、学术办公室、游戏实验室、创客空间、新生代学习共享空间及一个礼堂。为了保证采光，在地面的五层中，每一层都拥有开阔明亮的中庭空间设计，利用开放式的楼梯联系上下，不仅淡化了完全自由的立面，而且还可以为用户提供更多的相遇和交流的机会。楼梯间、设备间、复印室、自动售卖机等自由地布置在每一层中，突破了柱网的局限，以方便用户使用为第一原则。
Hunt图书馆的阅览区域共有两种，一是传统阅览区，二是雨庭阅览区[8]。传统的阅览区域被放置在Hunt图书馆的南端，三面环绕书架，另外一面朝向湖面，大片的幕墙玻璃带来充足的自然光线，保证阅览区域的照明。雨庭阅览区没有成排的书架和古板的座椅，取而代之的是各种形状各种摆放的舒适座椅。三个半圆的书架穿插在沙发、巴塞罗那椅、天鹅椅和高脚桌中，用户既可以在雨庭阅览区中自由阅读，也可以和同伴在此讨论问题，甚至还可以在沙发上晒太阳打盹。
为了最大程度地拓展用户学习空间，Hunt图书馆设计了仓储式书库，以配合传统书库的使用。传统书库仍然采用开放式书架的方式，存储近年来出版的近三万册图书。仓储式书库名为“书虫（BookBot）”，利用机器人存取系统自动分拣图书，用户只需要在交互设备上的检索目录系统中挑选好需要借的图书，系统就会指使机器人找到图书所在的位置，将图书传递到取书台，用户凭有效证件借阅即可。
Hunt图书馆重新定义了图书馆的学习区域，为用户提供了研习室、创客空间、实验室以及共享空间。Hunt图书馆设置了100多间大小不同的研习室，除了配备视频会议所需要的传讯设备和笔记本外，室内的三面墙壁均设置为可供书写的面板[3]。Hunt图书馆三层设置了新生代学习共享空间，共享空间里既有开阔的阅览区，也有游戏实验室、视觉实验室、创意工坊及各种数字媒体的制作场所。新生代学习共享空间各实验室之间没有围墙的阻隔，整个共享空间呈现出开放一体化的格局，方便用户在不同功能区域之间转换。
2.2 性格鲜明的空间元素设计
对于图书馆而言，不同的空间元素营造出不同的空间环境，而不同的空间环境就容易形成不同的空间性格[9]。图书馆在空间布局与设计时，需要考虑运用不同的空间元素，构建出与用户相协调的空间环境以提升用户舒适度。Hunt图书馆注重运用特点鲜明的空间元素装饰内部空间，给予读者美好的视觉享受和精神放松。
首先，在色彩的选择和运用上，Hunt图书馆大胆并且富有个性化。黄色为楼梯的专用色彩，楼梯的扶手和阶梯都涂上了鲜艳的黄色，在阳光的照射下给人眼前一亮的感觉。电梯间为蓝灰色，大厅为银白色，多媒体展示厅和临时工作人员用房则采用紫色。不同功能区采用不同的颜色既摆脱了传统图书馆呆板的形象，而且还能增加图书馆各功能区的辨识度，醒目地吸引目标用户。其次，Hunt图书馆对地面的设计主要体现在两点上：一是利用地面色彩和纹理的起伏变化来分割和连接不同的功能空间，如位于南端的传统阅览空间地毯选择黄色，与楼梯的黄色相连接，增加空间的开阔感和一体感；二是利用地面上的各种标语来标识区域和进行读者引导。再者，在图案的设计和选择上，Hunt图书馆秉持一贯的大胆创新风格，根据不同的空间选择不同的装饰图案。例如在阅览区，图案的选择以平和优雅风格为主，辅之以一些标识性的图案。在共享空间、实验室和创客空间中，图案的选择则以幽默搞怪风格为主，注重利用色彩和投影增加空间的动态感和创造性。
2.3 便捷智能的科技运用
Hunt图书馆以计算机科技的运用为基础，力图通过科技的力量推动学校教学和科研的进步。便捷智能的科技运用，为用户提供了一个具有前瞻性的智慧场所[10]。Hunt图书馆对科技的运用首先体现在自动化存取系统“书虫”上。“书虫”系统拥有18 000个书箱，依靠人机交互系统自动分拣和存储200万册实体图书。用户既可以在图书馆局域网中借阅“书虫”的图书，也可以在移动设备上借阅。除了自动化存取系统，Hunt图书馆还拥有高性能的研究系统及大规模的可视化“云”。图书馆内随处可见各种高清显示屏，研究人员可以进行云计算和云存储。Hunt图书馆在正门的入口处设置了一个组合型的大屏幕墙，用户可以以触摸的形式使用屏幕上的维基有声百科。研习室内设置视频会议传讯设施，让用户能够远程参加各种会议，或者邀请其他人员参与讨论之中，实现与世界各地同行同步交流。除此之外，Hunt图书馆还采用了很多其他的先进技术，如创客空间内的3D打印技术、原型建模设备、数字媒体生产设备及投影仪和便携式移动设备等。
2.4 人性化的家具设计与陈设
家具的设计与陈列，不仅关系到用户在图书馆的阅读体验，而且也影响了图书馆空间环境的整体风格。图书馆的家具主要包括了图书馆的桌椅和书架，这些家具除了具有实用功能外，还可以调节图书馆内部空间关系，转换图书馆空间功能，从而提高图书馆空间利用率[11]。从形态上看，Hunt图书馆的书架总共有三种，一种是在雨庭阅览区的半圆书架，一种是普通阅览区的完全封闭式书架，还有一种是仓储式书库的密集书架。在雨庭预览区中，半圆书架穿插在各桌椅中，看似随意的布局却能带来一种放松自由的感觉。完全封闭式书架即传统的上下封顶书架，分布在普通阅览区中，配合普通阅览区方方正正的桌椅，摆放在靠墙的位置。密集书架位于仓储式书库中，由一个个金属箱组成，高度超过十米，排列紧密。
丰富多样的各类桌椅是Hunt图书馆的重要特色，全馆共有75种不同形态的1750张座椅，分布于全馆的各个角落[3]。Hunt图书馆的座椅不仅具有多种形状，在颜色上也非常丰富。如位于雨庭预览区的沙发有黄色、紫色还有蓝色，天鹅椅以红色为主，巴塞罗那椅则是蓝色的。再如休闲区的弧形沙发，蓝色黄色交错，不仅视觉上给予用户强烈的冲击，而且还能够给予空间流畅的弧度感，起到空间分割的作用。
3 Hunt图书馆空间设计带来的启示
Hunt图书馆运用巧妙的空g设计和智能化的新技术打造了一个全新的智慧型图书馆。总结Hunt图书馆的空间设计，其以用户为中心的设计视角、流畅的空间布局、智能化的服务环境以及贴心的细节服务都值得我国图书馆学习。
3.1 以用户为中心的设计视角
一般而言，图书馆的服务理念决定了图书馆的发展方向，图书馆的发展方向又决定了图书馆的空间设计[12]。以用户需求为中心是Hunt图书馆空间设计的原则之一。从空间功能的划分到空间元素的布置，从空间家具的设计和陈列到各种新技术的运用，这些都充分地说明了Hunt图书馆以用户为中心的设计视角。在现代信息技术条件下，图书馆改变了藏与用的服务模式，更多地向智慧服务方向发展。因此，传统的尽量收藏更多的书刊和实物资料的设计原则已经不再适合现代图书馆的发展，我国图书馆要转变片面追求大馆舍、大空间的思想，坚持以用户为中心的原则，从用户的角度去考虑空间功能的划分和空间元素的布置，为用户营造出更加舒适、智能的服务环境，增强用户对图书馆的使用好感。
3.2 创新图书馆空间布局，提供社交化服务空间
图书馆的建筑空间体积庞大，服务距离、阅览效果、活动空间布局等诸多因素都应该考虑在内[13]。Hunt图书馆在进行空间功能划分时注重整体空间的流畅性和连接性，各个功能分区突破了柱网的限制，巧妙地运用了色彩、植物和玻璃进行空间划分和连接。再者，将图书馆打造成集学习、研究、实验和合作的互动式交流场所是Hunt图书馆的服务愿景。因此，在空间功能布局上，Hunt图书馆更加注重学习和交流场所的设置，为用户提供具有社交属性的服务空间。作为承担着科研服务的学术性机构，图书馆在空间设计上要注重分割出群体活动所需要的空间，设置研习室、会议场所、讨论室及实验室等，让用户能够利用图书馆的空间资源开展沙龙、小组讨论和实验设计等活动。同时，图书馆在空间设计时还应该设置足够的绿化和休闲空间，利用这些元素巧妙地连接各个功能分区，增加图书馆空间的流畅性和整体性，为用户营造出轻松休闲的阅读环境。
3.3 营造智能化和自助化的服务环境
现代信息技术的运用，不仅能够增加图书馆的科技感，还能够将图书馆打造成学术科研平台，吸引更多的用户利用图书馆资源。作为用户学术研究不可或缺的部分，图书馆在进行空间设计时要注重运用现代信息技术，为用户营造智能化和自助化的服务环境。以Hunt图书馆为例，自动存取系统的使用让Hunt图书馆成为一个“看不到书”的图书馆。各种高清显示屏的运用，让用户能够在图书馆内自由地进行云计算和云存储。还有游戏实验室和创客空间内的设备，实现用户从创意构想到成品展示的过程。除了对一些信息技术进行运用外，图书馆还应该注重对节能新技术的运用，如太阳能技术、自然水冷系统、智能化楼宇管理系统等。利用这些新技术不仅能够起到节能环保的作用而且还可以节约图书馆建设成本，为图书馆带来良性循环。
3.4 注重人文关怀，关注细节设计
注重人文关怀是图书馆服务的基本原则之一，人文关怀不仅体现在图书馆提供的平等公平服务上，还体现在图书馆的一些细节服务上。为了给用户营造出轻松自由的阅读环境，Hunt图书馆给用户提供75种不同形态的座椅。在研习室中，Hunt图书馆用懒人沙发代替了传统的方正型桌椅，用户可以更加放松地讨论和学习。再者，为了避免书架太高用户拿不到最顶层的图书，Hunt图书馆严格控制阅览室中的开放式书架高度，避免因为书架的高度给用户带来麻烦。我国图书馆在一些空间元素的设计和选择上，也要注重人文关怀，将细节服务发挥到最佳状态。如在标识的设计上，要充分考虑图书馆的建筑风格、空间规模、地理位置和色系字号等因素，做到标识清晰醒目。在图书馆家具的选择上，要尽量选择符合人体工学的家具，让用户能够在更舒适的环境中阅读。此外，图书馆还应该设置一定数量的无障碍服务设施，为特殊用户群体提供更加贴心的服务。
4 结语
Hunt图书馆以用户为中心的理念贯穿其空间设计的各个方面，本文以Hunt图书馆的空间设计为研究对象，分析了Hunt图书馆的空间布局、色彩的运用、家具的选择与摆放及高科技的运用。经过分析可知，Hunt图书馆流畅的空间布局、智能化的服务环境及贴心的细节服务都值得我国图书馆学习。国内图书馆在进行空间设计时要树立以用户为中心的设计观念，创新图书馆空间布局，提供社交化服务空间，利用高新技术营造出智能化和自助化的服务环境，注重人文关怀和细节服务。
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智能家具论文范文4
【关键词】智能家居；泛在性；垂直切换；实时性
A Vertical Handoff Solution in Heterogeneous Wireless Networks for the Use of Smart Home
LIAO Wen-jin
（College of Communication & Information Engineering Nanjing University of Post & Telecommunition， Nanjing Jiangsu 210003，China）
【Abstract】Aimed at the need of the ubiquitous control of smart home system by multi-mode terminal， this paper uses vertical handoff in the current remote control system and introduces a heterogeneous wireless vertical handoff solution. The key point of this solution is that vertical handoff is divided into near-end handoff and far-end solution， considering the terminal’s mobility and position. The near-end handoff solves the problem of terminal authentication and packet loss when changing from WLAN or WCDMA to Zigbee. The far-end handoff provides a best network and can improve the real-time control for multi-mode terminal visiting smart home system by mobility- adaptive handoff algorithm.
【Key words】Smart home；Ubiquity；Vertical handoff；Real time
0 引言
当前移动蜂窝网络技术、无线局域网技术以及无线个域网技术被广泛使用，多无线网络覆盖与终端多模化，使移动终端具备了多网络接入能力。在此情况下，拥有多模终端的用户希望泛在（任何时间、任何地点）控制智能家居系统，采用像GSM网络[1]这种单一的网络模式已不能满足多模终端远程控制智能家居系统的需要。
目前智能家居系统控制的实现方案多集中在家庭侧，通过在家庭网关上实现家庭内部无线网络与Internet的互联互通来达到控制的目的[2-3]。这些方案虽然利用家庭无线网关解决了内外无线网络协议间转换的问题，却没有考虑多模终端泛在控制的应用场景。在异构无线网络环境下，多模终端会基于所处的无线网络环境及位置自主地进行网络选择或垂直切换，以期获得最佳的网络服务。因此本文将垂直切换技术应用到智能家居系统控制中，设计一种垂直切换方案，以支持多模终端泛在控制智能家居系统的应用场合。
1 异构网络切换结构
本文以基于Zigbee技术组网的智能家居系统为例，将Zigbee、WLAN及WCDMA作为多模终端远程访问智能家居系统的三种异构无线网络接入方式。图1给出了一种实现智能家具系统泛在访问与控制的异构网络切换结构。
图1 网络切换结构
该切换结构基于多模终端位置将垂直切换分为远程端切换和近程端切换。远程端切换主要针对多模终端远程访问控制智能家居系统的需要，积极主动地感知所处网络环境与状况的变化，及时触发网络切换，从而为多模远程访问智能家具系统始终提供最佳的网络状态与连接服务。近程端切换主要针对多模终端从外部进入到家庭网络环境（Zigbee网络），出于网络费用的考虑而由WLAN或WCDMA切换到Zigbee网络的情况。
2 近程端切换方法
2.1 网络切换的考虑
当多模终端由WLAN或WCDMA向Zigbee网络切换时，存在着两个问题：一是切换的认证问题，即多模终端在网络切换前后的身份认证问题；二是切换所带来的丢包问题，这主要是由于切换时的网络暂时中断引起的。
针对上述两个问题，这里提出基于网关协助的网络切换方法，即由家庭网关实现多模终端身份认证与丢包重传。网关为每个访问智能家居系统的多模终端提供唯一的ID并为开辟一个数据暂存区。当切换发生时，网关会将到该多模终端的数据暂存，多模终端进入Zigbee网络后会向网关请求认证其ID，网关确认后，将对应的暂存数据通过Zigbee网络发送给该终端。
2.2 网络切换触发机制
为了保证多模终端切换并接入到一个稳定的Zigbee网络，将Zigbee网络的链路质量指示LQI作为触发切换的指标。
当多模终端发现Zigbee网络时，以周期T对网络的LQI信息采样，获得n个采样值。用样本均值表征网络的状况水平：
■ =（■LQIi）/n （1）
可以切换到Zigbee网络的条件如下：
■>LQIo 切换■≤LQIo 不切换 （2）
其中LQIo表示Zigbee网络可接入的LQI最小值。
3 远程端切换方法
远程端切换的目标是为远程控制智能家居系统的多模终端，提供最佳的网络连接，以提高远程控制的实时性。接收信号强度（Received Signal Strength， RSS）作为网络状况的表征常被用为网络切换的判决指标。终端通过扫描无线网卡RSS的变化来触发切换，其切换常采用一种固定阈值的切换算法[4]。考虑到终端的移动性，这里提出了一种移动自适应的网络切换算法。
3.1 网络发现
网络发现是整个切换过程很重要的一步。考虑到WLAN覆盖范围小而WCDMA覆盖范围大，因此在网络发现阶段多模终端主要通过扫描无线网卡发现附近可用的WLAN为切换过程提供网络选择。这些可用的WLAN构成了一个候选网络集合C。论文[4]采用了固定阈值与迟滞电平来选择一个无线网络进入C的方法。但是该方法缺乏对网络稳定性的考虑，当多模终端选择接入到一个不稳定的无线网络时，极易产生乒乓效应，降低了切换的效率。为此，这里引入网络波动度作为选择一个网络进入C的判断指标。
多模终端定期扫描无线网卡，对其周围的WLAN以周期T进行均匀采样，样本序列记为（RSS1，RSS2，L，RSSN） 。对于每一个WLAN，RSS的波动度S计算公式为：
S=■RSSi-■/ N （3）
式中■为对应WLAN的RSS样本均值，它体现的是网络当前RSS的平均水平。
对于某个WLAN，判断它能成为一个候选网络的公式如下：
S
其中σo为RSS的稳态阈值，它表示MT进行正常通信所能忍受的最大网络波动。
3.2 网络切换判决
3.2.1 当前服务网络为WCDMA时的切换
考虑到WCDMA的带宽低，因此多模终端在移动的过程中总是试图切换到带宽高的WLAN。在这种情况下，触发切换的条件是发现是否有可用的WLAN，主要的依据是判断C是否为空。若C不为空，则选择■最大（距离终端最近）的WLAN作为切换的目标网络。
3.2.2 当前服务网络为WLAN时的网络切换
为了使切换算法具有移动自适应性，这里定义了一个阈值动态调节因子：
ΔRSS=RSS1×α■ （5）
其中RSS1为调节系数，k为比例因子，v为终端移动速率。（RSS -■）反映了终端移动行为，（RSS-■）>0说明其在做接近AP的运动，此时切换并不那么紧迫，因此ΔRSS给个较小值；相反，终端正在远离AP，速度越快，切换越紧迫，因此ΔRSS给个较大值。
网络触发切换的条件如下：
RSS
切换时，当C为空时或终端速度多快时（v>vo）将直接切换到WCDMA网络，否则将从C中选择切换的目标网络。
3.3 网络切换执行
切换执行是当切换触发时，多模终端向网关进行注册并获取注册确认的过程。整个注册过程完成终端身份的认证与数据传输通道的变换。当多模终端首次访问智能家居系统并认证通过后，网关为其分配一个唯一ID号。切换时，网关利用ID识别终端身份，防止未授权的访问。多模终端发现新的接入点之后通过动态IP地址分配协议获取新的IP地址，然后向网关发送包含ID与IP地址的注册数据包，网关进行确认之后，多模终端将数据发送的通道切换到新的接入点上，完成切换过程。
4 结束语
本文在现有的智能家居远程控制系统中引入了垂直切换机制，设计了多模终端在近程端与远程端的网络切换方法，满足了多模终端泛在控制智能家居系统的应用需求。此外，本文提出的切换方案虽然是针对智能家居应用提出的，但同样也适用于像智能交通、智能农业与智慧医疗等物联网的其他应用场合，因此具有较好的应用价值。
【参考文献】
[1]郑一力，李胜，王永泽，等.一种远程无线智能家居控制系统[P].中国专利，CN102880158A，2013-01-16.
[2]满莎，杨恢先，彭友，等.基与ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计[J].计算机应用，2010（9）：2541-2544.
[3]郭稳涛，何怡刚.智能家居远程控制系统的研究与设计[J].计算机测量与控制，2011（9）：2109-2112.
智能家具论文范文5
【关键词】 App图标；原型理论；突显性；相似性；后天习得；应用
一、相关知识
1、App图标和设计形式
（1）App图标。App是Application的简称，常用于表示智能手机、平板电脑上的第三方应用程序。[1]App图标一般由“图形”或者“图形”和“文字”共同构成。点击（或触屏）App图标即可进入相应的应用程序。可见，App图标是智能手机、平板电脑实现人机交互的第一个入口，对于应用程序的传播和推广至关重要。
（2）App图标的设计形式。目前App图标的设计形式主要分为两种：扁平化和拟物化。[2]①App扁平化图标。App扁平化图标，是摒弃高光、阴影、透视感等效果，通过抽象、简化、符号化的设计元素来表现的。界面上极简抽象、矩形色块、大字体、光滑、现代感十足。App扁平化D标交互核心在于功能本身的使用，去掉了冗余的界面和交互。业界普遍认为扁平化形式的图标正式推出是在2012年秋季，微软了“新一代的操作系统Windows 8”。这是一款颠覆传统界面设计风格的操作系统，摒弃了拟物化图标，而采用扁平色块与文字内容及图形结合展示每一款应用，意图消弱交互过程中用户理解图标这一步骤。[3]②App拟物化图标。拟物化形式的图标，是模拟现实物品的造型和质感，通过叠加高光、纹理、材质、阴影等效果对实物进行再现，也可以适度变形和夸张，界面模拟现实物体，交互方式也模拟现实生活的交互方式。拟物化图标属于智能手机、平板电脑传统的图标设计形式，目前主要用于游戏类App的图标之中。
2、原型理论
原型理论是由美国心理学家Eleanor Rosch 与其他学者们在1970年建立的。[4]它是认知科学中的一种分级归类模式，即同一范畴的成员不是由共同的表征决定的，而是由原型与边缘成员之间的家族相似性决定的；范畴的边界是模糊的。原型理论所说的原型就是一个概念范畴或语言范畴中最具有突显性、代表性的成员，所有其他成员与原型具有相似性。[5]
Eleanor Rosch 1975 的论文“语义范畴的认知表征”中，描述了如下的实验：她请了 200 位美国大学生，问他们下列哪些项目是“家具”这个概念范畴的好例子？结果显示如下。
1-椅、2-沙发（sofa）、3-躺椅（couch）、......、50-火炉（stove）、54-冰箱（refrigerator）、60-电话（telephone）。这样的排序表明：当我们想到“家具”这个概念范畴的时候，常常提起“1-椅、2-沙发（sofa）”。因为它们是“家具”这个概念范畴中最具有突显性、代表性的成员。
虽然人们可以从文化细节上区别这份清单，但重点在于这样的范畴内分级现象，是在所有文化中都存在的。进一步的证据显示，在实验中范畴内的某些项目比起其他项目更特别，这些证据包括了：
A.反应时间：更具原型性的项目的作答反应时间较短。
B.提示：以高层次范畴（上层）提示以后，在受测者比较两个字词的相同性时，确定的速度比较快。
C.示例：要求受测者说出一些范畴的示例时，越具备原型性的项目越常被提到。
二、APP图标设计中原型理论的应用
1、“突显性”的应用
原型理论认知上的“突显性”是指当提到一个范畴时，人们首先想到的是这个范畴的原型成员。因为原型成员较其他成员更具这个范畴的特性、最容易识别。
（1）形状和颜色。对于APP图标，人们首先是视觉上的感知，即形状和颜色。依照原型理论，在许多不规则的多边形中，“规则的正方形、圆形、三角形”最具认知上的突显性。也就是说，无论顺序如何排列、放置在何处，人们一眼就能分辨出这些形状，即它们是辨认某一类形状的原型成员；黑色和白色是人眼最具分辨能力的色彩，色相环中的互补色在颜色搭配上最具人们认知的突显性。这些规则都是我们在设计App图标时应该考虑的。特别是在扁平化App图标的设计中，对于突显性应用的尤为突出。扁平化图标设计的第一个要素就是“极简”，即追求简洁、简单、易于识别，反对使用复杂的、不明确的元素。因此在设计时，应当尽量使用由“规则的正方形、圆形、三角形”所构成的图形，配色上尽量使用人眼分辨能力较强的配色方案。也就算说，构图和配色上尽量使用相关概念范畴中的“原型”。这样设计出来的APP扁平化图标，虽然线条简洁、颜色简单，但是由于采用了“原型成员”的形状和配色，依然可以准确的表达图标所代表的意义，便于浏览者快速识别。
（2）出现的高频性。对于APP图标，人们对其的感知还有一个重要的方面，即APP图标的代表物是否具备“出现的高频性”。代表物出现的频率愈高，人们对其就愈熟悉，经验也就愈多，对其的认知度也就愈强，也就是其“突显性”愈强。因此我们在进行APP图标设计时，其代表物要具有“出现的高频性”。
比如，我们要设计一个与“中秋节”相关的App图标。首选的代表物一般是“月饼”图案或者“月饼”和“圆月”组成的图案。因为“月饼”和“圆月”是人们提到“中秋节”这个概念时出现频率最高的“代表物”，即“中秋节”概念范畴中的“原型”。如果我们选择“玉兔”作为代表物，而“玉兔”只是“中秋节”概念范畴的“边缘成员”，也就是在人们提到“中秋节”这个概念时它出现的频率较“月饼”和“圆月”低，将它作为“中秋节”相关的App图标代表物显然不如“月饼”和“圆月”恰当。
2、“相似性推理”的应用
原型理论中，范畴是由该范畴成员之间的相似性决定的。当呈现新的成员时，根据范畴特征匹配可以估算出它与原型的相似性。在进行APP图标的设计中，“相似性推理”主要用于一族APP图标设计的一致性和某一个APP图标代表物的组合设计上。
（1）一族APP图标设计的一致性。在设计一族APP图标时，首先要考虑到的是应该有利于培养用户的使用习惯。作为用户，他们也是希望尽可能快地进入潜意识习惯，将注意力集中在自己所要做的事情上。因此设计智能手机、平板电脑的一族APP图标时，要注意保持形式上的一致性。比如，设计开机界面的一族APP图标，虽然它们代表的App不同，但是它们的尺寸和设计风格都应该保持一致性，而且内容相近的App图标应该排列在一起。显然，这种一致性的设计正是原型理论中范畴成员之间“相似性推理”的应用，它能帮助用户很快进入潜意识习惯，方便用户使用。
（2）某一个APP图标代表物的组合设计。有时我们进行某一个APP图标代表物的组合设计，也需要用“原型理论中范畴成员之间的相似性”。比如我们设计一个“天气预报”App的图标，可以使用“一朵云彩”为代表物，但是总觉得仅用它来表现“天气预报”这个概念，其力度还是有所欠缺，因此需要再找一个代表物与其组合。根据“原型理论中范畴成员之间相似性”，我们可以在“天气预报”这个概念的范畴里去找其它成员，比如找“20℃”这样的字图案与“一朵云彩”图案进行组合。于是一个比较完美的“天气预报”App图标代表物的组合设计就出来了。这也就是说，由于“范畴成员之间存在相似性”，将范畴内的成员进行组合，提高概念的表现力度。
3、“属性的后天习得”的应用
经典范畴理论认为：范畴的边界是明确的，范畴具有闭合性。范畴内所有成员地位相等。特征（属性）具有先天性。而原型范畴理论认为：范畴的边界是不明确的，范畴具有开放性。范畴成员之间的地位是不相等的，具有家族相似性。原型样本的属性是后天习得的。
显然，对于普通大众来讲，对于许多概念范畴的认知都是遵循“原型理论”关于“源自生活经验”、“与原型相似匹配”这样的认知分类规律进行的。只有专业人士才有可能对其本专业有“经典范畴理论”的分类能力。所以，进行APP图标设计时，遵循“原型理论”的“原型样本的属性是后天习得的”性质，应该是更贴近普通大众的认知习惯，按此规律设计的APP图标才会得到更广泛的认可。
三、结语
随着互联网技术的飞速发展以及智能手机的普及，人们的各种消费（购物、缴费、订票、学习、参与活动等）都可以全天候的通过智能手机、平板电脑的App进行。App图标是实现人机交互的第一个入口，App图标设计的成败直接关系着相应的应用程序是否能得到较好的传播和推广。本文所论述的将认知科学中“原型理论”关于概念范畴的“突显性”、“相似性推理”、“属性的后天习得”原理应用于App图标的设计之中，也是我们经过多年大量反复的实验之后得出的经验总结，它们无疑会对App图标设计者有较强的理论指导意义和实用价值。随着科技的进步和社会的发展，App图标设计也应与时俱进不断改进，这样才能更好地促进相应的App广泛的传播和推广。
【参考文献】
[1] 杨梦园.App广告的互动设计研究[D].浙江理工大学，2014.
[2] 高鹏，杨正.论UI设计中的扁平化与拟物化[J].美术教育研究，2014（10）60.
[3] 冯奇辉.UI设计理念变革探索研究[D].东北师范大学，2014.
[4] 梁晓波，李勇忠.原型理论对外语教学的启示[J].外语教学，2006（4）67-73.
[5] 史厚敏.原型理论的认知机制[J].湖南文理学院学报（社会科学版），2006（01）132-135.
【作者简介】
王晓迎（1963-）女，西安思源学院副教授，研究方向：设计艺术学.
智能家具论文范文6
关键词：数控；夹具；设计
1.引言
很多企业为了能够尽早的研发出新型产品并将其面向市场，要求企业的制造也不断更新，要及时的更新换代，淘汰旧的产品。所以目前所拥有的传统意义上的夹具已经不能够完全买足人们的需要，目前在行业制造中数控机床得到了大量是运用。所以针对于数控机床专用家具的设计进行研究显着很有必要，能够进一步的提供机械生产以及制造的速率能够更好为机械行业所服务。
2机床夹具设计
2.1机床夹具设计基本要求
我们在对机床夹具进行设计的时候首先要明确其基本的要求，针对于机床夹具设计所遵循的原则大体可以分为五大类，首先我们要确保零部件的加工精度，其次还需要针对制造的速率有所保障，在其次还要保持很好的工艺性以及使用性能。最后需要对其成本进行严格的控制尽可能是成本降到最低。
2.2设计夹具总图
完成以上机构步骤之后我们开始针对于夹具的总体图进行设计，其中包括比例的使用，以及针对于外形或者轮廓的设计，在对夹具总图设计的最后一步还需要对公差进行相应的确定。
2.3锁芯零件夹具设计方案
本论文所研究的锁芯零部件如图1所示
本次设计所需要的零部件加工要求为尺寸8mm的四个平面统削，我们在对锁芯零部件进行设计之前还需要针对于其夹具类型进行确认，同时还需要明确该夹具可以一次性加工零部件的数量。我们在对其加工数量进行确认的时候，首先要明确在数字控制自动编程的系统中我们要尽可能的要求机床加工时间足够大，因为加工的时间越长则效果越好，然而我针对于零部件的装夹以及拆卸的r间要做到进不能的减少，只有这样才能够很好的提高工作速率，同时也能够在很大程度上降低工人的工作强度。
T=M*n*T1+3000/n*T2+T3 （1）
其中T表示所需要加工的时间 ；M表示所需要加工的次数；n表示一次性能够加工的零件个数
t1表示加工一个零部件的时间；t2表示机床停止时间；t3表示装夹时间
建立数学模型y=minF（n）；约束条件为：m*n=300，n>1，m>1
采用MATLAB对其进行编程：min=m*n*tl+（3000/n）*t2+t3；
m*n=3000； m>l； n>l；
得出结果为：
Local optimal solution found.
Obj ective value： 0.000000
Extended solver steps： 5
Total solver iterations： 8
Variable Value Reduced Cost
M 26.33330 0.000000
N 113.9242 0.000000
T1 0.000000 3000.000
T2 0.000000 26.33329
T3 0.000000 1.000000
Row Slack or Surplus Dual Price
1 0.000000 -1.000000
2 -0.4905587E-03 0.000000
3 25.33330 0.000000
