南京市家电智能化工程技术研究中心

 

主要研究开发和工程化的方向

1.面向智能家电的物联网系统架构研究

针对实现不同功能的家电完成与其特点相匹配物联网系统架构，采用面向多类型设备的系统架构方法实现用户功能需求。采用模块化系统架构思想，将系统架构分解为传感器模块、从机模块、主机模块等部分，不同模块间选取匹配的通信协议，以实现传感器模块、从机模块、主机模块、云端等复杂异构网络间数据交互。

研究开发的主要内容

面向智能家电的物联网系统架构为三个层次，底层是用来感知数据的感知层，第二层是数据传输的网络层，最上面则是内容应用层。

（1）感知层

感知层包括传感器等数据采集设备，包括数据接入到网关之前传感器网络。感应器属于物联网的感知层。感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。其中又包括芯片研发，通讯协议研究，RFID材料，智能节点供电等细分技术。

（2）网络层

网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。物联网通过各种接入设备与移动通讯网和互联网相连。网络层也包括信息存储查询，网络管理等功能。网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，将是物联网网络层的重要组成部分，也是应用层众多应用的基础。

（3）应用层

物联网应用层利用经过分析处理的感知数据，为用户提供丰富的特定服务。物联网的应用可分为监控型（状态监控），查询型（远程读取数据），控制型（智能家电控制）等。

应用层是物联网发展的目的，软件开发、智能控制技术将会为用户提供丰富多彩的物联网应用。各种行业和家庭应用的开发将会推动物联网的普及，也给整个物联网产业链带来利润。以公司现有技术为基础，研发新型智能家电，力争覆盖所有家务劳动。如：智能洗衣机，智能洗碗机等。

2.智能控制系统建模与仿真

仿真是指利用模型模仿实际系统进行实验研究的方法。国际标准化组织（ISO）对仿真（Simulation）的定义是：选取一个物理的或抽象的系统的某些行为特征，用另一个系统来表示它们的过程。

仿真技术是指以建模与仿真理论为基础，以计算机、物理效应设备及仿真器为工具，根据研究目标，建立并运行系统模型，对研究对象（系统）进行认识与改造的一门多学科的综合性、交叉性技术。其中，模型是对研究对象数学、物理或逻辑的描述。

智能家电系统仿真实验是指利用仿真技术对实际的或设想的智能家电系统及技术进行分析与评价的一种过程，其本质是系统在仿真条件下的试验活动，包括确定试验对象和目标、建立仿真模型、构建试验环境、设计试验方案、开展仿真试验、采集试验数据、评价试验结果等，具有可控制、可复现、经济、无破坏性等特点，涉及的技术包括系统建模、仿真体系结构、仿真运行支撑、数据处理与系统评估等技术。智能家电系统本质上是以计算机处理设备为核心的信息系统，其主要功能和技术涉及信息的获取、传输、处理与利用等，利用计算机来仿真模拟智能家电系统具有较好的相容性，仿真试验是研究、分析和评价智能家电系统的一种非常有效的工具和手段。

仿真试验方法在智能家电系统设备研制生命周期中占有重要地位，主要体现在：

（1）仿真试验方法是一种对产品或技术进行分析和评价的手段和工具，它不能直接解决产品的设计问题，但能通过仿真试验来分析与评价产品设计和实现的效果，发现其中的问题，通过反馈不断完善和改进产品的设计与实现。经过多次迭代，研制出用户满意的系统。

（2）仿真试验对象可以是一个未来的或实际存在的系统，也可以是系统中的某些功能或技术，可以采用计算机仿真、半实物或实物三种模型作为试验对象。

（3）智能家电系统仿真试验过程实际上是在仿真条件下对智能家电系统工作过程的模拟，仿真条件主要对系统应用场景的模拟，包括温度、湿度、光线、执行的任务、信息交互关系等。智能家电使用过程是由任务驱动、按任务处理流程进行的一系列在时间和空间上有序运行的系统活动。逼真的系统应用场景是开展智能家电系统仿真试验的前提条件，否则，仿真运行结果的有效性就有问题。

（4）智能家电系统是一个物理和功能上分布的复杂系统，因此，仿真试验一般可采用分布式结构。试验方法有构造仿真（或称为数学仿真）、半实物仿真和原型仿真，可根据试验对象的性质（计算机仿真模型、半实物仿真模型、实物或原型）和试验的目的决定试验方法，包括人在回路及人不在回路。

3.面向智能家电的微执行机构研究

针对不同家电研发实现不同功能的微执行机构，采用多种原理及方法实现所需的功能、运动及精度。采用3D打印，快速成型、MEMS工艺等新型制造方法进行微执行机构的生产，以实现机构高精度高效率地生产。

家电智能化新型机构研发：新型机构设计开发制造、微执行机构设计开发、家电现有执行机构智能化改造。

4.家电智能化新型机构研发:

（1）新型机构设计开发：调查不同家电不同人群的使用习惯，研究不同家务的工作规律，设计出可实现家务自动化的新型机构，运用包括CAD/CAE、虚拟仿真等现代设计方法进行机构设计开发。

（2）微执行机构的设计开发：针对不同家电研发不同功能的微执行机构以方便现有家电的智能化改造，采用多种原理及方法实现所需功能、运动及精度。采用3D打印，快速成型、MEMS工艺等新型制造方法实现微执行器的生产，以实现高精度高效率地生产。

（3）家电现有执行机构智能化改造：运用各种优化设计方法，进行现有机构的改进设计，满足智能化改造的需要。

以公司现有技术为基础，研发新型智能家电，力争覆盖所有家务劳动。如：手持式超声波清洗机，智能洗碗机等。