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      家電發展論文:市域電器發展要素淺析

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      家電發展論文:市域電器發展要素淺析

      本文作者:江斌孫志鋒作者單位:浙江大學電氣工程學院

      為實現所述控制電路板產業的發展要求,并最終滿足市場需求,寧波家電產業需要突破諸多技術壁壘,本文主要從人機接口、信號采集、信號處理、信號輸出、通信技術、硬件設計等領域,將技術瓶頸歸為以下六類:

      人機接口

      高檔面板設計。家電操作時的人機接口目前主要體現在按鍵設計上,也即操作面板。面板高檔與否,也是衡量產品檔次的一個標準,而觸摸式面板是一個發展方向。觸摸式面板主要有兩種方式:觸摸按鍵和觸摸屏。觸摸按鍵主要是電容式觸摸感應按鍵,此處的關鍵壁壘為觸摸算法的設計,以保證按鍵的可靠性、穩定性和靈敏度,使按鍵能夠在各種情況下正常工作。觸摸屏的原理主要是電阻式或電容式觸摸感應,此處的關鍵壁壘是觸摸屏本身的質量,以及相應算法設計。虛擬控制技術。也即不需要接觸家電設備,通過虛點的方式即可實現對家電的控制。主要涉及視覺信號采集、目標識別、圖像處理等領域,將是未來家電人機接口的方式之一。低功耗設計。因為面板部分需要持續工作,因此低功耗電路板的設計也是壁壘之一。主要在考慮性能和價格的基礎上,選擇相應的微處理器或ASIC芯片實現。

      信號采集

      傳感器技術。要實現家電的運行過程中的自動控制,如溫度控制、速度控制、流量控制等,首先就需要基于對當前信號的采集,也即需要傳感器技術。如何合理有效地在家電中放置傳感器,并能穩定地采集信號,是控制電路板設計中的壁壘之一。

      信號處理

      控制理論。為實現對控制對象,如溫度、流量、速度等的控制,需要一定的控制理論來責成實際操作,這樣能夠保證對象能夠按照預定方式平穩變化,相應的控制理論如模糊控制、預測控制、神經網絡等,將相應算法設計完成后轉換成微機處理程序并予以實現,是壁壘之一。人工智能。它是研究、開發用于模擬、延伸和擴展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的技術科學。人工智能是計算機科學的一個分支,它企圖了解智能的實質,并生產出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應的智能機器,該領域的研究包括機器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統等。人工智能是高級的控制理論,在未來家電中有極大應用空間,將通過多種渠道獲取對象信息,并進行智能處理。(虛擬控制即是人工智能的一種形式)。嵌入式系統。嵌入式系統是以應用為中心,以計算機技術為基礎,且軟硬件可裁減,適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。上述的控制算法必須加載到嵌入式系統中才能真正實現控制任務。在嵌入式系統的設計中,主要根據實際需要選擇相應的微處理器、外圍電路、通信接口、供電電源等,嵌入式系統是寧波家電控制電路板方面的中長期壁壘之一。

      信號輸出

      控制模塊與控制系統。信號的處理結果最終要通過執行機構實現,為實現對執行機構的控制,需要有相應的控制電路,一般分電流型和電壓型,針對不同的對象,需要有不同的設計方法,這是家電控制電路板設計的壁壘之一。

      通信技術

      近程有線通信技術。主要實現本機或近距離家電間的數據通信,主要通信協議有SPI、RS232、RS485、IIC、MCBSP等。遠程有線通信技術。通過此通信技術,可實現家電的遠程控制,主要方式有以太網、公共電話網(PSTN)、有線電視網。無線通信技術。主要實現室內或遠程對家電的無線控制,主要通信協議有藍牙、WIFI、GPRS、3G等。上述通信技術是寧波家電實現智能化、完成傳統家電到"智慧家電"轉換的關鍵壁壘之一。

      硬件設計

      EMC設計。在控制電路板設計中,主要考慮EMC的設計,包含系統穩定性、可靠性、及相應電磁輻射指標。在電路板,尤其是高檔電路板設計中,EMC是無可逾越的技術壁壘。

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