隨著智能家居技術(shù)的不斷發(fā)展,諸如智能恒溫器和智能車庫(kù)門等設(shè)備已被廣泛應(yīng)用,表面上為人們的生活帶來極大的便利 —— 智能家居似乎是一個(gè)現(xiàn)代奇跡。但是,這些高科技產(chǎn)品是否真的像其聲稱的那樣“智能”呢?還是其實(shí)很多設(shè)備仍然只是起到了遙控器的作用呢?
智能家居包含多種傳感器和設(shè)備,可以通過多種方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。智能手機(jī)應(yīng)用程序可以控制電器、車庫(kù)門和音響系統(tǒng)。燈光可以通過語(yǔ)音命令進(jìn)行控制。恒溫器可以使用人工智能來確定能量使用和舒適度的組合。
然而,能夠監(jiān)測(cè)房屋健康狀況的傳感器往往被忽視。
結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(SHM,Structural health monitoring )傳感器更進(jìn)一步,將智能家居轉(zhuǎn)變?yōu)楦悄艿募揖印＿@一系統(tǒng)通過結(jié)合人工智能來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)房屋的結(jié)構(gòu)安全,從而預(yù)防地基問題、墻體和屋頂損害及水損害等潛在問題,實(shí)現(xiàn)預(yù)防性維護(hù)和提高居住安全性。
SHM系統(tǒng)已經(jīng)用于保護(hù)橋梁、大壩和管道等基礎(chǔ)設(shè)施,是旨在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和評(píng)估結(jié)構(gòu)健康狀況的先進(jìn)技術(shù)。這些系統(tǒng)包括一系列傳感器、儀器設(shè)備和自動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。他們使用壓電、加速度計(jì)、超聲波、應(yīng)變儀和光纖連續(xù)監(jiān)測(cè)載荷、振動(dòng)、位移、應(yīng)變、濕度和其他因素。這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為結(jié)構(gòu)完整性提供了寶貴的見解,以在潛在問題升級(jí)之前識(shí)別和解決這些問題。
傳感器如何使家庭智能化
SHM系統(tǒng)與人工智能相結(jié)合,可以在“智能家居”中的潛在問題升級(jí)為重大問題之前進(jìn)行識(shí)別,包括了:
地基問題: SHM系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)地基的穩(wěn)定性,并識(shí)別任何可能出現(xiàn)的裂縫,從而在結(jié)構(gòu)完整性受損之前進(jìn)行快速修復(fù)。
墻壁和天花板問題: 這些系統(tǒng)可以檢測(cè)墻壁和天花板的裂縫,可能表明基礎(chǔ)問題、沉降或收縮。早期干預(yù)可以防止它們生長(zhǎng)并損害結(jié)構(gòu)的完整性。
屋頂問題: SHM傳感器可以監(jiān)測(cè)振動(dòng)和位移,在問題升級(jí)并導(dǎo)致坍塌之前,可能會(huì)發(fā)現(xiàn)下垂或松動(dòng)的屋頂瓷磚等問題。
水損害問題: 水分傳感器可以檢測(cè)隱藏的泄漏或過度的水分積聚,防止水損害和潛在的霉菌生長(zhǎng),這可能會(huì)損害結(jié)構(gòu)的完整性并造成健康風(fēng)險(xiǎn)。
“智能家居”的發(fā)展方向
SHM系統(tǒng)可以及早發(fā)現(xiàn)問題,從而實(shí)現(xiàn):
主動(dòng)維護(hù): 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,在小問題變成大修之前解決這些問題可以節(jié)省房主的錢。
增強(qiáng)安全性: 及早發(fā)現(xiàn)潛在的結(jié)構(gòu)故障,確保房主及其家人的生活環(huán)境更加安全。
財(cái)務(wù)問題: 持續(xù)監(jiān)控有助于降低保險(xiǎn)成本,保持較低的維護(hù)成本,并在系統(tǒng)崩潰前安排維修時(shí)間。
考慮到SHM系統(tǒng)與智能家居網(wǎng)絡(luò)的集成、無線連接、簡(jiǎn)化的安裝、用戶友好的界面、可定制的監(jiān)測(cè)參數(shù)、安全和隱私措施的成本效益和可擴(kuò)展性,SHM系統(tǒng)可以進(jìn)行定制,以進(jìn)入智能家居。
優(yōu)化智能家居中的SHM系統(tǒng)可以通過防止昂貴的維修來積極確保結(jié)構(gòu)的安全性和壽命。SHM系統(tǒng)可以作為智能家居健康的守護(hù)者。(作者: IEEE高級(jí)會(huì)員 Nikhil Gupta)
Nikhil Gupta是IEEE高級(jí)會(huì)員,其研究重點(diǎn)是制造業(yè)、增材制造和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的網(wǎng)絡(luò)安全。Priyanka Nama是IEEE會(huì)員,研究重點(diǎn)是傳感器和物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)安全。
