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智能家居设计方案表
需要解决的问题 设备兼容性差：市场上智能家居设备品牌繁多，各品牌协议和标准不统一，导致不同品牌设备之间难以实现互联互通，用户无法通过统一平台对所有设备进行集中控制。 操作复杂：现有的智能家居系统设置和操作流程繁琐，对于老年人和儿童等群体不够友好，降低了用户体验。 安全隐患：智能家居设备依赖网络连接，存在被黑客攻击、数据泄露等安全风险，用户的隐私和家庭安全面临威胁。 能源浪费：部分智能家居设备在闲置状态下仍持续耗电，缺乏有效的能源管理机制，造成能源浪费和成本增加。 缺乏个性化服务：目前智能家居系统大多提供通用化功能，无法根据用户的生活习惯和个性化需求，提供定制化的智能场景和服务。
智能家居名称 智享家 未来居
主要的功能 与描述 功能1:智能照明系统：用户可通过手机 APP、语音指令或传感器自动控制灯光的开关、亮度调节、色温变换。根据不同场景（如观影、阅读、睡眠等），自动调整灯光模式，营造舒适的氛围。 功能2:智能安防系统：安装智能摄像头、门窗传感器、烟雾报警器、燃气探测器等设备，实时监控家庭安全状况。一旦检测到异常情况（如非法入侵、火灾、燃气泄漏等），立即向用户手机发送警报信息，并联动相关设备进行处理，如自动拨打报警电话、关闭燃气阀门等。 功能3:智能环境控制系统：集成温湿度传感器、空气质量传感器，实时监测室内温湿度、PM2.5、甲醛等空气质量指标。根据监测数据，自动调节空调、加湿器、空气净化器等设备的运行状态，保持室内环境舒适健康。 功能4:智能家电控制系统：实现电视、冰箱、洗衣机、烤箱等家电的远程控制和智能联动。例如，用户在下班途中可通过手机提前打开空调调节室内温度，设定洗衣机开始洗衣；冰箱可根据库存自动生成购物清单，并推荐食谱。 功能5:智能语音交互系统：搭载先进的语音识别和自然语言处理技术，用户可通过语音指令控制家中各类设备，查询天气、新闻、日程安排等信息，实现 “一句话控制全家”。 功能6:智能能源管理系统：实时监测家庭用电设备的能耗数据，分析用电习惯，为用户提供节能建议。通过智能插座等设备，自动关闭闲置设备的电源，降低待机能耗。
可能需要运用的知识 1.物联网技术：实现设备之间的互联互通，使智能家居设备能够通过网络进行数据传输和交互，是智能家居系统的核心技术基础。 2.传感器技术：用于采集环境信息（如温度、湿度、光线、人体活动等）和设备状态信息，为智能家居系统的决策和控制提供数据支持。 3.无线通信技术：如 Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Z - Wave 等，保障智能家居设备之间以及设备与控制中心之间的稳定通信。 4.云计算与大数据技术：通过云计算平台对智能家居设备产生的大量数据进行存储、处理和分析，挖掘用户行为模式和需求，实现个性化的智能服务和精准的设备控制。 5.人工智能技术：包括语音识别、自然语言处理、机器学习等，赋予智能家居系统智能感知、学习和决策能力，提升用户体验和系统的智能化水平。 6.嵌入式系统技术：应用于智能家居设备内部，实现设备的控制逻辑、数据处理和通信功能，确保设备的稳定运行和高效性能。
小组成员
设计的主要步骤 主要任务 负责人 时间安排
了解需求
思维碰撞
制订方案
制作模型
可能遇到的问题 1.技术集成难题：不同类型的智能家居设备采用的技术标准和通信协议不同，在将各种设备集成到统一系统时，可能会出现兼容性问题，导致设备无法正常连接或通信不稳定。 2.网络稳定性问题：智能家居系统高度依赖网络，若家庭网络出现故障（如断网、信号弱、带宽不足等），将影响设备的正常运行和远程控制功能。 3.用户隐私与安全风险：智能家居设备在收集和传输用户数据过程中，存在数据被窃取、篡改的风险。此外，系统漏洞可能被黑客利用，入侵家庭网络，控制智能家居设备，威胁用户隐私和家庭安全。 4.成本过高：智能家居设备及系统的研发、生产和安装成本较高，导致产品售价昂贵，超出部分消费者的预算，限制了市场推广。 5.用户接受度低：部分用户对新技术存在抵触心理，担心智能家居系统操作复杂、不稳定，或者对隐私安全存在顾虑，从而不愿意使用智能家居产品。 拟采取的措施 1.技术集成方面：采用开放式的系统架构，支持多种通信协议和设备接入标准，如同时兼容 Zigbee、Z - Wave、Wi-Fi 等协议。在设备研发过程中，严格进行兼容性测试，确保不同品牌、不同类型的设备能够稳定集成到系统中。 2.网络稳定性方面：优化家庭网络布局，合理布置路由器和信号放大器，确保网络信号覆盖无死角。引入双网络备份机制，当主网络出现故障时，自动切换到备用网络（如 4G/5G 网络），保障智能家居系统的正常运行。 3.用户隐私与安全方面：采用先进的加密技术（如 AES 加密算法）对用户数据进行加密传输和存储，防止数据泄露。定期对系统进行安全漏洞扫描和修复，及时更新系统固件和安全补丁。建立严格的用户数据访问权限管理机制，确保只有授权人员能够访问用户数据。 4.成本控制方面：通过优化产品设计和生产流程，降低生产成本。与供应商建立长期合作关系，争取更优惠的原材料采购价格。推出不同档次的智能家居产品套餐，满足不同消费者的需求和预算。 5.提高用户接受度方面：加强产品宣传和用户培训，通过线上线下相结合的方式，向用户展示智能家居产品的便捷性和安全性，普及智能家居知识。简化产品操作流程，设计简洁易懂的用户界面，提供直观的操作指南和视频教程。针对用户的隐私安全顾虑，主动公开产品的安全保障措施和数据处理政策，增强用户信任。
备注：这份方案涵盖智能家居设计多方面内容。可以根据自己的需求，对方案里的功能、措施等部分进行修改。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共29张PPT)
1.1智能家居设计 第1课时
准备阶段
（浙科版）八年级
上
01
学习目标
内容总览
02
新知导入
03
探究新知
05
课堂练习
06
课堂总结
07
板书设计
04
知识拓展
课后作业
08
教学目标
通过观察生活中的智能家居设备，并体验它们的功能，了解智能家居对人们生活带来的方便，感受科技创新对生活的改变。
01
02
在研究项目合作中，明确个人任务，积极参与智能家居的设计，并为自己的创新成果和对团队的贡献负责。
03
能关注生活中的科创现象，深入思考并提出有价值的科创问题，将问题转化为课题，并通过探讨完成智能家居设计方案。
04
责任担当
创意物化
问题解决
价值体认
通过搜索信息、实地调查了解、思考讨论，确定小组课题并制作智能家居设计方案，提出利用新技术来设计智能家居的创新设想。
新知导入
智能家居是指通过网络将家中的各种智能设备连接起来，可以实现家电控制、照明控制、防盗报警、环境监测等功能。
什么是“智能家居”？
探究新知
大家了解哪些智能家居？
它们解决了人们的什么需求？
理想中的智能家居是什么样的 它能够实现吗
探究新知
问题指引
智能厨房
智能卫生间
探究新知
智能客厅
智能家居手机软件
探究新知
探究新知
查询了解智能家居设备与系统的功能、特点，帮助我们拓宽思路 。
瞭望台
探究新知
怎样了解智能家居
找出智能家居设备的说明书或扫一扫设备的二维码，了解其功能、特点。
瞭望台
小锦囊
探究新知
瞭望台
常见智能家居的主要功能与特点：
智能 家居 主要功能与特点
智能 厨房 包括智能橱柜、智能厨电等设备，为人们存取物品、烹饪菜 肴、清洗餐具等提供方便
智能 客厅 通过对客厅各种设备的控制，营造舒适、安全的生活空间。 通过智能场景控制界面，实现对灯光的一键场景控制，如回 家模式、会客模式、影音模式等
智能 卧室 包括智能窗帘、智能灯光、智能空调等设备，可以辅助和监 测睡眠，营造安静、舒适的休息空间
智能 卫生 间 能依据天气智能控制热水器温度；可以对身体进行扫描，检测身体健康状况；能呈现天气、新闻、时间数据信息以及美 妆知识等；能播放音乐，放松人们的心情
我知道的智能家居还有___________________ 以产品为中心
设备通过感知技术接收信号并做出反应，从而实现智能化控制， 增加用户使用的便捷性
各单品之间孤立分散，功能不突出，使用体验较差
2.智能互联阶段
以场景为中心
应用物联网技术实现各智能设备之间互联互通，根据不同场景同步转变状态
保持家居设备与住宅环境的协调一致，并通过组合构建全屋智能
1.智能单品阶段
3.主动智能阶段
以用户为中心
建立在个人数据分析、 行为习惯理解、自主深度学习等基础上
一切围绕人的需求， 提供准时化、个性化、 智能化的服务
瞭望台
在线搜索
智能家居的发展历程
探究新知
探究新知
问题树
随着科学技术的发展，家居设备也在不断更新与发展。特别是融入互联网、物联网、人工智能的智能家居，为家居的发展提供了更多可能。
想一想，如何利用这些新技术来设计智能家居呢
探究新知
问题树
常见智能家居的特色与功能举例
智能家居名称 主要特色与功能
厨房：智能冰箱、智能垃圾桶 食物储存提醒、垃圾分类处理
客厅：智能窗帘、智能灯光 窗帘自动开合、灯光场景变换
卫生间：魔镜、智能马桶 测量体温、显示身体质量指数、监测人体状态等
探究新知
问题树
利用导航软件，搜索附近的灯具或家居市场，然后去看一看。
小提醒
探究新知
问题树
声控智能学习桌系统设计
（1）怎样优化语音识别模块，使其在嘈杂学习环境中也能准确识别指令？
（2）电动升降电机的控制精度如何保证，避免桌面升降时晃动或卡顿？
（3）灯光亮度和色温的调节范围怎样设置，才能满足不同学习场景需求？
我们小组的研究课题：
声控智能学习桌系统设计
探究新知
方案表
调查研究的基本流程：
调查方案的制定要求：要素齐全、合理清晰，提前厘清调查目的、调查内容、调查方法等要素，小组合作完成。
探究新知
方案表
设计思维五步骤
共鸣：了解人群的需求
定义：以人为中心，重构定义问题
构思：提出许多创意想法
原型：制作可供测试的原型或模型
测试：验证设计原型，并改进方案
工具箱
探究新知
方案表
共鸣
设计师是怎样解决问题的呢
他们会围绕用户来解决问题，根据用户的需求来确定创意。这就是“共鸣” 。
小锦囊
探究新知
方案表
需要解决的问题
解决问题的方法与思路
设计的步骤与困难
共同探讨
探究新知
小组合作完成设计方案
智能家居设计方案表
智能书柜的设计
方案表
需要解决的问题 智能家居名称 主要的功能 与描述 功能1: 功能2: 功能3: 功能4: …… 可能需要运用的知识 1. 2. 3. 小组成员 设计的主要步骤 主要任务 负责人 时间安排
了解需求
思维碰撞
制订方案
制作模型
可能遇到的问题 1 2. 3 拟采取的 措施 1.
2. 3
探究新知
智能家居设计方案（点击超链接）
智能书柜的设计
（点击超链接）
探究新知
需要解决的问题 需要一个在阅读的时候提供一些额外辅助功能的智能书柜来提升阅读体验。例如，它能通过语音开启LED灯，也能控制小风扇的开关，还能___________
智能家居名称 智能书柜
主要的功能与描述 功能1:它可以通过语音控制LED灯的开关。
功能2:它可以通过语音开启两个小风扇。
功能3:它能控制背景霓虹灯，美化家居环境。
功能4:它还可以
需要学习、掌握的知识 1.设计方案的撰写；2.设计图纸的绘制；
3.设计原型的制作
课堂练习
小组内交流讨论：
1.什么是智能家居、有哪些智能家居、有什么样的特点和功能。
2.选择一个方向，确定小组活动课题——要设计
什么智能家居产品。
课堂总结
本节课我们主要了解了智能家居设计在准备阶段需要完成的内容：
一、搜索信息，了解什么是智能家居、常见的智能家居的特色与功能
二、思考并讨论如何利用新技术来设计智能家居，确定小组研究课题
三、小组合作，完成智能家居设计方案
板书设计
课后作业：根据自己小组确定的研究主题，明确需要解决的问题，解决问题的方法与思路，以及设计的步骤与困难，完成设计方案。（小组成员共同完成）
课后作业
根据自己小组确定的研究主题，明确需要解决的问题、解决问题的方法与思路，以及设计的步骤与困难，完成设计方案。（小组成员共同完成）
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
让备课更有效
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智能书柜的设计
需要解决的问题 需要一个在阅读的时候提供一些额外辅助功能的智能书柜来提升阅读体验。例如，它能通过语音开启LED灯，也能控制小风扇的开关，还能在阅读过程中提供便捷的信息查询。
智能家居名称 智能书柜
主要的功能与描述 功能1:它可以通过语音控制LED灯的开关。 功能2:它可以通过语音开启两个小风扇。 功能3:它能控制背景霓虹灯，美化家居环境。 功能4:它还可以智能语音查询与知识拓展、阅读进度管理与提醒 交互与联动功能:多设备联动、社交分享功能
需要学习、掌握的知识 1.设计方案的撰写 （一）方案架构与逻辑 框架搭建：遵循 “问题分析 - 功能设计 - 技术实现 - 预期效果” 的逻辑结构。先明确智能书柜要解决的用户痛点（如传统书柜查找不便、缺乏交互等），再针对性提出功能模块（如智能定位、环境调节），接着阐述实现这些功能所需的技术（如 RFID、物联网），最后描述设计带来的价值。 内容分层：采用 “总 - 分 - 总” 模式。开头用简洁的引言点明设计背景与目标；中间分章节详细说明功能、技术、实施步骤；结尾总结方案优势，提出后续优化方向。 （二）撰写技巧 语言风格：使用严谨的技术语言，避免模糊表述。例如，在描述传感器功能时，应具体说明 “温湿度传感器采用 DHT22 型号，测量精度可达 ±2℃、±5% RH”。 数据支撑：引用行业报告、用户调研数据增强说服力。如 “根据 XX 机构调研，78% 的读者认为传统书柜查找书籍耗时过长”。 可视化辅助：适当插入流程图、功能架构图等，直观展示方案逻辑。例如，用 mermaid 绘制智能书柜系统架构流程图： 2.设计图纸的绘制 （一）常用工具 CAD：用于绘制精确的书柜结构图纸，标注尺寸、材料、连接方式等。例如，绘制书柜内部隔板可调节的机械结构，标注各部件的长宽高、厚度以及螺丝孔位。 SolidWorks：创建三维模型，展示书柜外观造型、内部布局以及各组件的装配关系，方便进行结构干涉检查和力学分析。 SketchUp：快速搭建书柜的概念模型，适合初期方案展示，可直观呈现书柜的整体形态和空间比例。 （二）绘制要点 结构清晰：区分外观图、剖面图、爆炸图。外观图展示整体造型和颜色搭配；剖面图呈现内部构造（如分层高度、布线通道）；爆炸图分解各部件，标注组装顺序和连接方式。 标注规范：严格标注尺寸（单位统一为 mm）、材料类型（如 E0 级环保板材、铝合金边框）、表面处理工艺（如哑光烤漆）等信息，确保图纸可直接用于生产制造。 3.设计原型的制作 （一）原型类型与工具 低保真原型：适用于初期快速验证想法，可使用纸和笔手绘，或借助 Figma、墨刀等工具进行简单的线框设计，重点展示功能布局和交互流程。 高保真原型：接近实际产品效果，使用 Adobe XD、Sketch 等工具，添加真实图片、动画效果和交互逻辑，模拟用户操作场景，如点击触控屏查询书籍时的界面跳转动画。 （二）制作流程 需求梳理：根据设计方案，确定原型要展示的核心功能和交互细节，如语音控制灯光的反馈效果、阅读进度提醒的弹窗样式。 界面设计：遵循用户体验原则，设计简洁直观的操作界面。例如，将常用功能（如书籍检索、灯光调节）放置在显眼位置，采用大图标和清晰的文字标签。 交互实现：设置页面跳转、按钮点击响应等交互效果，通过原型演示验证功能逻辑的合理性。如模拟用户从书柜触控屏发起借阅请求后，系统界面的状态变化和反馈提示。 其他： （一）硬件开发与集成 传感器技术：深入学习温湿度传感器、光线传感器等的原理和应用，准确感知阅读环境数据，为智能控制提供依据。 电机与风扇控制：掌握小风扇的驱动电路设计和风速调节方法，实现风扇的精准控制与静音运行。 LED 灯带控制：学习 PWM 调光技术，实现 LED 灯光亮度和色温的平滑调节，保障护眼效果。 （二）语音交互与人工智能 语音识别与合成：研究语音识别算法和语音合成技术，提高语音指令的识别准确率和语音播报的自然度，确保用户与书柜的流畅交互。 自然语言处理：运用 NLP 技术理解用户提问的语义，从海量网络信息中筛选出准确、有用的内容反馈给用户，提升知识查询功能的实用性。 （三）软件开发与系统集成 移动端开发：掌握 Android 或 iOS 平台的 APP 开发技术，实现用户对智能书柜的远程控制、阅读计划设置和数据查看等功能。 智能家居协议：学习 Zigbee、Z - Wave 等智能家居通信协议，实现智能书柜与其他智能家居设备的互联互通和场景联动。
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