隨著智能家居技術的不斷發(fā)展,諸如智能恒溫器和智能車庫門等設備已被廣泛應用,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現代奇跡。但是,這些高科技產品是否真的像其聲稱的那樣“智能”呢?還是其實很多設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備,可以通過多種方式實現自動化。智能手機應用程序可以控制電器、車庫門和音響系統。燈光可以通過語音命令進行控制。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)測房屋健康狀況的傳感器往往被忽視。
結構健康監(jiān)測(SHM,Structural health monitoring )傳感器更進一步,將智能家居轉變?yōu)楦悄艿募揖?。這一系統通過結合人工智能來實時監(jiān)測房屋的結構安全,從而預防地基問題、墻體和屋頂損害及水損害等潛在問題,實現預防性維護和提高居住安全性。
SHM系統已經用于保護橋梁、大壩和管道等基礎設施,是旨在實時監(jiān)測和評估結構健康狀況的先進技術。這些系統包括一系列傳感器、儀器設備和自動數據采集系統。他們使用壓電、加速度計、超聲波、應變儀和光纖連續(xù)監(jiān)測載荷、振動、位移、應變、濕度和其他因素。這些實時數據為結構完整性提供了寶貴的見解,以在潛在問題升級之前識別和解決這些問題。
傳感器如何使家庭智能化
SHM系統與人工智能相結合,可以在“智能家居”中的潛在問題升級為重大問題之前進行識別,包括了:
地基問題:SHM系統可以監(jiān)測地基的穩(wěn)定性,并識別任何可能出現的裂縫,從而在結構完整性受損之前進行快速修復。
墻壁和天花板問題:這些系統可以檢測墻壁和天花板的裂縫,可能表明基礎問題、沉降或收縮。早期干預可以防止它們生長并損害結構的完整性。
屋頂問題:SHM傳感器可以監(jiān)測振動和位移,在問題升級并導致坍塌之前,可能會發(fā)現下垂或松動的屋頂瓷磚等問題。
水損害問題:水分傳感器可以檢測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,這可能會損害結構的完整性并造成健康風險。
“智能家居”的發(fā)展方向
SHM系統可以及早發(fā)現問題,從而實現:
主動維護:從長遠來看,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。
增強安全性:及早發(fā)現潛在的結構故障,確保房主及其家人的生活環(huán)境更加安全。
財務問題:持續(xù)監(jiān)控有助于降低保險成本,保持較低的維護成本,并在系統崩潰前安排維修時間。
考慮到SHM系統與智能家居網絡的集成、無線連接、簡化的安裝、用戶友好的界面、可定制的監(jiān)測參數、安全和隱私措施的成本效益和可擴展性,SHM系統可以進行定制,以進入智能家居。
優(yōu)化智能家居中的SHM系統可以通過防止昂貴的維修來積極確保結構的安全性和壽命。SHM系統可以作為智能家居健康的守護者。(作者: IEEE高級會員Nikhil Gupta)
Nikhil Gupta是IEEE高級會員,其研究重點是制造業(yè)、增材制造和結構健康監(jiān)測中的網絡安全。Priyanka Nama是IEEE會員,研究重點是傳感器和物聯網中的網絡安全。
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