作者:Reginald DaveyMay

新加坡國立大學的一組科學家在ACS Materials Au雜志上撰文,回顧了物聯網設備在智能家居和醫療保健應用方面的進展。全面審查為此目的調查了先進的材料開發、設備、制造技術和系統。此外,作者還強調了未來的前景、機遇和挑戰。

物聯網設備如何在智能家居中實施

物聯網革命

近幾十年來,世界變得更加緊密相連,幾項關鍵技術推動了第四次工業革命。在這些技術中,5G和物聯網近年來以驚人的速度發展。這些技術已被應用于環境監測、個人醫療保健、智能交通管理、智能農業、人機交互和智能家居等領域。

近年來,醫療保健和智能家居一直是重要研究的焦點。這是由于對連接性、安全性、個性化、家庭醫療保健、家庭設施和自動化需求不斷增長所推動的。智能材料和制造技術的進步推動了這場技術革命,有助于實現智能家居概念和個性化醫療的目標。

這一技術革命的兩個關鍵要素是可穿戴設備和聯網家庭設備。智能物聯網傳感器和系統已經集成到日常家居物品中,用于實現自動化、健康監測、跌倒檢測、安全、個人護理、智能交互和老年援助等功能。設備被連接在一起,可以在它們自己和云之間進行通信,以提供智能家居平臺的基礎。

利用人工智能減少物聯網漏洞

由于家庭住宅內連接的更多設備的能源需求增加,能源供應和使用是智能家居的一個問題。因為電池的使用壽命有限,需要時間、精力和成本來更換。包含能源收集功能的自我維持和自主系統在物聯網連接和智能家居領域是非常需要的。

科學家們已經開發了許多能源收集裝置。這些設備包括太陽能設備、熱電發電機、熱釋電發電機、壓電發電機和摩擦發電機。摩擦發電機是一種基于接觸帶電和靜電感應原理的摩擦發電機。它們收集機械能,具有高性能、低成本、良好的可擴展性、材料可用性、結構簡單和高兼容性等優點。

提高智能功能

除了材料設計和能源收集能力,目前該領域的另一個關鍵問題是提高傳感器和設備的智能功能,以增強其決策過程和對現實世界的反應。該領域包括人工智能、機器學習和深度學習在內的技術。物聯網和人工智能的融合導致了一個新的研究領域的形成:物聯網。

物聯網系統已經應用于多個領域,包括個性化醫療監控、步態分析、物體識別、安全和環境電子設備。當安裝在智能家居中,它們不僅賦予它們交互功能和多模態監控,而且賦予它們智能決策能力。

這篇論文發表在ACS Materials Au上,該論文全面回顧了物聯網設備領域的當前進展。首先,本文綜述了器件的制造技術和應用于器件制造的先進材料。

生物兼容,靈活,自愈聚合物提供增強的舒適性和機械性能。卷對卷印刷和靜電紡絲等大規模制造技術已顯示出制造大面積應用,如地板傳感器和全身傳感器的前景。

其次,本文重點介紹了可穿戴技術和環境設備,這些設備部署在家庭環境和人體上。自供電裝置受到了特別的關注。探討了設計考慮和工作機制。我們已經詳細討論了輔助、安全運動跟蹤、醫療保健和自動化等應用場景。

作者詳細回顧了智能系統和自我可持續系統的當前技術發展,這是智能家居物聯網技術的兩個主要有希望的趨勢。本文討論了結論和展望,強調了全面集成和互聯人工智能智能家居面臨的機遇和挑戰。

目前的挑戰包括開發更高效、更健壯的能源收集組件,目前的設備只能提供低功率發電。與這一限制相聯系的是需要延長充電時間。設備需要優化,才能充分發揮其潛力。第二個挑戰是智能家居中不斷產生的數據量和類型。需要數據分析的進步來有效地分析這些數據流。

物聯網設備如何在智能家居中實施

從單個設備組件到完整的系統,所有層面的優化都是必要的,但作者表示,隨著技術的創新,未來可以實現全連接、集成、智能和自給自足的人工智能平臺。