系统回顾智能家居文献:用户视角外文翻译资料

A systematic review of the smart home literature: A user perspective

Davit Marikyan, Savvas Papagiannidis , Eleftherios Alamanos

Abstract:A smart home is a residence equipped with smart technologies aimed at providing tailored services for users. Smart technologies make it possible to monitor, control and support residents, which can enhance the quality life and promote independent living. To facilitate the implementation and adoption of smart home technology it is important to examine the users perspective and the current state of smart homes. Given the fast pace with which the literature has been developing in this area, there is a strong need to revisit the literature. The aim of this paper is to systematically review the smart home literature and survey the current state of play from the users perspective. After discussing the systematic methodology, the review presents a comprehensive view of smart home definitions and characteristics. Then the study turns towards a discussion of the smart home types, related services and benefits. After outlining the current state of smart home benefits, the review discusses the challenges and barriers to smart home implementation. This review concludes by providing suggestions for future research.

3.Literature review: smart homes

3.1. Definition and characteristics of smart homes

Various definitions have been used to conceptualise and define smart homes (Table 1). Among the different approaches, the definitions by Aldrich (2003) and Lutolf (1992) covered the nature of smart homes in a pervasive way. Aldrich (2003) defined a smart home as “a residence equipped with computing and information technology, which anticipates and responds to the needs of the occupants, working to promote their comfort, convenience, security and entertainment through the management of technology within the home and connections to the world beyond”. Their defi- nition embraced the technological component of the phenomenon, the services and functions it provides and the types of user needs that smart homes aim to meet. A similar approach was followed by Lutolfs (1992) definition, which described smart homes as “the integration of different services within a home by employing a common communication system. It assures an economic, secure and comfortable operation of the home and includes a high degree of intelligent functionality and flexibility”. Although the two definitions share similar principles, they differ in the services that the technology provides and the types of user needs it aims to satisfy. More broadly, the majority of scholars refer to technological attributes when defining smart homes. Balta-Ozkan et al. (2013a) de- finition states that the “smart home is a residence equipped with a high-tech network, linking sensors and domestic devices, appliances, and features that can be remotely monitored, accessed or controlled, and provide services that respond to the needs of its inhabitants”. De Silva et al. (2012) followed a similar approach without specifying the technological elements of smart homes. The authors stated that it is “a home-like environment that possesses ambient intelligence and automatic control, which allows it to respond to the behaviour of residents and provide them with various facilities”. The definitions by Balta-Ozkan et al. (2013a) and De Silva et al. (2012) share the idea of the capability to respond to residents needs through automated technology. The technological perspective was also supported by Diegel et al. (2005), who described it as a system, enhanced with four levels of smartness, namely smart appliances, smart control, smart management and smart sensors. Integration and collaboration of these four levels of smartness creates a living environment in the house.

The service/context-led definition is another approach to defining the smart home. From the perspectives of Reinisch et al. (2011) and Scott (2007) the main service a smart home provides is the management of energy consumption. The vision of Reinisch et al. (2011) is that an intelligent house is equipped with multiple devices that cooperate with each other as a homogeneous system to monitor electronic appliances, promote efficient energy management and sustainability. Scott (2007) clarified that the service is enabled by the integration of technological features, such as smart heating and smart meters. This group of definitions places more emphasis on sustainability and energy consumption and promotes the potential of smart home services to improve users comfort. Focusing on a different context, Chan et al. (2008) emphasised healthcare needs from the perspective of ageing users. This definition states that a “smart home is a house, which promises to provide cost effective home care for the ageing population and vulnerable users”. There are a number of other conceptual explanations that support the concept of smart home technology to meet the needs of ageing people, enhance the quality of life and promote independent living for residents (Alam et al., 2012; Blaschke et al., 2009; Dorsten et al., 2009; Ehrenhard et al., 2014). Remotely controllable assistive technology made it possible to propose services that would meet the demands of an elderly population (Alam et al., 2012).

There is significant overlap among the above-mentioned definitions, which share three characteristics in common: technology, services and the ability to satisfy users needs. The core of the smart home is the technology, which consists of hardware and software components, including sensors and home appliances. Being represented as objects or electronic devices, sensors are capable of detecting changes in human behaviour and other stimuli from the environment (Arunvivek et al., Fig. 5. Frequency of keywords detected in the reviewed articles. D. Marikyan et al. Technological Forecasting amp; Social Change 138 (2019) 139–154 143 2015 ; O

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系统回顾智能家居文献:用户视角

Davit Marikyan, Savvas Papagiannidis, Eleftherios Alamanos

《技术预测与社会变革》，第138卷，2019年，第139-154页

摘要：智能家居是一个配备智能技术的住宅，旨在为用户提供量身定制的服务。智能技术可以监控，控制和支持居民，从而提高生活质量，促进独立生活。为了促进智能家居技术的实施和采用，重要的是要检查用户的观点和智能家居的当前状态。鉴于文献在这一领域的发展速度很快，因此非常需要重新审视文献。本文的目的是系统地回顾智能家居文献，并从用户的角度调查当前的发展状况。在讨论了系统方法之后，该评论提供了智能家居定义和特征的综合视图。然后，该研究转向讨论智能家居类型，相关服务和福利。在概述了智能家居福利的现状之后，该评论讨论了智能家居实施的挑战和障碍。本综述最后提出了未来研究的建议。

3文学评论：智能家居

3.1智能家居的定义及特点

智能家居的概念和定义有多种不同的定义。在不同的定义中，Aldrich和Lutolf的定义以普遍的方式涵盖了智能家居的性质。奥尔德里奇将智能家居定义为“配备了计算和信息技术的住宅，能够预测和响应居住者的需求，通过对住宅内部技术的管理和与外部世界的联系，努力提升居住者的舒适度、便利性、安全性和娱乐性”。他们的设计包含了智能家居现象的技术成分、智能家居提供的服务和功能，以及智能家居旨在满足的用户需求。Lutolf的定义也采用了类似的方法，该定义将智能家居描述为“通过使用一个共同的通信系统将不同的服务集成到一个家庭中”。它保证了家庭的经济、安全和舒适的运行，包括高度智能化的功能和灵活性。”虽然这两个定义有相似的原则，但是它们在技术提供的服务和用户需求的类型上有所不同。更广泛地说，大多数学者在定义智能家居时都提到了技术属性。Balta-Ozkan et al. de- finition指出，“智能家居是一种住宅，它配备了高科技网络，连接传感器和家用设备、电器，以及可以远程监控、访问或控制的功能，并提供满足居民需求的服务”。De Silva等人采用了类似的方法，但没有详细说明智能家居的技术元素。作者表示，这是一个“拥有环境智能和自动控制的家庭环境，可以对居民的行为做出反应，并为他们提供各种设施”。Balta-Ozkan等人和De Silva等人的定义分享了通过自动化技术响应居民需求的能力。技术视角也得到了Diegel等人的支持，他们将其描述为一个系统，通过智能家电、智能控制、智能管理和智能传感器四个层次的智能来增强。这四个层次的智能的整合和协作在房子里创造了一个生活环境。

服务导向定义是定义智能家居的另一种方法。从Reinisch等人和Scott的观点来看，智能家居提供的主要服务是能源消耗的管理。Reinisch等人的设想是，智能住宅配备多个设备，这些设备作为一个同质系统相互协作，监控电子设备，促进高效的能源管理和可持续性。Scott明确指出，智能采暖和智能电表等技术特性的集成使这项服务成为可能。这组定义更加强调可持续性和能源消耗，并促进智能家居服务的潜力，以改善用户的舒适度。Chan et al.着眼于不同的背景，从老年用户的角度强调了医疗需求。这一定义指出，“智能家居是一种房屋，承诺为老龄人口和弱势用户提供低成本的家居护理”。有许多其他概念解释支持智能家居技术的概念，以满足老年人的需求，提高生活质量和促进居民的独立生活(Alam et al.;Blaschke等;Dorsten等;Ehrenhard等。远程控制辅助技术使得提出满足老年人需求的服务成为可能)。

上述定义有很大的重叠，它们有三个共同的特点:技术、服务和满足用户需求的能力。智能家居的核心是技术，它由硬件和软件组成，包括传感器和家用电器。传感器被表示为对象或电子设备，能够检测人类行为的变化和来自环境的其他刺激(Arunvivek等，图5)。在综述文章中检测到关键词的频率。D. Marikyan等人技术预测与社会变化。传感器通过无线和有线系统集成到家用电器中，这使得监测和跟踪居民看电视、做饭、睡觉、打扫和做一系列其他活动成为可能(Orwat et al.， 2008)。该系统代表了设备和传感器的形象，这些设备和传感器可以根据居民的需求提供多种功能和服务(Chan et al.， 2009)。另外，技术架构决定了服务，而效益符合智能家居的目标(Chan et al.， 2008)。说到生活方式的支持，智能家居代表的是通过通讯网络连接传感器和家用设备的房子。它使用户能够远程控制家用电器，减少日常家庭活动的负担。联网设备为智能家居居民提供了一个有效管理能源使用的机会，同时提高了他们日常生活中的便利性和舒适性(Scott, 2007)。全自动设备有潜力提高居民的生活质量，鼓励居民独立生活，特别是通过不断的健康管理，为老龄化人口，甚至在需要的情况下提供虚拟医疗援助(Orwat et al.， 2008)。智能家居代表了集成到智能系统中的智能设备和传感器，包括管理、监控、支持和响应服务，并包含一系列与经济、社会、健康、情感、可持续发展和安全相关的好处。

日本实验性福利技术中心的电子医疗保健

Toshiyo Tamura*, Atsushi Kawarada , Masayuki Nambu, Akira Tsukada, Kazuo Sasaki and Ken-Ichi Yamakoshi

摘要：日本的一家名为Welfare Techno House（WTH）的实验室设计了一套家庭保健自动监控系统。可以在床，浴缸和马桶上进行自动心电图（ECG）测量，无需受试者的意识，也不使用体表电极。为了评估这种自动健康监测系统，进行了过夜测量，以监测年轻和老年受试者日常生活中的健康状况。

鉴于我们社会中老年人口的增加，我们寻求利用信息和通信技术推广一种新的疾病预防方法。全世界有几个“智能住宅”使用应用信息技术来测量家中的日常健康活动（例如，Aware House [1]）。需要进行流行病学研究以帮助预防和鉴定诸如糖尿病和高血压等疾病。这种研究需要长期的非侵入性监测[2]。我们的建议是使用智能房屋，无创地监控生理参数。在不将传感器和换能器连接到身体的情况下监测生理和生命体征的能力是优选的。因此，需要全自动测量以便以非侵入方式获取数据，并避免对象的程序。在日本富山县高冈市的福利技术大楼（WTH）进行了一项关于非侵入性的在患者洗澡，排泄和睡眠期间每日生理状态的自动监测的实验项目。

由于我们社会中的老年人越来越多，日本政府寻求支持和促进老年人健康的新项目。 1995年，在国际贸易和工业部（MITI）和新能源和技术开发组织（NEDO）的支持下，日本工业科学和技术局合作支持建造16个示范和研究机构，被称为福利技术房屋（WTH）。这些实验室的概念是促进老年人和残疾人的独立，并改善他们的生活质量。这些房屋为客户和护理人员提供了探索可访问设计问题的机会，并参与试验，使他们能够满足自己的特定需求。因此，这些房屋用于测试和展示新产品和设计概念。老人和残疾人可以在房子里待几天，以便试用这些设施。此外，制造商能够测试他们的设备，尽管没有基于此用途的认证。卫生和福利部（目前是卫生，劳动和福利部）支持信息技术与医疗保健的整合。因此，我们为WTH开发了电子医疗保健系统。

Takaoka Techno House（图1）旨在容纳两代人。 这栋两层楼的建筑面积为400平方米，超过普通日本房屋，并融合了一系列与房屋入口，方向和移动以及建筑管理相关的功能。 这些功能集成在一起，提供了灵活的使用，并满足各种个性化需求，特别是对需要护理的老年人。 地板具有缓冲效果和地板下加热。 家庭网络系统作为智能家居控制和通信网络的一部分安装，以提供对照明，窗帘和窗户的控制。 安全系统具有连接到前门的视频接入电话。

WTH安装了三个自动监控系统。 在床和浴缸中监测心电图（ECG）测量值，并在马桶上测量体重和尿量（图2）。 图（3）显示了床的ECG记录。 在睡眠期间通过枕头中的导电纺织品和腿下方的片材进行ECG 。

在洗澡期间也拍摄了ECG 。在浴缸的内壁上安装银/氯化银电极（图4），以通过水进行ECG记录。 ECG信号幅度取决于水的电导率。如果水的电导率高，则水作为电压源与身体短路，因此振幅减小。相反，如果导水率低，则信号幅度保持在与皮肤表面相似的水平。但是，由于水的阻力较大，应使用高阻抗放大器;因此，记录系统变得更容易受到电磁干扰。幸运的是，普通自来水的电导率（10-2Sm-1量级）在使用传统放大器的可接受的测量范围内。当受试者进入浴盆时，由于水在电极和身体表面附近的移动而出现大的伪影，但基线迅速稳定，然后在整个浴盆停留期间获得稳定的ECG。使用包含四个称重传感器的重量测量系统获得体重和排泄物重量。使用该系统可以每天多次自动收集体重数据。此外，还监测尿液和粪便的量以及尿液流速，以及排尿和排空的习惯。

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