智能服装

智能服装（共8篇）

智能服装 篇1

1 引言

目前,随着国家科技水平的飞速发展,人民生活质量的不断提高,人们正步入一种快节奏的生活方式,一些潜在的慢性疾病就成为影响人们生活质量提高的一大障碍,特别是对于患有高血压、糖尿病等慢性疾病的老年病人,经常因为生活中对慢性疾病的不够重视,导致其病情恶化,甚至失去宝贵的生命。近年来,由于“看病难”、“检查贵”等问题,患者去医院做一次常规的检查,就得花费患者大半天的时间且价格相对昂贵,尤其是对于部分需要长期到医院观察的患者及患有高血压、糖尿病等慢性疾病的老年病人,为其设计一套可以实时监测人体健康的智能服装就显得势在必行了[1]。

本文设计的人体健康智能监测服装系统采用以STC12C5A60S2单片机作为核心微处理器,配合以血压、脉搏、体温等生理传感器,加之以无线通信、液晶显示、语音报警、跌倒检测等模块来实现监测显示、无线传送数据、语音报警及跌倒检测等功能。在国内,由于客观条件制约,智能监测服装的研究尚处于起步阶段,与国外同行相比存在着较大差距,其发展空间和市场潜力都是巨大的,因此对于人体健康智能监测服装的研究具有十分重要的现实意义。

2 系统总体方案设计

本文设计的人体健康智能监测服装将多种生理特征传感器、导线织物、柔性电路板和柔性显示器有机地整合到服装中,例如羽绒服、棉服等,如果技术允许的话,甚至可以是T恤或者衬衣。该智能监测服装系统利用专用的体温、血压、脉搏等生理特征传感器将人体的多种生理信息提取出来,经过信号调理电路处理传送给STC12C5A60S2单片机,单片机在程序的控制下,实现对信号调理电路处理后的传感器信号进行实时采集、处理、显示和无线传送,PC机对下位机传送来的数据进行存储和简单分析。一旦发现用户的生理信息出现异常或跌倒时间较长,及时将采集的生理信息数据发送给远端医护人员,供远端医护人员对用户病情做初步诊断。同时下位机也会发出语音报警信号,自动呼叫急救电话120,将用户所在的GPS定位坐标告诉急救人员,以便用户及时接受治疗;同时下位机也将发送预警短信及时通知用户家人,其原理示意图如图1所示[2]。

3 系统硬件设计

人体健康智能监测服装系统按各个模块所要实现的功能不同,将其分为:电源模块、生理信息采集模块、生理信息显示模块、跌倒检测模块、G P S实时定位模块、语音报警模块和无线通信模块,其系统框图如图2所示。

(1)电源模块

电源模块为整个系统的提供电能,决定着智能监测服装正常工作时间的长短,其性能的好坏直接影响到智能监测服装的应用及推广。本设计选用Li-Po电池作为系统电源,输出电压11.1V,容量为2100MAH,经DC/DC转换电路,将其转换为5V电源。

(2)生理信息采集模块

生理信息采集模块由体温传感器DS18B20,微型腕式血压仪模块PAL-901构成。微型腕式血压计PAL-901可测量心率、高压、低压,测量数据通过串口输出,单次发送6字节数据,传输速率为19200bit/s。且该血压仪模块体积小、供电电源采用干电池,携带方便,易于镶嵌在服装中。体温传感器DS18B20具有耐磨耐碰、体积小、硬件开销低、抗干扰能力强、精度高等优点,测温范围-55℃—+125℃,工作电压3V—5V,直接输出数字信号,仅需一根口线即可实现与单片机双向通讯。

(3)跌倒检测模块

跌倒检测模块利用ADXL345数字加速度模块实现跌倒检测。ADXL345具有小巧轻薄、超低功耗、可变量程、高分辨率等优点,数字输出数据为16位二进制补码格式,可通过SPI或I2C数字接口访问。

跌倒检测的基本原理是基于测量智能监测服装内的加速度模块在用户运动过程中3个正交方向的加速度变化,来获取用户身体姿态的变化信息,从而判断用户是否发生跌倒。

人体失重跌倒时,其3个正交方向的合成加速度为:且加速度持续时间与跌倒的高度成正比,据此可判断跌倒的严重性。人体一旦发生跌倒,其当前姿态与前一刻姿态会在短时间内发生较大的变化。同时人体跌倒后,一般会保持短暂的静止状态,若静止状态持续时间较长,那么用户可能因摔倒而昏迷,其跌倒状况非常严重。本文根据当前合成加速度值与前一刻合成加速度值比较来判断用户是否发生跌倒,并根据合成加速度小于1g的持续时间及用户跌倒后保持静止状态的时间来判断跌倒的严重性[3]。若跌倒严重,智能监测服装系统下位机将直接呼叫急救电话120进行抢救,并将这一信息发送给上位机和用户亲属,上位机将用户生理信息数据通过Internet网络发送给远端医护人员,供其对病情做初步诊断。

(4)生理信息显示模块

生理信息显示模块采用J12864液晶显示器,J12864液晶显示器背部自带10K可调电位器,可调节对比度;自带原装三星正品防静电电容,抗干扰性更强;具有串、并口两种工作方式;并且带中文字库,可显示中文汉字,使用方便。

(5)GPS实时定位模块

GPS实时定位模块采用台湾(HOLUX)M-87,其可搜寻多达32个卫星频道,具有功耗低、体积小、灵敏度高、第一次定位时间短、快速修正位置等优点,工作电压3.3-5V,是内嵌在智能监测服装系统中的最佳选择。

(6)语音报警模块

语音报警模块采用语音模块ISD4004,ISD4004工作电压3V,工作电流25-30m A,维持电流1μA,单片录放时间8-16分钟,具有音质好,自动静噪功能,能将语音信号高质量、自然的还原,其通过串行通信接口SPI与单片机通信,特别适用于便携式电子产品。

(7)无线通信模块

无线通信模块采用采用西门子公司的无线数据传输模块TC35i,其能可靠地传输数据,传输语音,发送中英文短信。该模块集射频电路和基带于一体,工作电压为3.3—5.5V,向用户提供标准的AT命令接口,方便用户应用和二次开发,并且其还提供了RS-232C数据接口,可方便的与单片机进行串口通信。

4 系统软件设计

4.1 通信协议

由于人体健康智能监测服装系统无线传输的数据量大,为确保在无线传输过程中,智能监测服装和上位机之间传输数据的可靠性,需要制定相应的通信协议。

本系统采用的GSM传输数据帧结构由帧头、用户地址编码、用户跌倒标识、用户生理信息异常标志、生理信息数据、经度、纬度、CRC校验部分、帧尾组成,其结构如表1所示[4]。

在工程应用中,因噪声干扰产生的数据为0x FF或Ox00的概率很低,因此发送数据帧时以0x FF为帧头,以0x00为帧尾,可避免数据接收错误或未接收完。当接收机检测到0x FF字节后开始接收数据,检测到0x00字节后表示接收一帧数据完毕,准备接收下一帧数据。用一个字节的地址编码来区别不同的用户使用的智能监测服装系统。数据校验采用CRC校验方式,若该帧CRC校验正确,则说明接收到的该帧数据有效,否则表示该帧数据传输出错,舍弃该帧数据。

4.2 程序流程图

人体健康智能监测服装定时唤醒电子血压计对用户生理特征进行监测,并定时采集用户的体温和加速度,然后将采集的数据与预先设定的正常值进行比较,将比较结果与生理特征数据每隔一定时间通过TC35i模块通过数据帧结构发送给接收机,接收机将有效数据提取出来通过串口发送给PC机。若用户生理特征数据一旦超过正常范围,则智能监测服装通过TC35i模块将用户异常数据实时发送给接收机,接收机及时将数据传给上位机,并且智能监测服装自动呼叫120对用户进行抢救,同时智能监测服装向用户亲属的手机发送预警信息[5]。人体健康智能监测服装主函数程序流程图如图3所示。

PC机对用户生理特征数据做简单分析及存储,若数据出现异常,发出语音报警信号,同时将用户近期的生理特征数据通过Internet网络发送给远端医护人员,供其对用户病情做初步诊断,以便对用户进行及时救疗。

5 结束语

本文设计的人体健康智能监测实验服系统在棉服上布置生理特征传感器、电源、液晶显示器、跌倒检测模块、GPS定位模块、语音模块和无线通信模块等硬件,其实物图如图4所示。在布置过程中使用杜邦线代替导电织物,使用普通电路板代替柔性电路板,使用普通液晶显示器代替柔性显示器,使用Li-Po电池代替微型高容量电池,忽略了系统所用材料及衣服的舒适度等问题。为验证其可行性、有效性和实用性,对用户进行了测试。

测试结果表明:人体健康智能监测实验服系统能够准确的对用户生理特征进行监测,能达到生理特征信息异常、跌倒语音报警,同时监测人员通过PC机能够及时的了解用户的生理特征信息。经过实验检验,智能实验服系统运行可靠、稳定、准确,实时监测能力强,便于广泛应用于未来医疗的监护工作,具有广泛的应用前景。

参考文献

[1]蔡敬海,安志勇,段洁等.基于AT90S8535单片机的新型呼吸频率检测计的设计[J].仪器仪表用户,2008,15(5):53-55.

[2]田永毅,卢庆林.基于GSM的远程医疗呼救系统设计[J].电子设计工程,2014,5(22):172-174.

[3]陈炜,佟丽娜,宋全军等.基于惯性传感器的跌倒检测系统设计[J].传感器与微系统,2010,29(8):117-119.

[4]徐彦琦,刘雅婧.基于GSM短消息的编解码及编码实现[J].信息安全与通信保密,2007,(5):56-58.

[5]曹辉,李艳霞,何波等.远程脉搏血氧饱和度监测系统设计[J].中国水运,2008,8(9):102-104.

功能时尚的智能艺术服装 篇2

Minerale抑菌除痒服装

ICA指数：★★★★★

获得奖项：“老人安乐奖”

美国TrapTekt公司研发的火山灰纤维新品Minerale，原料取自火山喷发产生的固体喷发物，经过纳米高温的处理后，聚合在纤维中的多功能性纱线。火山灰因具有微多孔构造，故具有强大的吸附力，能在短时间内消除异味，抑菌防臭，解除搔痒，穿上这件神奇的抗菌止痒衣后，可大大缓解皮肤瘙痒。

据TrapTekt公司介绍，研发Minerale的初衷就是因为老人频受皮肤瘙痒的困惑。通过数千个案例调查，并对老年人皮肤瘙痒产生原因进行系统分析后，Minerale科研团队发现，消除异味，抑菌防臭并防止微生物刺激是治疗中老年皮肤瘙痒的重要一环。而且，火山灰粉末聚合于聚酯纤维的高分子中，达到永久性的效能，不会因为穿着或洗涤而逐渐消失功效。

Fabrican新概念喷制服装

ICA指数：★★★★★★★★★

获得奖项：“时尚乐趣奖”

英国Fabrican公司通过把丝绸纤维高度精细液化后，使纺织品材料可以从压力瓶或者喷枪中喷洒出来，且直接喷涂于人体或模型上。而随着溶剂的蒸发，纤维又黏合在一起，形成一件完全合体的衣服。这就是令人觉得不可思议的新概念喷雾服装，你在买它的时候只能选择颜色，有铜色、赤陶色和自然色等颜色，但是根本看不到衣服的款式，因为它就像一管发胶。

如果你需要一件T恤、短裤或是一双长袜，按一下上面的按钮，彩色的涂料就会如雾般喷洒而出，迅速在身上凝结成薄薄的一层，没有什么服装比这种服装更合身了，因为它几乎能与你的身材完全契合，而且不会与皮肤或是别的衣服粘在一起。

activities新爱情婚礼服

ICA指数：★★★★★★★

获得奖项：“未来爱情奖”

这是意大利activities公司推出的名为“Kiss me”的新婚礼服，该礼服采用1厘米纤维丝电阻为数万欧姆的聚酯导电纤维制成，另有银纤维和铜纤维是礼服上刺绣装饰的主要材料。当新郎与新娘接吻时，就会启动礼服肩部与胸部的电子装置，礼服的背后就会显示出传递“我爱你”的字样。

据activities公司披露，这种服装的纺织品是通过聚酯、铜、银丝拉伸，熔融纺丝，切割制成4～16μm的纤维，混入常规的纺织材料中制成导电织物。其导电性能好、耐热、耐化学腐蚀，但可纺性能差、制成高细度纤维时价格昂贵，成品色泽受限制。因此每套“Kiss me”新婚礼服售价高达5000美元。

Kukkia清香绕人服装

ICA指数：★★★★★★★

获得奖项：“女士最爱奖”

西班牙Kukkia公司开发的新型纤维服装的面料采用西班牙金雀花茎秆中提取的天然木浆纤维制成。由于金雀花纤维大分子结构的特殊性，从而在其纺织品中含有多种氨化因子，使其成品服装具有清香绕人、沁人心脾的奇异效果，还具有良好的吸湿性和抗静电性。

Kukkia公司用这种纤维制成的女士服装，最诱人的是装饰在外套领子处的一朵绢花，其奥妙在于当用手触摸时，花瓣便会自动合拢，手拿开时花瓣又会自然张开：秘密就在于缝制这种花的线是镍钛合金线，这种材质对热效应有一种记忆功能。

Weili Pu变色龙服装

ICA指数：★★★★★★

获得奖项：“青年惬意奖”

美国Weili Pu公司研制出一种能随环境和气候变化而呈现不同颜色的衣服。它由光敏变色的离子交换纤维织成，在草原上能变为黄色，而在森林中却又能变为绿色。

Weili Pu公司的另一新产品是热敏变色的针织衫，它是将含热敏变色微胶囊的氯乙烯聚合物溶液涂于纤维表面，并经热处理使溶液成凝胶状来获得可逆的热敏变色功效。这种针织衫平时呈蓝灰色，当穿在身上，它会随着温度改变而变成粉红色或绿色。这样便可知道自己的体温和环境气温。

Advansa休闲健美服装

ICA指数：★★★★★

获得奖项：“苗条健美奖”

荷兰Advansa公司新近研制出一种紧身减肥服，它由牛奶蛋白纤维和多孔碳燃脂丝纤维构成的暖性纤维织成。当肥胖人穿上这种衣服，暖性纤维能使人体发热出汗，而多孔纤维能吸收热量将汗蒸发，在这一蒸发过程中就消耗了人体大量脂肪，从而达到了减肥目的。

Advansa公司新开发的另一种新型的调温吸湿排汗减肥服装采用杜邦公司PTT纤维与Lenying公司的Lyocell纤维混纺而成。PTT纤维可低温染色、色牢度好、悬垂性好，而Lyocell纤维柔软、美观，其快速吸收水分并传递至外部的特性是调温吸湿排汗纤维具有吸湿排汗功能。目前该纤维制成的产品有减肥服、袜子、休闲服等。该服装的面料吸湿速度比其他面料高49%，排湿速度高55%。

Alfa Telecom智能网络服装

ICA指数：★★★★★★★★

获得奖项：“网络智慧奖”

法国Alfa Telecom公司成功开发出一种纺织新技术，可将传感器、二极管等电子元件与导电纤维一并纺织到普通布料当中。这种智能布料不仅具有其中电子元件的特性，还可直接水洗。用这种智能布料制成的服装，可以直接将文字、图案、扫描图像等动画及静态图像，在衣服上下载和显示。

此外，由于其技术的核心是将电子元件小型化、纤维化，因此无需对现有纺织设备更新换代，就可以大规模商业化生产。用这种智能织物制成的服装，使用者可以从互联网下载任何视像到桌面或流动终端机上，让使用者可以透过服务器将个人化的插图、绘图和文字进行设计和上传。

健康监护用智能服装研究新进展 篇3

传感器技术、纺织科学及材料科学等相关领域的前沿技术, 通过两大类方法来实现自身的智能化:一类是运用智能服装材料, 包括形状记忆材料、相变材料、变色材料和刺激—反应水凝胶等;第二类是将信息技术和微电子技术引入人们日常穿着的服装中, 包括应用导电材料、柔性传感器、无线通讯技术和电源等[2]。

由于人们越来越重视自身的健康, 而且智能服装具有探测人体生理参数的极大潜能, 因此智能服装在健康监护领域的研究应用也成了近年的重点。本文将简要介绍智能服装在健康监护领域的研究。

1 设计核心问题

智能服装在设计过程中主要受到各种数字传感设备以及人体工程学的限制和引导。设计者首先必须认识到它们与一般医疗器械的不同: (1) 智能服装需要被病人穿戴在身上; (2) 它们往往需要与穿着者发生作用才可以进行各种操作; (3) 它们常常在变化的环境中工作, 而且该环境体系很难得到控制。但这些差异也为智能服装的研究提供了现实的意义, 并促使研究者进一步考虑实际应用中存在的各种问题。

(1) 生理信息的获取—传感器

传感器可以用来监护生理环境及其变化。健康监护用智能服装主要使用了医学传感器和周边传感器。医学传感器可以监护生理状态和过程, 而且也可以参与记录生理和运动机能的各种参数。周边传感器用来监控外部环境, 将信息反馈到主系统中使其相应的改变自身功能, 以提高主系统的情境感知能力, 使其正确评估医学传感器的工作。它包括温度计、二氧化碳探测器、麦克风甚至数码相机等, 可以用来检测气温、湿度、空气质量、音量等环境指标;也可以辅助导航, 如GPS、数码指南针等导航传感器。

健康监护用智能服装还广泛使用无线传感技术, 不仅解决了传感器工作的一系列问题, 还使使用者获得很大的自由和舒适。它们的设计集成了无线发射机和自发备电系统。无线智能传感器可以进行数据采集及人体和区域网络的有限信号处理[3]。它一方面可以降低可穿戴处理器的工作负载, 一方面也可以提高评价的速度, 因此在实时应用中作用突出。

如图1所示智能服装中所用的医学传感器主要用来检测各种生理信号, 如:检测心电、肌电、脑电和眼电等信号的体表电极, 检测体温的热敏电阻, 检测皮肤电导的皮电反应传感器、检测脉搏心率的压电传感器, 用光体积测量法检测血压、血氧饱和度和心率的红外发射接收系统。有的传感器系统还包括运动生理学传感器, 如检测运动速度的加速度器、检测关节夹角的电子量角器、检测障碍物的近距离传感器和接触传感器等等。医学上, 它们也可以用来检测一些与临床病理相关的运动, 如步态异常、颤抖、帕金森氏病等, 并能引导视力损伤病人的行走, 使他们避开障碍物[4]。

以上大都是物理传感器, 近来也有研究将重点放在了检测人体PH值等参数的化学传感器上。Shirley Coyle[6]等介绍了一种可以检测人体汗液PH值的化学传感器 (图2) 的工作原理。比色法是该种传感器的主要检测方法。研究者将在对PH值灵敏的染料溴百里酚蓝固定在织物基底, 使染料直接与汗液接触。同时发光二极管用作光源, 并使用光电二极管作探测器。利用该染料对PH值在6.0至7.6范围内有不同的吸光特性, 可以通过光电二极管检测到染料放出光的波长, 从而确定其PH值。

总之, 物理传感器和化学传感器目前都在智能衣服的研究中的到了不同程度的应用, 如下表所示:

(2) 信号处理系统:

生理信息处理是监护健康用智能服装的核心功能之一, 它包括有用生理信号的筛选和处理以及信息的反馈等方面, 如图3所示。下文将结合几种最新研究结果来介绍生理信息处理的过程。

信号处理过程需要使用信息处理单元, 其本质是低版本的计算机, 其中掌上电脑和个人数字助理 (PDA) 是两种最流行的信号处理器, 如图4所示。微型化处理芯片的广泛使用大大提高了信号处理的效率, 存储芯片的使用可以提高信号处理的准确性和可靠性。也有研究致力于开发新的电源, 以提高电源的供电效率, 包括在衣服上安装太阳电池, 在鞋子里内嵌压电陶瓷以及利用体热、呼吸等人类生理活动供能等[10]。

同时也有研究对获得信号的无线远程传输进行了探讨, 其根本目标就是使传感器检测到的生理信号统一输入一个信息网络, 这样一方面可以使医生远程监护病人, 及时地了解到康复中病人的健康状况, 并做出准确地判断;还能解决病人使用PDA进行信号处理单元的不便之处。如图5所示, 生理参数的无线传播方式主要有射频电磁波、红外光和声波三种, 其中射频电磁波最常用。基于射频电波的无线数据传播主要分为广域网和局域网。广域网采用卫星通信、GSM、CDMA等, 而局域网多采用蓝牙、

超宽带、IEEE802.11/a/b/g等。目前比较具有代表性的无线传输系统有哈佛大学的Code Blue系统, 法国CENS研究机构的MARSIAN项目, NASA阿莫斯实验室和斯坦福大学联合开发的Life Guard系统等等[12]。

信号处理过程的第一步是将传感器获得的模拟信号转化为数字信号, 整个过程需要符合采样定理, 而且实时测量需要时间标记和测量同步, 以满足A/D转换器不同采样率的要求。第二个阶段是信息转换或预处理阶段, 在该阶段多余无用的信息被过滤掉, 而有用的信息被提取和保留, 如噪声过滤和失真校正等。第三个阶段是参数选择或特征抽取阶段, 在这个阶段, 信号某些特性, 如识别、预测和推断生理状态的辨别能力, 将会得到评价。特征值的提取能提供重要的生理信息如呼吸频率、心律等等。最后是分类阶段, 获得的信号参数可以用来指导信号分类, 以判断各种症状的类型及康复的程度等等。我国台湾的研究者[14]开发了一种多功能生理参数检测系统e-Texture, 可以用来检测心电、体温、以及穿着者是否摔倒等情况。在心电信号处理过程中, 系统先抽取了所检测信号的特征, 与此同时, 正常ECG和被检测ECG波形的相关系数被用来评价被测者心跳是否正常。如果检测的心跳波形与心室早期收缩 (PVC) 相似度高, 则系统就判断为PVC;如果检测的心跳波形与正常心跳波形相似, 则系统会初步判断是正常或者心房早期收缩 (APC) , 这是因为APC与正常波形相似, 所以系统还需进一步分析RR间期的时间是否正常。如果时间正常, 则系统就会判断心跳正常, 否则就判断为APC。每隔5s, 系统将取一次样, 然后重复该算法, 如图6所示。

2 智能织物 (smart/intelligent textile) 的研究

健康监护用智能服装最终要解决采集处理生理信号的传感器及其他相关设备与衣服的织物结合的问题。衣服可以给这些设备提供支持, 以有效减少直接穿戴它们的不适之处;也能够提供一些工作环境上的保护, 使这些设备在合适的温度、湿度或光照等条件下工作;还可以适当调节生理反应, 如排汗、运动等, 使所获得的信号更加可靠。在汗液p H值传感器的研究中[16], 织物就在采集样本这一过程起到了重要的作用。通过在织物中引入一种本征导电聚合物材料——聚吡咯 (PPy) , 可以启动一种可逆的离子填充/去填充过程。该过程本质是一种微流体泵, 是流体处理系统的重要组成部分, 它能实现试剂处理、流体控制以及废物储存等功能, 而这些功能在汗液采集输送过程十分关键。下图是微流体泵TITAN采集汗液并传递给化学传感器的过程。

计算衣服 (computational clothing) [18]指可以处理、储存、传递以及检索信息的服装。通常用两种方式[19]来实现:第一种方法是将电子系统嵌入织物或衣服附件中;另一种则在织物制备过程中结合纺织和电子技术, 直接生产出电子织物 (e-textiles) 。Laxminarayana[20]等的研究就应用了后一种方法, 他们用电纺技术将以碳纳米管为基底的材料与压电聚合物相结合, 研制出一种新型的智能织物, 并通过结构振动实验评价该织物的应变检测性能, 结果证实该织物与单一的压电材料相比, 应变检测能力提高了35倍之多。

多传感器服装也在健康监护中得到了初步的应用, 它的特点是可以整合各种传感器所获得的生理信息, 以获得多方位或较全面的生理状态的评价。印度的研究者开发出了一种Smart Vest智能服装[21], 它将心电、血容、体温、皮电等传感器与织物相结合, 从而实现了对多种生理参数的检测, 如下图所示。

也有学者在织物本体的改性上做了相应的研究。织物的柔性和信号检测处理能力往往不可兼得, 这是因为智能服装需要很多传感器和其它相关设备才能实现对健康的有效监护, 但如果过多的传感器等设备直接嵌入织物中, 则会造成穿着者的不适及衣服寿命的降低。Katragadda[23]等将硅柔性外皮与常规的智能织物相结合, 如图9所示。该外皮可利用微显微技术制得, 它由一系列“硅岛” (silicon islands) 组成, 每个“硅岛”内有应变计, 金属垫、传感器和电路等。将硅外皮缝入智能织物便得这种新型织物的原型。研究者将该原型拉伸、弯曲和扭动, 再通过应变计获得各“硅岛”所受的应变。结果发现该柔性外皮与智能织物基底之间的机械连接相对较弱, 因而“硅岛”内的传感器和电路并不会受到织物中机械应力的影响。.

另外, 相变材料也开始和智能织物相结合。相变材料可以在一定温度范围改变自身状态, 它们可以在相变发生时的加热过程中吸收能量, 或在相变发生时的降温过程中向环境释放热量。常见的相变材料有无机水合盐、长链链烃、聚乙二醇等。相变材料通常是以微胶囊的形式与织物相结合的。由于它可以和人体周围微气候发生作用, 亦能感应由人体活动或外部环境改变而导致的体温变化, 所以相变材料处理的织物可以用于手术衣、病床材料、绷带和调节病人体温的各种产品等等。而聚乙二醇处理的织物还可以应用于输液和杀菌消毒中, 比如外科手术纱布、尿布等[25]。

3 热门研究

现在美国、欧盟、日本、韩国、印度、我国台湾等都在该领域有着自己的研究小组和课题。美国是智能服装的诞生地, 掌握着大量先进的技术。如佐治亚理工学院的Smart Shirt计划[26], 开发出了一种“可穿着母板 (wearable motherboard) ”。它利用光纤来检测士兵中弹情况, 并用特制的传感器来获取作战时士兵的重要生理信息, 值得指出的是, Smart Shirt强调用不显眼的方式获取生理信息。The U.S.Army美国军方的医学研究和材料中心 (Medical Research and Material Command) 的WPSM计划[27], 致力于新一代战斗服的研究, 这种战斗服通过内置的小型化传感器获取各种生理信息, 并把它们传送到一个中心设备存储、分析, 而军方可以适时从该设备中调用这些信息。Vivometrics TM公司的Life Shirt计划[28], 利用远程医疗 (telemedicine) 的技术来达到监视身体健康的功能。内嵌在衣服上的侦测器可侦测心跳、血压、呼吸频率等数据, 并将这些数据远距传送给医生。欧盟在该领域也代表着世界先进水平, 它的研究计划主要有WEALTHY、MYHEART、BIOTEX等[29], 如图10所示。

目前我国在该领域的研究刚刚起步, 其中东华大学等在智能纤维的研制[31]、智能服装健康监护系统[32]等方面已经有一定的研究工作, 但离智能服装的产业化和市场化还有一定的距离。

4 展望

目前健康监护用智能服装主要处于实验室研究阶段, 而且很多研究是为了满足军事、宇航等行业的需求。尽管已有部分研究成果进入了市场化阶段, 但尚不能撼动人们传统的穿着观念, 更没有在人们生活中产生重要影响。该研究领域尚没有一套系统的理论与标准, 研究者往往来自不同的领域, 有着不同的背景, 这就需要相当长的配合时间才可以形成统一的认识规律。而且这种服装作为特殊的医疗器械, 其性能、安全性等评价方案不成熟, 能否按照一般医疗器械标准评价还需要更多的临床试验才可以确定。从实用性角度看, 健康监护用智能服装要结合一般衣服和监护设备的功能, 但是如果过多强调监护功能而大量使用监护设备, 则势必影响服装作为一般衣物的功能, 比如过多的电子传感设备会给衣服的洗涤带来不便, 也会影响穿着的舒适和方便。

总之, 智能服装从诞生至今只有十几年, 却显示出了极大的潜能, 在健康监护方面, 随着监护治疗设备正在向着便携式、智能化的方向不断地发展, 智能衣服更是有着得天独厚的优势。我们也期待健康监护用智能服装在未来的发展中能不断解决其使用推广过程中的一系列问题, 成功地应用于健康监护各个领域, 为人类造福。

摘要：本文主要综述了健康监护用智能服装的设计、应用等领域的研究以及目前所取得的成果。其中主要介绍了其设计的核心部件-传感系统、信号处理系统以及织物本体, 并同时结合了其医学应用。最后指出了研究和应用中存在的问题, 并展望了其前景。

服装CAD制版的智能化探讨 篇4

关键词：服装CAD；制版；智能化技術

1 服装CAD制版技术所需要解决的问题

1.1 软件之间样板文件的兼容性问题

样板的文件出现不兼容的现象，会造成各个企业之间的资源共享和交流中出现问题。各个软件有各个软件的作用，就会导致客户群体会有不同的选择和喜爱，但是会囿于其兼容性问题而苦恼。航天Arisa试衣系统是当前各系统中相对完善的系统，其可以将客户的体型扫描到电脑之中，在大型款式库之中提供合适的服装供客户选择，通过颜色和面料的改变，形成三维的效果为客户提供最好的搭配。

1.2 三维技术局限于理论的问题

因为受人体曲面的复杂性和款式变化，及面料的多面性等诸多因素的原因，服装CAD制版不能很好地体现出织物质感、动感、曲面造型等内容；在图形、色彩理论、纹理理论、真实图形显示等高新技术领域还存在实施上的困难，而且此方面的很多内容在我国当前阶段仅仅处于实验阶段，想要达到真正的实用阶段还有很长的路要走。

1.3 制版系统的信息交互能力需要强化

当前阶段，大部分制版系统依然缺少对外部信息的判断能力，在人机的交互的功能上也需要进一步的提高，只有提升其交互能力，才能够更好地发挥设计者的设计灵感，更好地体现设计者的设计意图。

2 服装CAD制版技术智能化发展分析

2.1 界面智能化

关于服装CAD的开发主要依托于计算机技术，但是对软件的使用者来说则不能受到计算机的影响，服装 CAD 软件需要消除人机交互之间的“隔膜”。只有保证服装CAD制版技术更加便捷、容易上手、理解迅速，才能够促使其获得更好的发展。

（1）界面风格。为了能够加强服装CAD软件在服装制版方面的专业性能和智能性能，可以在其“风格”和“区”上下功夫。通过“风格”和“区”的划分促使CAD方法和种类的合理应用和划分。制版员可以根据自己所需求对相应的初始化数据进行调整，比如在对服装款式数据库和尺寸参数表等一些做“初始化”设置，以便于提供更多的界面风格。

人们常用的界面风格主要包括以下几种：第一，经典风格，所谓经典风格主要就是针对服装的经典款而进行的设置，其通过软件的数据对服装的样本进行相似款的服装纸样设计。第二，现代风格，“现代风格”主要是以当前国际流行服装为基础所进行的设计，在此“风格”设计之中，设计者也可以在国际的流行服装设计款式之上添加更具有流行感的设计。第三，卡通风格，所谓“卡通风格”主要是运用结构连接的方法所进行的设计。其所涉及的纸样像我们小时候玩的积木一样进行堆叠，在一定的程度上减少了服装设计的技术问题，卡通风格设计关键的技术就是服装纸样结构部件库创建和之间的相互连接。第四， 艺术风格，“艺术风格”对于制版员的技术要求较高，需要结合自己的丰富经验和娴熟技巧予以开展，通过“风格”与“区”的划分进行合理设置。

（2）界面多媒体化。在我国市面上大多数软件界面都是表现出极大的多媒体化，人们对于此发展的趋势给予了更大的接受度。但是，此种特点在服装CAD软件界面上的表现并不突出，其界面甚至可以说还相当沉闷，有很大的提升空间。在当前，活泼、生动、形象界面越来越被人喜欢的现状中，在应用软件的过程中只有带给人们更多的乐趣，才能让人们更加喜欢使用。其所进行的多媒体化可以从以下几个方面着手：第一，背景音乐，“背景音乐播放器”的设置可以带给人们更加愉悦的享受，可以让人们的精神压力得以放松，可以带给人们更加舒适、愉快的心情，而且还与“服装”的选择相得益彰。第二，音乐键，在操作的界面上面设计一个音乐键，通过轻触或者点击，我们就可以享受到悦耳的声音，也可以给予人们更大的方便，满足人们放松心情的要求，让人们的精神得到休息。第三，语音提示，如果制版员在操作时候出现错误时，界面上会传来提示的声音，有利于制版员对错误进行及时的更改，使工作的准确率有很大提高。

2.2 操作智能化

主要是针对对话框上的功能性按键所进行的关联设置，从而得到有效的工作条，便于制版操控的便捷性，提高工作效率，节约工作时间。例如，我们在服装CAD软件中经常会使用到智能笔功能，其可以绘制出直线、曲线、折线等等图形，我们在进行操作智能化修改过程中便可以将这些功能进行汇总，将多个绘图功能集中到一个命令上，既可以让操作界面变得更加清爽，又可以让制版员的工作效率得到提高，更加可以让客户的人性化体现更加显著。

2.3 功能智能化

随着服装CAD技术的飞速发展，越来越多的人工智能技术被应用到服装CAD制版之中，对于使用者来说其操控也更简单、更快捷，各种命令使用起来也更加容易理解。而且专家系统、神经网络等智能系统也被广泛地应用在服装CAD之中，在这些强大的智能系统之下纸样设计的难度被大大降低。

（1）智能参数表。所谓参数表就是服装纸样参数化设计的一个重要基础组成部分，服装CAD制版技术要想真正实现智能化，同样需要对此智能参数予以关注，通过对其所进行的优化设计提升其应用效能。比如我们经常使用的智能化词典、智能化参数值的计算和设置等等。提升参数表设计的智能化，则可以让参数表为参数的设计提供更加精准的数据参考，为制版的精准化打下坚实基础。

（2）软件操作演示。软件的操控者很多是初学者或者自学者，服装CAD软件要想真正让使用者感觉到使用的方便性，学习的快捷性，就必须具备相应的演示功能，通过演示的方式让初学者或者自学者掌握其中的重要功能。服装CAD软件演示操作包括软件的运用演示和制版自录演示。而软件运用演示，主要是对服装CAD软件本身功能操作教程视频，主要包括了CAD软件功能具体的使用和操作等。这一部分演示为初学者的熟练应用夯实基础。

（3）自动设计。所谓自动设计就是自动打版，其是人工智能推理技术的应用。其从大量的服装款式中总结出服装结构变化的基本规律，再将这种结构设计规律和服装尺寸之间的各种关系，按照某种形式，表示为专家知识和推理机制，建立知识数据库。这样，使用者或者制版员只需要从数据库中直接提取数据即可，并且其所使用的数据还能够被记忆到系统之中，减少了因为设计所产生的工作量，提高了工作效率。

（4）自动放码。所谓的自动放码，就是通过不同款式服装进行放码，数据存储到数据表格中，存储的这个表格形成一个大数据库。此数据库放置在放码操作中能够提供使用者随时取用，也能够更加规范和简化放码的操作。

（5）智能排料。目前看来，很多企业所使用的排料方式都是人机互动式的排料模式，其主要是通过制版员所进行的计算机操控，依照排料经验或者排料的规则变化而进行设置，不同的款式、型号的裁片，通过平移、旋转、分割等几何变换来形成排料图，很大程度上提升了排料的准确性， 提升了衣料使用率、

3 结语

服装CAD制版的智能化将会得到更大程度的发展，也将会在服装制作等方面发挥更大的功效。相关人员还需要对其进行深入分析和研究，让其智能化带给人们更大的方便和快捷。

参考文献：

[1]竺梅芳.智能化服装CAD制版技术发展研究[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2016（02）：38-40.

智能服装 篇5

1 电子智能服装的概念与服装的智能化

1.1 智能服装、电子服装与科技服装。

智能服装是指模拟生命系统, 同时具有感知和反应双重功能的服装。它是新型的纺织材料与电子技术相结合的产物, 除了像普通服装那样穿着外, 还能根据设计的意图实现某些特殊的功能。

科技服装一类是通过高科技纺织材料, 在完成服装的传统功能外, 为着装者提供自行身体监测和控制等功能;另一类是通过附加、编织等结合方式将电子产品与服装融合, 着装者直接享受和实现各种交互, 感知外界环境状况, 并根据人的需要调节内建环境。

电子服装又被叫做电子信息智能纺织品, 是科技服装定义中的第二种。运用多媒体技术、生物技术、计算机技术等实现人机交互是其最显著的特点。

1.2 实现服装的智能化。一类是运用智能服装材料 (包括形状记忆材料、相变材料、变色材料和刺激—反应水凝胶等) 。

第二类是将信息技术和微电子技术引入人们日常穿着的服装中 (包括应用导电材料、柔性传感器、无线通讯技术和电源等121) , 也被称为可穿着技术。

2 电子智能服装发展概况

其最初的应用与发展是在航空和军事等高科技尖端领域, 此外, 军事战斗中使用的具有变色隐藏功能的迷彩服也是应用较早的智能服装。但这类服装只是作为一种专用设备或工具。

1993年, 麻省理工学院媒体实验室的计算机可穿系统研究中引入了智能背心的概念, 成为最早的真正意义上的智能服装。进入21世纪以来, 智能服装的设计工艺与电子科技的结合也将越来越完美, 服装也会更加全面地诠释作为人类“第二皮肤”的职责。

3 电子科技元素在智能服装中的应用现状

3.1 在休闲娱乐中的应用。

智能服装日新月异, 娱乐功能的引入进一步促进了其流行。的MP3电子服装。飞利浦公司发明的一款智能茄克, 在衣领上置有立体声扬声器, 通过衣领的竖起和翻下来决定是独自欣赏音乐还是与身边的人一起分享。

芬兰学者J.Rantanen等人进行的智能服装工程, 设计了一种极地环境中使用的智能服装, 可以提供穿着者的健康状况、位置以及运动情况, 若遇到紧急情况会通过GSM自动发送短消息, 服装还提供一个控制各项功能的用户界面。这些服装都将受到追求时尚年轻人的喜爱。

3.2 在军事中的应用。

军事用智能服装是智能服装领域中较早使用的一个分支。在军队里, 士兵们作战时的效率性、安全性和准确性是最关键的问题, 电子智能在作战服中的有效应用可以大大提高部队的战斗力。

美国专家为美军开发出一种“目标部队”战服, 它不但具有变色、通信等功能, 还配备了导航系统、净化水系统和空气调节系统。它可以让未来的战士在一切恶劣环境下战斗, 同时增加他们生存的机会。

3.3 在医疗保健领域的应用。

医疗用智能电子服装在智能电子服装领域中占据很重要的位置, 一方而因为在这一领域应用的范围广, 另一方而是因为它关系到人体的健康和生活质量。

美国Sensatex公司研制出一款智能衬衫, 这种衬衫可以在穿衣人心脏病发作或虚脱时及时报警, 从而降低突发性死亡的概率。另外, Sensatex公司还计划设计在衣领里安装一个全球定位系统接收器的服装, 儿童或老年性痴呆病人穿上后, 如果不慎走失可以很容易被找到。

3.4 时尚中的应用。

日本己经研制出一种具有奇特变色效果的泳衣, 当人们穿上这种泳衣去游泳时便会根据水温的不同变化出不同图案的美丽造型。

在2013年纽约春季时尚周, 荷兰设计师艾莉森·凡·郝鹏 (I-ris van Herpen) 设计出专用于3D打印机制造的纤维材料, 并且他利用一种成像机将其打印成服装。除衣服外, 如今的制鞋师已在采用3D技术量脚制鞋, 他们可根据客户脚码设计出相应的材质、色彩、形状、款式。

4 电子智能服装发展前景和展望

今后智能服装领域的研究方向将由智能服装功能单一向多功能转换。比如, 同时包含生理监测、环境监测、定位及音乐播放等功能, 并使传感器和执行元件等多样化, 提高灵敏度, 并使其与服装一体化, 达到真正的融合。

5 总结

(1) 智能服装发展的时间较晚, 技术水平还没有完全提高, 其功能性还略显单一。但随着利一学技术的进一步发展, 科技与服装会真正的融为一体。

(2) 未来的智能服装发展成熟后还应该更多的考虑怎么样降低成本和价格, 这样才会更有利于市场的开拓, 让人们真正消费得起智能服装。

(3) 最后智能服装要有保护人们身体的功能, 做到没有辐射与干扰以及没有污染, 绿色环保。

智能服装的出现是人类社会发展的必然结果, 代表了服装业未来的发展趋势。未来前景非常的广阔, 势将对服装行业的长远发展做出积极的影响和重大的贡献。

参考文献

[1]张慧敏.电子科技在智能服装设计中的应用[J].国际纺织导报, 2012, (3) :67-69.

[2]KIEKENS P, LANGENHOVE L V, HERTLEER C.Smart clothing:a new life[J].International Journal of Clothing Science and Technology, 2004, 16 (1/2) :63-72.

智能服装 篇6

运动对于人们来说是日常生活中必不可少的部分,在远古时期人们为了生存,为了获得基本的物资四处奔走,后来逐渐演变成现代生活中的体育活动。随着科技的发展,机械时代的到来取代了人类的自身力量,人们更多的通过使用工具来进行劳动,这样人们活动身体的机会越来越受到环境和工具的限制,长期以往导致人们身体健康的急剧下降。人们需要更多的体育活动,通过运动健身可以预防和缓解繁忙工作所带来的疲劳和压力,通过运动身体肌肉得到很大一定程度的缓解与增强。面对人们的运动需求,在运动服装的设计中既要满足人们运动舒适性同时还要满足人们运动的功能性。

科技的进步使得运动更具有产品之间的交互以及具有功能方面的协调性能,通过智能穿戴的运动产品人们可以随时随地的与外界分享和互动,使运动充满了乐趣。运动装的功能性和时尚化赋予了人们更加健康的生活方式。其中户外环境下的智能穿戴助力服装也是一个发展方向,人们穿着的观念不断更新,高科技使运动无极限,智能穿戴服装也具有一定的科技未来感。

二、仿生设计方法的应用

在服装设计中利用仿生学设计思维,生物经过数万年的演变进化和发展各具特色的非凡能力。其整体的功能渐趋优化,值得我们去效仿和设计。仿生设计是人们通过观察自然或人造环境,把具有特色的因素提取出来,应用到设计上的一种方法。它遵从服装设计的一般规律,从造型美观,合体舒适,活动方便出发,设计出实用新型的服装。服装上有许多仿生演变的种类,如燕尾服、鱼尾裙、蝙蝠袖、喇叭裤等造型。社会进步人们开始模仿生物,逐渐形成仿生学这门独立的学科在设计中运用仿生思维分析生物结构特点以及它们的生物进化的优点用于智能助力服装的设计。

服装的仿生设计时参考仿生学的研究方法,结合人-服装-环境系统,通过分析借鉴户外模仿生物系统中的有利因素,并应用在服装设计中。在体育运动领域里,比赛服泳装的设计成鲨鱼装运用仿制鲨鱼的皮肤材料,其中其材质上由钛硅树脂做成的缓冲器,使人在水中游泳更加灵活自如。

3D打印(Three Dimensions)技术是制造业的一次革命,当下的时尚界已经被大大小小的3D打印服装铺天盖地的覆盖了,同时也不断出现在生活中的每个角落,越来越多的应用在日常的普通生活中。这种新技术是服装行业最有新兴的宠儿,时装周上的3D打印巨浪来袭,以其科技性和未来感对服装制造业来讲是巨大的灵感来源和商机。科技与时尚碰撞出绚丽的火花,3D打印技术将是未来服装材质方面的发展趋势,期待更为成熟的3D打印技术给服装时尚行业带来新鲜的血液。3D打印技术的不断发展会迫使纺织服装企业将会转向3D打印机器制造合作研发实现互利共赢的局面。

三、3D打印在服装设计中的特色之处

智能穿戴助力服装是电子应用技术、人机交互技术和3D打印技术等多领域跨学科的设计和探索,其产品本身就是一个很大的突破,但是目前的科技水平发展有限,基于3D打印技术与服饰品结合方面还有待提高,作为对未来的户外运动智能服装的探索阶段,设计过程中考虑人体解剖学、人体工程学、生物力学等多学科的知识利用创新的思维模式对传统服装设计理念进行突破和创新,明确设计思维的同时还要对新技术领域的突破进行综合能力的提升,通过跨学科间的交叉设计最终达到用户满意的效果。服装与科技的结合是一个非常具有前景的方向,但是可穿性、技术性等多方面的问题,要出现在市场上还需要总很长的路。可穿戴设备越来越人性化,对于未来的智能穿戴助力服装的发展,只有不断的提高自身设计理论和设计思维的转变创新,才能更好的设计出与时代接轨的新型设计产品,增加自主研发新型助力智能服装,并使其在功能性上更加实用,使用过程中更安全。

四、3D打印在未来智能服装设计的创新及展望

智能穿戴助力服装的创新及展望从本质上来说,未来时尚智能助力服装是对未来的创新与改变,对于设计师来说,首先应该确立以人为中心的设计思想,更好的理解和把握人的需求,从而在设计中找到正确的设计方向。基于人认识世界、改造世界的一般程序和基本规律,在服装设计中更应该遵循自然规律,在设计中运用科技的力量并结合设计心理学来分析和总结其不同需求人群的特点,进行更好的以人为本设计服装。服装设计是一个艰苦创作和实验的过程,与纯艺术领域的创作在本质上有很大的区别,不能任由的放任自由,同时要遵循科学的规律,必须在客观的限制和条件下综合进行设计。智能穿戴设计与服装的结合将会是一次服装革命,希望通过科技的力量能够使服装提升一个台阶。面料中加入的无数感应器,可以对人体的动作、生理变化的内在因素进行反应,从而把这种科技的元素运用在未来的时装设计,服装的功能性大大提升。

利用仿生学和当代的3D打印技术将服装设计的局部材质与传统服装结合,未来服装不仅局限在时尚层面逐渐的扩展到其它领域,如军事、医疗、娱乐、体育等领域,发展前景广阔。智能穿戴设备与人体服装结合将会是一场跨学科的挑战,不同学科领域交叉设计延伸,使得服装业趋于智能化、人性化。科技为人类造福。

五、结论

第一,未来的户外运动服装领域人们通过穿戴3D定制的智能服装,从而使人体与服装完美结合,在运动过程中能够提高人体机能,从而提高运动的效率。能够辅助人体运动对身体提供支撑和保护,提高机体的运动能力。智能穿戴运动服装属于交互类设计,本论文主要研究的是智能穿戴、智能服装是服装行业未来的发展趋势之一。

第二,随着科技的不断进步,服装更趋向智能化、功能化、人性化等层面发展未来的服装除了在设计造型上进行设计,更加具有功能性和智能化。人们的穿着方式更加趋于智能科技与时尚健康结合,人与机结合互动设计层面越来越重要。

摘要：随着科学技术的发展,智能穿戴产品不断更新,科技是第一生产力,同时也是未来服装行业发展趋势。通过3D打印技术定制户外智能装备,来实现正在的服装与科技结合的未来发展趋势,在未来人们通过穿戴智能化装备从而提升人体机能及效率。

关键词：智能穿戴户外运动服装,3D打印技术,仿生学,服装设计

参考文献

[1]郭斌.基于肌肉功能模型的人机分析系统构建方法研究[D].杭州:浙江大学,2008.

[2]Kinki.3D打印撬动高定时装周[J].纺织服装周刊,2013,27:78.

智能服装 篇7

关键词：人工智能,专家系统,服装生产排序,企业信息化

一、传统服装生产管理中存在的主要问题与影响因素

(一) 传统服装生产管理过程中存在的主要问题

1、常见的验品服装质量问题:

(1) 外观不良:整烫不良、左右不对称、脏污等

(2) 缝制不良:断针、跳线、线迹不良、毛漏、针扎碎等

(3) 面料不良:花色、异色、面疵等

(4) 包装不良:折叠不良、受潮、发霉等

2、常见于外贸加工服装的较大质量问题:

(1) 规格尺寸不足

(2) 缝纫线色差

(3) 线头

(4) 缝纫质量差

(5) 服装受潮甚至发霉

(6) 整烫包装不良

(7) 错料

(8) 断针留在服装内

(二) 影响服装质量的主要因素

由于成衣生产自身的特殊性决定了服装质量管理的特殊性, 影响服装生产质量的因素一般来说有如下几个大的方面

1、计划周期短

服装的时尚性、季节性决定了服装的设计生产必须是一个比较短的周期, 为了掌握销售契机, 经常要等到最后时刻才决定生产何种商品, 这样生产周期会缩短, 有时为了考虑交货期, 作业人员迫于生产进度, 容易产生操作失误。

2、材料的多样性

材料的多样性也大大影响着服装的加工质量。面料的厚薄、滑糙、是否有弹性, 对服装的加工过程会产生较大的影响。加工难度大的材料加工质量往往难以保证。

3、服装加工设备

服装加工设备的配备使用情况也直接影响服装生产的质量, 例如在西装生产中, 特种机如开袋机的使用能使生产质量得到迅速提高, 并且保证水平稳定, 相对地, 老式或手工作业耗时耗力, 且难以保证质量的高水平与稳定性。

4、工艺要求

服装加工品种的工艺难度要求不同, 对质量也有较大影响。事实证明, 工艺难度较大的品种, 质量问题产生几率非常大。

5、工人技术熟练程度

工人操作技术的熟练程度是质量问题的关键, 它的优劣极大地影响加工的结果。

6、工人的工作态度

除了较客观的技术水平之外, 还有工人本身的工作态度这种主观因素, 如消极怠工、纪律散漫、质量意识不强等情况对生产也有不良影响。

7、.流水线平衡程度

毋庸置疑, 流水线的平衡程度能够有力地影响质量水平, 一条平衡且管理井井有条的流水线其产生质量问题的可能比管理混乱、忙闲不等的流水线一定小得多。

二、应用人工技能专家系统的服装生产工序编排方案设计

(一) 专家系统的设计思路

人工智能专家系统本质上是一个 (或一组) 计算机程序, 它能够借助人类的知识采取一定的搜索策略并通过推理的手段去解决某一特定领域的困难问题。服装流水线的管理是服装生产中最重要的一个环节, 其中编排流水线的同步化方案是一项复杂多变的过程, 既需要专家的丰富知识和灵活判断, 又牵扯到大量的重复进行的思维过程, 所以依据专家系统的原理对服装流水线进行智能化编排, 开发出迅速高效的工序同步化的编排体系, 运用智能技术, 使服装生产管理达到快速反应的要求。

(二) 基于专家系统的服装生产工序编排设计

1、设备规划

流水线负荷平衡不仅要符合流水线的三个基本要求――按工序先后顺序, 合理地把工序分配到每一个工作站;每个工作站的作业时间要尽量接近平均节拍的整数倍, 并使流水线上的工作站最少;各工作站的空闲时间要小, 并使工作站之间负荷均匀, 以保证流水线的总体时间损失率最低。在这个问题上虽然有些文献也有研究, 但很多在进行工序优化设计时没有考虑到设备的因素, 这样就大大简化了工序优化的复杂性, 有的虽然考虑了设备的因素, 但只是把所用设备大致分为三类:平缝机工序、辅助工序、特种机工序, 且把使用同类设备的工序称为相容关系。三类设备是个笼统的概念, 具体到某些工序, 设备会根本不同, 如仅特种机工序就可以包括单针包缝机、单针平头锁眼机和自动包边机等不同机器的加工, 因而简单地把特种机归纳成一类显然是不符合生产的实际情况的。专家系统在处理这个问题时, 采用严格的设备分类, 明确详细地将各种设备区分开来, 便于统一编排与管理。

2、时间编排:

同步化就是按加工先后顺序将加工设备相同的工序合并为许多加工时间符合理想时间范围的许多工作站, 以求达到流水线平衡生产, 理想时间范围指的是 (为流水线节拍S.P.T) 。结合实际情况与编码要求, 专家系统取n为3, 也就是说只要某一工作站各道工序的总加工时间接近、2或3, 就可以判断其符合要求可以输出。

3、运用先近后远的工序编排:

各道工序有先后顺序, 有的工序前面有必须完成的能限制该工序是否可以生产的工序, 属于不可调工序, 它不能越过排序比自己在前的工序而参与合并;有的工序前面没有限制工序, 即使它的序号不是排在最前面, 可是其加工相对独立, 不依赖于前面工序是否完成, 属于可调工序, 可以越过排序比自己在前的工序而参与合并归组。工序同步化进行时, 要依据先近后远的原则:从某道工序开始, 若该工序本身的加工时间不满足理想时间的要求, 就要依次向后寻求可调工序合并。要从离自己最近的可调工序开始逐渐向较远的可调工序寻找, 首先尝试相邻的下一道工序 (这时的相邻工序因为没有工序限制, 其性质已经转化为可调工序了) , 判断其加工设备是否同类, 其次搜索可调工序组1中的第一道工序 (这是次近的可调工序) , 同样进行设备的判断, 若不满足条件继续向下进行相似的寻找 (可调工序组2、3、4……的第一个工序) , 而每次当判断设备是同类后, 则需判断两道工序加工时间之和是否满足要求, 若不满足, 同样按上述寻找原则继续向下进行寻找, 直到找到符合条件的组合。在实际生产编排中, 两道合并的工序, 其加工序号应该是相差不太远的, 这样才便于传输管理。

4、采用多样化编排

在实际合并过程中, 并不是只存在一道或两道工序成为一个工作站的可能, 经常地, 会出现多道工序合并在一个工作站中的情况, 这样就为工序同步化的结果提供了多样化的可能。但太多的可能往往使计算时间过长, 而且在将最大理想时间设为3后, 过多道工序组合在同一工作站的可能非常小, 而且在实际生产中, 为提高工人加工熟练程度和效率, 也总是希望每个工作站的元素越少越好, 为减少不必要的时间损耗, 简化计算的次数, 我们将每个工作站最大元素数设置为4, 可以看出, 这样的设置是一个立足实践、简捷实用、合理且具有相当可行性的选择。

(三) 基于人工智能专家系统的服装生产排序的工作方法

专家系统是利用服装生产领域专家的知识和经验, 来实现服装生产中流水线工序快速编排的智能软件系统。其工作原理与实现路线如下:

1、知识库及知识获取程序

专家系统性能与系统所拥有知识的数量和质量成正比。为了使系统能够快速准确的对服装生产工序进行智能化编排, 必须有大量的服装生产工序的专家知识输入到专家系统知识库中去。知识库通过知识获取程序, 将格式化的服装生产领域专家的经验知识以及工序编排规则, 输入到知识库中。

2、推理机

推理机是使用知识库中的知识进行推理而进行服装生产工序智能化编排的, 所以推理机也就是专家的思维机制, 即专家分析问题、解决问题的方法的一种算法表示和机器实现。

3、动态数据库

动态数据库是存放初始证据事实、推理结果和控制信息的场所, 或者说它是上述各种数据构成的集合。动态数据库只在系统运行时产生、变化和撤销, 所以称为"动态"数据库。

4、知识表示方法

考虑到服装生产领域专家, 其经验知识多以规则的形式出现, 故采用产生式规则表示方法, 同时由于实际生产中的不确定性以及考虑到推理的效率, 知识库中的规则采用既带有可信度因子又带有前后推规则表的表示方法。形式如下:

IF工序为粘前片衬且设备名称为粘合机

THEN该工序为不可调工序且作业时间为28秒 (CF) (<BT><AT>) (RC)

其中, RC为规则的静态强度, 表示"工序为粘前片衬且设备名称为粘合机"为真时, 该工序为不可调工序且作业时间为28秒的程度成立, 其数值由服装生产领域专家给出;CF表示结论 (该工序为不可调工序且作业时间为28秒) 成立的程度, 可以通过RC依照不精确推理方法得到;BT、AT分别表示规则结论部分含有本规则证据的规则表和规则的证据中含有本规则结论的规则表。

CF在规则的表示中均为隐含的要求。BT、AT的建立一定程度上增加了知识库的冗余, 但是避免了在推理过程中的大量搜索, 提高了推理的效率。

5、

人工智能专家系统的设计模型 (如图一)

6、推理策略:

推理策略直接影响着专家系统的效率, 其选取与专家系统应用的领域知识的特点有关。服装生产工序编排系统的主要任务是通过对大量的服装生产工序的处理, 为服装生产技术部和调度人员提供最优或较优的服装生产工序编排方案。真正生产实际中, 最优方案是难以得到的, 通常得到的是若干较优的工序编排方案, 供服装生产技术部和调度员决策。根据上述特点, 服装生产工序编排专家系统采用混合推理策略。即首先使利用服装生产现场提供的设备、人员和要生产的服装信息和知识库中提供的规则, 进行正向推理, 获取若干个符合流水线要求的较优的工序编排方案, 并将所有方案提供给服装生产技术人员;然后, 技术人员通过分析判断, 从中选取较优的方案, 提供给专家系统, 进行反向推理, 并在推理过程中, 为专家系统提供一些新的信息, 最终得到改进方案的合理性或可行性结论。

采用混合推理策略, 即克服了正向推理的目的性不强的缺点, 同时又减少了反向推理目标选取的盲目性, 逼真的反映了服装生产工序编排的专家思考过程。

三、应用基于专家系统的智能化生产排序系统的评价与优化效果

(一) 系统的验证和评价

1、决策方案的准确性

首先通过对知识库的维护和优化, 保证知识的一致性和无冲突性。然后通过静态信息的输入, 如给系统提供原材料信息、各种生产现场环境信息、设备信息和技术工人信息, 验证由专家系统所提供的决策和方案的准确性。

2、决策生成时间

决策生成时间是专家系统最重要的性能之一, 它体现了该系统控制和推理策略的效率和效果, 决定着该系统能否走向实用阶段。对本专家系统而言, 采用了前后推规则表的知识表示方法以及混合推理策略, 虽然反向推理中的人工输入和选择造成了一定的时间延迟, 但能够满足服装生产快速反应的决策要求。

3、系统使用性能

系统使用性能包括知识库的容量和用户的使用性能。由于采用产生式规则表示服装生产领域知识, 因此便于服装生产专家表达和总结服装生产工序的经验知识, 并通过知识库的丰富, 逐渐实现服装生产领域专家经验的传递和积累。用户的使用性能涉及适合用户的人机界面, 符合使用人员的思维习惯, 随着服装企业的实际应用, 这方面将逐渐得到加强。

(二) 系统的优化效果

应用基于专家系统的智能化流水线编排体系, 服装生产企业能够快速合理的安排生产工序, 形成一条高效的服装生产流水线。使服装生产流水线能够具有以下特点:

1、顺向流程, 按程序作业, 避免倒流水或交叉传递。

2、就近组合, 减少传递时间。

3、节拍均匀, 流水通畅, 每一道工序都能做到既不脱节也不积压。

4、人员配备量材录用, 恰到好处。

5、可增加产量, 提高劳动生产率, 节约流动资金, 提高设备利用率和降低成本。

参考文献

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[2].智能化的伺服控制系统[J].现代制造, 2007, (20) .

[3].马雪英, 何臻峰.人工智能技术在机器人运动规则中的应用[J].兰计算机应用研究, 2004, (4) .

[4].王艳红.智能控制在液位自动调节系统中的应用研究[J].高科技与产业化, 2007, (4) .

[5].童天湘.智能技术创造未来社会[J].杭州师范学院学报 (社会科学版) , 2003, (6) .

[6].李安学, 李一军.过程企业智能管理模型研究[J].中国软科学, 2003, (5) .

智能服装 篇8

关键词：智能服装；珠三角；消费市场；调研智能服装是结合了时尚与科技元素的产品，是现代纺织纤维材料、纺织新工艺、服装结构成型技术与信息技术、传感技术等高度创新集成后的高科技产品。智能服装不仅限于军事、航空等特殊领域，更是走入现代人的生活中，并在人们日常生活中起到重要的辅助作用的服装。纵观国内外服装消费品市场，已研发出种类繁多的智能服装产品。有可拆卸的播放音乐的服装、内置全球定位系统的防走失童装T恤、具备救生功能的电子滑雪服等。智能服装具有的社会革命性价值，以及对未来经济带来巨大的效益性。所以笔者以问卷调研法为主，文献研究法、访谈调研法为辅的方式，对珠三角地区智能服装消费市场化进行调查、研究、分析。

1智能服装易于被人们接受

对智能服装表示期待并愿意尝试的人群高达到66%，仅有21%的受访人群认为难以接受智能服装。其中表示期待的66%受访人士认为智能服装的推出会大为丰富他们的智能化生活，在观念上显得易于接受。而表示难以接受的21%的受访人士则认为智能设备可能存有辐射安全问题和操作使用困难等问题，相对来说更满足于传统的天然服装的观点。大部分人群对智能服装未来市场化是持积极态度的，这意味着智能化服装容易在人们未来日常生活中被接受继而普及，可见智能服装进入市场具有极大发展前景。

2控制成本与价格是市场化的关键

理性的消费者在进行消费时会根据自身的收入状况、商品的自身价值与价格的来决定是否购买商品，所以价格在消费行为中是一个决定购买的关键因素。据调查，近81%的青年消费者单件服装的消费低于300元。这将意味着作为比传统服装拥有更多的功能新型的智能服装，需要参考“普通消费者單价服装不超300元”的售价标准，使非刚性需求的市场售价控制在一个适当的范围。然而问题是现今的智能服装的生产技术并未完全成熟，且成本高昂，产品所能提供的功能，暂时无法让普通消费层去接受。

要解决成本与价格的问题，需要重视智能服装的研发，开发相应的技术支持。服装企业与技术型企业的联合合作，形成资源、经验等优势结合，降低成本，效缓解高昂研发成本所带来的压力。经过长时间技术积累，生产技术、材料研发的逐步成熟与深入，从而压缩生产成本，把售价控制在普通消费者可以接受的定价范围内。其次，还需采取定制模式，以成本价或略低于成本的价格出售产品硬件，再通过为智能服装产品提供收费的软件或者服务支持，如应用类软件、网络运营服务、数据分析服务等等各项附加服务，形成更为丰富可供选择的新型产业生态圈。从中长久地发展获利以补贴出售硬件的亏损，达到更快地普及智能服装以占有市场的目的。

3了解消费者对产品的喜好是其市场化重要因素

调查显示，对智能服装在功能与外观的选择上，73.39%的人更注重实用功能性，另外的26.61%更侧重于外观。受访者认为，智能服装作为高科技的新型产品，应当为人们生活带来改变，更注重实用功能。73.39%的受访者认为仅仅存在外观上的装饰是无法满足大多数人对于智能服装的期待。

同时我们也在调查采访中希望受访者对未来的智能服装应当拥有哪些特点进行大胆的假设。69.35%的受访者认为智能服装应该具有智能温度调节功能。人类作为恒温动物，对于外界的温度具有敏感的反应，温度将直接影响人体感知的舒适度。希望智能服装能够冬暖夏凉，解决了寒冷天气穿着多件衣物，臃肿不便于行动工作，夏天户外工作大汗淋漓易中暑的问题。有61.29%的受访者希望智能服装具有人体防护性能。例如在人们的日常生活之中，从事各种高危职业的人员、易遇到交通碰撞事故司机，在他们面临危险时，智能服装能够对他们的人身安全起到很好的防护作用。有50%的受访者希望的是智能服装能有医疗保健的作用。人们希望新型的智能服装能够实时地监测采集人体的体温、呼吸、脉搏和血压等健康数据，并能够进行数据的上传，让医生能够及时地掌握人们的健康状况，在出现突发疾病情况时能够及时地进行救治。在这个方面的需求人士大多是社会的弱势群体如孕妇、老人、儿童和病人，企业在研发智能服装时就应当以上述人群的身体问题有针对性地进行开发。在受访者的采访中了解到，老年人高血压、心脑血管病是涉及人群较广较为普遍的，那么针对高血压、心脑血管病的智能服装的刚性需求量就比较大。随着社会人群老龄化的趋势，这就会在成为一个巨大的潜在市场。有41.13%受访者表示智能服装还应当集成网络娱乐多媒体功能。一是使用者能够通过网络随时定位自己的位置，能有效防止老人、儿童迷路走失，为各种事故救援提供帮助。二是可以随时随地浏览各种各样的网络资讯，为生活提供便利。三是在智能服装中加入智能传感器，直接通过身体操控电脑或者进行游戏角色的操控，能够最大限度地模拟真人的行为，为玩家提供更丰富新奇的游戏体验。众多的互联网公司也可以开发基于智能服装硬件的应用平台和软件的服务平台以拓展市场。

4总结

以上的设想是从部分消费者的角度出发，构想未来的智能服装带来的改变。对于企业与研发者而言，除了应该更为深入地对消费者的需求喜好进行调查之外，还应当考虑到可实现性、安全性能等方面的考虑，以生产带来舒适便利的生活体验的智能服装产品。随着智能服装随着研发、设计、发展，这一领域将成为服装行业一个全新的蓝海，谁将在这一即将出现的蓝海占得先机，则拥有更大的话语权。有优质品牌资源的服装企业，如果将开发智能服装作为完善产品线的战略举措来运营，科技的力量为品牌文化融入新的元素，促进品牌的发展。作者简介：马文亮（1991—），男，广东东莞人，广东工业大学艺术设计学院2011级本科生，研究方向：服装设计与工程（服装设计方向）。