智能家居控制系統(tǒng)

智能家居系統(tǒng)是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、智能云端控制、綜合布線技術(shù)、醫(yī)療電子技術(shù)依照人體工程學(xué)原理，融合個(gè)性需求，將與家居生活有關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)、地板采暖、健康保健、衛(wèi)生防疫、安防保安等有機(jī)地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化綜合智能控制和管理，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。智能家居最終目的是讓家庭更舒適，更方便，更安全，更符合環(huán)保。隨著人類消費(fèi)需求和住宅智能化的不斷發(fā)展，智能家居系統(tǒng)擁有更加豐富的內(nèi)容，系統(tǒng)配置也越來越復(fù)雜。

全面的智能家居系統(tǒng)有二十余種，涉及到網(wǎng)關(guān)、安防、能源、教育、健康、金融等方方面面。

智能家居系統(tǒng)實(shí)景圖

智能家居主要子系統(tǒng)有：智能家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、控制管理系統(tǒng)、窗簾控制系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、安防監(jiān)控系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與娛樂系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等。我們將重點(diǎn)介紹應(yīng)用最廣的幾個(gè)系統(tǒng)。

智能家居布線系統(tǒng)

是一個(gè)以家為單位的小型綜合布線系統(tǒng)，從功用說它是一個(gè)能支持語(yǔ)音/數(shù)據(jù)、多媒體、家庭自動(dòng)化、保安等多種應(yīng)用的傳輸通道，是智能家居系統(tǒng)的基礎(chǔ)。它可以作為一個(gè)完善的智能小區(qū)綜合布線系統(tǒng)的一部份，也可以完全獨(dú)立成為一套綜合布線系統(tǒng)。

家庭網(wǎng)絡(luò)

是在家庭范圍內(nèi)將PC、家居家電、安全系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和廣域網(wǎng)相連接的一種新技術(shù)。涉及家庭上班、網(wǎng)上購(gòu)物、遠(yuǎn)程醫(yī)療保健、網(wǎng)絡(luò)學(xué)校和培訓(xùn)、老幼入托、就業(yè)、游戲、休閑等。各國(guó)家庭網(wǎng)絡(luò)市場(chǎng)的發(fā)展均以家庭寬帶市場(chǎng)發(fā)展為基礎(chǔ)，并緊跟寬帶市場(chǎng)發(fā)展的步伐，與其保持幾乎相同的速率，在迅速發(fā)展壯大。

智能管理控制

是指以住宅為平臺(tái)，構(gòu)建兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，將家中的各種設(shè)備連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性。

家庭安防系統(tǒng)

包括門磁開關(guān)、緊急求助、煙霧檢測(cè)報(bào)警、燃?xì)庑孤秷?bào)警、碎玻探測(cè)報(bào)警、紅外微波探測(cè)報(bào)警等。安防系統(tǒng)可以對(duì)陌生人入侵、煤氣泄漏、火災(zāi)等情況及時(shí)發(fā)現(xiàn)并通知主人，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以依靠安裝在室外的攝像機(jī)有效的阻止小偷進(jìn)一步行動(dòng)，并且也可以在事后取證給警方提供有利證據(jù)。

智能家居照明控制系統(tǒng)

幫助實(shí)現(xiàn)對(duì)全宅燈光的智能管理，可以用遙控等多種智能控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)全宅燈光的遙控開關(guān)，調(diào)光，全開全關(guān)及“會(huì)客、影院”等多種一鍵式燈光場(chǎng)景效果的實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到智能照明的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。根據(jù)環(huán)境及用戶需求的變化，只需做軟件修改設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)燈光布局的改變和功能擴(kuò)充。

智能家居窗簾控制系統(tǒng)

廣泛應(yīng)用于高級(jí)公寓、家庭住宅等，只需遙控一下，窗簾就自動(dòng)開合，保護(hù)業(yè)主的個(gè)人隱私以及遮陽(yáng)擋塵，非常方便;還可以實(shí)現(xiàn)窗簾的定時(shí)開關(guān)、燈光轉(zhuǎn)換、場(chǎng)景控制等更多高級(jí)的窗簾控制功能。

智能家庭影院與娛樂系統(tǒng)

是指把家庭影音室內(nèi)所有影音設(shè)備(功放，音響，高清播放機(jī)，投影機(jī)，投影幕，高清電視)以及影院環(huán)境設(shè)備(空調(diào)，地暖，電動(dòng)窗簾)完整地整體智能控制起來，創(chuàng)造智能的家庭影院視聽與娛樂環(huán)境，以達(dá)到最佳的觀影、聽音樂、游戲娛樂的視聽效果。通過控制實(shí)現(xiàn)影院、音樂、游戲等各種情景控制模式快速進(jìn)入與自由切換，以節(jié)省單獨(dú)手動(dòng)控制設(shè)備開關(guān)與調(diào)節(jié)時(shí)間。

智能家居控制系統(tǒng)

集住宅設(shè)備控制及環(huán)境監(jiān)控于一體，提供全方位的信息交換功能，并通過Internet及通訊網(wǎng)絡(luò)(4G、5G)與外部保持音視頻及數(shù)據(jù)信息交流，增強(qiáng)住宅的安全性、舒適性，可排除各種危險(xiǎn)隱患。系統(tǒng)集成了家電設(shè)備控制、燈光控制、安防監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、智能澆灌、門禁管理、三表抄送、車庫(kù)管理等功能。常用在住宅、公寓、酒店及辦公場(chǎng)所等。

智能家居產(chǎn)業(yè)鏈上游：技術(shù)

元器件是組成智能家居系統(tǒng)的基礎(chǔ)硬件支持。

智能家居的硬件支持分為四個(gè)部分，分別是傳感器、面板、芯片研發(fā)、通信模塊。

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

面板即顯示屏，分為L(zhǎng)CD顯示屏和OLED顯示屏。LCD顯示屏，液晶顯示屏，平面顯

示器的一種。用于電視機(jī)及計(jì)算機(jī)的屏幕顯示。該顯示屏的優(yōu)點(diǎn)是耗電量低、體積小、輻射低。OLED顯示屏是利用有機(jī)電自發(fā)光二極管制成的顯示屏。由于同時(shí)具備自發(fā)光有機(jī)電激發(fā)光二極管，不需背光源、對(duì)比度高、厚度薄、視角廣、反應(yīng)速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡(jiǎn)單等優(yōu)異之特性，被認(rèn)為是下一代的平面顯示器新興應(yīng)用技術(shù)。

基帶芯片是智能家居所必須用的芯片?；鶐酒怯脕砗铣杉磳l(fā)射的基帶信號(hào)，或?qū)邮盏降幕鶐盘?hào)進(jìn)行解碼。具體地說，就是發(fā)射時(shí)，把音頻信號(hào)編譯成用來發(fā)射的基帶碼;接收時(shí)，把收到的基帶碼解譯為音頻信號(hào)。同時(shí)，也負(fù)責(zé)地址信息(手機(jī)號(hào)、網(wǎng)站地址)、文字信息(短訊文字、網(wǎng)站文字)、圖片信息的編譯。

智能家居通訊模塊在智能家居產(chǎn)品中承擔(dān)的是無線信號(hào)的傳輸作用，即通過產(chǎn)品內(nèi)部的傳感器，采集到用戶的指令或者一些重要信息，通過智能家居通訊模塊將這些信息與智能家居系統(tǒng)主機(jī)相連接，再由智能主機(jī)發(fā)出指令控制其他家居設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)家居設(shè)備之間的互聯(lián)互通，可見智能家居通訊模塊是非常重要的一個(gè)智能元器

件產(chǎn)品。智能家居通訊模塊的類別常用的主要有三種，分為ZigBee、WiFi、藍(lán)牙。

ZigBee模塊，傳輸距離50-300M，速率250kbps，功耗5mA，最大特點(diǎn)是可自組網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)最大可達(dá)65000個(gè)。主要用于家居自動(dòng)化領(lǐng)域，比如安防、照明系統(tǒng)等。

WiFi模塊，WIFI是目前應(yīng)用最廣泛的無線通信技術(shù)，傳輸距離在100-300M，速率可達(dá)300Mbps，功耗10-50mA。廣泛應(yīng)用在各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，包括家電、監(jiān)控?cái)z像頭和玩具等。

藍(lán)牙模塊，傳輸距離2-30M，速率1Mbps，功耗介于zigbee和WIFI之間。所有移動(dòng)設(shè)備都支持藍(lán)牙，用于低功耗的穿戴設(shè)備和健身設(shè)備中。智能家居通訊模塊不止這么多，還有其他的一些，比如：攝像頭模塊、觸摸屏模塊、指紋模塊、GPRS模塊等。不過相較于上面這三種來說，應(yīng)用范圍并不大，不過也是智能家居非常重要的組成部分。

主流智能家居通信技術(shù)包括有兩個(gè)部分，一部分是有線，一部分是無線。

無線技術(shù)主要有：zigbee，z-wave，藍(lán)牙，wifi，RF，EnOcean，UWB。zigbee特點(diǎn)是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率，最大的特點(diǎn)是可自組網(wǎng)。主要適用于自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制領(lǐng)域，可嵌入各種設(shè)備。z-wave主打互聯(lián)互通、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、審核較嚴(yán)。藍(lán)牙是一種無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，能連接多個(gè)設(shè)備，應(yīng)用在一些小型智能硬件設(shè)備上。wifi是一種允許電子設(shè)備連接到一個(gè)無線局域網(wǎng)的技術(shù)，傳輸距離較遠(yuǎn)，被廣泛應(yīng)用。

有線的優(yōu)勢(shì)在于信號(hào)傳輸穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)，采用布線方式，適合于樓宇和小區(qū)、別墅和大戶型智能化控制。有線技術(shù)控制節(jié)點(diǎn)上萬(wàn)個(gè)，傳輸距離可達(dá)幾公里。

云計(jì)算技術(shù)為智能家居提供大量的信息存儲(chǔ)及處理是重要的支撐

在智能家居時(shí)代下，云計(jì)算技術(shù)將會(huì)變成重要支撐。云計(jì)算作為巨量的信息處理平臺(tái)，能夠使智能家居的智能功能增多，設(shè)備響應(yīng)速度變得更加快捷。每個(gè)執(zhí)行指令的響應(yīng)速度平均在1-2秒以內(nèi)。

云計(jì)算能夠整合一切可以整合的計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源，來共同處理全球化智能家居業(yè)務(wù)的請(qǐng)求，并通過按需使用方式靈活擴(kuò)展相應(yīng)的計(jì)算、存儲(chǔ)資源，聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)資源，作為智能家居領(lǐng)域的重要支撐平臺(tái)。云計(jì)算智能家居服務(wù)平臺(tái)具有以下的特征：

一、用戶本身對(duì)于遙控方式習(xí)以為常的設(shè)備，因此擺脫此類設(shè)備繁雜的遙控操作是人們最強(qiáng)烈的需求，智能家居的操控方式會(huì)越來越簡(jiǎn)單。

二、高頻操作的設(shè)備例如開關(guān)，將能夠滿足用戶個(gè)性化的場(chǎng)景需求，而且智能開關(guān)會(huì)對(duì)用戶生活的不斷學(xué)習(xí)。

三、具備天然的內(nèi)容屬性，比如電烤箱等廚電，因?yàn)橛惺匙V的內(nèi)容屬性，因此具備天然的互聯(lián)網(wǎng)用戶和基因，可以很好地通過硬件+內(nèi)容的模式做得更好。

四、諸如健康和醫(yī)療設(shè)備，天然具備服務(wù)屬性。人們使用它更重要看中的是其背后的服務(wù)。這類設(shè)備也是天然的互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，從而讓廠商轉(zhuǎn)變模式，由產(chǎn)品銷售型公司轉(zhuǎn)化為服務(wù)增值型公司，也就是數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)類公司。

智能家居主流識(shí)別模式主要有語(yǔ)音識(shí)別和圖像識(shí)別

智能家居的操作系統(tǒng)有很多種，智能家居的操作系統(tǒng)樣式也不固定。其中智能家居主機(jī)是最主要的操作系統(tǒng)。智能家居主機(jī)在智能家居系統(tǒng)中相當(dāng)于人的大腦，所有的命令都要經(jīng)過主機(jī)來完成，有的產(chǎn)品把主機(jī)做成一個(gè)盒子放在特定位置，由一個(gè)平板來控制;有的主機(jī)就是一個(gè)平板，把主機(jī)的功能集成到平板里了，貼在入門的墻上，這樣應(yīng)用起來就很方便，還節(jié)省成本。

智能家居操作系統(tǒng)在樣式上分為固定的和可移動(dòng)的兩種，可移動(dòng)式是目前比較流行的主機(jī)，應(yīng)用起來比較方便;固定的主機(jī)還需要一個(gè)遙控器來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)控制，如APP。智能家居的識(shí)別模式是多樣的，包括生物識(shí)別、語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別、圖像視覺識(shí)別等等。

語(yǔ)音識(shí)別及語(yǔ)義理解：語(yǔ)音作為新的人機(jī)交互方式，音箱的崛起證明其符合用戶使用習(xí)慣。語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)目前發(fā)展已較為成熟，谷歌、亞馬遜以及國(guó)內(nèi)的百度、科大訊飛、等多家廠商均已具備成熟的語(yǔ)音識(shí)別解決方案。

圖像識(shí)別：在安防領(lǐng)域已廣泛使用，在家庭安防領(lǐng)域也至關(guān)重要。成熟的視覺識(shí)別技術(shù)有望更深層次的改變家居環(huán)境，技術(shù)提供方需不斷的將技術(shù)成熟和落地。目前該領(lǐng)域的主要參與方包括商湯科技、曠視科技、依圖科技等技術(shù)和應(yīng)用較為成熟的公司。

機(jī)器學(xué)習(xí)是優(yōu)化智能家居指令的必要手段

近年來，隨著人們生活水平的提高和智能手機(jī)的普及，在數(shù)據(jù)支撐下機(jī)器學(xué)習(xí)的發(fā)展速度迅速，也使家居有了計(jì)算的能力。

對(duì)傳統(tǒng)智能家居設(shè)計(jì)進(jìn)行了調(diào)研和分析得出，機(jī)器學(xué)習(xí)與智能家居的結(jié)合點(diǎn)，是通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的使用，使得基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能家居系統(tǒng)展現(xiàn)出比傳統(tǒng)智能家居更高的智能性、便利性，還有更具發(fā)展前景。

再通過對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)的系統(tǒng)分析，得出使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，即使用 Python 編程語(yǔ)言，對(duì)智能家居數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取、轉(zhuǎn)換，再輸入到 TensorFlow 機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練、預(yù)測(cè)，最后把輸出結(jié)果發(fā)送到智能家居系統(tǒng)中進(jìn)行遠(yuǎn)程操控。

智能家居就是在家用電器中布置各種傳感設(shè)備，這些設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控家中的各種環(huán)境，比如空氣傳感器能夠檢測(cè)家中的溫度，濕度傳感器能夠檢測(cè)家中的濕度等，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器接收數(shù)據(jù)之后經(jīng)過相應(yīng)的處理后把結(jié)果返回到用戶的手機(jī)端，手機(jī)端得到數(shù)據(jù)之后用圖文、音頻或視頻的方式展示給用戶，從而實(shí)現(xiàn)用戶實(shí)時(shí)的監(jiān)控家中的環(huán)境。在機(jī)器學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)之上，還可以最大程度的利用系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)，為用戶提供更加安全、更加舒適的家庭環(huán)境。