智能家居控制系統(tǒng)

智能家居系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、網(wǎng)絡通訊技術、智能云端控制、綜合布線技術、醫(yī)療電子技術依照人體工程學原理，融合個性需求，將與家居生活有關的各個子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動、地板采暖、健康保健、衛(wèi)生防疫、安防保安等有機地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡化綜合智能控制和管理，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗。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)配置也越來越復雜。

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

智能家居系統(tǒng)實景圖

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。我們將重點介紹應用最廣的幾個系統(tǒng)。

智能家居布線系統(tǒng)

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

家庭網(wǎng)絡

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。涉及家庭上班、網(wǎng)上購物、遠程醫(yī)療保健、網(wǎng)絡學校和培訓、老幼入托、就業(yè)、游戲、休閑等。各國家庭網(wǎng)絡市場的發(fā)展均以家庭寬帶市場發(fā)展為基礎，并緊跟寬帶市場發(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，構(gòu)建兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，將家中的各種設備連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報警、以及可編程定時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間，增強家居生活的安全性。

家庭安防系統(tǒng)

包括門磁開關、緊急求助、煙霧檢測報警、燃氣泄露報警、碎玻探測報警、紅外微波探測報警等。安防系統(tǒng)可以對陌生人入侵、煤氣泄漏、火災等情況及時發(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有效的阻止小偷進一步行動，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)

幫助實現(xiàn)對全宅燈光的智能管理，可以用遙控等多種智能控制方式實現(xiàn)對全宅燈光的遙控開關，調(diào)光，全開全關及“會客、影院”等多種一鍵式燈光場景效果的實現(xiàn)，從而達到智能照明的節(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，只需做軟件修改設置就可以實現(xiàn)燈光布局的改變和功能擴充。

智能家居窗簾控制系統(tǒng)

廣泛應用于高級公寓、家庭住宅等，只需遙控一下，窗簾就自動開合，保護業(yè)主的個人隱私以及遮陽擋塵，非常方便;還可以實現(xiàn)窗簾的定時開關、燈光轉(zhuǎn)換、場景控制等更多高級的窗簾控制功能。

智能家庭影院與娛樂系統(tǒng)

是指把家庭影音室內(nèi)所有影音設備(功放，音響，高清播放機，投影機，投影幕，高清電視)以及影院環(huán)境設備(空調(diào)，地暖，電動窗簾)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，以達到最佳的觀影、聽音樂、游戲娛樂的視聽效果。通過控制實現(xiàn)影院、音樂、游戲等各種情景控制模式快速進入與自由切換，以節(jié)省單獨手動控制設備開關與調(diào)節(jié)時間。

智能家居控制系統(tǒng)

集住宅設備控制及環(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(4G、5G)與外部保持音視頻及數(shù)據(jù)信息交流，增強住宅的安全性、舒適性，可排除各種危險隱患。系統(tǒng)集成了家電設備控制、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、車庫管理等功能。常用在住宅、公寓、酒店及辦公場所等。

智能家居產(chǎn)業(yè)鏈上游：技術

元器件是組成智能家居系統(tǒng)的基礎硬件支持。

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

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

面板即顯示屏，分為LCD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。用于電視機及計算機的屏幕顯示。該顯示屏的優(yōu)點是耗電量低、體積小、輻射低。OLED顯示屏是利用有機電自發(fā)光二極管制成的顯示屏。由于同時具備自發(fā)光有機電激發(fā)光二極管，不需背光源、對比度高、厚度薄、視角廣、反應速度快、可用于撓曲性面板、使用溫度范圍廣、構(gòu)造及制程較簡單等優(yōu)異之特性，被認為是下一代的平面顯示器新興應用技術。

基帶芯片是智能家居所必須用的芯片。基帶芯片是用來合成即將發(fā)射的基帶信號，或?qū)邮盏降幕鶐盘栠M行解碼。具體地說，就是發(fā)射時，把音頻信號編譯成用來發(fā)射的基帶碼;接收時，把收到的基帶碼解譯為音頻信號。同時，也負責地址信息(手機號、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)品中承擔的是無線信號的傳輸作用，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)主機相連接，再由智能主機發(fā)出指令控制其他家居設備，從而實現(xiàn)家居設備之間的互聯(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、藍牙。

ZigBee模塊，傳輸距離50-300M，速率250kbps，功耗5mA，最大特點是可自組網(wǎng)，網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)最大可達65000個。主要用于家居自動化領域，比如安防、照明系統(tǒng)等。

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

藍牙模塊，傳輸距離2-30M，速率1Mbps，功耗介于zigbee和WIFI之間。所有移動設備都支持藍牙，用于低功耗的穿戴設備和健身設備中。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包括有兩個部分，一部分是有線，一部分是無線。

無線技術主要有：zigbee，z-wave，藍牙，wifi，RF，EnOcean，UWB。zigbee特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率，最大的特點是可自組網(wǎng)。主要適用于自動控制和遠程控制領域，可嵌入各種設備。z-wave主打互聯(lián)互通、標準統(tǒng)一、審核較嚴。藍牙是一種無線技術標準，可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換，能連接多個設備，應用在一些小型智能硬件設備上。wifi是一種允許電子設備連接到一個無線局域網(wǎng)的技術，傳輸距離較遠，被廣泛應用。

有線的優(yōu)勢在于信號傳輸穩(wěn)定，抗干擾性強，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。有線技術控制節(jié)點上萬個，傳輸距離可達幾公里。

云計算技術為智能家居提供大量的信息存儲及處理是重要的支撐

在智能家居時代下，云計算技術將會變成重要支撐。云計算作為巨量的信息處理平臺，能夠使智能家居的智能功能增多，設備響應速度變得更加快捷。每個執(zhí)行指令的響應速度平均在1-2秒以內(nèi)。

云計算能夠整合一切可以整合的計算資源、存儲資源，來共同處理全球化智能家居業(yè)務的請求，并通過按需使用方式靈活擴展相應的計算、存儲資源，聯(lián)合物聯(lián)網(wǎng)資源，作為智能家居領域的重要支撐平臺。云計算智能家居服務平臺具有以下的特征：

一、用戶本身對于遙控方式習以為常的設備，因此擺脫此類設備繁雜的遙控操作是人們最強烈的需求，智能家居的操控方式會越來越簡單。

二、高頻操作的設備例如開關，將能夠滿足用戶個性化的場景需求，而且智能開關會對用戶生活的不斷學習。

三、具備天然的內(nèi)容屬性，比如電烤箱等廚電，因為有食譜的內(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)療設備，天然具備服務屬性。人們使用它更重要看中的是其背后的服務。這類設備也是天然的互聯(lián)網(wǎng)設備，從而讓廠商轉(zhuǎn)變模式，由產(chǎn)品銷售型公司轉(zhuǎn)化為服務增值型公司，也就是數(shù)據(jù)運營類公司。

智能家居主流識別模式主要有語音識別和圖像識別

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。其中智能家居主機是最主要的操作系統(tǒng)。智能家居主機在智能家居系統(tǒng)中相當于人的大腦，所有的命令都要經(jīng)過主機來完成，有的產(chǎn)品把主機做成一個盒子放在特定位置，由一個平板來控制;有的主機就是一個平板，把主機的功能集成到平板里了，貼在入門的墻上，這樣應用起來就很方便，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的兩種，可移動式是目前比較流行的主機，應用起來比較方便;固定的主機還需要一個遙控器來實現(xiàn)移動控制，如APP。智能家居的識別模式是多樣的，包括生物識別、語音語義識別、圖像視覺識別等等。

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

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

機器學習是優(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的普及，在數(shù)據(jù)支撐下機器學習的發(fā)展速度迅速，也使家居有了計算的能力。

對傳統(tǒng)智能家居設計進行了調(diào)研和分析得出，機器學習與智能家居的結(jié)合點，是通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡的使用，使得基于機器學習的智能家居系統(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。

再通過對機器學習的系統(tǒng)分析，得出使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡的機器學習算法，即使用 Python 編程語言，對智能家居數(shù)據(jù)進行讀取、轉(zhuǎn)換，再輸入到 TensorFlow 機器學習系統(tǒng)進行人工神經(jīng)網(wǎng)絡訓練、預測，最后把輸出結(jié)果發(fā)送到智能家居系統(tǒng)中進行遠程操控。

智能家居就是在家用電器中布置各種傳感設備，這些設備能夠?qū)崟r監(jiān)控家中的各種環(huán)境，比如空氣傳感器能夠檢測家中的溫度，濕度傳感器能夠檢測家中的濕度等，并將檢測到的數(shù)據(jù)實時發(fā)送給服務器，服務器接收數(shù)據(jù)之后經(jīng)過相應的處理后把結(jié)果返回到用戶的手機端，手機端得到數(shù)據(jù)之后用圖文、音頻或視頻的方式展示給用戶，從而實現(xiàn)用戶實時的監(jiān)控家中的環(huán)境。在機器學習的基礎之上，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。