智慧家居系统亟待一体化

智慧家居的美好愿景正在吸引家电厂商、设备厂商、软体厂商、互联网企业等各方角逐其中。在各家竞相推出智慧家居产品和解决方案的今天，人们也发现了一个事实——虽然智慧家居是不可阻挡的趋势，但是智慧家居的技术仍然不够完善，智慧家居系统亟待一体化。对于整个业界而言，只有让智慧家居产品更加丰富，同时尽快统一标准，实现设备之间的互联互通，以及让智慧家居系统具备“学习”能力，才有可能给用户带来更好的体验，从而推动整个市场的发展。

随着移动互联网技术的突飞猛进，

智慧家居发展逐渐进入产品化阶段。然而，现有市面上的家居设备大都无法直接连接到控制终端，无法给使用者带来较好的使用体验。为了改变这一现状，一体化智慧家居系统框架概念应运而生。其不仅能够让现有家居设备能够便利地连接到控制终端，同时还能够在控制终端上设计使用者行为模式，根据使用者使用的历史资料不断优化模型，最后再结合当前的环境场景自动调整家居设备的参数。换一句话说，借助一体化智慧家居系统，智慧家居不仅更易用，同时还具备了“学习”能力，可持续提升用户体验。

智慧家居呼唤“一体化”

智慧家居概念早在上世纪90年代就有雏形出现，但是当时整个行业还处在蛮荒阶段，概念还在探索，产品定位很是模糊，同时技术支撑也不足。进入2000年后，智慧家居发展有了一定起色，但是还是处在光有概念没有市场的阶段。直到近几年，伴随着移动互联网、无线感测器等技术的革新和产品化的深入，以及人们对科技化生活需求的增长，

智慧家居渐渐不再只是概念，越来越多的产品和应用开始落地，并且人们也在进一步探索如何让智慧家居更加“智慧”，拥有更优的使用体验，以期得到大规模的普及。

一体化智慧家居系统就是在这一背景下出现的。一体化智慧家居系统框架将当前智慧家居的最新技术和移动互联网技术相结合，目的是让家庭设备连接起来，使得使用者能够更方便地控制家庭设备。

从结构上看，一体化智慧家居系统需要一个中控伺服器来负责连接所有家庭设备。设备可以通过有线或无线的方式连接到中控伺服器。针对已装修好的室内，一般采用无线的方式比较便捷。为了尽可能多地覆蓋市面上的产品，中控伺服器支援包括WiFi、蓝牙以及ZigBee等主流的无线传输协议。

在设备端，由于大部分的家庭设备不存在无线传输模组，为了使设备能够便捷地连接到中控伺服器，需要设计一套外挂程式，可以方便地让设备接入中控，且能够被控制。与此同时，还需要定义出一套介面标准，以解决设备繁多、无法统一连接的问题。

一体化智慧家居系统将提供两套前端：Web版和移动版，同时支持内网和互联网访问。此外，整个系统需要有一定的智慧，主要体现在系统能够自动“学习”用户的需求，从而自动地对设备的配置进行调整。

如何构建一体化智慧家居系统

构建一体化智慧家居系统需要解决几个关键问题：如何让现有设备连接控制系统，

如何让系统变得更加“智慧”，如何设计智慧家居系统前端，如何实现个性化设计?

现有设备接入控制系统

让现有设备接入控制系统，意味着需要针对现有的非智慧设备设计一套外挂程式，让设备能够被控制。同时，对智慧设备需要定义一套介面标准，达到统一管理的目的。

现有智慧家居设备主要有以下几个类别：照明设备、温控设备和家用电器。针对照明设备，只需要在设备连接电源处设计一个转接头。转接头包含无线通讯模组，能够接收来自中控伺服器的控制信号，调整电流大小，达到控制照明设备开关、光照强度等功能;同时可以发送当前设备的基本资料到中控伺服器。

针对温控设备有两种改造方案，第一，

修改温控设备的开关控制板，加入无线通讯以及控制模组，可以对控制板上的功能进行控制。这种改造方案主要针对没有无线遥控器的中央空调。第二，针对一般的空调设备，可以设计一个带有红外的无线控制装置，对准需要控制的设备的红外发射口。针对家用电器，由于设备多样性及复杂性，简单加入一套外挂程式并不能获得所有功能的控制许可权，想要有效解决家用电器的网路接入问题，需要和产品生产厂家合作完成。

系统需更加“智慧”

系统的“智慧”意味着中控伺服器智慧化。中控伺服器除了采集相应的环境资料(包括智慧家居设备资料和室内环境的温度、湿度、光照和时间等参数)、记录使用者操作行为外，还需要对使用者的行为进行建模，设计出一套可以预测使用者行为的模型，模型的输入主要是环境资料和使用者操作。模型通过监督式的方式进行参数训练，当用户资料获取到足够的量，训练的模型就可以对使用者的行为进行预测，从而自动调整智慧家居设备参数。同时，模型还要能够接受使用者的回馈，通过回馈机制能够即时修正模型的参数。

为了能够实现对所有家居设备的自动控制，中控伺服器需要对不同类型的智慧家居设备进行建模。但是模型的参数需要同时考虑到不同设备之间的影响。比如，控制灯光亮度的模型需要考虑到天气、环境、外界光照强度的综合影响。如果是晴朗的夏天，为了降温，空调制冷需要开启。同时为了省电，窗帘会被拉上。因此，灯控的模型需要综合考虑到这些情况，在白天且窗帘被拉上的时候打开灯光。

对于一体化智慧家居系统而言，使用者行为资料的获取非常重要，这主要借助于手机感测器上的资料读取，再经过简单的加工处理，以实现用户行为的识别。一般情况下，主要涉及的感测器有：加速度感测器、陀螺仪、GPS。加速度感测器主要用于监测人体的行为变化，包括站、坐、走等基本行为。人们在使用、携带手机的时候难免会产生相应的位置变化。为了校准手机这种位置变化，需要采集手机上的陀螺仪资料。在有了加速度感测器和陀螺仪资料后，系统就可以计算出使用者在室内的行为以及运动轨迹。比如，系统可以识别使用者从厨房移动到了卧室并坐下这一系列行为。这样就可以让中控伺服器关闭一些厨房设备，并开启卧室内的相应设备。户外的使用者运动轨迹资料主要通过GPS进行监测，通过掌握用户每天的运动轨迹，系统能够估算出使用者到家的时间，自动开启空调、电饭煲等智慧设备。

必不可少的前端设计

智慧家居系统的前端采用当前流行的B/S架构。除了传统的Web控制前端外，还加入了移动前端。为了适配iOS和Andriod两大系统，可以用当前流行的HTML5来设计App。HTML5的好处是一份代码可以用于两种不同的移动设备作业系统，但是有些iOS上独有的特性无法体现。由于中控伺服器需要能够支援外网接入，而当前家庭的网路接入都是以动态IP分配来实现，动态分配的IP并不能有效作为对外的伺服器IP。针对这样的情况，可以考虑试用当前比较流行的云虚拟机器来作为中控伺服器和移动设备的连接桥梁。目前，国内主流的云虚拟机器提供商，如阿里云就能够提供价格合理的云虚拟机器服务。

满足用户个性化需求

除了统一化的智慧家居框架设计外，该框架还必须支持用户自订设定。用户可以按照自己的需求设定中控伺服器的配置参数，如配置各种智慧家居设备启动、关闭的判断条件。同时还可以保存不同的环境配置，如节能模式、高效模式等，能够实现在需求变化的时候自由切换，同时用户还可以将自己的配置分享到互联网上。

综上所述，一体化智慧家居系统能够通过简单的改动，如在现有设备上增加外挂程式的方式将这些非智慧设备接入智慧家居中控系统中。同时，用户可以通过移动端应用或者Web应用访问中控伺服器，对智慧家居环境进行调控。并且中控伺服器可以通过和使用者试用的移动设备进行资讯交互，获取使用者当前资讯。在获取了使用者、智慧家居设备以及周围环境的资讯后，该系统还具备一定的学习能力，通过机器学习的演算法，针对使用者行为特征、环境、设备参数设计一套模型。在一体化智慧家居系统的支撑下，智慧家居应用将变得更加方便、易用，大幅提升人们的体验，为智慧家居的普及奠定坚实的基础。(来源：新浪家居 )

还需要对使用者的行为进行建模，设计出一套可以预测使用者行为的模型，模型的输入主要是环境资料和使用者操作。模型通过监督式的方式进行参数训练，当用户资料获取到足够的量，训练的模型就可以对使用者的行为进行预测，从而自动调整智慧家居设备参数。同时，模型还要能够接受使用者的回馈，通过回馈机制能够即时修正模型的参数。