祁昊穎　李成　席元鴻　許文強(qiáng)

摘 要：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，智能家居逐漸進(jìn)入了產(chǎn)品化階段。結(jié)合當(dāng)前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和智能家居概念，提出了一體化智能家居系統(tǒng)框架，以期解決智能家居領(lǐng)域的體系架構(gòu)問題。

關(guān)鍵詞：智能家居；互聯(lián)網(wǎng)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；中控服務(wù)器

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.028

智能家居概念的雛形出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代，但當(dāng)時(shí)該行業(yè)處于探索階段，產(chǎn)品定位模糊，加之當(dāng)時(shí)技術(shù)支撐不足，整個(gè)行業(yè)均處于概念炒作階段。進(jìn)入2000年后，智能家居領(lǐng)域獲得了一定的發(fā)展，但仍處于只有概念，沒有市場(chǎng)的階段。近年來，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器等技術(shù)的革新，產(chǎn)品化的不斷深入以及人們對(duì)科技產(chǎn)品需求的不斷增長，智能家居漸漸地不再只是概念。本文結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、智能家居、無線傳感器和機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，提出了一種一體化的智能家居系統(tǒng)框架。

1 一體化智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一體化智能家居系統(tǒng)框架將當(dāng)前智能家居的最新技術(shù)與移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，目的在于使家庭設(shè)備相互連接，從而使使用者更方便地控制家庭設(shè)備。

一體化智能家居系統(tǒng)需要中控服務(wù)器來連接所有家庭設(shè)備，家庭設(shè)備可通過有線或無線的方式連接到中控服務(wù)器。針對(duì)已裝修好的房屋，一般可采用無線的方式連接。為了盡可能多地覆蓋市面上的產(chǎn)品，中控服務(wù)器支持WiFi、藍(lán)牙和ZigBee等主流無線傳輸協(xié)議。在設(shè)備端，由于大部分家庭設(shè)備不具備無線傳輸模塊，為了使設(shè)備能便捷地連接到中控服務(wù)器，需要設(shè)計(jì)一套插件，從而使家庭設(shè)備方便地接入中控，且能被控制；定義一套接口標(biāo)準(zhǔn)，以解決設(shè)備繁多、無法統(tǒng)一連接等問題。一體化智能家居系統(tǒng)將提供2套前端，即Web版和移動(dòng)版，且支持內(nèi)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)訪問。此外，整個(gè)系統(tǒng)需要具備一定的智能性。智能性主要體現(xiàn)在系統(tǒng)能自動(dòng)感知用戶當(dāng)前的需求，從而調(diào)整設(shè)備配置。綜上所述，構(gòu)建一體化智能家居系統(tǒng)時(shí)，需要考慮以下3點(diǎn)。

1.1 如何使現(xiàn)有設(shè)備接入控制系統(tǒng)

為了解決該問題，針對(duì)現(xiàn)有的非智能設(shè)備，需要設(shè)計(jì)一套插件，從而使家庭設(shè)備可被控制；對(duì)于智能設(shè)備，需要定義一套接口標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到統(tǒng)一管理的目的?，F(xiàn)有設(shè)備主要分為照明設(shè)備、溫控設(shè)備、家用電器等。

針對(duì)照明設(shè)備，只需要在設(shè)備連接電源處設(shè)置轉(zhuǎn)接頭，轉(zhuǎn)接頭包括無線通信模塊，可接收來自中控服務(wù)器的控制信號(hào)，具有調(diào)整電流、控制照明設(shè)備、光照強(qiáng)度等功能，并可發(fā)送當(dāng)前設(shè)備的基本數(shù)據(jù)到中控服務(wù)器。

對(duì)于溫控設(shè)備，有兩種改造方案：①修改溫控設(shè)備的開關(guān)控制板，加入無線通信和控制模塊，從而控制控制板上的功能。這種改造方案主要針對(duì)未安裝無線遙控器的中央空調(diào)。②對(duì)于一般的空調(diào)設(shè)備，可加裝紅外無線控制裝置，并對(duì)準(zhǔn)需要控制的設(shè)備的紅外發(fā)射口。

對(duì)于家用電器，其具有多樣性和復(fù)雜性，簡單地加裝一套插件并不能獲得所有功能的控制權(quán)限，該問題有待解決。

1.2 如何使系統(tǒng)變“智能”

為了使中控服務(wù)器智能化，除了應(yīng)采集相應(yīng)的環(huán)境數(shù)據(jù)（智能家居設(shè)備的數(shù)據(jù)和室內(nèi)環(huán)境的溫度、濕度、光照和時(shí)間等參數(shù)）、記錄用戶的操作行為外，還需要對(duì)用戶的行為進(jìn)行建模，設(shè)計(jì)出可預(yù)測(cè)用戶行為的模型，并通過監(jiān)督的方式對(duì)模型進(jìn)行參數(shù)訓(xùn)練。當(dāng)采集到足夠的用戶數(shù)據(jù)時(shí)，可采用經(jīng)過訓(xùn)練的模型預(yù)測(cè)用戶的行為，從而自動(dòng)調(diào)整智能家居設(shè)備的參數(shù)。此外，模型應(yīng)能接收用戶的反饋信息，并通過反饋機(jī)制實(shí)時(shí)修正模型參數(shù)。

1.3 智能家居系統(tǒng)的前端設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)的前端采用當(dāng)前流行的B/S架構(gòu)。除了采用傳統(tǒng)的Web控制前端的方式外，還加入了移動(dòng)前端。為了適配iOS和Andriod兩大系統(tǒng)，試用了當(dāng)前流行的HTML5設(shè)計(jì)APP。HTML5的優(yōu)勢(shì)為采用一份代碼可用于兩種不同的移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)。但部分iOS上獨(dú)有的特性無法使用。中控服務(wù)器需要支持外網(wǎng)接入，但當(dāng)前家庭網(wǎng)絡(luò)的接入均是以動(dòng)態(tài)IP分配來實(shí)現(xiàn)的，動(dòng)態(tài)分配的IP無法作為有效的對(duì)外服務(wù)器IP。針對(duì)該情況，試用了當(dāng)前比較流行的云虛擬機(jī)作為中控服務(wù)器和移動(dòng)設(shè)備的連接橋梁。目前，國內(nèi)主流的云虛擬機(jī)提供商，比如阿里云可提供價(jià)格合理的云虛擬機(jī)服務(wù)。

2 結(jié)束語

本文提出了一種一體化的智能家居系統(tǒng)框架。該系統(tǒng)可通過簡單的改動(dòng)，將現(xiàn)有的非智能設(shè)備連接入系統(tǒng)中。用戶可通過移動(dòng)端或Web應(yīng)用訪問中控服務(wù)器，從而控制家居環(huán)境。同時(shí)，該系統(tǒng)還具備一定的學(xué)習(xí)能力，可模仿用戶的生活習(xí)慣，從而自動(dòng)地為用戶調(diào)整家居環(huán)境。

〔編輯：張思楠〕