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[导读]智能家居系统是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、智能云端控制、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理,融合个性需求,将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起,通过网络化综合智能控制和管理,实现“以人为本”的全新家居生活体验。

智能家居系统是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、智能云端控制、综合布线技术、医疗电子技术依照人体工程学原理,融合个性需求,将与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖、健康保健、卫生防疫、安防保安等有机地结合在一起,通过网络化综合智能控制和管理,实现“以人为本”的全新家居生活体验。智能家居最终目的是让家庭更舒适,更方便,更安全,更符合环保。随着人类消费需求和住宅智能化的不断发展,智能家居系统拥有更加丰富的内容,系统配置也越来越复杂。

全面的智能家居系统有二十余种,涉及到网关、安防、能源、教育、健康、金融等方方面面。

智能家居系统实景图

智能家居主要子系统有:智能家居布线系统、家庭网络系统、控制管理系统、窗帘控制系统、照明控制系统、安防监控系统、背景音乐系统、家庭影院与娱乐系统、家庭环境控制系统等。我们将重点介绍应用最广的几个系统。

智能家居布线系统

是一个以家为单位的小型综合布线系统,从功用说它是一个能支持语音/数据、多媒体、家庭自动化、保安等多种应用的传输通道,是智能家居系统的基础。它可以作为一个完善的智能小区综合布线系统的一部份,也可以完全独立成为一套综合布线系统。

家庭网络

是在家庭范围内将PC、家居家电、安全系统、照明系统和广域网相连接的一种新技术。涉及家庭上班、网上购物、远程医疗保健、网络学校和培训、老幼入托、就业、游戏、休闲等。各国家庭网络市场的发展均以家庭宽带市场发展为基础,并紧跟宽带市场发展的步伐,与其保持几乎相同的速率,在迅速发展壮大。

智能管理控制

是指以住宅为平台,构建兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境,将家中的各种设备连接到一起,提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段,帮助家庭与外部保持信息交流畅通,优化人们的生活方式,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性。

家庭安防系统

包括门磁开关、紧急求助、烟雾检测报警、燃气泄露报警、碎玻探测报警、红外微波探测报警等。安防系统可以对陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情况及时发现并通知主人,视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机有效的阻止小偷进一步行动,并且也可以在事后取证给警方提供有利证据。

智能家居照明控制系统

帮助实现对全宅灯光的智能管理,可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关,调光,全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现,从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。根据环境及用户需求的变化,只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。

智能家居窗帘控制系统

广泛应用于高级公寓、家庭住宅等,只需遥控一下,窗帘就自动开合,保护业主的个人隐私以及遮阳挡尘,非常方便;还可以实现窗帘的定时开关、灯光转换、场景控制等更多高级的窗帘控制功能。

智能家庭影院与娱乐系统

是指把家庭影音室内所有影音设备(功放,音响,高清播放机,投影机,投影幕,高清电视)以及影院环境设备(空调,地暖,电动窗帘)完整地整体智能控制起来,创造智能的家庭影院视听与娱乐环境,以达到最佳的观影、听音乐、游戏娱乐的视听效果。通过控制实现影院、音乐、游戏等各种情景控制模式快速进入与自由切换,以节省单独手动控制设备开关与调节时间。

智能家居控制系统

集住宅设备控制及环境监控于一体,提供全方位的信息交换功能,并通过Internet及通讯网络(4G、5G)与外部保持音视频及数据信息交流,增强住宅的安全性、舒适性,可排除各种危险隐患。系统集成了家电设备控制、灯光控制、安防监控、环境监控、智能浇灌、门禁管理、三表抄送、车库管理等功能。常用在住宅、公寓、酒店及办公场所等。

智能家居产业链上游:技术

元器件是组成智能家居系统的基础硬件支持。

智能家居的硬件支持分为四个部分,分别是传感器、面板、芯片研发、通信模块。

传感器是一种检测装置,能感受到被测量的信息,并能将感受到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出,以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

面板即显示屏,分为LCD显示屏和OLED显示屏。LCD显示屏,液晶显示屏,平面显

示器的一种。用于电视机及计算机的屏幕显示。该显示屏的优点是耗电量低、体积小、辐射低。OLED显示屏是利用有机电自发光二极管制成的显示屏。由于同时具备自发光有机电激发光二极管,不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性,被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。

基带芯片是智能家居所必须用的芯片。基带芯片是用来合成即将发射的基带信号,或对接收到的基带信号进行解码。具体地说,就是发射时,把音频信号编译成用来发射的基带码;接收时,把收到的基带码解译为音频信号。同时,也负责地址信息(手机号、网站地址)、文字信息(短讯文字、网站文字)、图片信息的编译。

智能家居通讯模块在智能家居产品中承担的是无线信号的传输作用,即通过产品内部的传感器,采集到用户的指令或者一些重要信息,通过智能家居通讯模块将这些信息与智能家居系统主机相连接,再由智能主机发出指令控制其他家居设备,从而实现家居设备之间的互联互通,可见智能家居通讯模块是非常重要的一个智能元器

件产品。智能家居通讯模块的类别常用的主要有三种,分为ZigBee、WiFi、蓝牙。

ZigBee模块,传输距离50-300M,速率250kbps,功耗5mA,最大特点是可自组网,网络节点数最大可达65000个。主要用于家居自动化领域,比如安防、照明系统等。

WiFi模块,WIFI是目前应用最广泛的无线通信技术,传输距离在100-300M,速率可达300Mbps,功耗10-50mA。广泛应用在各种物联网设备中,包括家电、监控摄像头和玩具等。

蓝牙模块,传输距离2-30M,速率1Mbps,功耗介于zigbee和WIFI之间。所有移动设备都支持蓝牙,用于低功耗的穿戴设备和健身设备中。智能家居通讯模块不止这么多,还有其他的一些,比如:摄像头模块、触摸屏模块、指纹模块、GPRS模块等。不过相较于上面这三种来说,应用范围并不大,不过也是智能家居非常重要的组成部分。

主流智能家居通信技术包括有两个部分,一部分是有线,一部分是无线。

无线技术主要有:zigbee,z-wave,蓝牙,wifi,RF,EnOcean,UWB。zigbee特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率,最大的特点是可自组网。主要适用于自动控制和远程控制领域,可嵌入各种设备。z-wave主打互联互通、标准统一、审核较严。蓝牙是一种无线技术标准,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换,能连接多个设备,应用在一些小型智能硬件设备上。wifi是一种允许电子设备连接到一个无线局域网的技术,传输距离较远,被广泛应用。

有线的优势在于信号传输稳定,抗干扰性强,采用布线方式,适合于楼宇和小区、别墅和大户型智能化控制。有线技术控制节点上万个,传输距离可达几公里。

云计算技术为智能家居提供大量的信息存储及处理是重要的支撑

在智能家居时代下,云计算技术将会变成重要支撑。云计算作为巨量的信息处理平台,能够使智能家居的智能功能增多,设备响应速度变得更加快捷。每个执行指令的响应速度平均在1-2秒以内。

云计算能够整合一切可以整合的计算资源、存储资源,来共同处理全球化智能家居业务的请求,并通过按需使用方式灵活扩展相应的计算、存储资源,联合物联网资源,作为智能家居领域的重要支撑平台。云计算智能家居服务平台具有以下的特征:

一、用户本身对于遥控方式习以为常的设备,因此摆脱此类设备繁杂的遥控操作是人们最强烈的需求,智能家居的操控方式会越来越简单。

二、高频操作的设备例如开关,将能够满足用户个性化的场景需求,而且智能开关会对用户生活的不断学习。

三、具备天然的内容属性,比如电烤箱等厨电,因为有食谱的内容属性,因此具备天然的互联网用户和基因,可以很好地通过硬件+内容的模式做得更好。

四、诸如健康和医疗设备,天然具备服务属性。人们使用它更重要看中的是其背后的服务。这类设备也是天然的互联网设备,从而让厂商转变模式,由产品销售型公司转化为服务增值型公司,也就是数据运营类公司。

智能家居主流识别模式主要有语音识别和图像识别

智能家居的操作系统有很多种,智能家居的操作系统样式也不固定。其中智能家居主机是最主要的操作系统。智能家居主机在智能家居系统中相当于人的大脑,所有的命令都要经过主机来完成,有的产品把主机做成一个盒子放在特定位置,由一个平板来控制;有的主机就是一个平板,把主机的功能集成到平板里了,贴在入门的墙上,这样应用起来就很方便,还节省成本。

智能家居操作系统在样式上分为固定的和可移动的两种,可移动式是目前比较流行的主机,应用起来比较方便;固定的主机还需要一个遥控器来实现移动控制,如APP。智能家居的识别模式是多样的,包括生物识别、语音语义识别、图像视觉识别等等。

语音识别及语义理解:语音作为新的人机交互方式,音箱的崛起证明其符合用户使用习惯。语音识别技术目前发展已较为成熟,谷歌、亚马逊以及国内的百度、科大讯飞、等多家厂商均已具备成熟的语音识别解决方案。

图像识别:在安防领域已广泛使用,在家庭安防领域也至关重要。成熟的视觉识别技术有望更深层次的改变家居环境,技术提供方需不断的将技术成熟和落地。目前该领域的主要参与方包括商汤科技、旷视科技、依图科技等技术和应用较为成熟的公司。

机器学习是优化智能家居指令的必要手段

近年来,随着人们生活水平的提高和智能手机的普及,在数据支撑下机器学习的发展速度迅速,也使家居有了计算的能力。

对传统智能家居设计进行了调研和分析得出,机器学习与智能家居的结合点,是通过人工神经网络的使用,使得基于机器学习的智能家居系统展现出比传统智能家居更高的智能性、便利性,还有更具发展前景。

再通过对机器学习的系统分析,得出使用人工神经网络的机器学习算法,即使用 Python 编程语言,对智能家居数据进行读取、转换,再输入到 TensorFlow 机器学习系统进行人工神经网络训练、预测,最后把输出结果发送到智能家居系统中进行远程操控。

智能家居就是在家用电器中布置各种传感设备,这些设备能够实时监控家中的各种环境,比如空气传感器能够检测家中的温度,湿度传感器能够检测家中的湿度等,并将检测到的数据实时发送给服务器,服务器接收数据之后经过相应的处理后把结果返回到用户的手机端,手机端得到数据之后用图文、音频或视频的方式展示给用户,从而实现用户实时的监控家中的环境。在机器学习的基础之上,还可以最大程度的利用系统中的各种数据,为用户提供更加安全、更加舒适的家庭环境。

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