智慧家居系統亟待一體化
智慧家居的美好願景正在吸引家電廠商、設備廠商、軟體廠商、互聯網企業等各方角逐其中。在各家競相推出智慧家居產品和解決方案的今天，人們也發現了一個事實——雖然智慧家居是不可阻擋的趨勢，但是智慧家居的技術仍然不夠完善，智慧家居系統亟待一體化。對於整個業界而言，只有讓智慧家居產品更加豐富，同時儘快統一標準，實現設備之間的互聯互通，以及讓智慧家居系統具備“學習”能力，才有可能給用戶帶來更好的體驗，從而推動整個市場的發展。
隨著移動互聯網技術的突飛猛進，智慧家居發展逐漸進入產品化階段。然而，現有市面上的家居設備大都無法直接連接到控制終端，無法給使用者帶來較好的使用體驗。為了改變這一現狀， 一體化智慧家居系統框架概念應運而生。其不僅能夠讓現有家居設備能夠便利地連接到控制終端，同時還能夠在控制終端上設計使用者行為模式，根據使用者使用的歷史資料不斷優化模型，最後再結合當前的環境場景自動調整家居設備的參數。換一句話說，借助一體化智慧家居系統，智慧家居不僅更易用，同時還具備了“學習”能力，可持續提升用戶體驗。
智慧家居呼喚“一體化”
智慧家居概念早在上世紀90年代就有雛形出現，但是當時整個行業還處在蠻荒階段，概念還在探索，產品定位很是模糊，同時技術支撐也不足。進入2000年後，智慧家居發展有了一定起色，但是還是處在光有概念沒有市場的階段。直到近幾年，伴隨著移動互聯網、無線感測器等技術的革新和產品化的深入，以及人們對科技化生活需求的增長，智慧家居漸漸不再只是概念，越來越多的產品和應用開始落地，並且人們也在進一步探索如何讓智慧家居更加“智慧”，擁有更優的使用體驗，以期得到大規模的普及。
一體化智慧家居系統就是在這一背景下出現的。一體化智慧家居系統框架將當前智慧家居的最新技術和移動互聯網技術相結合，目的是讓家庭設備連接起來，使得使用者能夠更方便地控制家庭設備。
從結構上看，一體化智慧家居系統需要一個中控伺服器來負責連接所有家庭設備。設備可以通過有線或無線的方式連接到中控伺服器。針對已裝修好的室內，一般採用無線的方式比較便捷。為了盡可能多地覆蓋市面上的產品，中控伺服器支援包括WiFi、藍牙以及ZigBee等主流的無線傳輸協議。在設備端，由於大部分的家庭設備不存在無線傳輸模組，為了使設備能夠便捷地連接到中控伺服器，需要設計一套外掛程式，可以方便地讓設備接入中控，且能夠被控制。與此同時，還需要定義出一套介面標準，以解決設備繁多、無法統一連接的問題。
一體化智慧家居系統將提供兩套前端：Web版和移動版，同時支持內網和互聯網訪問。此外，整個系統需要有一定的智慧，主要體現在系統能夠自動“學習”用戶的需求，從而自動地對設備的配置進行調整。
如何構建一體化智慧家居系統
構建一體化智慧家居系統需要解決幾個關鍵問題：如何讓現有設備連接控制系統，如何讓系統變得更加“智慧”，如何設計智慧家居系統前端，如何實現個性化設計?
現有設備接入控制系統
讓現有設備接入控制系統，意味著需要針對現有的非智慧設備設計一套外掛程式，讓設備能夠被控制。同時，對智慧設備需要定義一套介面標準，達到統一管理的目的。
現有智慧家居設備主要有以下幾個類別：照明設備、溫控設備和家用電器。針對照明設備，只需要在設備連接電源處設計一個轉接頭。轉接頭包含無線通訊模組，能夠接收來自中控伺服器的控制信號，調整電流大小，達到控制照明設備開關、光照強度等功能;同時可以發送當前設備的基本資料到中控伺服器。
針對溫控設備有兩種改造方案，第一，修改溫控設備的開關控制板，加入無線通訊以及控制模組，可以對控制板上的功能進行控制。這種改造方案主要針對沒有無線遙控器的中央空調。第二，針對一般的空調設備，可以設計一個帶有紅外的無線控制裝置，對準需要控制的設備的紅外發射口。針對家用電器，由於設備多樣性及複雜性，簡單加入一套外掛程式並不能獲得所有功能的控制許可權，想要有效解決家用電器的網路接入問題，需要和產品生產廠家合作完成。
系統需更加“智慧”
系統的“智慧”意味著中控伺服器智慧化。中控伺服器除了採集相應的環境資料(包括智慧家居設備資料和室內環境的溫度、濕度、光照和時間等參數)、記錄使用者操作行為外，還需要對使用者的行為進行建模，設計出一套可以預測使用者行為的模型，模型的輸入主要是環境資料和使用者操作。模型通過監督式的方式進行參數訓練，當用戶資料獲取到足夠的量，訓練的模型就可以對使用者的行為進行預測，從而自動調整智慧家居設備參數。同時，模型還要能夠接受使用者的回饋，通過回饋機制能夠即時修正模型的參數。
為了能夠實現對所有家居設備的自動控制，中控伺服器需要對不同類型的智慧家居設備進行建模。但是模型的參數需要同時考慮到不同設備之間的影響。比如，控制燈光亮度的模型需要考慮到天氣、環境、外界光照強度的綜合影響。如果是晴朗的夏天，為了降溫，空調製冷需要開啟。同時為了省電，窗簾會被拉上。因此，燈控的模型需要綜合考慮到這些情況，在白天且窗簾被拉上的時候打開燈光。
對於一體化智慧家居系統而言，使用者行為資料的獲取非常重要，這主要借助於手機感測器上的資料讀取，再經過簡單的加工處理，以實現用戶行為的識別。一般情況下，主要涉及的感測器有：加速度感測器、陀螺儀、GPS。加速度感測器主要用於監測人體的行為變化，包括站、坐、走等基本行為。人們在使用、攜帶手機的時候難免會產生相應的位置變化。為了校準手機這種位置變化，需要採集手機上的陀螺儀資料。在有了加速度感測器和陀螺儀資料後，系統就可以計算出使用者在室內的行為以及運動軌跡。比如，系統可以識別使用者從廚房移動到了臥室並坐下這一系列行為。這樣就可以讓中控伺服器關閉一些廚房設備，並開啟臥室內的相應設備。戶外的使用者運動軌跡資料主要通過GPS進行監測，通過掌握用戶每天的運動軌跡，系統能夠估算出使用者到家的時間，自動開啟空調、電飯煲等智慧設備。
必不可少的前端設計
智慧家居系統的前端採用當前流行的B/S架構。除了傳統的Web控制前端外，還加入了移動前端。為了適配iOS和Andriod兩大系統，可以用當前流行的HTML5來設計App。HTML5的好處是一份代碼可以用於兩種不同的移動設備作業系統，但是有些iOS上獨有的特性無法體現。由於中控伺服器需要能夠支援外網接入，而當前家庭的網路接入都是以動態IP分配來實現，動態分配的IP並不能有效作為對外的伺服器IP。針對這樣的情況，可以考慮試用當前比較流行的雲虛擬機器來作為中控伺服器和移動設備的連接橋樑。目前，國內主流的雲虛擬機器提供商，如阿裡雲就能夠提供價格合理的雲虛擬機器服務。
滿足用戶個性化需求
除了統一化的智慧家居框架設計外，該框架還必須支持用戶自訂設定。用戶可以按照自己的需求設定中控伺服器的配置參數，如配置各種智慧家居設備啟動、關閉的判斷條件。同時還可以保存不同的環境配置，如節能模式、高效模式等，能夠實現在需求變化的時候自由切換，同時用戶還可以將自己的配置分享到互聯網上。
綜上所述，一體化智慧家居系統能夠通過簡單的改動，如在現有設備上增加外掛程式的方式將這些非智慧設備接入智慧家居中控系統中。同時，用戶可以通過移動端應用或者Web應用訪問中控伺服器，對智慧家居環境進行調控。並且中控伺服器可以通過和使用者試用的移動設備進行資訊交互，獲取使用者當前資訊。在獲取了使用者、智慧家居設備以及周圍環境的資訊後，該系統還具備一定的學習能力，通過機器學習的演算法，針對使用者行為特徵、環境、設備參數設計一套模型。在一體化智慧家居系統的支撐下，智慧家居應用將變得更加方便、易用，大幅提升人們的體驗，為智慧家居的普及奠定堅實的基礎。(來源：新浪家居 )