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拿去抄作业:智能家居样本级教程

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最近有很多的朋友在问iN怎么来搞智能家居,家里在什么情况下才能称得上是智能。

这件事并不是装了一个手机能遥控的灯泡家里就算完成智能升级了,这样的想法就有点肤浅了。当然,也不是语音打开灯泡这么简单的事情。

今天咱们就iN自己家的智能设计来一个解构,看一下到底怎么做才能让你拥有一个智能的家。

首先,先亮一个观点:所谓的智能家居在iN看来都很“低智”,如果你干过几年程序写过几年代码,能理解程序的基本原理你都会对所谓的“智能家居”的功能嗤之以鼻,无非就是IF…Then…的操作。只不过现在的智能家居系统把一部分系统的状态控制给拿了出来可以让程序来控制设备而已,没什么复杂的东西在里面。这里面厂商宣传和洗脑的成分更大一些。

不过即便是很“低智”的“智能家居”设备通过合理的运用还是可以大幅度的提高生活的便利性,这也是智能家居存在的意义。



一个很重要的特征就是——在iN的家里你是看不到任何的开关面板的,所有的控制已经完全依靠智能设备之间的互联互通完成了。而且这一切都是无感的操作过程,完全不会让人有设备的开或关的“界面感”。

好了,咱们进入正题:

一、智能家居的规划

这是很多人迈入智能生活的一大门槛,也是很多人把智能家居搞魔怔的一个大坑。所谓的智能家居如果按照iN所做的日常系统咨询工作来说“智能家居”就是一个基于家庭需求的自动化控制系统。既然是系统,那么就得符合“系统”的基本定义。

“系统”(systēma):泛指由一群有关联的个体组成,根据某种规则运作,能完成个别元件不能单独完成的工作的群体,有着明确的流程、功能、模块和边界。

没有用System这个词汇,而用systēma让系统更接近于“由多个部分或成员组成的整个概念”的概念。

在这里要明确的一点是系统的边界,也就是说不仅仅要明确你想让智能家居系统为你做什么,也得清楚一个智能家居系统不能为你做什么。

在我们做系统咨询的时候这件事叫做“要件定义”。一个家庭的智能家居系统需求通常是:

  • 照明控制
  • 环境控制
  • 安防监控
  • 自动化场景控制

基本上做到和完善上面的四点,家中的设备就可以相当的“智能”了。其他的内容和设想就在iN所规划的系统边界之外了,如果想做也不是不可以,但往往会花费更多的资金和时间并不算特别的经济。

在这个案例里面达成的几个要点则是

  • 照明控制,完全自主化的照明系统灯光的控制和时间、人员、场景相关
  • 环境控制,完全自动的空气质量、温度控制,完全自动化的水路控制
  • 安防监控,基本的房间安全监控和异常通知功能
  • 自动化场景控制,基本的场景语音控制
  • 不需要:过度的联动控制
  • 不需要:无用的语音反馈
  • 边界设备:依靠自身功能控制

几个要点里面,有两个“不需要”,其实你在搞一个系统的时候,最重要的不是提出“需要”什么,而是能够提出“不需要”什么,才能保障你的系统成型

二、智能家居的选型

在做很多智能设备案例的时候首先第一个要选的是生态,现在市面上有大量智能家居生态环境可以选择,例如大家比较熟悉的米家、华为、苹果;也有一些类似于欧瑞博一样的自有系统。这件事就看大家自己的喜好了。iN自己选择的是苹果的HomeKit。主要的原因则是因为在大部分情况下iN都在用苹果的系统,这样集成控制起来也更加方便,例如:



现在正在写文章的界面屏幕右下角也可以直接看到家里的设备的大致工作状态,需要的时候可以直接用鼠标点一下就可以控制到家中的设备(但一直没点过哪怕一下)。

如果选择苹果的Homekit,你需要准备的是一个“家庭中枢”,目前苹果产品线中可以充当家庭中枢的设备包括Apple TV 、iPad和HomePod音箱。这里iN选择的是HomePod。



Homekit家居中枢的概念是利用一个具有一定运算能力的设备在家庭网络中运行Homekit服务框架,在服务框架内的所有设备和规则都可以脱离个人计算设备而独立运行,也就是说有了中枢之后你可以在家庭网络之外对Homekit框架下家居设备进行控制,同时在家中设定的所有规则也不需要其他设备再次参与了。但一定要注意的是,中枢只是一个中枢,仅仅相当于你家网络中的一个集线器,不要指望中枢设备可以完成所有的控制。



家里的设备很多很多,因此单独的依靠一个中枢控制并不实际,而且如果你非得用中枢控制家里的设备往往没有原生的设备来的方便。

因此,在iN的案例里面还有一个小燕和HUE的网桥,分别控制一些小部件和家里的灯光照明。

以照明为例,homekit的控制就只有这些:



也就是灯光颜色、亮度而已,对比于HUE的原生控制则要差了很多。



毕竟,飞利浦才是玩灯的祖师爷,从这一点来看苹果还缺了太多的底蕴。当然你也可以把HUE的场景库发送到Homekit中,只不过这种流程太过于麻烦。不如在应用里面即时控制来的方便。



所以说,智能家居的生态选型仅仅是对接一个方便的访问接口,更多的操作还得看你下一级具体功能系统的选择到底是什么样子。

对于类似于“某家”的生态虽然力求做到一个大一统的状态,但是有些“求全而略偏”了在细节功能上并没有真正的做好。

在生态选型之后,再做的事情就是做次级系统的选型了,例如灯光照明系统,这个部分可以无脑入HUE的灯具,原因没别的,这是目前唯一一家可以做方案级别智能灯具供应商。什么叫“方案级别”呢?





一个智能照明的供应商必须得从光源到灯具全线系统智能产品。我们不能仅仅从一个品牌购买光源再从另一个品牌去匹配灯具,这样会导致你家里总有那么几个灯不能进行智能控制。一个方案级别的品牌则不一样,凡是你需要的无论是壁灯、顶灯、筒灯、射灯、轨道灯、台灯、落地灯等灯具类型都可以提供,这就减少了你后期再配灯具而无法加入家居系统的风险。这是很多人购买智能灯具的一个坑,尤其是新家开始部署,最后总是卡在了某几个灯无法控制的尴尬境地。

以iN为例子,家里一共有五十几个灯光点,只有两个灯具无法利用HUE控制。一个是玄关位置的长明射灯,由于一直开着因此也就不需要控制了,还有一个是浴室的氛围灯,属于一套自己制作的光纤灯,这个没有安装HUE的控制器。但这个灯也就是洗澡的时候照照脚面和壁龛照明而已,做个homekit联动也就够了。

但很多人在家里安装智能灯具的时候往往会出现床头灯、吊灯或者台灯无法通过智能控制的问题。这种事情就相当尴尬了,还不如不做智能。

这也是为什么要把智能家居的子系统从中枢中分离出来的一个重要原因。目前很多厂商会在特定领域有自己的优势,更丰富的产品线能让你在部署智能家居的时候有更大的可选择性。

类比这样的思路,例如家中的窗帘机,就选用了小燕子的产品。也不贵,但最主要的是他家的旋钮开关。



旋钮开关和窗帘机的配合可以直接通过旋钮来控制窗帘的开合度,在有的时候需要精准调节室内光线的时候就要比掏出手机打开应用来拖拽滑块要来的优雅体面一些。



毕竟这种1:1的物理调控要比手机上的APP更方便。

再有一些设备本身是不带有任何智能控制功能的,例如iN家的新风机和排气扇。个人比较见大心喜,因此很多东西都是用商用设备。新风机就是如此的选择。



在这个环节上就需要用到Wi-Fi通断器了。



本质上Wi-Fi通断器就是一个Wi-Fi控制的继电器,接入到电路中可以绑定在Homekit环境中形成一个开关。通过HomeKit的指令去控制继电器的开合状态。基本上房间内的非智能设备全部都依靠这种通断器进行控制,原始的设备保持常开状态即可,只要通断器打开设备也就实现初步的智能了。

这就是选型的内容,基本上你如果选定了产品总有方法让它们接入到智能家居的生态中的。

三、具体实施方法

设备安装咱们就不说了,基本上都是电工活。由于iN这边没有任何开关的设计,因此所有智能设备都是零火线接入电路,只要强电箱内相应的空气开关打开,这些设备也就直接上线了。

重点咱们说下智能系统的构建,首先先构造出homekit的基本框架,这一步实际上是最简单的一个步骤,只要你将苹果可以作为家居中枢的设备联入家里的网络中,homekit框架也就在网络上自动执行了。



这也是为什么在装修之初,就拿来一个homepod到装修现场的原因了。

当然了,如果你不想在初期来弄,只要有一个苹果的手机在iOS系统上也可以完成将基础设备加入网络的操作。

构造出基本的homekit框架后,再做的事情就是把类似于通断器这样的小部件加入到网络中基本上具有homekit认证的通断器在上电后都可以通过苹果手机的家庭应用扫homekit二维码直接加入到构建好的homekit框架中。



一个设备被加入之后会要求选择这类通断器设备的类型,是灯还是风扇或者是开关,选一下命名设备后就可以控制了。



然后就是大大次级系统了,还是以HUE为例子,通常次级系统内都有同步到homekit框架的选项打开hue应用后,在设置-智能家居中可以直接对Apple Home进行关联



关联后在homekit中就可以看到这个次级系统内的所有部件。

所有的次级系统都进行完关联后,实际上你的智能家居系统基础架构实施就已经做完了。你已经可以在智能家居的APP中直接通过点按图标来开关控制任何关联的设备。

四、进阶的使用

只不过,你在通过APP点按按钮或者通过语音来呼唤设备开关只是将设备的开关转移到了手机APP上或者语音助手的线程上——并不智能!甚至说是哄小孩的玩意。

iN的概念是智能系统不需要人来介入参与,完全依靠自动控制就好了。

所以你还得做几个更进一步的步骤。

1.定时自动化

iN自己在家的定时自动化操作就那么一个——太阳落山关窗帘。



按照自动化设计就是一个时间关联:



在家庭应用中建立一个新的自动化,选择某个特定时间,



选取日落,下一步。



选择好要操作的设备,这里是窗帘。

在下一步的页面中选择状态,把窗帘设置为关闭。



点按“完成”后,在每天日落的时候窗帘也就可以自动关闭了。

2.状态机的使用

类似的,我们可以通过温度传感器来控制设备的开关,例如:



这是设备间排风系统的设计,当温度到40度的时候启动抽气风扇将设备间内过热的空气抽出,当温度降低到35度以下的时候关闭设备间的抽风。当然了,你为了实现这个设计,你还需要购买一个温度传感器用于获取温度信息。

不是家里没有开关吗?那么灯怎么开呢?靠喊吗?实际上灯光的控制依然可以依靠传感器来完成:



这件事iN就回归到了Hue的原生控制下。利用hue的运动传感器完成操作。



将传感器添加到hue系统中分配好传感器的所控制的房间。传感器内有两个功能第一个是监测光线强度,第二个则是监测运动情况。



在调节了光线灵敏度和运动灵敏度之后,可以自动的在你需要觉得开灯的时候打开灯光,运动传感器察觉不到监测范围内有运动的时候,灯光会自动关闭。

这时候你还可以做联动,例如咱们之前说的卫生间的氛围灯:



在homekit内设置自动化,浴室的氛围灯和浴室的顶灯也做到联动,这两个灯是同时开关的。

当然了,运动传感器还可以在homekit内读取,例如:



当卫生间内有人的时候会自动打开卫生间的换气扇。这就省去了进卫生间再开换气扇的麻烦。

3.场景控制

实际上智能家居的场景并不是一个刚需,但是有的时候一些场景设置还是有那么一点点便利性,例如:



在homekit中设置了一个关键词叫做早上好。这个就是个人习惯了,本身窗帘会在日落的时候关闭,但是在什么时候打开呢?如果设置日出打开,对于iN这样喜欢睡懒觉的人来说显然是不合适的。于是就设置了一个早上好的场景。在早上和siri说一句“早上好”,会自动的关闭所有灯光同时打开房间的所有窗帘。



类似的,还有观影模式,在观影模式下,会关闭所有房间窗帘,让起居室变暗,同时打开3%的背景灯光(这里有bug,稍后说),让房间进入观影状态。为了消除观影模式,也做了一个“日常模式”将起居室的灯光恢复到默认效果。

4.不用智能控制的智能设备

这种设计实际上就“罔为”智能了。大部分情况下这种所谓的智能就是一个定时器。例如毛巾架:



iN的浴室里面有一个电热毛巾架,也是智能设备,其实就是可以连米家的应用而已。用来烘干每天洗过澡的毛巾。但这种设备就没有什么非得智能联动的必要性了。直接按照日常的作息时间设定一个加热时间就可以了:



在设定好的情况下,基本上可以保证每天晚上和早晨洗澡的时候拿到的毛巾是干爽的,也就没有必要非得把一个毛巾架子接入到智能系统的联动功能中,在这种层面定时就好了。

类似的,还有例如室内的水循环系统,也完全没必要非得智能联动,就依靠水循环系统内部的传感器来监控下管道内的水温。



如果水温过低,自动的启动水泵进行回水循环即可。这部分算作智能就有点牵强了,这种控制已经回归了开头说的if then模式。但还是相当的好用。

五、超级进阶的应用

刚刚提到了在起居室影院模式的一个Bug,这是hue和homekit系统都没有真正想到的问题。在观影模式的时候室内会变为一个很暗的场景。在起居室内放置的光线传感器就会向系统申报起居室光线不足。这样hue就得让系统开灯了。

可一旦开灯,投影机的投影效果就受到了影响。

如果homekit在特定场景内可以关闭传感器也可以,只不过不论是homekit或者是hue都没有这个功能,这种事情就得依靠编程来解决了。

说下架构:

说来也挺简单的,在沙发边上的音箱上iN放了一个摄像头:



平时这个东西很不起眼,摄像头连接到沙发下面的一台小主机上:



现在的概念就是利用机器识别功能,实时的监测沙发对面的投影屏幕上是不是有播放视频其实就是监测亮度的均匀性。如果连续10秒屏幕上有图像显示,就通过hue的API向hue网桥发出一条指令,关闭掉起居室的传感器。反之如果连续10秒屏幕上显示的是空白内容,就发一条指令再打开客厅的传感器。

这其实都是为智能家居系统打补丁的操作,这种需求现在很少,智能家居系统也就不会集成出这样的功能。但好在很多智能家居的系统都有开发接口,自己写个Python程序也就可以逐步的解决这种问题了。

虽然现在很多家庭已经开始引入了很多智能家居系统。但是就智能家居生态来说还仅仅在刚刚起步的阶段,如果类比手机目前刚到功能机阶段。你如果愿意折腾就可以逐步的完善自己的智能家居系统。但如果你觉得现在的智能家居就是开箱即用的成熟系统,那么别抱太多幻想,智能家居的各种不足还需要我们一步步的来补全,在现阶段如果讲智能家居的体验还不到时候。

但今天的文章依旧可以作为大家实现自己家智能化的一个基本样板。有问题就留言吧。

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