智能家居的六域場景模型系統(tǒng)設計

浦貴陽，孫紅春，王亞萊，陳進利

（中移（杭州）信息技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

從以產(chǎn)品為中心，逐步演變到以人為中心的“生態(tài)人居”，智能家居行業(yè)已經(jīng)從單一的家居智能化延伸到以“全屋智能+智慧社區(qū)”融合的空間智能化時代。空間智能化，互聯(lián)互通是核心基礎，沒有互聯(lián)互通，產(chǎn)品與產(chǎn)品之間是冷冰冰的機器。而互聯(lián)互通的內(nèi)核也已由傳統(tǒng)的設備互聯(lián)互通擴展到以人為中心，包括設備與周邊環(huán)境的多維度全場景互聯(lián)互通。貫通設備生態(tài)、為應用場景提供交互入口的場景引擎與場景應用管理平臺，則為空間智能化的實現(xiàn)提供了保證。

1 現(xiàn)有場景聯(lián)動方式及問題

1.1 現(xiàn)有場景聯(lián)動方式

目前在智能家居場景控制領(lǐng)域，有兩大類系統(tǒng)。一類為基于IFTTT的智能設備為中心的系統(tǒng)：用戶通過手機端APP按鍵操作添加設備，設置設備參數(shù)，生成聯(lián)動規(guī)則，存儲到服務器中。優(yōu)點是用戶可以設置符合個人意愿的定制化場景，缺點則是隨著設備種類和數(shù)目的增多，創(chuàng)建一個場景，需要用戶在APP端做很多按鍵點擊操作，較為繁瑣；或者是系統(tǒng)預置場景模板到云服務平臺，存儲場景模板到智能家居設備的存儲器中，當網(wǎng)關(guān)獲取到設備上報消息時，通過對比該設備所處的場景類型，來確定是否有對應的場景模板。但是場景模板畢竟是有限的，隨著設備數(shù)量和參數(shù)數(shù)量不斷增多，場景模板的維護會隨之遇到瓶頸。除此之外，用戶想要的場景組合并不一定就是模板庫中設定的組合，因此并不能真正實現(xiàn)用戶需要的自定義場景。

另一類系統(tǒng)則是通過指紋匹配判斷不同家庭成員，從而觸發(fā)對應家庭成員的場景；或者通過檢測設備所處的環(huán)境，一旦環(huán)境變化到某個閾值、檢測到家庭成員所處的空間位置不同，對應觸發(fā)不同場景。這類系統(tǒng)的缺陷是場景觸發(fā)種類單一，僅僅是人、環(huán)境或空間中的一種到兩種，極大限制了智能家居場景的智能化，用戶體驗不夠友好。

1.2 現(xiàn)存問題

目前智能家居場景中，場景的觸發(fā)條件并不能同時做到根據(jù)不同時間、不同環(huán)境、不同家庭成員角色來自動切換。除此之外，智能場景的動作組成元素只能是設備，沒有實現(xiàn)其他場景、某項服務、消息推送等相互協(xié)同，“智能化”大打折扣，不能真正滿足用戶實際需要，用戶體驗受到影響。具體概括為：

第一，場景能力弱。設備聯(lián)動規(guī)則只涉及設備之間及簡單的時間規(guī)則，無法設計出可根據(jù)用戶所處環(huán)境感知而動態(tài)變化的場景，給用戶帶來智能化弱、擴展性低的印象。

第二，場景庫缺乏。缺乏豐富的預置場景庫，大部分場景都需要用戶從頭創(chuàng)建，用戶學習使用門檻高。

第三，場景創(chuàng)建過程復雜。場景只能在APP上創(chuàng)建，操作步驟復雜且無法復制，無法支撐B端用戶運維。

2 六域場景模型的聯(lián)動方案

如圖1所示，設計實現(xiàn)基于六域模型的增強全屋智能場景平臺，在社區(qū)和家居場景聯(lián)動規(guī)則的設備基礎上，引入人、空間、時間、環(huán)境、服務五大元素，設計和預置豐富的全屋智能場景推薦模板，給場景規(guī)則添加全面的上下文信息，讓規(guī)則執(zhí)行時可以更加智能化。六域模型增強版社區(qū)聯(lián)動智能家居場景，該場景模板可后臺可視化生成，解決了用戶手動創(chuàng)建場景時操作不便、體驗較差的問題。

圖1 六域場景模型原理圖Figure 1 Schematic diagram of the six-domain scenario model

2.1 六域場景模型操作系統(tǒng)

如圖2所示，打造了泛家庭全宅智能六域場景模型統(tǒng)一操作系統(tǒng)，研發(fā)了一個云腦，定義、編排和調(diào)度泛家庭全場景應用，打造泛家庭全場景引擎能力中心。一塊智屏聯(lián)動多個場景智能，基于強大的邊緣智能與豐富的5D多模態(tài)交互方式，自主研發(fā)創(chuàng)新型家庭中控設備，打造家庭原生嵌入式多模態(tài)入口。通過跨協(xié)議跨廠家的精品設備接入，實現(xiàn)統(tǒng)一生態(tài)建設；通過家庭原生嵌入式多模態(tài)入口實現(xiàn)以智屏為中心的控制入口；通過泛家庭全場景引擎能力中心實現(xiàn)場景規(guī)則控制和生活服務的智慧云腦。智慧云腦通過統(tǒng)一應用加載規(guī)范、統(tǒng)一六域場景模型、統(tǒng)一物模型對這個體系進行智能控制。智能硬件通過Wifi、ZigBee3、Bluetooth和系統(tǒng)通信。近場通過coaps實現(xiàn)綁定與設置超級面板展示邏輯；遠場通過https+MQTTS實現(xiàn)管控設備與場景及與超級面板多屏互動。

圖2 基于六域場景模型的泛家庭智能操作系統(tǒng)Figure 2 Pan-home intelligent operating system based on six-domain scene model

2.2 平臺總體運行架構(gòu)

如圖3所示，平臺整體運行架構(gòu)由泛家庭場景應用平臺、泛家庭連接平臺、設備端、用戶入口四部分組成。社區(qū)設備和家居設備通過標準協(xié)議或者非標準協(xié)議連接到本地多形態(tài)邊緣盒子，進行本地控制和信息處理。經(jīng)過Andlink協(xié)議連接到泛家庭鏈接平臺進行設備事件、靜態(tài)關(guān)系處理。設備執(zhí)行引擎通過二級消息服務器、緩存數(shù)據(jù)、持久化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)到場景執(zhí)行引擎，實現(xiàn)事件匹配、條件檢測和指令生成，經(jīng)過短信、推送等外部服務插件將控制指令下發(fā)到設備執(zhí)行引擎。設備和場景維護模塊包含設備維護、場景生成、套裝生成、房屋管理、客戶管理等子模塊。前端通過行業(yè)客戶后臺、專用APP、客戶APP、裝維APP等進行跟蹤使用相關(guān)流程。

圖3 場景引擎總體架構(gòu)Figure 3 Overall architecture of the scene engine

2.3 基于六域模型的系統(tǒng)聯(lián)動

針對用戶自定義場景需要選擇各種不同設備，針對每款設備需要設置不同參數(shù)，每個參數(shù)又可以設置多個值的繁雜情況，基于設備、人、環(huán)境、服務和時間幾個維度，系統(tǒng)預置了豐富的場景模板，供用戶使用。如回家模式：打開燈、播放音樂、打開空調(diào)和待辦事件提醒等。當然，如果這些模板不符合用戶的個性化需求，則用戶還可以修改場景模板或者完全自定義場景。

場景模板或自定義場景邏輯上可以分為三部分：觸發(fā)、條件和動作。觸發(fā)是場景入口，只有觸發(fā)滿足，系統(tǒng)才會去判斷條件和動作。

2.3.1 觸發(fā)

在本系統(tǒng)中，觸發(fā)不僅僅是設備，也可以是人、空間、時間和環(huán)境。當某個設備被人為手動觸發(fā)，或者到達某個時間點自動觸發(fā)，設備將觸發(fā)參數(shù)信息上報至平臺，平臺自動匹配該設備參數(shù)所對應場景，并進一步判斷條件是否滿足，最后決定是否下發(fā)動作指令到指定設備或者開啟某項服務、聯(lián)動其他場景，或者開啟消息推送等。系統(tǒng)中的觸發(fā)條件還可以是人，如不同家庭成員回家，通過智能門鎖匹配指紋，指紋信息上報至云平臺，通過對比已存儲的家庭成員指紋信息，區(qū)分不同家庭成員，從而觸發(fā)不同場景。如爸爸回家，播放經(jīng)典老歌，并打開電視機；女兒回家，則播放流行音樂并打開空調(diào)等。系統(tǒng)中的觸發(fā)還可以是家庭成員所處的不同空間，從而觸發(fā)不同場景，如當紅外幕簾設備檢測到家庭成員離家，則觸發(fā)安防布控場景；當檢測到家庭成員切換了不同房間，則觸發(fā)對應的場景等。當然，系統(tǒng)中的觸發(fā)還可以是時間，如果用戶設定了定時觸發(fā)某個場景，一旦到達用戶設定的時間，就會觸發(fā)該場景；系統(tǒng)還可以自動判斷，如果是白天，用戶開門不會觸發(fā)開燈場景，晚上開門則會觸發(fā)開燈場景等。最后，系統(tǒng)中的觸發(fā)還可以是環(huán)境：溫濕度傳感器設備會定時檢測房間溫度和濕度，當溫度低于某個閾值，濕度大于某個閾值時，判定為下雨天，自動關(guān)閉智能窗戶，晾衣架開啟烘干模式。

2.3.2 條件

同上文所述的觸發(fā)，當觸發(fā)已經(jīng)滿足，則需要判斷預置場景中的條件是否滿足，本系統(tǒng)中的條件可以是設備、空間、時間、服務和環(huán)境。當觸發(fā)已滿足，平臺會判斷所處的場景模板中對應的條件是否滿足。如果滿足，則會下發(fā)場景對應的動作指令到對應的設備，或者開啟相應服務、消息推送和聯(lián)動其他場景等；如果不滿足，則不會執(zhí)行相應的動作。

2.3.3 動作

系統(tǒng)中的動作可以是設備、某項服務、消息推送或者其他場景。當系統(tǒng)中某個觸發(fā)滿足，則需要判斷該觸發(fā)所對應的場景模板中的條件是否滿足。如果條件滿足，平臺會下發(fā)對應的設備指令到對應的設備，從而觸發(fā)該智能場景；或者會開啟某項對應的服務，如該用戶訂購了快遞上門服務，且場景動作中配置了該服務，則會開啟該服務；動作還可以是消息推送，如果用戶開啟了短信推送或者APP消息推送，則如果觸發(fā)，條件均滿足，用戶會收到消息推送；最后，動作還可以是其他場景，也就是觸發(fā)，條件滿足時，會執(zhí)行其他一個或多個場景，實現(xiàn)場景之間的聯(lián)動。

3 AI賦能的場景聯(lián)動應用舉例

AI中臺賦能六域場景模型，通過AI能力中臺的人臉感知、人體行為分析、圖像語義、視頻挖掘、3D視覺五大技術(shù)向家庭中的圖像理解、人像感知、多傳感器融合與決策控制技術(shù)演進，儲備海量算法能力倉庫，孵化家庭領(lǐng)域的計算機視覺專有能力，結(jié)合多場景、多領(lǐng)域應用，賦能智慧社區(qū)、全屋智能的多場景聯(lián)動服務。

通過SDK和事件訂閱，分別賦能場景云平臺和超級面板，完成AI事件接入場景引擎。應用于社區(qū)人臉識別通行，觸發(fā)回家模式；車牌識別場景，觸發(fā)家居電源設置；呼救報警場景，觸發(fā)社區(qū)養(yǎng)老關(guān)愛服務；摔倒報警場景，觸發(fā)老人上門緊急救護服務。隨著整個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，AI賦能的場景聯(lián)動應用會越來越豐富。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)在現(xiàn)有智能家居場景僅僅基于設備這一維度基礎上，加入了人、空間、時間、環(huán)境和服務五個維度，提出增強普通場景的六域模型場景，可以根據(jù)不同家庭成員、家庭成員所處的空間、時間和環(huán)境等，智能觸發(fā)不同場景，使得智能家居場景體驗更加豐富，更加人性化，用戶體驗更加豐富。

其次，相較于普通的基于設備維度的系統(tǒng)，本系統(tǒng)中用戶既可以選擇系統(tǒng)預置的場景模板，也可以對其進行編輯形成自己個性化的場景。這樣既避免了用戶手動添加大量設備、設置各種參數(shù)的繁雜操作，又能設置符合個人意愿的場景，提升了用戶體驗。當然，用戶也可以不通過APP操作添加各種設備、設置參數(shù)和設置完全個性化的場景。除此之外，本系統(tǒng)場景中的動作不僅僅是設備，還可以是其他場景、某項服務或消息推送。智能家居六域場景模型系統(tǒng)，場景動作組成更加多元化，用戶體驗更加豐富，能夠?qū)崿F(xiàn)場景之間的智能聯(lián)動。