基于AI技術(shù)下的家居環(huán)境建設

朱永蘅

（南京傳媒學院 江蘇 南京 210000）

1 引言

人工智能（Artificial Intelligence）簡稱AI，近十年來在工業(yè)領域飛速發(fā)展，并逐漸向民用家居生活領域過渡。人工智能通過語言識別、圖像識別、自然語言處理系統(tǒng)和一定的物理設備相連接，模擬人類智能方式感應環(huán)境，記錄環(huán)境，并在一定范疇內(nèi)按照理想人居環(huán)境的參數(shù)自動調(diào)整環(huán)境。在當下實際生活中，AI以智能家電系統(tǒng)、智能建筑系統(tǒng)等智能家居生態(tài)系統(tǒng)的形式作用于人們的生活。

近年來，國內(nèi)外室內(nèi)智能家電生態(tài)鏈不斷臻于完善和成熟，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎的室內(nèi)智能家居系統(tǒng)通過遙控器、屏幕或語音控制系統(tǒng)、手機APP等人機交互鏈接裝置對安防、照明、暖通、空氣檢測、定時控制等多項家居系統(tǒng)實行智能化控制。AI通過物體識別、實時捕捉、數(shù)據(jù)分析等技術(shù)近距離或遠程實時完成家居環(huán)境信息的顯示和調(diào)整，使之保持在用戶需要的舒適狀態(tài)。

2 人工智能家居建設的技術(shù)基礎

智能家居系統(tǒng)包括感知層、網(wǎng)絡層、管理層三個架構(gòu)。先由感知層對家具環(huán)境的各項參數(shù)進行感知、記錄；然后網(wǎng)絡層把感知層采集到的數(shù)據(jù)傳至管理層、待管理層分析完畢后再將指令回傳至感知層；管理層對原始數(shù)據(jù)進行分析、儲存、處理，并根據(jù)需要重構(gòu)系統(tǒng)，使家居環(huán)境維持在理想狀態(tài)。這個過程主要涉及到以下幾項技術(shù)基礎。

2.1 智能傳感技術(shù)

智能傳感技術(shù)智能家居系統(tǒng)的關鍵技術(shù)也是人機交互的基礎。以RFID（Identification）射頻識別技術(shù)為依托的定位與傳感技術(shù)廣泛應用在智能家居系統(tǒng)建設中。它以無線電信號識別特定目標并讀寫相關數(shù)據(jù)，無線感應距離可以達到十五米，具有非接觸、自動識別、雙向通信等優(yōu)勢，對人、物體都可以感應其位置、移動狀態(tài)并進行跟蹤。目前智能傳感包括溫度傳感、濕度傳感、煙霧傳感、位置傳感、速度傳感、圖像傳感、光線傳感等類別。

2.2 遠程控制技術(shù)

智能家居系統(tǒng)不但能夠在家中無線傳感、操控，還支持遠距離控制。這可以方便用戶在外時也可以通過網(wǎng)絡調(diào)整家居環(huán)境參數(shù)，如果家中有老人或孩子時就很適用。只需要將手機或相關智能遙控器與互聯(lián)網(wǎng)連接，在智能家居系統(tǒng)軟件端口登陸對接，即可進行遠程智能化控制。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)本義是指使物物相聯(lián)系的互聯(lián)網(wǎng)。它以互聯(lián)網(wǎng)為核心并延展至其他網(wǎng)絡類型，同時在人與物品、物品與物品之間建立信息交換和通訊。在智能家居系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)通過傳感技術(shù)、射頻識別、普適計算等通信技術(shù)實現(xiàn)對家居產(chǎn)品及家庭成員的連接，實時采集傳遞信息，對家居溫度、濕度、光照、空氣指數(shù)、安防系統(tǒng)等進行管理和操控[1]。簡單來說，仿佛是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎的智能網(wǎng)絡系統(tǒng)生長出許多功能性外設，并可以像人操縱自己的身體一樣控制它們。不同的是，其主要控制端依然和用戶相聯(lián)系，并由用戶最終決定外設參數(shù)的設定。

2.4 AI智能云端

如前所述，物聯(lián)網(wǎng)采集到的信息需要傳至網(wǎng)絡云端進行處理分析，這里的云處理、云計算、云分析本身就蘊含了人工智能技術(shù)。人工智能技術(shù)涉及到的語音識別、圖像識別、深度學習、智能算法需要在云端才能完成。云端就獲取的數(shù)據(jù)根據(jù)用戶發(fā)出的指令進行自動調(diào)整。并不斷進行深度學習，分析用戶習慣，隨時調(diào)整算法以提供智能化的服務方案滿足用戶。這里的云端已經(jīng)和AI技術(shù)相融合成長為智能云端。同時，云計算可以將應用程序提供給多個用戶，多用戶的共享可以極大提高處理器的效率，實現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟[2]。

3 AI在家居環(huán)境里的應用模塊系統(tǒng)

3.1 照明環(huán)境系統(tǒng)

室內(nèi)環(huán)境中，照明除了一般意義上的功能性作用，還有營造空間氛圍的作用。照明燈具的選擇要考慮炫光值、色溫、照度、均勻度、反光程度等，在不同功能空間中有不同的標準，在外界光環(huán)境變化的情況下室內(nèi)光源也需要做相應調(diào)整。傳統(tǒng)照明方式由于用戶缺乏相對專業(yè)的照明知識，控制相對分散，無法有效管理，實時性和自動化程度較低。智能照明系統(tǒng)則將數(shù)字控制技術(shù)和網(wǎng)絡管理技術(shù)集合在多種照明控制上，不但可以簡化功能性照明控制管理，為室內(nèi)提供多種藝術(shù)照明效果，還可以自動實現(xiàn)綠色照明，保證在最低的能耗基礎上實現(xiàn)舒適度更高的照明效果。

3.2 智能安防系統(tǒng)

安防系統(tǒng)包括智能門禁以及檢測報警兩部分。門禁系統(tǒng)是家庭安防的第一道關口。智能門禁可以支持用戶以指紋、語音、密碼等方式打開防盜門，也可以支持用戶授權(quán)訪客開門，安全高效快捷。檢測報警系統(tǒng)則借助煙霧傳感器、溫度傳感器檢測家中可燃氣體、有毒氣體、異常升溫情況，當傳感器檢測到異常情況時，立即向網(wǎng)絡系統(tǒng)和用戶手機APP發(fā)出警報，避免災害發(fā)生。

3.3 聲音環(huán)境系統(tǒng)

家具空間中臥室、書房、客廳、廚房對底噪音的包容度不同，一天的不同時間段對聲音的敏感程度也不一樣，不同個體對底噪音容納度也存在差異。要想在這幾者之間達成平衡，需要智能家具聲音交互系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。聲音傳感器將實時檢測到的音量傳至云端，云端分析完自動給出即時最佳聲音匹配值，并在超過上限值時發(fā)出警報。在睡眠等休息時間段，系統(tǒng)自動關閉電視、音響、家庭影院等底噪音較大的家居電器以獲得最佳休息環(huán)境。

3.4 溫濕度環(huán)境系統(tǒng)

溫濕度環(huán)境系統(tǒng)通過設置在不同區(qū)域、房間的溫度感應器和濕度感應器讀取當前溫度、濕度數(shù)值，自動根據(jù)季節(jié)變化調(diào)整空調(diào)、加濕系統(tǒng)，使室內(nèi)溫差和濕度保持在舒適空間值內(nèi)。智能溫控濕控系統(tǒng)還可以監(jiān)測用戶在不同空間停留的時間段、時長自動調(diào)節(jié)相關溫濕度電器的開啟時長、強度及關閉時間，以降低能源消耗。

3.5 空氣循環(huán)系統(tǒng)

智能空氣監(jiān)測與循環(huán)系統(tǒng)采集每天的室內(nèi)外空氣構(gòu)成，評估空氣質(zhì)量。當室外空氣較好時，自動控制家中窗戶放進自然通風。當室外空氣質(zhì)量不佳時，啟動新風系統(tǒng)將室內(nèi)的空氣抽出去，再把室外的空氣過濾后輸送到室內(nèi)。

4 國內(nèi)智能家居品牌建設現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)室內(nèi)智能家電生態(tài)鏈不斷臻于完善和成熟，穩(wěn)步推向市場。一種是以小米和海爾為首的自主研發(fā)家電品牌，二者都已深耕智能家電領域多年，通過自己已有的完善的家電產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)自有品牌內(nèi)部智能家電的感應和鏈接，這種基于統(tǒng)一軟件平臺和硬件平臺的智能家電往往更具有穩(wěn)定性，對品牌家電來說一攬子打包銷售和售后服務也可以獲得更大利潤、更快占領市場。另一種是品牌銷售商，如蘇寧易購、國美電器等。它們的實體店遍布全國各縣市，門店市場占有率高、展示性強，通過整合旗下營銷的家電品牌，將它們串聯(lián)起來形成更廣的智能家居生態(tài)鏈，如蘇寧的小Biu智家。其優(yōu)勢是選擇余地更大，但智能家電品牌關聯(lián)度比前者要低，售后也較為復雜。

5 人工智能家居的現(xiàn)狀與應用前景

智能家居產(chǎn)業(yè)近年來隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的快速發(fā)展而來，產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈眾多，技術(shù)上尚不完善。當下市場終端硬件產(chǎn)品眾多，硬件上缺乏家居終端產(chǎn)品的統(tǒng)一協(xié)議，這使得市場推廣存在難度；同樣，在智能家居開發(fā)平臺上，各企業(yè)也是各自擁有自己獨立的研發(fā)平臺，如阿里巴巴的Alink平臺、蘋果公司的HomeKit平臺、華為公司的Hilink平臺等[3]，各平臺在接入端口也存在差別，所以各品牌終端、移動通訊設備、家庭網(wǎng)管使用目前很難共通。行業(yè)標準普遍匱乏，全套智能家電整體配置成本較高，和普通家電不可以兼容等問題使得智能家居市場目前依然小眾化。小眾化的網(wǎng)絡覆蓋反過來一方面提高了成本，另一方面云端接收到的反饋信息有限又制約了自然語言處理、人工智能算法的發(fā)展從而影響智能家居云處理的速度和精確性。

綜上所述，處理好智能家居行業(yè)軟件平臺和硬件端口的兼容度問題，國家盡快確立相關行業(yè)標準和規(guī)范，簡化操作端界面和步驟，加大對智能家居云平臺的研發(fā)和投入，逐步分片區(qū)網(wǎng)絡化推進智能家居系統(tǒng)的市場推廣，初期可以考慮進行市場補貼帶動消費，將有助于我國處于市場啟動階段的智能家居市場穩(wěn)步發(fā)展。