基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居個性化場景推薦系統(tǒng)

鄭澤豐，任慧芳，周亮

（廣東好太太科技集團股份有限公司，廣東廣州，511400）

0 緒論

智能家居如今已經(jīng)走進千家萬戶，應用場景隨著技術的迭代越來越豐富，借助物聯(lián)網(wǎng)IOT云平臺及大數(shù)據(jù)建模，能夠實現(xiàn)遠程控制、智能聯(lián)動等，通過智能場景的設置，結合傳感器和場景控制面板，可實現(xiàn)無感式、個性化、自動執(zhí)行的智能場景。智慧場景一般分為兩種類型：“自動化”以及“場景”，自動化能夠實現(xiàn)在達到設定的“觸發(fā)條件”時運行“執(zhí)行動作”，如通過“人體傳感器”觸發(fā)執(zhí)行“吸頂燈開發(fā)”。而場景則主要提供“一鍵”執(zhí)行“執(zhí)行動作”，如一鍵執(zhí)行起床場景，執(zhí)行水壺燒水、豆?jié){機開始制作早餐。因此，對于精通智能家居設置的用戶，能夠通過學習和反復調(diào)試來完成設置好屬于自己的智能場景，而對于更多的小白用戶，對于其復雜的設置過程，晦澀的技術術語，有一定的抵觸心理，怕麻煩又擔心設置出現(xiàn)故障，造成正常生活上的困擾。

智能家居個性化場景推薦系統(tǒng)依托IOT云平臺和大數(shù)據(jù)云計算的特性，能夠基于用戶的日常使用習慣、地理位置、天氣狀況，用戶賬戶綁定傳感器、智能設備的類型、型號以及功能性質，生成一個“推薦場景”列表，用戶可以在手機App中瀏覽所需要的推薦場景，無需過多設置即可直接啟用該智能場景。借助智能家居個性化場景推薦系統(tǒng)減少設置的步驟以及難度，通過簡單的交互讓用戶真正感受到智能場景的趣味性和儀式感。本論文以智能陽臺場景分析為例，描述智能家居個性化場景推薦系統(tǒng)的研究過程。

1 智能場景的設計

■1.1 場景設計

個性化智能場景推薦系統(tǒng)的建設依托于好太太智能家居IOT生態(tài)，需要滿足智慧交互戰(zhàn)略，通過合理的產(chǎn)品組合以及場景編排，提升智能設備使用的便捷性，讓用戶快速感知智能化。本次場景設計主要圍繞智能陽臺生態(tài)進行展開，以陽臺空間為例子進行數(shù)據(jù)準備和功能測試驗證，通過對用戶洗晾曬場景以及陽臺生活場景進行調(diào)查分析，本次要實現(xiàn)智能推薦的場景如下：

(1)“洗晾曬一體化”實現(xiàn)場景：根據(jù)用戶洗晾曬場景，包含洗滌到晾曬，晾曬到收衣的場景轉換。當洗衣機洗完，晾衣機晾衣桿提前下降，用戶晾完衣服后自動上升，以及用戶收衣服場景時自動下降。上升下降時簡配網(wǎng)關同步播報提示語。

(2)“晾曬語音提醒”實現(xiàn)場景：當用戶操作晾衣機時，聯(lián)動智能播報器進行語音提醒。

(3)“夜間自動開燈”實現(xiàn)場景：夜間有人走進或離開陽臺時，觸發(fā)晾衣機開關照明燈。

(4)“潑雨時晾衣桿自動上升”實現(xiàn)場景：根據(jù)天氣環(huán)境在陽臺潑雨時，自動上升晾衣桿。

(5)“陽臺安全監(jiān)控”實現(xiàn)場景：用戶設置布防時段，陽臺異常時，手機推送告知用戶，網(wǎng)關報警。

(6)“步入陽臺監(jiān)測報警”實現(xiàn)場景：布防狀態(tài)下，有人走近陽臺時通知用戶，該功能可以實現(xiàn)例如家里有寵物的情況下，當寵物步入陽臺就發(fā)送告警，防止寵物發(fā)生意外。

■1.2 場景開發(fā)

根據(jù)上述場景分析，根據(jù)好太太IOT云平臺的場景開發(fā)協(xié)議，轉化為智能設備的觸發(fā)條件以及執(zhí)行動作如表1所示，至此，完成場景數(shù)據(jù)的準備。

表1 場景開發(fā)協(xié)議參數(shù)

2 系統(tǒng)架構設計

場景推薦系統(tǒng)分為三明治結構，最底層為各種類型的智能終端是面向用戶承接各種交互、功能和服務的載體，如ZigBee網(wǎng)關及其子設備，WiFi直連（云平臺）智能設備，以及用戶交互入口智能App。

基礎云平臺中，好太太IOT云平臺主要實現(xiàn)設備管理與用戶管理、日志記錄，實現(xiàn)跨設備、跨終端的數(shù)據(jù)和控制互聯(lián)互通。好太太大數(shù)據(jù)平臺對脫敏的用戶和設備的行為數(shù)據(jù)進行分析，深入挖掘用戶日常使用行為習慣，對設備運行狀況進行監(jiān)測，對智能場景進行建模。

場景推薦系統(tǒng)為好太太IOT云平臺以及好太太大數(shù)據(jù)平臺的衍生，主要對個性化智能場景推薦完成場景數(shù)據(jù)管理，推薦場景模型進行分發(fā)推送。

3 App推薦場景功能

■3.1 交互邏輯

在好太太智聯(lián)App中，提供給用戶多個入口進行快速設置，其中包括當用戶在綁定時，主動給用戶推薦該設備能夠使用的場景、在用戶點擊場景設置頁面主動顯示推薦的場景、在網(wǎng)關管理子設備時進行場景推薦。

在每次呈現(xiàn)場景列表時，進行場景列表數(shù)據(jù)更新，當有新的列表數(shù)據(jù)時，更新并顯示新數(shù)據(jù)，當更新失敗時或者沒有新數(shù)據(jù)，則使用原數(shù)據(jù)，當用戶點擊某個推薦場景時，判斷該場景所依賴的條件是否具備，如天氣條件依賴的位置信息，觸發(fā)和執(zhí)行動作所以來的設備，當某個條件不具備時，進行標示。

■3.2 場景推薦列表

圖1 系統(tǒng)設計架構

場景推薦列表為好太太智聯(lián)App中的一個重要功能，位于智能板塊，提供給用戶瀏覽選擇、添加個性化推薦的場景。該模塊的數(shù)據(jù)從推薦系統(tǒng)云端獲得，詳細展示了推薦場景名稱的標題和所需的設備，已經(jīng)配套一張能夠呈現(xiàn)場景功能和作用的圖片。

圖2 交互邏輯

■3.3 推薦場景詳情

推薦場景詳情詳細的介紹了該場景的介紹和功能，用戶進入頁面時，App將獲取位置數(shù)據(jù)已提供天氣支持及檢查設備擁有條件。當定位失敗時，顯示定位失?。ㄎ恢眯畔⒖捎伞凹彝ノ恢谩眳?shù)給出，如無則開始定位用戶位置信息）。而當戶未擁有該場景所需的設備時，執(zhí)行設備和動作置灰該項，并顯示“缺少設備”。頁面還支持用戶自行添加、編輯或刪除觸發(fā)條件和執(zhí)行設備和動作以滿足自己更加個性化的需求。用戶在點擊“添加到自動（手動）場景并啟用如果場景所依賴的條件都具備，則為用戶添加并啟用場景。

4 推薦系統(tǒng)管理平臺

場景推薦系統(tǒng)后臺是個性化推薦系統(tǒng)的重要組成部分，當前主要采用人工方式在管理后臺錄入智能場景數(shù)據(jù)和編輯推送內(nèi)容，主要的功能是對推薦的場景數(shù)據(jù)進行管理和發(fā)布。場景管理模塊實現(xiàn)場景的管理和場景列表的發(fā)布，場景管理維護一個推薦列表，并具發(fā)布正式版和發(fā)送至測試設備。在場景管理模塊點擊“創(chuàng)建場景”即可顯示創(chuàng)建列表，

可以在此編輯場景的名稱、類型、說明以及長傳背景圖片?？梢詫鼍暗臄?shù)據(jù)進行詳細的編輯，其中包括場景的名稱、場景的說明、觸發(fā)條件的編輯，執(zhí)行動作的編輯。

■4.1 觸發(fā)條件模塊

觸發(fā)條件可選擇定時執(zhí)行、設備事件觸發(fā)、天氣條件觸發(fā)，同時可以設置場景的生效時間。

(1)定時執(zhí)行可用于場景的周期性執(zhí)行和定時執(zhí)行，周期執(zhí)行可設置“僅執(zhí)行一次”或按照“工作日”、“每日”、或“自定義”周期，定時執(zhí)行可以選擇“小時”和“分鐘”時間。

(2)設備事件觸發(fā)可以將設備的閾值作為觸發(fā)條件，當設備的功能/狀態(tài)變更為該功能/狀態(tài)值時，執(zhí)行動作。其中產(chǎn)品名稱按照IOT云平臺配置的產(chǎn)品ID數(shù)據(jù)進行展示，如：晾衣機（PK碼）。功能名稱按照所選的產(chǎn)品的在IOT云平臺配置的設備屬性、時間、服務進行展示，如：電源開關（PowerSwitch）（布爾值不可以重復多選，在再次添加該產(chǎn)品為觸發(fā)條件時該功能隱藏），功能值（按照所選產(chǎn)品的所選功能進行值的展示，如：0 - 關閉。

(3)天氣條件觸發(fā)有7個指標（晾曬指數(shù)、天氣、室外溫度、室外濕度、日出日落、舒適度指數(shù)、空氣質量指數(shù)），可以根據(jù)用戶設置的家庭位置，當該位置的天氣變化為該閾值時，觸發(fā)執(zhí)行動作。

(4)生效時間設置可設定該場景在特定的時間段生效，可配合其他觸發(fā)條件使用不單獨使用，例如：燈光僅在夜間時間段通過傳感器觸發(fā)執(zhí)行開燈。該條件可以設置重復的周期，生效的開始時間和結束時間。

■4.2 執(zhí)行動作模塊

執(zhí)行動作模塊為當設備或用戶手動觸發(fā)場景時，系統(tǒng)可以根據(jù)預設的動作列表完成設備的智能控制或通知推送，該設置項可以選擇執(zhí)行控制具體產(chǎn)品并設定該產(chǎn)品的功能及參數(shù)，或設置推送內(nèi)容及通知方式，如通過手機短信、App通知、電話通知。

5 總結

本文以智能陽臺為例子，通過對智能場景的分析和示例，詳細的介紹了如何解決用戶對智能場景編輯過程中遇到的痛點，讓用戶擺脫以往的復雜設置過程，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居個性化場景推薦系統(tǒng)通過云端管理后臺和手機App場景功能模塊相結合，使得用戶在上手設備的第一時間，或者是在想要添加智能化場景時，能夠自動的根據(jù)用戶所擁有的設備和條件來智能的推薦給用戶進行選擇，使得真正享受到智能家居帶來的便捷、舒心的體驗。在系統(tǒng)開發(fā)的后期，還可以借助大數(shù)據(jù)平臺，依托大數(shù)據(jù)的強大挖掘能力，能夠節(jié)省管理平臺人工編輯的工作，利用大數(shù)據(jù)建模，真正為每個用戶提供專屬的個性化場景選項。