基于AI技術下的家居環境建設

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，近十年來在工業領域飛速發展，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、自然語言處理系統和一定的物理設備相連接，模擬人類智能方式感應環境，記錄環境，并在一定范疇內按照理想人居環境的參數自動調整環境。在當下實際生活中，AI以智能家電系統、智能建筑系統等智能家居生態系統的形式作用于人們的生活。

近年來，國內外室內智能家電生態鏈不斷臻于完善和成熟，以物聯網為基礎的室內智能家居系統通過遙控器、屏幕或語音控制系統、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實行智能化控制。AI通過物體識別、實時捕捉、數據分析等技術近距離或遠程實時完成家居環境信息的顯示和調整，使之保持在用戶需要的舒適狀態。

2 人工智能家居建設的技術基礎

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

2.1 智能傳感技術

智能傳感技術智能家居系統的關鍵技術也是人機交互的基礎。以RFID（Identification）射頻識別技術為依托的定位與傳感技術廣泛應用在智能家居系統建設中。它以無線電信號識別特定目標并讀寫相關數據，無線感應距離可以達到十五米，具有非接觸、自動識別、雙向通信等優勢，對人、物體都可以感應其位置、移動狀態并進行跟蹤。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

智能家居系統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絡調整家居環境參數，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網連接，在智能家居系統軟件端口登陸對接，即可進行遠程智能化控制。

2.3 物聯網

物聯網本義是指使物物相聯系的互聯網。它以互聯網為核心并延展至其他網絡類型，同時在人與物品、物品與物品之間建立信息交換和通訊。在智能家居系統中，物聯網通過傳感技術、射頻識別、普適計算等通信技術實現對家居產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、安防系統等進行管理和操控[1]。簡單來說，仿佛是以互聯網為基礎的智能網絡系統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系，并由用戶最終決定外設參數的設定。

2.4 AI智能云端

如前所述，物聯網采集到的信息需要傳至網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。人工智能技術涉及到的語音識別、圖像識別、深度學習、智能算法需要在云端才能完成。云端就獲取的數據根據用戶發出的指令進行自動調整。并不斷進行深度學習，分析用戶習慣，隨時調整算法以提供智能化的服務方案滿足用戶。這里的云端已經和AI技術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，實現規模經濟[2]。

3 AI在家居環境里的應用模塊系統

3.1 照明環境系統

室內環境中，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，在外界光環境變化的情況下室內光源也需要做相應調整。傳統照明方式由于用戶缺乏相對專業的照明知識，控制相對分散，無法有效管理，實時性和自動化程度較低。智能照明系統則將數字控制技術和網絡管理技術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，為室內提供多種藝術照明效果，還可以自動實現綠色照明，保證在最低的能耗基礎上實現舒適度更高的照明效果。

3.2 智能安防系統

安防系統包括智能門禁以及檢測報警兩部分。門禁系統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訪客開門，安全高效快捷。檢測報警系統則借助煙霧傳感器、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，立即向網絡系統和用戶手機APP發出警報，避免災害發生。

3.3 聲音環境系統

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的調節。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出警報。在睡眠等休息時間段，系統自動關閉電視、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境。

3.4 溫濕度環境系統

溫濕度環境系統通過設置在不同區域、房間的溫度感應器和濕度感應器讀取當前溫度、濕度數值，自動根據季節變化調整空調、加濕系統，使室內溫差和濕度保持在舒適空間值內。智能溫控濕控系統還可以監測用戶在不同空間停留的時間段、時長自動調節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 空氣循環系統

智能空氣監測與循環系統采集每天的室內外空氣構成，評估空氣質量。當室外空氣較好時，自動控制家中窗戶放進自然通風。當室外空氣質量不佳時，啟動新風系統將室內的空氣抽出去，再把室外的空氣過濾后輸送到室內。

4 國內智能家居品牌建設現狀

近年來，國內室內智能家電生態鏈不斷臻于完善和成熟，穩步推向市場。一種是以小米和海爾為首的自主研發家電品牌，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業鏈實現自有品牌內部智能家電的感應和鏈接，這種基于統一軟件平臺和硬件平臺的智能家電往往更具有穩定性，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，將它們串聯起來形成更廣的智能家居生態鏈，如蘇寧的小Biu智家。其優勢是選擇余地更大，但智能家電品牌關聯度比前者要低，售后也較為復雜。

5 人工智能家居的現狀與應用前景

智能家居產業近年來隨著大數據和人工智能的快速發展而來，產品產業鏈眾多，技術上尚不完善。當下市場終端硬件產品眾多，硬件上缺乏家居終端產品的統一協議，這使得市場推廣存在難度；同樣，在智能家居開發平臺上，各企業也是各自擁有自己獨立的研發平臺，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、家庭網管使用目前很難共通。行業標準普遍匱乏，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標準和規范，簡化操作端界面和步驟，加大對智能家居云平臺的研發和投入，逐步分片區網絡化推進智能家居系統的市場推廣，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步發展。