淺談基于智能硬件在陽臺智能化場景中的應用

李海川 楊思民

(廣東好太太科技集團股份有限公司,廣東 廣州511400)

1 概述

傳統家庭陽臺的用途主要用于衣物晾曬、堆放雜物，或者喜愛花花草草的人會將陽臺打造成一個綠色小花園。而今隨著智能化產品迭代更新日趨成熟且多樣，應該為家居空間賦予更多的功能，特別對于寸土寸金的都市，陽臺空間更應物盡其用，不該只有單一的用途。基于物聯技術發展的日益成熟及當前人們對于生活品質的更高追求，本文旨在探討通過成熟的物聯技術在智能化陽臺場景的應用。

2 系統整體設計分析

本設計的陽臺智能化場景由智能安防、環境監測、智能晾曬、智能養護4大模塊組成。通過智能音箱作為中控設備，進行智能化場景的配置、執行。系統方案構成如圖1所示。

圖1 陽臺智能化系統

2.1 系統構成

2.1.1 中控設備

中控設備作為陽臺智能化系統的心臟，需要通過它采集系統各大模塊中的設備的實時狀態，并對相應的設備信息進行呈現，對設備狀態滿足對應場景觸發條件的，進行相應的場景聯動控制。為此本陽臺智能化系統采用帶屏智能音箱作為中控設備，既可以呈現對應設備狀態，也可以通過語音交互進行設備控制。同時，帶屏智能音箱作為一個聯網的音視頻設備也可提供豐富的音視頻資源。

2.1.2 智能安防模塊

智能安防模塊主要用于感知陽臺人體活動，觸發相應陽臺場景及活動狀態通知。本設計的陽臺智能化系統選用門窗磁傳感器和人體傳感器作為實現智能安防模塊的主要設備。

2.1.3 環境監測模塊

環境監測模塊主要用于感知室外環境情況，觸發相應陽臺場景及室外環境狀態獲取。本設計的陽臺智能化系統選用溫濕度傳感器和雨水傳感器作為實現環境監測的主要設備。

2.1.4 智能晾曬模塊

衣物晾曬作為家庭陽臺必備的標準屬性，傳統的衣物晾曬產品存在功能過于單一，使用不便或空間占用大等問題。如今晾曬產品日趨智能化且使用便利，作為陽臺智能化必不可少的功能模塊，本設計的陽臺智能化系統選用智能晾衣機作為實現智能晾曬模塊的主要設備。

2.1.5 智能養護模塊

都市生活壓力大，越來越多的人喜歡栽種一些綠色植物，來為環境增添一些生氣。既能讓家居環境多一些色彩同時也能讓人在繁重的工作生活壓力之下，緩解些許焦慮的情緒尋得一些釋放。但是，綠植的養護需要花費足夠的時間精力，一旦照顧不周，難免以失敗告終。為此本設計的陽臺智能化系統的智能養護模塊采用智能綠植養護機用以解決喜歡栽種綠植，但擔心無足夠的時間經驗照料的問題。

2.2 系統網絡構成

智能化場景設備的信號傳輸方式可分為有線和無線兩種，從純技術的角度出發，相較于有線的傳輸方式，無線傳輸在數據傳輸的可靠性、工作環境限制、抗干擾性方面都不具優勢，但無線傳輸具備的維護簡單、安裝簡易的優點是有線傳輸所無法比擬的。考慮到一般家庭陽臺面積相對較小，無線信號干擾相對較少，所以本設計采用無線傳輸作為設備間信號傳輸方式。

系統的網絡連接方案（如圖2所示），分為局域網和廣域網兩部分。設備之間采用ble mesh組網技術構建局域網絡，通過智能中控主機連接wifi接入廣域網。通過廣域網本設計陽臺智能化系統也可接入到云平臺，實現通過手機APP遠程訪問。

圖2 系統網絡構成

2.3 硬件選型

目前市面上相同類型的智能硬件產品種類繁多，功能和性能也參差不齊，針對本設計陽臺智能化系統，對各智能設備主要參數要求如下：

2.3.1 人體傳感器

采用PIR傳感器，探測角度小于等于120度，最大探測距離大于等于6米，通過電池供電且具備低功耗特性。支持藍牙mesh低功耗節點模式。安裝方式采用壁掛式安裝。

2.3.2 門窗磁傳感器

采用全極性霍爾元件，通過電池供電且具備低功耗特性。支持藍牙mesh低功耗節點模式

2.3.3 溫濕度傳感器

可探測溫度范圍-10度至50度，可探測濕度范圍10%至99%。通過電池供電且具備低功耗特性。支持藍牙mesh低功耗節點模式。安裝方式采用壁掛式安裝。

2.3.4 雨水傳感器

采用光學式雨量傳感器，通過電池供電且具備低功耗特性。支持藍牙mesh低功耗節點模式。

2.3.5 智能晾衣機

選型集LED照明、風干、烘干、掛重檢測于一體的智能電動晾衣機。支持藍牙mesh中繼節點、朋友節點、代理節點模式。

2.3.6 智能晾衣機

該智能綠植養護機采用無土栽培技術，設備集成多種探測傳感器（包括氮磷鉀傳感器、PH傳感器、光照傳感器、溫濕度傳感器、水位傳感器），和智能控制模塊（包括LED光源、水泵、溫控器）。支持藍牙mesh中繼節點、朋友節點、代理節點模式。

2.3.7 智能中控

智能中控選型具備高清觸控屏幕、集成智能語音交互、2.4 G WIFI、藍牙等功能的智能音箱。支持藍牙mesh中繼節點、朋友節點、代理節點模式。

3 智能場景

本陽臺智能化系統旨在通過成熟的智能硬件產品，實現多樣化的陽臺場景。讓陽臺在兼具傳統陽臺標準屬性的同時為家居空間增添多一些新意。

場景一：智能燈光場景

場景描述：一般燈光的開啟和關閉都需要人為觸發開關按鍵，陽臺作為家庭中一個不頻繁出入的位置，有時開啟燈光后難免忘了關閉，造成不必要資源浪費。即使想起，也需要走到陽臺人為關閉開關。本場景通過簡單的傳感器組合實現陽臺燈光在光線不足時“人到燈亮，人走燈滅”。

場景實現：以人體傳感器及綠植養護機作為場景觸發源，以智能晾衣機作為場景執行者。

燈光開啟：如果人體傳感器探測到陽臺區域內有人活動時，且當前綠植養護機檢測到當前陽臺光線不足時。智能中控主機向智能晾衣機下發照明開啟指令。智能晾衣機打開照明功能。

燈光關閉：如果人體傳感器探測到陽臺區域內無人活動，且當前智能晾衣機照明處于打開狀態時。智能中控主機向智能晾衣機下發延時1分鐘關閉照明指令。智能晾衣機1分鐘后關閉照明（避免出現智能晾衣機頻繁開關燈情況）。

場景二：智能綠植養護

場景描述：綠色植物作為“天然吸塵器”，既能凈化空氣、制造氧氣和負離子、驅逐蚊蟲，同時也具有觀賞價值。但是植物的養護需要悉心照料，由于空閑時間不足、植物養護經驗缺乏，往往導致“有心栽花花不成”的情況。本場景主要是通過智能綠植養護機實現栽種綠色植物的“懶人管理”模式。

場景實現：通過智能中控主機選擇智能綠植養護機當前栽種植物類型，開啟智能養護模式。智能養護模式：中控主機通過本地存儲或云平臺獲取選中植物類型所需的各項養護參數（包括光照強度、光照時長、溫濕度、栽種肥度等）后，將參數命令下發到智能綠植養護機。綠植養護機通過光照傳感器、溫濕度傳感器、氮磷鉀傳感器、PH傳感器、水位傳感器實時監測綠植栽種的各項環境參數，并通過調節光源、溫控器、營養液濃度使之滿足當前所栽種的植物類型的養護條件。并實時向智能中控主機反饋當前植物栽種情況，同時中控主機通過云平臺向APP推送具體信息。

場景三：智能提醒場景

場景描述：該場景主要是通過人體傳感器、門窗磁傳感器、溫濕度傳感器、雨水傳感器作為觸發源，向智能中控主機反饋當前參數，當傳感器檢測值滿足場景觸發條件時，智能中控主機中控主機通過云平臺向APP推送消息提醒。

場景實現：

（1）雨水提醒，通過智能中控主機或APP開啟雨水提醒。通過智能中控主機向雨水傳感器下發相應命令。當傳感器檢測到“有雨”或“無雨”時主動向中控主機通知當前狀態。

（2）安防提醒，通過智能中控主機或APP開啟安防模式。中控主機向門窗磁傳感器，人體傳感器下發相應命令，當門窗磁傳感器檢測到“開啟”狀態，或人體傳感器檢測到“有人”時，主動向中控主機通知當前狀態。

（3）溫濕度提醒,通過智能中控主機或APP開啟溫濕度提醒。通過智能中控主機向溫濕度傳感器下發相應命令。當溫濕度傳感器檢測到當前環境溫濕度數據達到設置提醒值時，主動向中控主機通知當前狀態。

4 結論

智能家居源于人們對高質量生活的追求，從智能單品到現在的智能化場景，未來隨著人工智能技術的成熟，智能家居無感化操控也將會到來。本文從智能場景中容易被忽略的陽臺場景出發，介紹了利用當前成熟的智能產品構建一個屬于陽臺的智能化場景。相同的產品，不同的需求，可以解鎖不同的場景。合適自己的方為最好的。