從傳統到智能——一步一步教你改造

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相信多數人都不是一上來就全部用上了智能家居，特別是裝修比較早的朋友們（當然我也是其中之一），所以我覺得這個話題很有必要。

今天來說說如何將現有的普通設備一步一步改造為智能家居設備。

先說一下本文的條件。目前雖然好多公司都推出了各種各樣智能組件，但多數都類似，市場上比較成熟的產品多數也就是智能插座、智能遙控、智能感測器等產品，所以本文討論基於目前市場上的這些成熟產品。當然，可以預見，不久的將來肯定會出現更多低成本高性能的新型智能組件，到時候我再更新這篇文章。

1 一般結構

這圖是2011年我碩士學位論文中的圖，是工業控制系統層次結構圖，而家庭控制系統結構也是一樣，是其中的一部分而已。

智能家居系統必須了解家中的環境，然後根據環境和用戶的需求進行智能控制，所以四個方面必不可少。

首先是感測器，將家中的溫度、濕度、聲音、亮度、紅外、門窗狀態等傳入控制中心。感測器一般都是直接添加的，比如控客小K插座的插件、Broadlink的A1、S1等等，直接安裝即可，不需要做什麼改造。

第二是控制中心，根據環境狀況和用戶的設置對一些設備進行控制。控制中心有的是單獨設置（例如小米智能家居系統），有的是集成在智能組件中（例如控客的智能家居系統），這一部分也不需要什麼改造，僅僅是連接上網路即可。

第三就是執行器，我們都知道，只有實現了單個設備的智能控制才能實現整體的智能家居，所以實現全套智能家居的過程就是將各種開關、燈光、電氣的控制權交給智能家居組件或控制中心的過程。這一部分是改造的重點。

第四是網路，這個很簡單，智能家居系統之間的通訊以及和用戶之間的通訊都需要網路支持，所以一個高性能的路由器和寬頻接入是智能家居能夠穩定運行的基礎，所以這一部分的重點就是路由器的選型和網路的布置。當然有的智能組件之間使用專用的網路通訊方式，例如ZigBee、433MHz的射頻等等，這些是智能組件之間的事情，廠家考慮的，用戶一般不需要考慮。

綜上所說，改造的重點就是執行器，然後就是網路。

2 執行器改造

先來說說執行器的改造。

我們來想想，平常哪些算是執行器呢？

牆壁開關、可開關的插座或者插排、遙控器、那我們依次來看看這些都需要怎麼改造。

牆壁開關：牆壁開關可以直接使用智能牆壁開關代替，目前採用的主流的技術有兩種，一種是火線零線供電，繼電器控制；另一種是單火線取電，晶閘管控制，兩種控利方式各有優缺點。火線零線供電，繼電器控制方式的壞處就是開關暗盒內必須要有零線，否則無法安裝使用，因此不能直接替換現有的普通牆壁開關，對於一些已經裝修好的家庭來說，如果裝修沒有留下零線，重新改造線路肯定是比較麻煩的。此種控制方式的好處就是可以使用各種功率各種類型的燈具，只要電流小於繼電器的額定電流即可，一般可以適用0到1000瓦的各種燈具。 COOLTOUCH的產品使用的就是此種方案。單火線取電，晶閘管控制方式最大的優點就在於不需要零線，可以直接替換現有的普通牆壁開關，缺點就是當開關為關的狀態時，電路並不是完全斷開的，其中依然有一個很小的電流，這個電流用於維持開關的正常工作，但因為沒有零線做迴路，這個電流肯定也會通過被控制的燈具，如果燈具功率很小，燈具的正常工作電流就小，微弱的電流就能讓燈具產生明顯的閃爍。晶閘管控制的好處是無觸點、無火花、速度快、無噪音，但其與繼電器相比，缺點也很明顯:發熱。因為繼電器是直接導通，晶閘管是觸發導通，電流通過晶閘管會有一定的壓降，所以電流通過晶閘管會損耗一部分，雖然損耗部分佔的比例並不大，但是當電流大的時候，這個損耗會導致晶閘管發熱比較嚴重，也就是說，在實際使用中，通過晶閘管的電流不能太大，所以這種方式控制的燈具一般有功率限制，多數產品控制的 LED燈具式節能燈的功率為5W到300W(白熾燈可翻倍)，少數產品可以做到1W到1000W，不過還好，大部分家用燈具都在這個功率範圍以內。目前使用此方案的產品較多，例如Broadlink的TC2產品使用的就是此方案。下面來說一件重要的事，那就是如何分辨一款產品採用的是哪種技術方案。如是一個開關的說明裡面提供了可控制燈具的最小功率，那這款產品使用的是單火線取電，晶閘管控制的方案;如果一個開關說明裡面提到要接零線，那這款產品使用的是火線零線供電，繼電器控制的方式。

插座或者插排：各家幾乎都有自己的智能插座和智能插排，所以這個改造是最為方便的，只要看看功率滿足要求就可以直接替換或者插在現有的插座或者插排上。需要注意的一點是，如果此用電設備上電即可工作，則用智能插座控制非常方便，但是對於上電不能直接進入工作狀態的電器，例如不帶遙控功能且需要人工開啟的電飯煲、需手動設置的熱水器等則無法直接通過智能插座接入智能家居系統，此時的智能插座僅僅起到電源開關的作用。另外還要注意一點，部分用電器的開關機可能有必要的程序，例如家用存儲伺服器，雖然可以設置為上電就進入工作狀態，斷電就關機，但直接通過智能插座控制也是不妥當的，容易導致設備損壞。

遙控器：各智能家居廠家也都有自己的智能遙控用來代替普通的遙控器。目前常見的遙控器為紅外遙控和射頻遙控。

紅外遙控容易理解，就是遙控器發射紅外線，電視、音響、空調等設備基本上都是紅外線遙控。紅外線可以被不透明的物體遮擋，所以紅外線的遙控不能有遮擋，現在的智能紅外遙控基本都是全方向的，但是接受方，也就是被遙控的電器不一定在什麼地方，所以布置紅外的智能遙控必須充分考慮位置，安放在能遙控所有紅外電器的地方，如果一台無法全部遙控，則需要配置多台紅外遙控器。

射頻遙控一般基於433MHz的無線電波，一些幕布、車庫、燈光等設備使用這種遙控方式。無線電波不容易被阻擋，可以穿一到兩堵牆，一般普通100平米左右的房子，一台具備射頻遙控功能的智能組件即可滿足要求。

所以配置智能遙控的話，一般需要一台具備射頻和紅外遙控的主智能遙控組件，然後在無法進行紅外遙控的地方布置紅外遙控組件即可。

3 網路改造

這一部分是整個智能家居的基礎，目前相當多的智能組件都是同無線網路連接，多數採用WiFi，所以路由器就成了溝通這一切的最重要的一環，而只要布置智能家居，智能組件的數量就不會少，雖然這些智能組件之間傳輸都是控制或者狀態信息，量不大，但是網路質量的好壞則直接影響控制效果，所以一個穩定而全面的無線網路覆蓋是必不可少的，在此，筆者推薦500元以上的高速路由，一兩百元的路由器很難保證長時間穩定工作。

而如果配置家用存儲伺服器的話，則一個穩定的無線網路還要再加上一個高速的有線網路，畢竟數據伺服器帶來的方便是以高速的數據傳輸為基礎的。建議選擇帶千兆LAN口的高性能路由器，配置千兆內網，如此才能保證存儲伺服器的服務質量。

4 其他配套

這一部分主要來說說以前沒有，經過智能改造後需要添加的部分。

先說說安防套件，現在的安防套件基本上由門磁（門窗開關感測器）、紅外人體感應器和攝像頭組成，這就比較容易理解了。門磁安裝在需要感測開關狀態的門窗上，紅外人體感測器可吊裝或固定在牆壁上，正對需要探測人體活動的區域，攝像頭更為方便，而且目前多為廣角，按照自己的需要選擇位置安裝即可。

安防套件中，攝像頭是最為方便的組件，現在的攝像頭都具備移動偵測功能，可以實時偵測移動物體，並且將抓拍的圖片推送到手機APP，部分廠家還可以直接與微信聯動，將移動偵測信息發送至微信，看家護院用起來非常方便，而攝像頭的開關可以直接用智能插座或智能插排控制，方便的實現外出自動啟動攝像頭監控，到家關閉監控的功能。

5 控制邏輯

再說說控制邏輯。這一點說起來容易做起來難，很多朋友可能連自己的生活習慣都沒太搞懂，所以這一部分需要認真考慮。用兩個簡單的例子來說明一下吧。

例子1 什麼情況下應該開門開燈？

如果僅僅設置為檢測到門打開，燈光暗就開燈很明顯會出現問題，因為你出門的時候，也會有開門關門的過程，很可能你剛關上燈，正準備出門，結果一出門，家裡燈就亮起來來。

所以，這個過程應該是：檢測到家中光線黑，且家中無人，當大門開啟時，將家中的燈打開。而如果家中光線黑，且家中有人，大門開啟的時候就不能打開燈，因為家中可能正在看電影或者耍浪漫。

例子2 如何操作家庭影院？

家庭影院操作起來比較麻煩，因為你要首先打開所有相關設備的電源，然後打開功放機，調整音源輸入，然後打開投影機，然後降下幕布。

這個過程智能化以後，實際上是控制智能插座打開所有設備的電源，然後由智能遙控選擇音源輸入、打開投影機、降下幕布的過程。

總之，任何一個控制邏輯的設置，都是需要認真思考一下，到底在什麼情況下才需要進行。如果控制邏輯把握的精準，智能家居系統並不需要手機遙控，這種手機遙控也是很多人所討厭的形式，畢竟僅僅實現將就地控制變成手機遙控很難稱上智能。所以，在你優化好控制邏輯之後，手機僅僅是輔助作用，整套智能家居在大多數情況下根本不需要人工干預。

6 總結

總之，智能家居就是將家中控制權通過改造交到機器手中，然後讓機器按照自己的意圖去實現各種各樣的聯動和智能控制，好處自然是省事，舒服，但同時也存在軟體控制設備的問題，由此會產生安全問題、可靠性問題、穩定性問題，以後的文章再來具體討論。此文先寫到這裡。

此文很難一蹴而就，所以會不斷更新，同時公眾號同步更新，歡迎關注討論。

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