CN113302564A - 实现全屋智能的家居系统的组成及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种新的智能家居解决方案，由人机交互设备和与其连接的产品组成一个完整的智能家居系统；人机交互设备放置于有需求的房间，某房间的人机交互设备只与该房间或区域的产品连接并管控它们；各人机交互设备间互联，可通过其它人机交互设备管控其它人机交互设备所在房间或区域的产品。

Description

实现全屋智能的家居系统的组成及方法

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，具体为智能家居领域。

背景技术

智能家居出现已经多年了，但迄今为止实际上还并未实现全屋智能，更未实现全屋的真正智能。现有的技术方案有：一是集中控制设备（叫中控器或智能面板或其它名称），二是集中控制设备加一个或多个ZigBee网关或红外或ZigBee转红外遥控，三是情景面板等加起中央控制作用的网关，四是智能音箱或语音面板加网关加红外转发器，再有就是这几种的组合。这些方案中通过集中控制设备实现对全屋的产品的控制方式，要控制的话还需要跑到该集中控制设备旁，即使有语音功能也需要跑到该设备所在的房间去，缺点明显；其它方案中离开网关就全部瘫痪了，整个系统无法运行；而且各方案都不能依据不同家庭成员的不同需求提供不同的服务，例如起夜时同一盏灯有的成员希望它亮而有的成员不希望它亮等等，更不能主动学习使用者的需求，当然也就不能实现真正的智能；实际上各方案也没有实现全屋智能，例如在家中任何地方都能任意管控家中任何地方的产品，不少方案还通过手机辅助这样的落后方式。这也就是智能家居这么多年了一直未能成气候的原因。

发明内容

针对当前智能家居的问题，本发明提出了一种全新的方案。

一、 系统组成

本发明由人机交互设备和与其连接的产品组成一个完整的智能家居系统，还可以进一步包括与与其无连接的产品，以及与全屋、家庭或家庭成员等有关的非实物的数据或信息。

人机交互设备放置在有需求的房间，该房间的产品由该人机交互设备控制或管理。因为房间面积小或功能原因比如过道、楼梯、杂物间、庭院等等未放置或无需放置的房间或位置可以与放置了人机交互设备的房间组成一个区域，该区域的产品由该区域的人机交互设备控制或管理。

人机交互设备包括处理单元、存储单元、通信单元、音频单元和电源单元。通信单元进一步分为第一通信单元和第二通信单元，第一通信单元只与该设备所放置的房间或区域的连接产品连接，第二通信单元只与其它房间或区域的其它人机交互设备的第二通信单元连接。第一通信单元包括Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、Zwave、红外、射频等短距无线通信模块中的一种或多种，第二通信单元包括Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、Zwave等短距无线通信模块中的一种。第一通信单元还可以包括各种有线连接方式，如RS-485、KNX、电力线通信PLC等模块中的一种或几种，第二通信单元还可以包括电力线通信PLC、RS-485、KNX等各种有线连接方式中的一种。两个人机交互设备间通过第二通信单元直接或间接连接，例如通过Wi-Fi直接连接，或通过ZigBee的中继方式间接连接。

人机交互设备还可以包括显示单元、传感单元、摄像单元、触屏单元，传感单元可包括重力、加速度、陀螺仪、光线、红外、微波、超声波、温湿度、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、TVOC、PM2.5、PM10等中的一种或多种。

摄像单元的摄像头和音频单元的麦克风可以有能手动开闭的遮盖，以保护使用者的隐私，开闭状态信号接入处理单元，处理单元可以据此进行语音或屏显至少之一的联动或相关处理；进一步还可以有指示灯，能与开闭状态联动。

二、 实现方法

人机交互设备开机，分别给各人机交互设备输入其放置的房间或区域的名称及该房间或区域的与其连接的产品的信息，该名称和产品信息间建立关联，可以通过该名称找到产品的有关信息，也可以通过产品信息找到该名称，输入完后保存；随后各人机交互设备建立连接，传输该名称至其它人机交互设备保存，可以进一步传输产品的信息至其它人机交互设备保存；或者在任一人机交互设备上输入各人机交互设备所放置的房间或区域的名称及该房间或区域的与其连接的产品的信息，并建立名称和产品信息的关联关系后保存，随后建立各人机交互设备的连接，再传输这些名称和产品信息至其它人机交互设备保存。在任一人机交互设备上输入使用者想要实现的同一房间或区域两个或以上产品的联动或两个或以上房间的产品的联动的功能名称、房间或区域名称及具体的产品动作，作为一条指令保存；完成后立即传输至其它人机交互设备保存。这些事项完成后将各人机交互设备放置在有需求的房间，也可以先放置再做这些事项。各人机交互设备所保存的信息如有变更则立即将该变更发送至其它人机交互设备进行相应更新。

各人机交互设备还可以存储本房间或区域的与人机交互设备无连接的产品的各种信息，并与本房间或区域的名称相关联；还可以再存储各种非实物的数据或信息，若该数据或信息与某房间或区域相关则建立与该房间或区域的名称的关联；经过关联可以通过名称找无连接产品的各种信息和非实物的数据或信息，也可以反过来找。各人机交互设备可以发送这些信息或数据至其它人机交互设备。

人机交互设备具备人工智能，能自动学习使用者的生活习惯并据此管控各产品而满足使用者的不同需求。在通常情况下，各人机交互设备自动接收本房间或区域的各连接产品发送的信息或主动查询本房间或区域的各连接产品的信息，或/和根据自身传感单元检测的数据，经判断处理后发送有关指令至各自所放置的房间或区域的连接产品或发送相关指令至其它人机交互设备，并接收各连接产品或其它人机交互设备的返回信息或主动查询或检测与连接产品执行指令后应产生一定效果的相关信息，若有异常或故障则显示或播报，在检测到屋内无人时则发送信息给使用者的移动设备；某人机交互设备接收到其它人机交互设备发来的指令后一般会进行相应的判断或/和检测再处理。

各人机交互设备可以随时接受使用者输入的指令，对指令进行解析后发出对应的指令对各产品进行控制或查询，该指令包括语音、触屏、人体动作和按键中的一种或多种。

在人机交互设备的人工智能方式或接受人工指令的方式下，当某房间或区域的人机交互设备要控制该房间或区域的某个连接产品或查询某个连接产品的工况时，发送控制或查询指令至该产品，以实现控制或查询功能。当某房间或区域的人机交互设备要控制其它房间或区域的连接产品或查询这些连接产品的工况时，发送包含其它房间或区域名称的控制或查询指令至其它房间或区域的人机交互设备，由该人机交互设备实施控制或查询指令，以实现对其它房间或区域的连接产品的控制或查询功能。当某房间或区域的人机交互设备想要实现该房间或区域或其它任一房间或区域的两个或以上连接产品的联动时，或实现两个或以上房间或区域的连接产品的联动时，只需发出某个联动功能名称，即可实现该房间或区域或其它任一房间或区域或两个或以上房间或区域的连接产品的联动，该联动包括查询功能，并以此实现全屋智能；两个或以上房间或区域可以不包括接收指令的人机交互设备所放置的房间或区域。各人机交互设备响应使用者的指令后或某人机交互设备接收到其它人机交互设备发来的指令后一般会进行相应的判断或/和检测再处理。

各人机交互设备自主或响应使用者的指令或/和发送相应指令至其它人机交互设备对与其无连接的产品的各种信息或非实物的信息或数据进行各种操作和处理，以此实现对全屋的与其无连接产品和非实物的数据或信息的各种智能管理，达到超越一般意义的全屋智能的广义的全屋智能。

为了防止多个相邻的人机交互设备同时响应使用者的语音指令而可能引起混乱，可以采用两种方式之一来解决：一、相邻的人机交互设备采用不同的唤醒词。二、人机交互设备检测其所放置的房间或区域是否有人来决定是否响应语音指令，可以使用包括声波、红外、微波、摄像在内的一种或多种检测技术。

无论是人机交互设备的自动智能控制还是使用者对人机交互设备发出指令的方式，人机交互设备都能显示或播报被控产品的工况或在指令发出后的反馈信息，故障或异常信息突出显示或播报，若检测到家中无人则发送信息至使用者的移动终端。

人机交互设备本身的传感单元采集的各项数据显示于显示屏上，当使用者在其它人机交互设备上需要这些数据时则在其它人机交互设备发出包含该人机交互设备所在房间或区域的名称和所需数据的指令，该人机交互设备收到后发送这些数据至其它人机交互设备显示或语音播报。各人机交互设备可以查询自身的工况并播报。

本发明给出了一种不同于现有解决方法的技术方案，能实现全屋智能、真正的智能和基于两者的真正的全屋智能。

附图说明

图1.系统组成图

图2.人机交互设备图

图3.系统运行图

具体实施方式

一、系统组成

本发明由人机交互设备和与其连接的产品组成一个完整的智能家居系统，还可以进一步包括与其无连接的产品，以及与全屋、家庭和家庭成员有关的非实物的数据或信息。

人机交互设备放置在有需求的房间，该房间的产品由该人机交互设备控制或管理。因为房间面积小或功能原因比如过道、楼梯、杂物间和庭院等等未放置或无需放置的房间或位置可以与放置了人机交互设备的房间组成一个区域，该区域的产品由该区域的人机交互设备控制或管理。

人机交互设备包括处理单元、存储单元、通信单元、音频单元、传感单元和电源单元。通信单元进一步分为第一通信单元和第二通信单元，第一通信单元只与该设备所放置的房间或区域的连接产品连接，第二通信单元只与其它房间或区域的人机交互设备的第二通信单元连接。处理单元采用高性能Arm架构的SoC，存储单元中闪存采用4G eMMC5.1，内存采用32G LPDDR4X，音频单元包括麦克风和扬声器，第一通信单元包括ZigBee、蓝牙、红外、433M射频模块，第二通信单元包括Wi-Fi模块，显示单元采用8吋触摸屏，传感单元包括光线、重力、加速度、陀螺仪、红外、温湿度、一氧化碳、二氧化碳、甲醛、TVOC、PM2.5传感器，摄像单元包括前后800万像素摄像头。

摄像单元的摄像头和音频单元的麦克风有能手动开闭的遮盖，遮盖开闭状态信号接入处理单元，处理单元可以据此进行语音或屏显至少之一的联动或相关处理，联动内容例如“麦克风盖住了”；进一步还可以有指示灯，与开闭状态联动。

二、实现方法

人机交互设备开机，用语音或触屏的方式分别给各人机交互设备输入其放置的房间或区域的名称及该房间或区域的与其连接的产品的信息，例如：在客厅的人机交互设备上输入“客厅。主灯：300W、槽灯：30W、筒灯：6盏各10W，电视：X品牌、60吋，空调：X品牌、2匹”，产品的信息可以进一步输入如价格、购买时间等等，建立名称与产品信息间的关联关系，可通过房间或区域名称找到其内有哪些产品和这些产品的具体信息，或通过产品信息找到其放置于哪个房间或区域，输入完成后保存，随后建立各人机交互设备间的连接，各人机交互设备传输该名称至其它人机交互设备保存，还可以进一步传输产品信息至其它人机交互设备保存；或者在任一人机交互设备上输入各人机交互设备所放置的房间或区域的名称及该房间或区域的与其连接的产品的信息保存，然后传输至其它人机交互设备保存。在任一人机交互设备上输入使用者想要实现的同一房间或区域两个或以上连接产品的联动或两个或以上房间的连接产品的联动的功能名称、房间或区域的名称及具体的产品动作，作为一条指令保存；例如使用者想要实现吃饭时开餐厅的大灯、播放音乐和关闭窗帘，则输入联动功能名称——吃饭时间（或开餐啦等等）、房间或区域名称——餐厅、及具体的产品动作——开餐厅大灯、开音响、关窗帘；再例如使用者想要给所有房间开窗通风，则输入联动功能的名称——全屋通风、房间及区域名称——（卧室1、卧室2、客厅、厨房、卫生间等等）、及具体的产品动作——开（卧室1、卧室2、客厅、厨房、卫生间等等）的窗帘和窗户；像这样的指令“开客厅大灯和槽灯”，只是单个指令的简单组合，不作为联动功能名称使用；联动包括查询功能。完成后随即传输至其它人机交互设备保存。这些事项完成后将各人机交互设备放置在有需求的房间，也可以先放置再做这些事项。各人机交互设备所保存的信息如有变更则立即将该变更发送至其它人机交互设备进行相应更新。

各人机交互设备可以进一步存储本房间或区域的与其无连接产品的各种信息，例如：柜子名称及其内部构造（如有哪几格）、衣物或书籍的名称数量及放置位置价格购买时间等等，并与本房间或区域的名称相关联；还可以再存储非实物的各种数据或信息，例如：房屋的建造年代维修情况、个人的健康档案、家庭开支等等，若该数据或信息与某房间或区域相关则建立其与某房间或区域名称的关联。各人机交互设备可以发送这些信息或数据至其它人机交互设备保存。经过关联可以通过房间或区域的名称找到各无连接设备的各种信息或非实物的数据或信息，例如可以查找卧室1有哪些书、某书放在哪里等；或反过来查找，例如前年哪间房哪里维修了等等。

人机交互设备具备人工智能，能主动学习使用者的生活习惯并据此管控各产品以满足使用者的不同需求。在通常情况下，各人机交互设备自动接收本房间或区域的各连接产品发送的信息或主动查询本房间或区域的各连接产品的信息，或/和根据自身传感单元检测的数据，经判断处理后发送指令至各自所放置的房间或区域的连接产品或发送相关指令至其它人机交互设备，并接收各连接产品或其它人机交互设备的返回信息或主动查询或检测与产品执行指令后应产生一定效果的相关信息，若有异常或故障则显示或播报，当检测到屋内无人时则发送信息至使用者的移动设备，以实现自动控制达到真正的智能化；某人机交互设备接收到其它人机交互设备发来的指令后一般会进行相应的判断或/和检测再处理；例如：不知不觉睡着了没有关本卧室的灯也没有关卫生间和客厅的灯，则本卧室的人机交互设备检测判断主人睡觉后自主发送关灯指令至本卧室灯，并发送关灯指令至其它各房间或区域的人机交互设备，卫生间和客厅的人机交互设备收到后判断本房间或区域的灯未关则发送关灯指令至各自控制的灯。

各人机交互设备能随时接受使用者输入的指令，对该指令进行解析后发出对应的指令对其它连接产品进行控制或查询，该指令包括语音、触屏、人体动作和按键中的一种或多种。各人机交互设备响应使用者的指令后或某人机交互设备收到其它人机交互设备发来的指令后一般都会进行相应的检测或/和判断后再处理。

在人机交互设备的人工智能方式或接受使用者的指令的方式下：

当某房间或区域的人机交互设备要控制该房间或区域的某个连接产品或查询某个连接产品的工况时，发送控制或查询指令至该产品，以实现控制或查询功能；例如卧室中使用者对人机交互设备说“高一度”，则该人机交互设备发送经语义识别后的调高一度的控制指令至空调。

当某房间或区域的人机交互设备要控制或查询其它房间或区域的连接产品时，发送包含其它房间或区域名称的控制或查询指令至其它房间或区域的人机交互设备，该人机交互设备收到指令后进行相应的判断或检测，再实施控制或查询指令，以实现对其它房间或区域的连接产品的控制或查询功能。例如对客厅的人机交互设备说“开厨房灯”，则客厅的人机交互设备发送经语义识别后的对应指令至厨房的人机交互设备，厨房的人机交互设备检测厨房灯未开，则发送开灯指令至厨房灯。

当某房间或区域的人机交互设备想要实现该同一房间或区域或其它任一房间或区域的两个或以上连接产品的联动时，或实现两个或以上房间或区域的连接产品的联动时，只需发出某个联动功能名称，即可实现该联动功能，并以此可实现全屋智能；两个或以上房间或区域可以不包括接收联动功能名称的人机交互设备所放置的房间或区域；与联动相关的各人机交互设备都事先进行相应的判断或检测再处理。例如：在餐厅说“开餐啦”，则餐厅的人机交互设备经语义识别后进行判断，发现餐厅的大灯、音箱设备都未开，窗帘未关闭，则发出打开指令至餐厅的大灯、音响设备，发送关闭指令至窗帘电机；再例如：在任一人机交互设备上说“全屋通风”，则所有的人机交互设备直接或间接收到指令后分别进行相应的判断，发现所有的窗户和窗帘都是关闭的，则分别发送开窗帘和开窗指令至各自所在的房间或区域的窗帘电机和开窗器，同时打开所有窗帘和窗户；又例如：在楼上任一人机交互设备上说“关闭楼下的空调”，则该人机交互发送经语义识别后的对应指令至楼下所有房间或区域的人机交互设备，这些人机交互设备进行判断后发现空调都未关闭，则分别发送关闭指令至各房间或区域的空调。

各人机交互设备自主或响应使用者的指令或/和发送相应指令至其它人机交互设备对与其无连接的产品的信息或非实物的信息或数据进行各种操作和处理，以此实现对全屋的与其无连接的产品和非实物的数据或信息的各种智能管理，达到超越一般意义的全屋智能的更广义的全屋智能。

为了防止多个相邻的人机交互设备同时响应使用者的语音指令而可能引起混乱，可以采用两种方式之一来解决：一、相邻的人机交互设备采用不同的唤醒词。二、人机交互设备检测其所放置的房间或区域是否有人来决定是否响应指令，可以使用包括声波、红外、微波、摄像在内的一种或多种检测技术。

无论是人机交互设备的自动智能控制还是使用者对人机交互设备发出指令的方式，人机交互设备都能显示或播报被控产品的工况或在指令发出后的反馈信息，故障或异常信息突出显示或播报，若检测到家中无人则发送信息至使用者的移动终端。

人机交互设备本身的传感单元采集的各项数据显示于本人机交互设备显示屏上，当使用者在其它人机交互设备上需要这些数据时则在其它人机交互设备发出包含该人机交互设备所在房间或区域的名称和所需数据的指令，该人机交互设备收到后发送这些数据至其它人机交互设备显示或语音播报。各人机交互设备可以查询自身的工况并播报。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和构思的前提下，还可以做出可能的变型和修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求为准。

Claims (13)

1.实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，该系统由人机交互设备和与其连接的产品组成；在有需求的房间放置人机交互设备，某房间的人机交互设备只与该房间或该房间与未放置人机交互设备的邻近房间所组成的区域的产品连接，自主或响应使用者的指令后发送控制或查询指令至产品管控它们；各人机交互设备间直接或间接连接，各人机交互设备通过自主或响应使用者的指令后发送控制或查询指令至其它人机交互设备来管控其它人机交互设备所放置的房间或区域的产品；人机交互设备响应的使用者的指令包括语音指令。

2.如权利要求1所述的实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，该系统进一步包括与人机交互设备无连接的产品和非实物的数据信息中的至少一种；各人机交互设备配置为存储本房间或区域的与其无连接的产品的各种信息，并与本房间或区域的名称相关联，和/或存储各种非实物的数据或信息，若该数据或信息与某房间或局部区域相关则建立与该房间或局部区域的名称的关联。

3.如权利要求1所述的实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，人机交互设备包括处理单元、存储单元、音频单元、电源单元、第一通信单元和第二通信单元，各单元都与处理单元连接；第一通信单元只与该人机交互设备所放置的房间或区域的产品连接，包括Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、Zwave、射频、红外和电力线通信中的一种或多种；第二通信单元与其它人机交互设备的第二通信单元直接或间接连接，包括Wi-Fi、ZigBee、蓝牙、Zwave和电力线通信中的一种。

4.如权利要求1所述的实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，人机交互设备还包括显示单元，进一步还包括触屏单元。

5.如权利要求1所述的实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，人机交互设备还包括传感单元，传感单元包括红外、微波、温湿度、二氧化碳、PM2.5、甲醛、光线、重力、加速度传感器中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，人机交互设备还包括摄像单元。

7.如权利要求1所述的实现全屋智能的家居系统的组成，其特征是，人机交互设备的摄像单元的摄像头和音频单元中的麦克风有能手动开闭的遮盖，遮盖开闭状态信号接入处理单元，开闭时能够与语音或屏显至少之一的信息联动，或进行相关处理。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的实现全屋智能的家居系统的组成的智能化实现方法，其特征是，某房间的人机交互设备自主或响应使用者的指令后发送控制或查询指令至同一房间或区域的某个连接产品以实现对该产品的控制或/和工况查询，或接收同一房间或区域的连接产品发送的信息，以此来实现同一房间或区域的智能；某房间的人机交互设备自主或响应使用者的指令后发送控制或查询指令至某个其它人机交互设备，通过该其它人机交互设备以实现对该其它人机交互设备所在房间或区域的连接产品的控制或工况查询，或接收该其它人机交互设备所在的房间或区域的连接产品发送的信息，以此来实现跨房间或区域的智能；某房间的人机交互设备自主或响应使用者的联动指令后发送控制或查询指令至该房间或区域的多个连接产品，或同时发送控制或查询指令至其它一个或多个房间或区域的人机交互设备，或不发送指令至本房间或区域的连接产品而只发送控制或查询指令至其它一个或多个房间的人机交互设备，以实现任意一个或多个房间或区域的多个连接产品的联动控制或工况查询，以此来实现全屋智能；或者，各人机交互设备响应使用者的指令或/和发送相应指令至其它人机交互设备对连接和无连接产品的各种信息或非实物的信息或数据进行各种操作和处理，以此实现对全屋的所有产品和非实物的数据或信息的各种智能管理，达到超越一般意义的全屋智能的广义的全屋智能；各人机交互设备响应使用者的指令后或某人机交互设备接收到其它人机交互设备发来的指令后一般会进行相应的判断或/和检测后再处理；人机交互设备响应的使用者的指令包括语音指令。

9.如权利要求8所述的智能化方法，其特征是，各人机交互设备的查询包括对自身或其它人机交互设备的工况查询，结果进行显示或/和播报。

10.如权利要求8所述的智能化实现方法，其特征是，各人机交互设备储存本房间或区域的名称及其内的与该设备连接的产品的信息，建立该名称和产品信息的关联，并存储其它人机交互设备所放置的房间或区域的名称和产品信息；各设备存储的信息同步更新。

11.如权利要求8所述的智能化实现方法，其特征是，人机交互设备响应使用者的指令时，识别指令中是否包含房间或区域名称，若无则判断为是对本房间或区域的产品的控制或查询；若有则根据指令中包含的房间或区域的名称发送控制或查询指令至该房间或区域的人机交互设备。

12.如权利要求8所述的智能化实现方法，其特征是，人机交互设备接收各连接产品的返回信息，或主动查询或检测连接设备执行指令后的相关信息，可以进行显示或播报；若有异常或故障则突出显示或播报，并在检测到屋内无人时发送信息至使用者的移动设备。

13.如权利要求1和8所述的人机交互设备响应使用者的语音指令的方法，其特征是，为防止邻近的多个人机交互设备可能会同时响应而引起混乱，采用两种方式之一：1.人机交互设备检测其所放置的房间或区域是否有人来决定是否响应使用者发出的语音指令，可使用包括声波、红外、微波、摄像在内的一种或多种检测技术；2.相邻的人机交互设备采用不同的唤醒词。

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