這是一個(gè)探索性項(xiàng)目，旨在提供一個(gè)完整的智能家居搭建指南，具體系統(tǒng)架構(gòu)圖如下所示：

方案簡(jiǎn)介：

• 使用 Home Assistant、HomeBridge 作為智能家居的核心

• 使用 Amazon Echo 作為語音輸入工具（當(dāng)前僅支持英語）

• 使用 iPhone 的“家庭”應(yīng)用作為控制工具

• 可以使用任何的設(shè)備連接 Home Assistant 服務(wù)來控制應(yīng)用

智能家居簡(jiǎn)介

當(dāng)前，我們談?wù)撝悄芗揖拥臅r(shí)候，我們實(shí)現(xiàn)上是在討論：家庭自動(dòng)化。引自維基百科，對(duì)于智能家居的介紹1：

Home automation or smart home （also known as domotics） is building automation for the home．

隨著機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等 AI 技術(shù)的進(jìn)一步普及，這一點(diǎn)（智能化）在最近幾年里，應(yīng)該會(huì)發(fā)生一些劇烈的變化。而無論如何，我可不太希望我要被機(jī)器催著起床。

開始實(shí)戰(zhàn)之前，讓我們先關(guān)注于當(dāng)前智能家居的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：

• 設(shè)備。這些設(shè)備要么使用 WiFi，要么要使用藍(lán)牙，方便使用手機(jī)連接上這些設(shè)備。依當(dāng)前的情況來看，主要是以 WiFi 為主，在手機(jī)上配置完后，可以輕松地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。與此同時(shí)，他們?cè)谂c手機(jī)通訊的時(shí)候，會(huì)使用一些自定義的通訊規(guī)則，并且似乎很容易被破解（參見仿真器一節(jié)）。如 Philips Hue 智能燈、Wemo 開關(guān)等等，他們都已經(jīng)可以被仿真，并作為 Homekit 組件使用。

• 自動(dòng)化。自動(dòng)化是指你可以定時(shí)也開關(guān)某個(gè)特定的設(shè)備，鬧鐘一響，便打開燈諸如此類的。

• 場(chǎng)景（規(guī)則）。與自動(dòng)化稍微區(qū)別的是，場(chǎng)景是某個(gè)特定場(chǎng)合下，對(duì)一系列設(shè)備的操作，如早起，便開燈、打開窗簾，離開家，則鎖門、關(guān)閉一系列用電器、開啟防盜功能等等。

• 中心網(wǎng)關(guān)。當(dāng)我們所使用的一系列設(shè)備擁有 WiFi 功能時(shí)，裝有各種軟件的手機(jī)便相當(dāng)于控制中樞。而這樣的設(shè)計(jì)本身是不合理的，你要在手機(jī)上安裝一系列的應(yīng)用。這個(gè)時(shí)候，便需要一個(gè)額外的軟件作為中心，來接入這些設(shè)備，而手機(jī)上也不需要多余的額外軟件。如 HomeKit、Home Assistant 就是這樣的例子。

而作為一個(gè)普通的用戶，我們只需要關(guān)注便利的生活。作為一個(gè)極客，我們則關(guān)注于如何改造成需要的功能。

智能音箱

學(xué)術(shù)上有個(gè)概念是“傳聲器陣列”，主要由一定數(shù)目的聲學(xué)傳感器組成，用來對(duì)聲場(chǎng)的空間特性進(jìn)行采樣并處理的系統(tǒng)。

如下圖所示 Amazon Echo 的電路板：

其及對(duì)應(yīng)的麥克風(fēng)的位置：

其所要主要解決遠(yuǎn)距離語音識(shí)別的問題，以保證真實(shí)場(chǎng)景下的語音識(shí)別率。而這些設(shè)備的主要原理，都是將語音信號(hào)發(fā)送到服務(wù)器端，由服務(wù)器端識(shí)別，并匹配到對(duì)應(yīng)的指令上。

Amazon Echo

實(shí)驗(yàn)表明 AWS 的服務(wù)并不是那么可靠的～～，經(jīng)常出現(xiàn)：Your Echo dot is not connected

自定義組件的原理，如下圖所示：

中心網(wǎng)關(guān)

Home Assistant

Home Assistant 是一個(gè)運(yùn)行在 Python 3 上的開源家庭自動(dòng)化平臺(tái)。能跟蹤和控制家庭中的所有設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，同時(shí)還完美的支持在 Raspberry Pi 上。

通過 Home Assistant 插件，它可以直接兼容各式硬件設(shè)備。其原理是通過 WiFi、BLE、Zigbee、MQTT 等不同的協(xié)議，來與不同的本地設(shè)備互聯(lián)，并提供一個(gè)響應(yīng)式的 Web 界面、PWA 應(yīng)用、iOS 應(yīng)用，讓用戶可以輕松地與設(shè)備進(jìn)行交互。

其在桌面瀏覽器上的界面如下圖所示：

手機(jī)瀏覽器的界面如下圖所示：

對(duì)于提供豐富功能（如 RGB 燈）的設(shè)備來說，它也能支持豐富的操作，即上圖。同時(shí)，還能接上 Amazon Echo、HomeKit 等各式各樣的中心。

HomeBridge

HomeKit 是由 Apple 公司推出的智能家居平臺(tái)，包括iOS 上的 SDK、智能家居硬件通信協(xié)議 （HAP： HomeKit Accessory Protocol） 、以及 MFi（Made for iPhone／iPod／iPad） 認(rèn)證等等。

借助于 iPhone、iPad、iWatch 等設(shè)備及『家庭』應(yīng)用，用戶可以輕松地掌控各種 HomeKit 配件。并且可以通過設(shè)備上 Siri 應(yīng)用、Homepod，直接用語音來與設(shè)備交互。

當(dāng)前要在 Homekit，有三種方法：

• 購買昂貴的 MFi 設(shè)備。

• 借助于 Home Assistant，來自建 Homekit API 服務(wù)連接設(shè)備。

• 模擬現(xiàn)有的 MFi 設(shè)備。諸如使用 ESP8266 仿真 Philip Hues。

引自：使用iOS Homekit控制樹莓派：HAP 協(xié)議部分是需要加入 MFi Program 才能獲取文檔，而且 MFi Program 無法以個(gè)人開發(fā)者身份加入。

因此，這個(gè)時(shí)候我們就需要借助于 Homebridge。

Homebridge 是一個(gè)用 Node．js 實(shí)現(xiàn)的輕量級(jí)后臺(tái)，可以在家庭網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行，用于模擬iOS HomeKit API。 它支持插件——由社區(qū)提供的模塊，這些插件能提供從 HomeKit 到 “智能家居” 設(shè)備制造商，提供的各種第三方API的基本橋梁。

而我們只需要有一個(gè) iPhone 在手便可以了。

設(shè)備

如果只有上面的幾種中心網(wǎng)關(guān)，而缺少設(shè)備，那么整個(gè)智能的中心就是不完善的。而這也是最近幾年來，限制智能家居發(fā)展的一個(gè)因素：找不到合適的用戶需求。

通訊機(jī)制與協(xié)議

• WeMo

• ZigBee

• WiFi

• BLE

• 紅外

舊設(shè)備中樞

如小米的萬能遙控、Broadlink RM Pro 等。

仿真設(shè)備

設(shè)備：

• Amazone Echo Dot

• NodeMCU

• Broadlink RM Pro

• Yeelight

• Raspberry Pi 2

• Android、iOS 設(shè)備