智能家居系統(tǒng)搭建方案

1、智能家居系統(tǒng)搭建方案這是一個(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:Echo仟囘宦rasa-taififr l.TJ?HorroKitnorr昭 AssistantOFRua ns方案簡(jiǎn)介:使用 Home Assista nt、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iP ho ne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 Assista nt服務(wù)來控制應(yīng)用1基礎(chǔ)知識(shí)篇1.1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

2、紹1 :Home automati on or smart home (also known as domotics) is build ing automati on 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

3、定義的Phili ps Hue智能Homekit 組件使用。通訊規(guī)則，并且似乎很容易被破解（參見仿真器一節(jié)）。如燈、Wemo開關(guān)等等，他們都已經(jīng)可以被仿真，并作為自動(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)

4、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。1.2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:Lr r其及對(duì)應(yīng)的麥克風(fēng)的位置:HCfVB ACiGlr1mm Jhavih-aH皿:工aHlimA-iJ. o n| Oil軸 ftGTheifVelcorne Hotts*SWftCTlLight血J MdlE其所要主要解決遠(yuǎn)距離語音識(shí)別

5、的問題，以保證真實(shí)場(chǎng)景下的語音識(shí)別率。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, 匹配到對(duì)應(yīng)的指令上。Amaz on 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 isnot conn ected自定義組件的原理,如下圖所示:!:=ooWqlETTl 口FW *h.ll- -*-滬（mi- .I-. t hl rjnuii kJiE-LjfIrr I-Light* -in mW1.3中心網(wǎng)關(guān)Home Assista ntHome Assista nt是一個(gè)運(yùn)行在 Py thon 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

6、設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,同時(shí)還完美的支持在Rasp berry 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、乙gbee、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:出 ftLbiFUwe AscEtarT /:( r-r !F : - I-二,4f&s4cWHccme HoTieSWftCTlnl祁W|ifclllll 片 44l|hl耳 Wts kd!Ii. 1 j -. I-. _ h 1-匕3 1 r 二

7、 Lr , iL9:Uvjrwfi-1ir r-I .1.- iL . . LightIf mJrj H-TMTr !亡廠1? Board 菜單中打開 Boards Manager ，并輸入安裝 esp8266 平二、測(cè)試仿真下載安裝包：htt ps:/ opapp a/ard uino-es p8266-alexa-mult ip le-wemo-switchSetup 步驟:下載代碼在編輯器中打開 wemos.i no ? 修改WiFi設(shè)置?定義開關(guān)及其回調(diào)，在officeLightsOn、officeLightsOffkitchenLightsOn、kitchenLightsOff中燒錄

8、相似項(xiàng)目：Ardui no Esp8266 Alexa Wemo switch emulatorESP8266 仿真 Philips HueESP8266 Hue Emulator 項(xiàng)目地址：ESP8266HueEmulator這個(gè) Demo 需要這么幾個(gè)庫(kù) NeoPixelBus、aJson、Time、NtpCIient ，同時(shí)還需要修改一些相關(guān)的配置。因此直接使用這個(gè)腳本安裝，比較簡(jiǎn)單:注意：如果是 Mac OS，需要將下面腳本中的$HOME/Arduino/libraries/為 $HOME/Documents/Arduino/libraries/mkdir -p $HOME/Ardui

9、 no/libraries/ cd $HOME/Ardui no/libraries/git clo ne -bra nch 2.1.4 htt ps:/ un a/Ne oP ixelBus.gitgit clone htt ps:/ nteractive-matter/aJs on. gitgit clone htt ps:/ n/Time.gitgit clone htt ps:/ pClie nt.gitsed -i -e s|#defi ne P RINT_BUFFER_LEN 256|#defi ne P RINT_BUFFER_LEN4096|g aJso n/aJSON.hcd

10、 -git clone htt ps:/github.co m/probonop d/ES P8266HueEmulator.gitsed -i -e s|#i nclude /secrets.h|/# in clude /secrets.h|gESP8266HueEmulator/ES P8266HueEmulator/ES P8266HueEmulator.i nosed -i -e s|/c onst char|c onst charESP8266HueEmulator/ES P8266HueEmulator/ES P8266HueEmulator.i no再將代碼燒錄到 ESP8266

11、上，就可以在 Homekit 看到相應(yīng)的配置。2.2小米智能插座尋找設(shè)備npm in stall -g miio miio -discovernpm in stall -save miio3集成網(wǎng)關(guān)篇 3.1Raspberry Pi Home AssistantImages: htt ps:/home-assista nt.io/docs/hassbia n/in stallati on/Images Downl oader: htt ps:/etcher.io/發(fā)現(xiàn)文檔好像有點(diǎn)問題，便手動(dòng)地嘗試安裝:pip3 in stall -up grade homeassista nt運(yùn)行sudo -

12、u homeassista nt -H /srv/homeassista nt/b in/hass并不沒工作，于是執(zhí)行官方的安裝腳本: curl -O htt ps:/raw.githubuserc onten nt/fabric-home- assista nt/master/hass_r pi_in staller.sh & sudo chow n p i: pi hass_r pi_in staller.sh & bash hass_r pi_in staller.sh又在我的 MBP上安裝嘗試pip3 in stall homeassista nt hass -open-ui然后發(fā)現(xiàn)安

13、裝完就可以了。3.2Home Assista nt Broadii nk PM PRO在configuration.yaml文件中添加下面的配置:# Exa mple con figurati on. yaml entry switch:-pl atform: broadli nkhost: IP ADDRESS mac: MAC_ADDRESS switches:reciever:comma nd_on: switch_ packet on comma nd_off: switch_ packet off獲取Broadlink 配置獲取1.從 數(shù)據(jù)導(dǎo)出腳本2.打開易控（英語：E-Contro

14、l ）應(yīng)用，點(diǎn)擊菜單- 共享- 云分享就會(huì)生成相應(yīng)的配置文件3.瀏覽手機(jī)上的 /broadli nk/ newremote/SharedData/目錄，復(fù)制出json SubIr 、json Butt on、jsonIrCode三個(gè)文件4.安裝好python 環(huán)境,并安裝 pip in stall simplejson5.執(zhí)行第一步代碼中的腳本,python getBroadli nkSharedData .py6.安裝 python-broadlink，地址 小米設(shè)備：homebridge-aqarabroadli nk.git不知道是不是我的空調(diào)問題，獲取到的配置是空的。3.3Homebr

15、idge相關(guān)的插件:Yeelight : homebridge-yeelightBroadli nk RM紅夕卜：homebridge-broadli nk-rmBroadlink SP開關(guān):homebridge-broadlink-spHome Assista nt: homebridge-homeassista nt安裝 Homebridge編輯軟件源:sudo vim /etc/a pt/sources.list修改為阿里云，速度會(huì)更快一些:deb htt p:/mirrors.aliyu n. com/ras pbia n/ras pbia n/ jessie main non-fre

16、e contrib deb-src htt p:/mirrors.aliy un .com/ras pbia n/ras pbia n/ jessie mai n nonfree con trib安裝 Node.js ARM 版：curl -sL htt ps:/deb .no up _7.x | sudo -E bash - sudo ap t-get in stall -y no dejs安裝 avahi :sudo ap t-get in stall libavahi-co mp at-libd nssd-dev安裝 homebridgenpm in stall -g homebridg

17、e安裝相應(yīng)的插件:sudo npm in stall -g homebridge-yeelightsudo npm in stall -g homebridge-homeassista nt sudo npm in stall -g homebridge-broadli nk-s p sudo npm in stall -g homebridge-broadli nk-rm sudo npm in stall -g homebridge-p latform-wemo sudo npm in stall -g homebridge-miio文件。對(duì)應(yīng)的配置在 home-assista nt目錄下

18、的 con figurati on. yaml開機(jī)啟動(dòng)在/etc/default目錄下創(chuàng)建homebridge文件，內(nèi)容如下:#Defaults / Con figurati on op ti ons for homebridge#The follow ing setti ngs tells homebridge where to find the con fig.js on file and where to p ersist the data (i.e. p airi ng and others) HOMEBRIDGE_O PTS二-U /var/lib/homebridge# If yo

19、u un comme nt the followi ng line, homebridge will log more# You can dis play this via systemds journalctl: journ alctl -f -u homebridge# DEBUG=*在 /etc/systemd/system目錄下創(chuàng)建 homebridge.service文件，內(nèi)容如下:U nitDescri pti on二 Node.js HomeKit ServerAfter=syslog.target n etwork-o nlin e.targetServiceTyp e=si

20、mpleUser=homebridgeEn viro nmen tFile二/etc/default/homebridge# Adapt this to your sp ecific set up (could be /usr/b in/homebridge)# See comme nts below for more in formati onExecStart二/usr/local/bi n/homebridge $HOMEBRIDGE_O PTSRestart=on-failureRestartSec=10KillMode 二p rocess In stallWan tedBy二mult

21、i-user.target啟動(dòng)服務(wù):systemctl daem on-reload systemctl en able homebridge systemctl start homebridge4.4HomeBridge 集成 Home Assistant安裝插件:添加配置:p latforms:p latform: HomeAssista nt,n ame: HomeAssista nt,host: htt p:/:8123,p assword: youra pip assword,supp orted_t yp es: b in ary_se nsor, climate

22、, cover,device_tracker, fan, grou p, inpu t_boolea n, light, lock,media_player, sce ne, se nsor, switch,logg in g: true4.5Amaz on Echo 設(shè)置我用的是Amazon Echo Dot 2就是那個(gè) Mini版的?安裝 Yeelight Skill? 安裝Mijia兩者需要登錄小米的賬號(hào)，才能授權(quán)獲得控制。3 結(jié)合 HomeAssista nt 和 Amaz on Echo文檔：htt ps:/home-assista nt.io/co mponen ts/alexa/

23、如果只是為了打開、關(guān)閉設(shè)備，可以直接使用emulated_hue組件，它可以提供一個(gè)虛擬的 P hili ps Hue橋。只開關(guān)設(shè)備使用 Home Assistant的 Emulated Hue組件就可以了，添加如下的配置:emulated hue:hostp: 42其中的42 即是 Home Assistant的服務(wù)器地址更詳細(xì)的配置，如：htt ps:/ n42/HomeAssista ntCo nfig定制命令為了使用更多的功能，則需要使用將Home Assista nt暴露到公網(wǎng)上一一使用 諸如花生殼等。（P S:由于當(dāng)前家里使用的是

24、光纖，需要光纖貓，實(shí)施上比較困難；因此，外部訪問需要使用一級(jí)跌幅，暫時(shí)沒有進(jìn)行這方面的嘗試）。隨后在 Amaz on devel oper con sole創(chuàng)建相應(yīng)的 Alexa Skill，并添加 Endpoing :htt ps:/YOUR_HOST/a pi/alexa?a pi_p assword二 YOUR_AP PASSWORD必須使用 HTT PS4.7 定希y Home AssistantHome Assista nt RESTful API地址：Home Assista nt APIComponents翩 stateStaleMadhineLightHome Assistant Core ArchitectureSwitchlislen for event引 fire event evente11Devic Trackef閃 II event lislenerEvent BusventsTimercallservceeve