智能家居课堂

为什么我们需要智能家居？

• 让生活更简单：通过手机、语音即可控制家里的灯光设备，不再需要起身奔波。
• 让生活更无限：在任何地方可以控制家里设备，实现出门后打扫卫生，回家前开启空调。
• 让生活更有趣：让不同的设备根据需要被组合在一起，实现早安、晚安、电影等智能化场景。
• 让生活更安全：门、窗有没有关？灯有没有关？原先我们经常纠结的问题，现可以随时观测，不再困扰。

  智能家居是如何工作的？

  我们对于智能家居的第一印象，是可以通过手机或语音进行远程控制。理解它是如何运作的，可以帮助我们后续搭建自己的智能家居方案。接下来，我会通过流程图来解读智能家居里经常遇到的专业名词。

  当我在手机里按下开灯后，都发生了什么？

  
  流程介绍：

1. 你在手机App里点击了开灯的命令，这条信息经过互联网服务器传输到了家里的路由器
2. 路由器把指令传递给智能家居网关
3. 智能家居网关不负责拆解指令，而是将指令传递给中枢
4. 中枢完成指令的安全校验、解析，把拆解的指令再送回网关
5. 网关转发控制指令，给智能硬件
6. 智能硬件响应完成后，发送一条消息给网关，告诉它自己完成了
7. 网关将设备的状态汇总后，一同发送给路由器和云端服务器
8. 最后你的手机更新服务器的数据后，就可以看到灯被开了

上述流程中有两个新名词——网关和中枢，我来详细释下：

• 网关：上述流程中可以看出它起到的是传递和收集的作用，更像一个信使，它可以帮助智能硬件连接到互联网，也可以传递控制智能硬件的指令。
• 中枢：智能硬件的指令拆解需要多重安全验证，普通网关没有足够的计算能力，中枢更像智能家居的CPU，专门负责解析，把智能家居的控制指令拆解后，经由网关传递给设备。

网关和中枢是我们搭建智能家居时，必需先购置的设备，接下来以苹果HomeKit和米家为例，继续深入介绍。

智能家居的两大阵营

在购买智能家居前，需要先了解下目前市面上智能家居的两大阵营——苹果的HomeKit和小米米家，选择不同的阵营会影响我们后续采购网关、中枢以及智能设备。
苹果HomeKit

主打高端智能家居
智能设备数量相对较少，定价较高
只能通过苹果设备及HomePod语音控制
主流硬件品牌：绿米Aqara
米家

主打性价比智能家居
智能设备数量众多，定价亲民
通过米家App、小爱音箱控制
主流硬件品牌：小米 :::success 小结：我自己的选择是米家生态，因为米家的设备更具有性价比，可选智能设备种类更多。 :::

如何选择中枢

目前智能家居有两种执行方式，一种称之为云端执行，一种为本地执行，我们以在家里开关灯的场景为例，介绍它们的差异。
本地执行：当开关按下后，它的控制指令被发送至网关，网关将指令传递到中枢，中枢解析后返回控制指令，网关很快地把控制指令返回给灯，完成整个链路。

云端执行：当开关按下后，它的控制指令被发送至网关，网关将指令经由路由器传递至云端中枢，云端中枢解析后返回控制指令，网关接收到指令后，再将它返回给灯，完成整个链路。

从上述流程图里可以很清楚地看到，本地执行通过家里的中枢即可完成控制指令的解析，而云端执行需要经由服务器完成控制指令的解析，因此本地执行具有更好的响应性能。在极端情况下，例如家里断网、或者远程服务器故障（目前这种现象时有发生）时，本地执行依旧可以正常运转。
目前两大阵营均支持本地执行，只需要购买对应的中枢和网关即可。

HomeKit	米家
HomeKit仅支持本地执行，因此必须要购置一台HomePod/iPad/Apple TV作为本地中枢。 注：iPadOS 16 里不再支持iPad作为本地中枢，因此购置HomePod/Apple TV成为了HomeKit生态的必入设备。	米家起初为了降低客户智能家居入门门槛，默认为云端执行，目前生态成熟后，也开始支持本地执行，目前购置一台小米智能中枢网关就可以作为本地中枢。

:::success 小结：本地执行方案是未来趋势，让智能家居拥有更好的性能和稳定性。 :::

如何选择网关

网关的选择取决于智能硬件支持的连接方式，目前HomeKit生态主要为zigbee协议，米家生态为蓝牙mesh协议，除此之外还有Wi-Fi协议作为补充。

• Wi-Fi协议：可以保持稳定供电或者需要大量数据传输的硬件，如监控摄像头、空调控制器
• zigbee协议：低能耗传输协议，目前更加稳定，但是造价更高，是homekit生态的硬件设备
• 蓝牙mesh协议：低能耗传输协议，造价更低，米家生态的硬件设备 :::success 小结：如何选择网关？不需要刻意关心硬件的连接方式，HomeKit生态建议购置绿米Aqara的网关，米家生态建议购买支持本地执行的小米智能中枢网关。 :::

接下来，我会以米家生态为例，介绍如何搭建智能家居。

开始搭建智能家居

第一步：购置网关

小米小爱音箱Play	小米小爱音箱 Pro	小米智能多模网关	小米智能中枢网关（推荐）
内置蓝牙Mesh网关 内置红外遥控器功能 云端执行	内置蓝牙Mesh网关 内置红外遥控器功能 云端执行	内置蓝牙Mesh网关 zigbee网关 云端执行	内置蓝牙Mesh网关 内置本地中枢 支持本地执行

购买建议：建议购置小米智能中枢网关，理由如下

• 小爱音箱内置蓝牙Mesh网关功能，但性能和覆盖范围不如独立的网关
• 小米的智能硬件目前都为蓝牙Mesh协议，不需要zigbee协议，所以多模网关对米家生态不太需要
• 支持本地执行，本地执行是未来的趋势，拥有更好的响应速度

  第二步：灯光智能化

  灯光智能化改造是智能家居里的必备项目，考虑到每个家庭的电路和灯具款式均不相同，因此我们有必要全盘了解灯光如何实现智能化。

  实现灯具智能化的两种方式

  | | 替换智能开关 | 替换灯具 | | —- | —- | —- | | 优点 |
  - 不限制灯具样式，通过控制开关实现灯的控制
  |
  - 直接安装/替换灯具（灯泡）即可智能化
  - 智能灯大部分支持无极调光，色温变化
  | | 条件 |
  - 需要更换开关，了解家里线路情况
  |
  - 灯具样式、灯泡功率有限，选择不多
  |

:::success 我的选择：客厅的主灯、餐厅灯需要用自定义灯具样式，所以选择替换智能开关；客厅的落地灯对光照要求没那么高，主要是氛围，所以采用替换智能灯泡的方案；灯带则直接买成品（yeelight品牌），自带调光、色温能力。 :::

智能开关、无线开关是什么

智能开关、无线开关在购买时一定要区分清楚，虽然两者名字接近，但是实际差异很大。

	智能开关	无线开关
图例
描述	智能开关采用墙内线路供电，用来替换原有普通开关，实现传统开关的智能化。	无线开关采用纽扣电池供电，如同快捷方式一样控制任意智能设备，不局限于灯具。
使用场景	- 替换传统开关，实现灯具智能化	- 操控任意设备，并放在顺手的地方 - 与智能开关配合，实现双控效果（下文会介绍）
配置演示

单火、零火开关是什么

在智能家居时代之前，开关并没有区分单火和零火，因此大部分装修时并不会在开关内预留零线。
因为智能开关自身需要保持智能芯片长久供电，所以才有了这两种开关类型的区分。购买开关时，一定要提前知晓家里是否预留零线，如有预留零线，方可购买零火开关，否则降级购买单火开关。

	传统开关	单火开关	零火开关
图例	-
名词解释	- 火线：Live，简称L，电路中输送电的线，与地之间的电压差为220V，常用红色线。 - 零线：Neutral，简称N，电路用用以与火线构成闭环回路，与地之间的电压差为0，常用蓝色线。
原理解释	传统开关包含两个接口，一个火线，一个控制线（俗称灯线），当开关闭合后，火线和控制线连通，与灯连接的零线构成回路，实现亮灯。	单火开关为了确保开关断开时智能芯片也有电供应，在电路里串联引入了一个大电阻，近似实现断电的效果，但是实际上线路还是连通的，所以灯具里还有微小电流通过，只是微小电流无法让灯变亮。	零火开关因为有了零线的接入，使得其内部的智能芯片可以通过接入的火线和零线构成回路，因此零火开关在关闭时，灯具的线路是完全断开的，同普通开关效果一样。
限制		如原理所说，因为单火开关关闭后，线路上还有微小电流通过，因此灯具的最小功率不能过低，否则微小电流依然会使其变亮。 如上图所示，在小米单火开关的参数里提到了最小支持的功率参数，这是零火开关所没有的。	零火开关无最小功率限制

结合一些网友的反馈，零火开关的稳定性和安全性更高，毕竟灯具关闭时，是物理断开。不过实际落地时，要按照自己家的实际情况来，当没有零线时，咨询电工师傅是否可以引零线进来，比如从开关旁边的插座里引零线进来。 :::success 我的选择：我家里只有客厅开关预留了零线，因为客厅购买了零火开关，其他房间在遵循最小功率限制的情况下，视个人需要购买单火开关。 :::

单控，双控开关是什么

这里的单/双是指的是同一个灯具同时可以被几个开关所控制，我们所熟悉的卧室常常会布双控开关，从而实现进门开灯，睡前关灯的效果。单控的话则常用于厨房，卫生间等较小空间，进入开，离开关。
在智能家居时代，如果需要将卧室的双控开关改造为智能双控开关，建议采用以下最佳实践：

• 购买一个智能开关，替换卧室入口处的传统开关。
• 将床边的传统开关移除，里面的线路保持绝缘断开。

• 在床边的传统开关位置安装一个无线开关，并在米家App内设置无线开关的功能为开关卧室灯。

  第三步：中央空调智能化

  
  精装修的房子大部分使用了中央空调，如何将中央空调接入米家生态，可以参考如下最佳实践：

• 第一步：根据品牌，购买VRF控制器，我是在淘宝购买的朗宁牌美的款控制器。

• 第二步：打开中央空调的任意一台内机，将控制器连接上去。
• 第三步：将控制器接入米家，即可搜索到家里所有空调，实现智能控制。

参考该文档进行详细阅读：https://www.yuque.com/books/share/50deed0c-c4a0-4b24-b18e-ff9975760dd6/uutr0m

第四步：传感器

传感器的价值我认为主要有两点：

1. 可视化 可视化观测家里的数据
2. 可联动 与其他设备联动，实现环境感知与设备反馈。

目前市面上可以购买到的传感器很多，小米品牌的传感器可以覆盖大多数场景：

• 温湿度传感器
• 水浸传感器
• 天然气传感器
• 烟感传感器
• 门窗传感器
• 人体传感器（内置光线传感器）

还有许多生态链品牌，例如青萍，是专门做空气质量检测的。

第五步：自动化与场景

当所有的设备接入米家后，我们可以通过操控设备列表控制单个设备的开关状态，智能家居更强大的是，可以批量控制设备的状态，并且可以让设备彼此间相互控制，这是智能家居的魅力所在，目前在米家App里，被称之为自动化与场景。

目前米家App里推荐使用自动化2.0方案，请先打开该功能：我的-实验室功能-场景自动化2.0

自动化

我更习惯称之为联动，它描述了一个公式：当条件A触发，（并且满足条件B），就执行C，根据这个公式，我们可以编排出很多自动化方案。

• 当日出时，就打开窗帘
• 当门打开时，并且光线暗，就打开灯

• 当人体检测器检测有人时，并且光线暗，就打开落地灯。

  场景

  自动化由环境/设备变化触发，而场景则由人的主观意愿触发，它描述了一个公式：当我**想做什么时**，就执行A、B、C等等，根据这个公式，我们可以编排出很多场景方案。

• 当我想看电影时，就关闭窗帘、打开投影仪、关闭客厅灯、打开落地灯、打开并调暗灯带。

• 当我出门时，就关闭家里所有的灯光、空调。

  附：智能家居落地流程

  以下是我整理的智能家居的落地步骤，供屏幕前的你参考，希望你早日搭配出适合自己的智能家居系统。

• 基本概念：如网关、开关、传感器、自动化与场景

• 梳理需求：提前预演自己的生活习惯，找到需要智能化改造的地方，逐步改造，不必一步到位与过度设计。
• 归纳需求：根据个人需求，梳理自己的自动化与场景，并据此推导出需要购买的硬件清单
• 购置设备：网关、传感器、智能开关、中央空调控制器、智能灯具等
• 设备配置：添加网关、添加设备、房间分配、设备重命名
• 设备联动：配置自动化与场景
• 设备联调：验证并优化联动配置，直到满足预期