广东省创新工程师培训班企业工程课题破题案例 广州杰赛科技股份有限公司：解决如何降低智能家居操作难度的问题

完成人：广州杰赛科技股份有限公司科技质量部周善明　指导教师：孙建广



广东省创新工程师培训班企业工程课题破题案例 广州杰赛科技股份有限公司：解决如何降低智能家居操作难度的问题

完成人：广州杰赛科技股份有限公司科技质量部周善明指导教师：孙建广

1　课题摘要

本课题涉及智能家居领域中人机交互控制的问题。当前智能家居难以推广，一方面，成本居高不下，另一方面，由于控制不够人性化，当联网设备越多，功能越复杂，控制也就越难。目前，智能家居普遍的控制方案是通过指令控制器的软件集成控制，这就更加突出了人机交互控制的问题，其根本原因在于，传统的控制思路和模式已经不适合在智能家居这样高度一体化、专业化、平民化的应用。本课题通过利用TRIZ创新方法的求解，利用位置、时间、习惯等可控参数，建立了新的控制模型——基于位置、时间、习惯等的自识别控制，从而大大降低了人在控制中需要掌握的技能。在具体的解决方案中，利用手机的定位功能获取用户的实时位置，并通过关联用户处获得关联用户的位置和指令控制情况，确定是否根据规则库的位置索引操作指令，并自动发送操作指令。优选的规则库中还包含用户的习惯设置。

图1　智能家居物联化

2　问题背景和描述

2.1问题背景

智能家居是在互联网影响之下的物联化体现。如图1所示，智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

智能家居的出现改变了传统的家用设备控制方法，目前出现了不同控制入口的控制方法，如图2所示，可通过智能手机作为控制入口，例如，在智能手机上安装APP软件，然后智能手机通过无线局域网来控制在网家电；通过家电本身作为控制入口，例如电视机作为控制入口；通过无线路由器作为控制入口。无论通过哪一种方式来实现控制，都是通过在网（局域网或互联网）的设备端口，通过预设好的应用程序，例如灯光、家电、探测、门窗、安防、监控、医疗等等针对家居中固有设备的功能应用。

在现有的智能家居控制方案中，无一例外是人通过集约式的控制入口，通过网络对智能家电设备进行控制。在其中，人扮演了绝对的角色——人必须参与到具体的控制指令交互中，但问题是，控制经常是繁琐、枯燥的，而且对老人、小孩来说，他们还必须要学习控制方法，这给智能家居的使用和用户体验带来极大的制约。

图2　智能手机通过无线局域网控制在网家电

2.2问题描述

智能家居功能越多，联网或在网设备越多，提供控制就越多，意味着操作就越复杂、繁琐、枯燥。智能家居的重点应该在智能，即具备学习和自动判断、自动控制的能力。但现有的智能家居系统都是通过集约化的方式和统一的控制端对分布的家居设备进行控制操作，人们必须重新适应这种集约化控制带来的复杂性问题，即当人们需要通过智能家居控制器实现某种家居设备的控制时，需要找到控制器，打开控制器，进入到相关程序，打开相关页面，找到相关控制，然后才能实现相关控制，且前提是，该相关控制说明比较简单，否则还需要学习如何控制。

由于当前智能家居系统基本都采用这种方式实现控制，因此普遍存在上述控制困难的问题，从而也带来了智能家居产品难以普及和推广的问题。所以，新系统应当需要最大程度地简化这种集约化控制带来的操作难的问题，尽可能少操作甚至是不操作，即可实现用户想要的功能。

3　问题分析

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，然后选择一个控制入口，例如智能手机或智能家电，通过无线局域网（无线路由器）作为关口进行并网控制。因此，智能家居的智能仅仅在其控制手段上做了改进，例如开灯、关灯，过去使用手动的方式，现在可以通过手机远程控制开关，但是其控制核心还是来源于人的操作，如果没有人去控制，则家电并不会自动进行运作。例如人们早上出门去上班，但是家里的空调忘记关闭了，而且人们本身并没有意识到空调仍在运行，就不可能会发出关闭的操作指令，换而言之，空调还是在无人的房间里继续运转。

针对智能家居产品进行问题分析如下（见表1）：

表1　系统分析表

3.1系统分析

通过系统分析明确系统功能元。

3.2 DFMEA分析

通过DFMEA（失效模式与后果）分析，确定智能家居产品当前最急迫需解决的技术问题（见表2）：

表2　失效模式与后果分析表

功能模块　潜在失效模式　潜在失效影响　严重程度　潜在原因　发生可能性　发现可能性　风险系数设备本体　不能用　功能用不了　6　设备故障　2　1　12设备控制器　不能控制　控制不了设备　6　设备故障　2　1　12指令管理器（手机硬件）指令管理器（手机软件）丢失　暂时无法控制　4　使用人大意　9　10　360操作难　操作失误　7　功能越多，操作越复杂，越容易出错9 8 504指令发起人　不懂操作　操作错误或无法操作8　人的理解水平低或操作太复杂9 9 648

通过对智能家居产品的失效模式与后果分析，发现指令管理器（手机硬件）、指令管理器（手机软件）和指令发起人三个功能模块中风险系数最高的，分别为360、504和648，说明这三个模块存在的风险是急需改进的，通过对三个模块失效风险的归纳，确定要解决的技术问题为：如何降低智能家居系统操作复杂的问题。

3.3理想解分析

针对需要解决的技术问题，利用理想解分析，确定最终理想解和方案。（1）设计的最终目的是什么？

人可以轻松地控制智能家居里面的设备。（2）IFR是什么？

智能家居系统能自动完成人想要的操作。（3）达到IFR的障碍是什么？系统无法懂得人想要做什么。

（4）出现这种障碍的结果是什么？

系统控制只能由人通过控制器发出控制指令来实现控制和操作。（5）不出现这种障碍的条件是什么？

控制器自己能根据人的需求发出相应的操作指令。

（6）创造这些条件的可用资源是什么？

人、控制器、智能家居系统。

解决方案：控制器能预测人的各种需求，自动生成控制指令并发送到智能家居系统的相应设备中，完成控制操作。

3.4功能分析和确定冲突区域

3.4.1功能分析

图3　功能分析图

3.4.2确定冲突区域

根据功能分析，确定冲突区域为：

图4　冲突区域

3.4.3冲突描述：

(1)技术冲突：“操作要简单”与“指令管理器软件控制功能丰富”两个参数之间的冲突。

(2)物理冲突：指令管理器软件的操作既要简单又要复杂。

3.4.4多屏幕及资源分析

(1)多屏幕分析：

图5　多屏幕分析

(2)资源分析：

表3　资源分析

根据资源分析，发现超系统的过去、现在和未来均涉及信息资源——位置和习惯，且系统、子系统中涉及的物质资源多数为手机，手机对应的功能资源具有定位等，引申出可以考虑的包括位置信息、人的习惯、手机定位等资源。

3.4.5发明问题确定

问题确定:如何实现指令管理器软件（手机APP）根据人的需求自动完成智能家居系统的操作控制的问题。

4　拟采取的解决方法和解决方案

4.1拟选用的技术创新方法

拟采用冲突矩阵和分离原理解决发明问题。

4.2技术创新方法应用过程

4.2.1运用冲突矩阵

（1）技术冲突为：操作要简单与指令管理器软件控制功能丰富。表现为：需要优化的是操作变得简单，恶化的是指令管理器软件的控制功能必然要变少。

（2）冲突标准参数：改善的通用工程参数为33-操作流程的方便性；恶化的通用工程参数为31-物体产生的有害因素，38-自动化程度。

（3）可用的发明原理对应如下。

①33与31：无发明原理；

②33与38：

A.1-分割原理：将所有需要的操作分割成需要人参与和不需要人参与，将不需要人参与的部分从指令管理器软件中剔除掉，使之操作简单。

B.34-抛弃或再生原理：针对不同的使用人，或不同的使用时间段，将不用的功能去除，在针对的人或时间段，功能再生，使不同的人或时间操作简单。

C.12-等势原理：不应用。

D.3-局部质量原理：改变场景可用性结构分布，即当人在家的时候，控制可用性高；人不在家的时候，控制可用性低，包括停止所有非必要运行控制，从而让控制的可用性在空间位置上形成梯度。

4.2.2运用分离原理

（1）物理冲突为：操作既要简单，又要复杂。

（2）分离方法如下。

①空间分离：在家和在外面，将操作进行分离，将在家的一部分操作转移到在外面。

②时间分离：将一个操作动作进行时间分离，将操作的一部分提前进行，降低一次操作的复杂度。

③条件分离：根据人的当前需求，提供相应的操作，降低整体操作的复杂度。

④系统级别分离：将每一个复杂的操作细分成若干个简单的操作，并将这些简单操作交由后台根据预判模型完成，降低操作复杂度。

4.3形成的初步解决方案

根据34-抛弃或再生（条件分离）原理，得到方案一——基于用户的类别提供控制服务：例如为老人、小孩设置用户角色，设定用户模式，当该老人、小孩操作的时候，自动完成模式设置。

根据1-分割（空间分离、时间分离）原理，得到方案二——基于时间和用户习惯的操作估计与实现：设定上班、到家时间，根据时间设定功能模式，开启相应操作。

根据34-抛弃或再生（条件分离）原理，得到方案三——基于学习模式的操作和实现：设定用户角色并记录用户角色的操作习惯，包括操作对象、操作参数等，形成该用户角色的操作模式，当识别到用户进行操作时，自动调取该操作模式提示操作。

根据1-分割（空间分离、时间分离、条件分离）原理，得到方案四——基于位置信息的用户操作估计和实现：利用指令管理器（手机）的定位功能资源，获取用户的位置信息，判断用户的需求和不需求，提供相应的自动操作或操作呈现。

5　最终问题解决方案

5.1方案评价和选择

方案一：基于用户的类别提供控制服务。根据用户类别提供服务是一种常用的技术手段，例如在自动化控制中设置的权限控制，因此，尽管本方案可在一定程度上解决技术问题，但属于较为传统的解决方案，不符合创新和申请专利的要求，本方案暂时不作为继续完善方案。

方案二：基于时间和用户习惯的操作估计与实现。根据时间和习惯来估计操作是具有一定新颖性的，但如果纯粹是时间—习惯建立规则库，则只能以时间作为规则库的索引才具有一定意义，但实用性就较差，毕竟人的规律不是用时间绝对约束的，因此就有可能造成规则库的不适用，本方案需要完善规则的适用性才具有更高的价值，可作为待完善方案。

方案三：基于学习模式的操作和实现。学习模式是家电设备中常常具有的一种功能，如果建立符合本技术问题的学习模式，对软件开发的要求较高，目前公司在此方面积累不足，暂时不考虑本方案。

方案四：基于位置信息的用户操作估计和实现。本方案可利用智能手机GPS、Wifi、基站信号等多种现有资源实现定位功能，获取位置信息，通过软件规则库可实现根据位置信息推算需求，手机在后台可根据权限发送控制指令，实现完全自动的智能家居控制。该方案可较大限度利用目前智能家居已有资源，具有一定的新颖性。

经专利检索发现，苹果公司在2013年6月9日在美国申请了一篇“基于估计的用户位置来控制装置”的专利（US13495497），并在2014年1月1日进入到中国申请（CN103491498）。该专利所披露的技术方案与本方案的思路接近，发明点也是基于用户位置（即手机定位信息）来作为家庭电器控制指令的基本依据。因此，当前方案四可能会落入到苹果公司该项专利的保护范围（权利要求书），并且，如果直接基于方案四完善该技术方案，申请专利也将受到苹果公司该项专利的影响，极有可能失去专利性，无法获得专利授权和保护，因此，十分有必要针对苹果的专利，利用TRIZ进行规避设计。

5.2专利功能分析

该专利权利要求书共计两个独立权利要求，分别涉及方法和装置，具体如下。

5.2.1方法独立权利要求

一种用于中继位置信息的方法。所述方法包括：

（1）在服务器处接收通过多个第一装置收集的第一数据，来自各装置的第一数据指示与所述多个第一装置相关联的人的位置，其中，对于所述第一装置中的至少一个，所述第一数据指示实时用户输入活动；

（2）通过所述服务器跨着所述第一装置聚集接收的第一数据；

（3）通过所述服务器至少部分地基于聚集的数据来估计人的位置；

（4）通过所述服务器至少部分地基于人的估计的位置产生一个或更多个信号，所述一个或更多个信号包含第二数据；

（5）识别多个第二装置；

（6）通过所述服务器向所述多个第二装置传播产生的一个或更多个信号。

5.2.2装置独立权利要求

一种用于中继位置信息的装置。所述装置包括：

（1）接收器：其从与人相关联的多个第一装置接收第一信号，第一信号中的每一个包含第一数据，所述第一数据指示人的估计的位置，其中，对于所述第一装置中的至少一个，所述第一数据指示实时用户输入活动；

（2）位置估计器：其估计与所述多个第一装置相关联的人的位置，所述位置估计器包含：聚集所述第一信号中的第一数据中的一些数据聚集器；和向所述第一信号中的第一数据分配一个或更多个权重的权重分配器，其中，人的估计的位置至少部分地基于分配的权重；用于基于人的估计的位置产生一个或更多个第二信号的信号产生器，一个或更多个第二信号中的每一个包含第二数据；向多个第二装置传送所述一个或更多个第二信号的发射器。

综合分析，该专利方法权利要求和装置权利要求保护的范围都明确包含了中继服务器，也就是，中继服务器是该专利保护范围中的重要特征。

5.3规避设计分析

指导思想：去掉、替换某个组件而将其功能转移到系统中其他组件上，使得系统仍可正常工作。

图6　专利方案

利用智能手机结合APP的方式，即可完成定位、存储、计算、发送等第一装置和中继服务器的相应功能，现有技术中，第二装置往往处于固定位置，例如家庭、楼宇中，并配有局域网，实现新第一装置与多个第二装置之间的联网通信。

规避方案的问题：

图7　专利规避方案

专利方案中的中继服务器收集过第一装置的位置信息后，经过合规算法得出第二信息（指令）发送到第二装置，而在专利规避方案中，存在多个新第一装置同时或先后向第二装置发送第二信息（指令）。

5.4完善专利规避方案

建立物场模型：

图8　物场模型

第一装置S2对第二装置S1通过无线电波R场的作用为，第一装置S2向第二装置S1发出控制指令，但当多个第一装置S2对同一个第二装置S1发出控制指令时，就产生过度作用，导致了第二装置S1无法实现需要的功能。

根据所建立的物场模型类型，确定为模型不完整（缺少原中继服务器的部分功能），运用标准解第1.1子级求解：

（1）S1.1.2在S2中引入内部添加物S3，将S2对S1的过度相互作用率除掉。第一装置中包含一个关联模块，在发出指令之前，关联模块关联其他第一装置位置信息和控制信息，确定是否需要对第二装置进行控制。（只需要实现关联第一装置之间通信，无需额外成本）

（2）S1.1.4利用环境中已有资源实现需要的变化，S1的控制状态通过R场（通信网络）周期性返回到S2，S2的控制指令参考S1的当前状态决定是否要控制，从而过滤掉S2对S1的过度相互作用。第一装置获得第二装置的控制状态信息，确定是否需要对第二装置进行控制。（对第二装置要求具备控制状态监控和反馈，难度和成本更高，不采用）

6　方案的完善与应用

经过分析，将对利用冲突获得的方案二、方案四结合专利规避、物场模型和标准解进行完善，具体如下。

6.1方案四的改进

6.1.1现有系统的不足

一方面，当前的智能家居系统，通过统一的家居控制器实现对家庭中入网设备或系统的控制，例如以手机作为家居控制器，通过在手机上安装控制APP，以及手机接入互联网或局域网中，便可以通过手机控制或遥控智能家居中的设备或系统，这也是当前智能家居采用的普遍控制方式。但是，随着智能家居容纳的功能越多，集中控制的方式就会变得越复杂，要求控制人的操作水平就越高，对于家庭有老人、小孩等不熟悉操作的角色而言，控制变得更加困难。并且，集中控制的方式和手动控制的方式都要求用户重复的手动操作，而重复的手动操作不仅单调，而且人们往往会忘记适合自身的控制方式。例如有的人喜欢空调温度设定在26℃，低于该温度就觉得冷，因此，对该用户角色而言，应当在打开空调后将温度设定在最适合的26℃；又或者，有些用户离开家去上班的时候习惯性忘记关空调或打开安全控制系统等，都是手动控制或者当前集中控制模式所难以解决的。

另一方面，如专利US13495497所披露的方案通过利用位置信息配合时间信息等在一定程度上解决了操作复杂的问题，但是同时又带来了一个新的难题：一家人中，以谁的位置信息作为判断的依据呢？例如，丈夫在回家的路上，但是妻子已经在家并打开了烤炉，那丈夫的控制器如果还需要根据位置信息发送打开烤炉的控制指令，显然是不合理的。

图9　方案四改进方案

6.1.2改进方案

设置多台指令控制器之间的状态信息进行交互，即指令控制器除了基于本机位置外，还需要基于关联指令控制器位置、指令发送状态和设备运行状态等信息，才能作出指令进行自动控制，具体如图9所示。

图9中的物联网系统包括控制装置100、物联网控制中心300和设备200，所述控制装置100具有包括地理信息模块101、关联用户信息模块102和指令模块103。所述地理信息模块101用于获取与控制装置100相关的地理信息，并将所述地理信息传送到关联用户信息模块102中；所述关联用户信息模块102用于接收其他控制装置100中所述关联用户信息模块102中存储的地理信息、指令模块103发出过的指令信息，以及当前控制情况信息；所述指令模块103根据所述关联用户信息模块102提供的包括当前控制装置100的地理信息，其他关联控制装置100的地理信息、指令信息和当前控制情况信息，生成和发送控制指令到需要控制的物联网的物联网控制中心300，物联网控制中心300根据控制指令控制相应的设备200。

所述控制装置100为便携式计算装置，例如手机、平板电脑、PAD等的一种或多种。

所述地理信息模块101，包括全球卫星定位系统、通信基站定位、WIFI定位、IP定位等一种或多种定位手段，以及包括地理信息系统、本地电子地图、网络电子地图等一种或多种的地理空间和属性信息数据库，提供与控制装置100相关的地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。

所述关联用户信息模块102，包括信息发送、信息接收、信息存储，所述信息包括自身和关联用户的信息。例如自身控制装置100的所述地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。自身控制装置100的控制信息，包括历史发送控制指令，上一次发送控制指令，控制对象设备、控制参数、控制结果等一种或多种信息。自身控制装置100当前控制情况信息，包括当前是否存在控制、当前控制对象设备、控制指令、控制参数、控制结果等一种或多种信息。关联用户信息包括其他关联控制装置100的地理信息，所述信息包括自身和关联用户的信息，例如自身控制装置100的所述地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。其他关联控制装置100的控制信息，包括历史发送控制指令，上一次发送控制指令，控制对象设备、控制参数、控制结果等一种或多种信息。其他关联控制装置100当前控制情况信息，包括当前是否存在控制、当前控制对象设备、控制指令、控制参数、控制结果等一种或多种信息。还有其他关联控制装置100的用户角色和标示符信息，包括用户名、用户关联关系、用户角色、用户权限等的一种或多种信息。

指令模块103生成控制指令，包括控制对象设备、控制参数、控制开始时间、控制结束时间的一种或多种。指令模块103生成控制指令，基于自身控制装置100所提供的地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。其他关联控制装置所提供的地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。其他关联控制装置100的控制信息，包括历史发送控制指令，上一次发送控制指令，控制对象设备、控制参数、控制结果等一种或多种信息。其他关联控制装置100当前控制情况信息，包括当前是否存在控制、当前控制对象设备、控制指令、控制参数、控制结果等一种或多种信息。还有其他关联控制装置100的用户角色和标示符信息，包括用户名、用户关联关系、用户角色、用户权限等一种或多种信息。指令控制模块103结合自身控制装置100所提供所述信息以及其他关联控制装置100所提供的所述信息，生成控制指令。

所述指令控制模块103生成控制指令，首先检测是否开启控制授权，当开启了控制授权后，再从地理信息模块101、关联用户信息模块中获取信息，根据信息决定是否满足生成控制指令条件，生成控制指令。

生成控制指令的条件是，当地理信息模块101提供的地理信息为“离开家范围10米以外”，且推断信息为“持续离开”。例如当前时间为星期一上午8点，推断为“离开家去上班”；其他关联用户模块102提供其他关联控制装置100的用户角色为“家人”，例如妻子；提供的地理信息为“离开家范围10米以外”，且推断信息为“持续离开”。假设当前时间为星期一上午8点，推断为“离开家去上班”，进一步推断家庭中已无管理用户存在，并且其他关联用户模块102提供其他关联控制装置100的上一次发出的控制指令时间为昨天晚上8:00，推断今天没有发出控制指令。其他关联用户模块102提供设备200当前的控制情况，包括设备的运行或开启情况，例如空调处于运行状态，安防系统处于关闭状态。根据指令控制模块103存储的控制规则，上述条件符合生成控制指令“关闭空调，直到下一次控制指令开启为止；打开安防监测系统，直到下一次控制指令关闭为止”。

6.2方案二的完善

将方案四引入到方案二进行完善，将位置信息作为规则库的索引条件，从而加强规则库的适应性。如图10所示：

图10中，基于地理信息的物联网控制系统，包括控制装置100、物联网控制中心300和设备200，所述控制装置100具有地理信息模块101、关联用户信息模块102、指令模块103和用户标识与习惯模块104。所述地理信息模块101用于获取与控制装置100相关的地理信息，并将所述地理信息传送到关联用户信息模块102中；所述关联用户信息模块102用于接收其他控制装置100中所述关联用户信息模块102中存储的地理信息和指令模块103发出过的指令信息和当前控制情况信息；所述指令模块103根据所述关联用户信息模块102提供的包括当前控制装置100的地理信息、其他关联控制装置100的地理信息、指令信息和当前控制情况信息，并调用用户标识与习惯模块104中存储的用户以及对应的习惯信息，生成和发送控制指令到物联网控制中心300，物联网控制中心300根据控制指令控制相应的设备200。

所述控制装置100为便携式计算装置，例如手机、平板电脑、PAD等一种或多种装置。

所述地理信息模块101，包括全球卫星定位系统、通信基站定位、WIFI定位、IP定位等一种或多种定位手段和包括地理信息系统、本地电子地图、网络电子地图等的一种或多种地理空间和属性信息数据库，提供与控制装置100相关的地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。

图10　导入方案四进行改进后的方案二

所述关联用户信息模块102，包括信息发送、信息接收、信息存储，所述信息包括自身和关联用户的信息。例如自身控制装置100的所述地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，以及还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。自身控制装置100的控制信息，包括历史发送控制指令，控制对象设备、控制参数、控制结果等一种或多种信息。自身控制装置100当前控制情况信息，包括当前是否存在控制、当前控制对象设备、控制指令、控制参数、控制结果等一种或多种信息。关联用户信息包括其他关联控制装置100的地理信息，所述信息包括自身和关联用户的信息。例如自身控制装置100的所述地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，以及包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种。其他关联控制装置100的控制信息，包括历史发送控制指令，上一次发送控制指令，控制对象设备、控制参数、控制结果等一种或多种信息。其他关联控制装置100当前控制情况信息，包括当前是否存在控制、当前控制对象设备、控制指令、控制参数、控制结果等一种或多种信息。还有其他关联控制装置100的用户角色和标示符信息，包括用户名、用户关联关系、用户角色、用户权限等的一种或多种信息。

用户标识与习惯模块104存储了用户标识，以及与用户标识相对应的习惯规则。用户标识包括了用户名、用户权限、用户角色、用户编码的一种或多种；与用户标识对应的习惯规则包括：控制设备类型、名称、编码、权限、控制设备常设参数、时间、时长等的一种或多种，还可以包括根据控制设备类型、名称、编码、权限、控制设备常设参数、时间、时长等信息进行推断的规则模型，如最常用设备、最常用设备的参数模型、最常用设备时间、时长以及最佳控制模式的一种或多种。

指令模块103生成控制指令，包括控制对象设备、控制参数、控制开始时间、控制结束时间的一种或多种。指令模块103生成控制指令，基于自身控制装置100所提供的地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种信息。其他关联控制装置所提供的地理信息，包括WGS84、北京54、西安80等一种或多种空间坐标系下的空间数据和街道名、门牌号、交通灯状况、移动速度、到目的地距离和最佳路径、最近超市名称以及打折商品等一种或多种属性数据，还可以包含基于地理信息的估计信息，包括到达目的地的时间、饥饿信息、疲劳信息、天气预测信息、最佳购物清单信息等一种或多种信息。其他关联控制装置100的控制信息，包括历史发送控制指令，控制对象设备、控制参数、控制结果等一种或多种信息。其他关联控制装置100当前控制情况信息，包括当前是否存在控制、当前控制对象设备、控制指令、控制参数、控制结果等一种或多种信息。还有其他关联控制装置100的用户角色和标示符信息，包括用户名、用户关联关系、用户角色、用户权限等一种或多种信息。指令控制模块103结合自身控制装置100所提供的所述信息、其他关联控制装置100所提供的所述信息，以及用户标识与习惯模块104所提供的用户标识，以及与用户标识相对应的习惯规则，生成控制指令。

所述指令控制模块103生成控制指令，首先检测是否开启控制授权，当开启了控制授权后，再从地理信息模块101、关联用户信息模块中获取信息，根据信息决定是否满足生成控制指令条件，生成控制指令。

生成控制指令的条件是，当地理信息模块101提供的地理信息为“离开家范围10米以外”，且推断信息为“持续离开”。例如，当前时间为星期一上午8点，推断家人为“离开家去上班”；其他关联用户模块102提供其他关联控制装置100的用户角色为“家人”，例如妻子；提供的地理信息为“离开家范围10米以外”，且推断信息为“持续离开”。假设当前时间为星期一上午8点，则推断家人为“离开家去上班”，进一步推断家庭中已无管理用户存在，并且其他关联用户模块102提供其他关联控制装置100的上一次发出的控制指令时间为昨天晚上8:00，推断今天没有发出控制指令。其他关联用户模块102提供设备200当前的控制情况，包括设备的运行或开启情况，例如空调处于运行状态，安防系统处于关闭状态。根据指令控制模块103存储的控制规则，上述条件符合生成控制指令，从用户标识与习惯模块104中读取用户标识为“丈夫”，权限为“最高等级”；习惯规则为“离开家检查家电设备的断电情况，并打开安防系统的红外报警和监视摄像头功能”。最终生成的控制指令为“关闭空调，直到下一次控制指令开启为止；打开安防监测系统中的红外报警和监视摄像头，直到下一次控制指令关闭为止”。

7　成果情况

由于智能家居在领域内上属于概念产品，尽管有些公司也推出了一些智能家居的产品，但市场总体应用仍然较少，市场尚不成熟，且基于成本的考虑，本课题研究成果没有进一步实物化的必要，但本课题研究获得的技术方案，已经向国家知识产权局提交了4项中国发明专利申请，分别通过系统结构、运行方法、优化运行和效果等方面进行了布局型申请，通过专利申请确立了研究成果的先占权和保护。所申请的专利列表如下。

表4　专利申请列表

（本文根据2014年广东创新工程师培训班相关材料整理而成；编辑：潘慧、梁文）