智能家居的六域场景模型系统设计

浦贵阳，孙红春，王亚莱，陈进利

（中移（杭州）信息技术有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

从以产品为中心，逐步演变到以人为中心的“生态人居”，智能家居行业已经从单一的家居智能化延伸到以“全屋智能+智慧社区”融合的空间智能化时代。空间智能化，互联互通是核心基础，没有互联互通，产品与产品之间是冷冰冰的机器。而互联互通的内核也已由传统的设备互联互通扩展到以人为中心，包括设备与周边环境的多维度全场景互联互通。贯通设备生态、为应用场景提供交互入口的场景引擎与场景应用管理平台，则为空间智能化的实现提供了保证。

1 现有场景联动方式及问题

1.1 现有场景联动方式

目前在智能家居场景控制领域，有两大类系统。一类为基于IFTTT的智能设备为中心的系统：用户通过手机端APP按键操作添加设备，设置设备参数，生成联动规则，存储到服务器中。优点是用户可以设置符合个人意愿的定制化场景，缺点则是随着设备种类和数目的增多，创建一个场景，需要用户在APP端做很多按键点击操作，较为繁琐；或者是系统预置场景模板到云服务平台，存储场景模板到智能家居设备的存储器中，当网关获取到设备上报消息时，通过对比该设备所处的场景类型，来确定是否有对应的场景模板。但是场景模板毕竟是有限的，随着设备数量和参数数量不断增多，场景模板的维护会随之遇到瓶颈。除此之外，用户想要的场景组合并不一定就是模板库中设定的组合，因此并不能真正实现用户需要的自定义场景。

另一类系统则是通过指纹匹配判断不同家庭成员，从而触发对应家庭成员的场景；或者通过检测设备所处的环境，一旦环境变化到某个阈值、检测到家庭成员所处的空间位置不同，对应触发不同场景。这类系统的缺陷是场景触发种类单一，仅仅是人、环境或空间中的一种到两种，极大限制了智能家居场景的智能化，用户体验不够友好。

1.2 现存问题

目前智能家居场景中，场景的触发条件并不能同时做到根据不同时间、不同环境、不同家庭成员角色来自动切换。除此之外，智能场景的动作组成元素只能是设备，没有实现其他场景、某项服务、消息推送等相互协同，“智能化”大打折扣，不能真正满足用户实际需要，用户体验受到影响。具体概括为：

第一，场景能力弱。设备联动规则只涉及设备之间及简单的时间规则，无法设计出可根据用户所处环境感知而动态变化的场景，给用户带来智能化弱、扩展性低的印象。

第二，场景库缺乏。缺乏丰富的预置场景库，大部分场景都需要用户从头创建，用户学习使用门槛高。

第三，场景创建过程复杂。场景只能在APP上创建，操作步骤复杂且无法复制，无法支撑B端用户运维。

2 六域场景模型的联动方案

如图1所示，设计实现基于六域模型的增强全屋智能场景平台，在社区和家居场景联动规则的设备基础上，引入人、空间、时间、环境、服务五大元素，设计和预置丰富的全屋智能场景推荐模板，给场景规则添加全面的上下文信息，让规则执行时可以更加智能化。六域模型增强版社区联动智能家居场景，该场景模板可后台可视化生成，解决了用户手动创建场景时操作不便、体验较差的问题。

图1 六域场景模型原理图Figure 1 Schematic diagram of the six-domain scenario model

2.1 六域场景模型操作系统

如图2所示，打造了泛家庭全宅智能六域场景模型统一操作系统，研发了一个云脑，定义、编排和调度泛家庭全场景应用，打造泛家庭全场景引擎能力中心。一块智屏联动多个场景智能，基于强大的边缘智能与丰富的5D多模态交互方式，自主研发创新型家庭中控设备，打造家庭原生嵌入式多模态入口。通过跨协议跨厂家的精品设备接入，实现统一生态建设；通过家庭原生嵌入式多模态入口实现以智屏为中心的控制入口；通过泛家庭全场景引擎能力中心实现场景规则控制和生活服务的智慧云脑。智慧云脑通过统一应用加载规范、统一六域场景模型、统一物模型对这个体系进行智能控制。智能硬件通过Wifi、ZigBee3、Bluetooth和系统通信。近场通过coaps实现绑定与设置超级面板展示逻辑；远场通过https+MQTTS实现管控设备与场景及与超级面板多屏互动。

图2 基于六域场景模型的泛家庭智能操作系统Figure 2 Pan-home intelligent operating system based on six-domain scene model

2.2 平台总体运行架构

如图3所示，平台整体运行架构由泛家庭场景应用平台、泛家庭连接平台、设备端、用户入口四部分组成。社区设备和家居设备通过标准协议或者非标准协议连接到本地多形态边缘盒子，进行本地控制和信息处理。经过Andlink协议连接到泛家庭链接平台进行设备事件、静态关系处理。设备执行引擎通过二级消息服务器、缓存数据、持久化数据关联到场景执行引擎，实现事件匹配、条件检测和指令生成，经过短信、推送等外部服务插件将控制指令下发到设备执行引擎。设备和场景维护模块包含设备维护、场景生成、套装生成、房屋管理、客户管理等子模块。前端通过行业客户后台、专用APP、客户APP、装维APP等进行跟踪使用相关流程。

图3 场景引擎总体架构Figure 3 Overall architecture of the scene engine

2.3 基于六域模型的系统联动

针对用户自定义场景需要选择各种不同设备，针对每款设备需要设置不同参数，每个参数又可以设置多个值的繁杂情况，基于设备、人、环境、服务和时间几个维度，系统预置了丰富的场景模板，供用户使用。如回家模式：打开灯、播放音乐、打开空调和待办事件提醒等。当然，如果这些模板不符合用户的个性化需求，则用户还可以修改场景模板或者完全自定义场景。

场景模板或自定义场景逻辑上可以分为三部分：触发、条件和动作。触发是场景入口，只有触发满足，系统才会去判断条件和动作。

2.3.1 触发

在本系统中，触发不仅仅是设备，也可以是人、空间、时间和环境。当某个设备被人为手动触发，或者到达某个时间点自动触发，设备将触发参数信息上报至平台，平台自动匹配该设备参数所对应场景，并进一步判断条件是否满足，最后决定是否下发动作指令到指定设备或者开启某项服务、联动其他场景，或者开启消息推送等。系统中的触发条件还可以是人，如不同家庭成员回家，通过智能门锁匹配指纹，指纹信息上报至云平台，通过对比已存储的家庭成员指纹信息，区分不同家庭成员，从而触发不同场景。如爸爸回家，播放经典老歌，并打开电视机；女儿回家，则播放流行音乐并打开空调等。系统中的触发还可以是家庭成员所处的不同空间，从而触发不同场景，如当红外幕帘设备检测到家庭成员离家，则触发安防布控场景；当检测到家庭成员切换了不同房间，则触发对应的场景等。当然，系统中的触发还可以是时间，如果用户设定了定时触发某个场景，一旦到达用户设定的时间，就会触发该场景；系统还可以自动判断，如果是白天，用户开门不会触发开灯场景，晚上开门则会触发开灯场景等。最后，系统中的触发还可以是环境：温湿度传感器设备会定时检测房间温度和湿度，当温度低于某个阈值，湿度大于某个阈值时，判定为下雨天，自动关闭智能窗户，晾衣架开启烘干模式。

2.3.2 条件

同上文所述的触发，当触发已经满足，则需要判断预置场景中的条件是否满足，本系统中的条件可以是设备、空间、时间、服务和环境。当触发已满足，平台会判断所处的场景模板中对应的条件是否满足。如果满足，则会下发场景对应的动作指令到对应的设备，或者开启相应服务、消息推送和联动其他场景等；如果不满足，则不会执行相应的动作。

2.3.3 动作

系统中的动作可以是设备、某项服务、消息推送或者其他场景。当系统中某个触发满足，则需要判断该触发所对应的场景模板中的条件是否满足。如果条件满足，平台会下发对应的设备指令到对应的设备，从而触发该智能场景；或者会开启某项对应的服务，如该用户订购了快递上门服务，且场景动作中配置了该服务，则会开启该服务；动作还可以是消息推送，如果用户开启了短信推送或者APP消息推送，则如果触发，条件均满足，用户会收到消息推送；最后，动作还可以是其他场景，也就是触发，条件满足时，会执行其他一个或多个场景，实现场景之间的联动。

3 AI赋能的场景联动应用举例

AI中台赋能六域场景模型，通过AI能力中台的人脸感知、人体行为分析、图像语义、视频挖掘、3D视觉五大技术向家庭中的图像理解、人像感知、多传感器融合与决策控制技术演进，储备海量算法能力仓库，孵化家庭领域的计算机视觉专有能力，结合多场景、多领域应用，赋能智慧社区、全屋智能的多场景联动服务。

通过SDK和事件订阅，分别赋能场景云平台和超级面板，完成AI事件接入场景引擎。应用于社区人脸识别通行，触发回家模式；车牌识别场景，触发家居电源设置；呼救报警场景，触发社区养老关爱服务；摔倒报警场景，触发老人上门紧急救护服务。随着整个产业的发展，AI赋能的场景联动应用会越来越丰富。

4 结语

本系统在现有智能家居场景仅仅基于设备这一维度基础上，加入了人、空间、时间、环境和服务五个维度，提出增强普通场景的六域模型场景，可以根据不同家庭成员、家庭成员所处的空间、时间和环境等，智能触发不同场景，使得智能家居场景体验更加丰富，更加人性化，用户体验更加丰富。

其次，相较于普通的基于设备维度的系统，本系统中用户既可以选择系统预置的场景模板，也可以对其进行编辑形成自己个性化的场景。这样既避免了用户手动添加大量设备、设置各种参数的繁杂操作，又能设置符合个人意愿的场景，提升了用户体验。当然，用户也可以不通过APP操作添加各种设备、设置参数和设置完全个性化的场景。除此之外，本系统场景中的动作不仅仅是设备，还可以是其他场景、某项服务或消息推送。智能家居六域场景模型系统，场景动作组成更加多元化，用户体验更加丰富，能够实现场景之间的智能联动。