智能家居產(chǎn)品大家耳熟能詳，智能音箱、智能門(mén)鎖、掃地機器人、智能照明等等，但若要回答一個(gè)原始問(wèn)題——智能家居是什么？恐怕答案莫衷一是，這取決于我們談?wù)撝悄芗揖拥臅r(shí)候，是將其視為一個(gè)產(chǎn)品/技術(shù)、一個(gè)系統方案、一個(gè)業(yè)務(wù)、還是一個(gè)生態(tài)。本期深度報道，我們邀請行業(yè)內的領(lǐng)先廠(chǎng)商和行業(yè)人士，從不同角度討論智能家居產(chǎn)業(yè)的趨勢和機遇。
從單品時(shí)代走向智能化、場(chǎng)景化方案時(shí)代
如果說(shuō)消費者對于智能家居的認識是建立在種類(lèi)繁多的智能產(chǎn)品之上，那么接下來(lái)成熟的場(chǎng)景化方案或許能讓消費者對智能家居的認識更加立體。四川長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )科技有限責任公司（下文簡(jiǎn)稱(chēng)長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )）物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部總經(jīng)理姜海洋說(shuō)道，從2013年至今，智能家居經(jīng)歷了眾多風(fēng)口，包括互聯(lián)網(wǎng)電視、智能音箱等爆款單品之爭，操作系統、服務(wù)應用等生態(tài)構建，有被資本、廠(chǎng)商追捧時(shí)的高光時(shí)刻，也有因體驗差、不智能、低價(jià)競爭導致的市場(chǎng)低谷。
圖注：四川長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )科技有限責任公司物聯(lián)網(wǎng)事業(yè)部總經(jīng)理姜海洋
前期智能家居的主旋律在硬件設備普及和連接上，如今在5G和物聯(lián)網(wǎng)等產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的趨勢下有望從智能單品進(jìn)入AI智能時(shí)代，并改善前期的標準互通問(wèn)題、網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題、接口和格式壁壘問(wèn)題等等，都讓智能家居產(chǎn)品由單一的信息孤島的閉環(huán)模式走向真正的標準化物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。
目前市面上很多時(shí)候都是大量產(chǎn)品的強行連接，功能重復堆砌，讓用戶(hù)迷失在一堆單品中間，交互體驗差。我們所看到的用戶(hù)期望，應該是把產(chǎn)品回歸為用戶(hù)所用的本質(zhì)，產(chǎn)品必須為痛點(diǎn)買(mǎi)單，做到功能簡(jiǎn)單，性能穩定，多場(chǎng)景無(wú)縫融合，自然交互，提升用戶(hù)使用黏性和滿(mǎn)意度。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是用戶(hù)上手難度趨近零，用戶(hù)滿(mǎn)意度趨近百分百。
基于不同用戶(hù)場(chǎng)景，長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )致力于打造家庭全帶寬綜合業(yè)務(wù)解決方案，搭配不同技術(shù)方案和產(chǎn)品形態(tài)，為用戶(hù)帶來(lái)輕松便捷的智能家居新體驗。
窄帶部分，長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )聚焦在安防和智能控制兩大方向，提供智能插座、紅外人體、門(mén)磁、煙感等設備。倡導“輕智能”的理念，“輕”是對消費者而言，價(jià)格合理，AI智能管理，無(wú)需過(guò)多人工干預，讓消費者享受科技進(jìn)步帶來(lái)的生活便利和安全保障。
寬帶部分，依托5G、Wi-Fi 6的高帶寬網(wǎng)絡(luò )接入和覆蓋能力，與音視頻收看、監控、VR等大帶寬場(chǎng)景相結合，打造各類(lèi)智能融合產(chǎn)品，比如5G+IPC、超高清機頂盒+遠場(chǎng)語(yǔ)音、Wi-Fi+NAS存儲+語(yǔ)音控制+Zigbee等，為用戶(hù)提供從輕量級控制到復雜應用的完整體驗。
圖注：長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )家庭全帶寬綜合業(yè)務(wù)解決方案
對于人工智能、大數據、5G技術(shù)運用，長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )也做了很多努力。比如在功耗管理、傳感器檢測、狀態(tài)判定等多個(gè)領(lǐng)域都有自研的核心算法，能夠保證產(chǎn)品在使用過(guò)程中功耗更低、檢測更準、穩定性更高。同時(shí)長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )公司注重大數據分析和用戶(hù)行為分析等在場(chǎng)景上的定義和自動(dòng)化上的應用。
長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )的理念是“輕智能”，倡導產(chǎn)品給消費者帶來(lái)舒適的生活體驗的同時(shí)又感覺(jué)不到它的存在，不會(huì )為產(chǎn)品煩心。采用簡(jiǎn)約化人性化的設計理念，或者說(shuō)AI化的理念，極簡(jiǎn)的交互和智能的引導無(wú)需更多的人工干預，即可享受產(chǎn)品帶來(lái)的貼心服務(wù)，就像一個(gè)善解人意的管家一樣。采用人機交互結合智能算法，讓產(chǎn)品時(shí)刻學(xué)習用戶(hù)習慣，做到更懂用戶(hù)、更懂需求。
在終端產(chǎn)品通信協(xié)議方面，姜海洋表示，長(cháng)虹網(wǎng)絡(luò )更傾向于標準化的鏈接協(xié)議，如Zigbee 3.0、LoRaWAN、NB-IoT等，從根本上解決不同品牌產(chǎn)品互聯(lián)互通的技術(shù)障礙，提升用戶(hù)操作體驗。產(chǎn)品通過(guò)相應的技術(shù)聯(lián)盟認證，如Zigbee 3.0認證，做到和其他廠(chǎng)家產(chǎn)品的互聯(lián)互通，打破閉環(huán)模式。同時(shí)，產(chǎn)品支持與谷歌，亞馬遜和華為等生態(tài)的融合。在產(chǎn)品體系設計采用模塊化和強包容的理念，云端、手機應用和產(chǎn)品支持多種形式的對接?？蛻?hù)可以單獨選擇其中任何一個(gè)或幾個(gè)部分。
對于5G技術(shù)，姜海洋認為5G的三大特性——大帶寬、海量連接和超低時(shí)延，可為其帶來(lái)更為充滿(mǎn)想象的產(chǎn)品創(chuàng )意空間。例如，智能家居與家庭網(wǎng)絡(luò )覆蓋技術(shù)的結合，利用Mesh技術(shù)可實(shí)現智能家居的全屋分布式控制，超高清IPC監控與5G網(wǎng)絡(luò )的結合，帶來(lái)前所未有的畫(huà)質(zhì)體驗和延時(shí)效果。同時(shí)，依托云端平臺和終端邊緣計算節點(diǎn)，實(shí)現AI賦能，構建更為復雜的應用場(chǎng)景，比如家庭看護、云課堂、個(gè)人助理等。
多協(xié)議共存、多協(xié)議連接變得更加普遍
互聯(lián)互通或許是智能家居一直存在的問(wèn)題，無(wú)論是國內還是國外，都存在多生態(tài)、多平臺的現狀，不同產(chǎn)品之間無(wú)縫連接還不能完美解決，天貓精靈不能喚醒小米電視，蘋(píng)果設備無(wú)法在谷歌語(yǔ)音助手下實(shí)現操作，這與萬(wàn)物互聯(lián)的愿景背道而馳。之所以出現這種情況，有分析認為，一是因為各個(gè)廠(chǎng)商更看重產(chǎn)品的使用體驗；二是產(chǎn)品的授權問(wèn)題；再者就是目前仍以培養消費者剛需為主?；ヂ?lián)互通的問(wèn)題同樣反映在無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議上，相對于生態(tài)/平臺互聯(lián)互通的暫時(shí)無(wú)解，無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的互聯(lián)互通可以通過(guò)多協(xié)議方案緩解。
1、多協(xié)議方案需求提升
Silicon Labs亞太區IoT營(yíng)銷(xiāo)高級經(jīng)理陳雄基表示，智能家居應用沒(méi)有一種協(xié)議能成為絕對主流，藍牙、Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave、Thread和專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )都具有不同的特性。為了充分利用各種協(xié)議的優(yōu)勢，優(yōu)化智能家居設備的性能、功耗和效率，對多協(xié)議連接技術(shù)的需求與日俱增。因此，智能家居的一個(gè)趨勢是：多協(xié)議連接變得更加普遍。在這樣的趨勢下，需要一種支持多種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議的芯片，對于終端廠(chǎng)商而言，這種芯片在成本和產(chǎn)品尺寸上的益處是顯而易見(jiàn)的。Silicon Labs的Wireless Gecko第二代平臺就可以提供具有動(dòng)態(tài)多協(xié)議連接能力的無(wú)線(xiàn)解決方案，例如EFR32MG21、EFR32MG22E和EFR32BG22等SoC產(chǎn)品都支持多個(gè)協(xié)議?；诙鄥f(xié)議SoC進(jìn)行設計，可以將無(wú)線(xiàn)子系統的材料清單（BOM）減少多達40％，可以簡(jiǎn)化印制電路板（PCB）的設計，并且可以通過(guò)使用RF共存方法消除多個(gè)無(wú)線(xiàn)電之間的潛在干擾。
EFR32BG22支持新的藍牙5.2規范、藍牙測向和藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )，其功耗非常低，可以使藍牙產(chǎn)品的電池續航時(shí)間達到10年，從而滿(mǎn)足智能家居等物聯(lián)網(wǎng)應用對性?xún)r(jià)比的要求。EFR32MG22是專(zhuān)為Zigbee Green Power（綠色能源）應用而優(yōu)化的最小尺寸、最低功耗的SoC，是使用紐扣電池或通過(guò)能量收集供電的Zigbee設備的理想選擇，其目標應用包括智能家居傳感器、照明控制等。Silicon Labs對WirelessGecko第二代平臺的芯片、軟件和解決方案開(kāi)發(fā)賦予長(cháng)期承諾，這使得客戶(hù)能夠去實(shí)現先進(jìn)的設計，升級到新的產(chǎn)品功能，并重復利用其硬件和軟件投資（這是單點(diǎn)解決方案所無(wú)法做到的）。
圖注：Silicon Labs亞太區IoT營(yíng)銷(xiāo)高級經(jīng)理陳雄基
2、實(shí)現聯(lián)網(wǎng)安全，同時(shí)兼顧產(chǎn)品特性
另外，陳雄基表示，智能家居的另一個(gè)趨勢是：更強大但影響較小的安全性。這里的影響是指不能在實(shí)現安全性的同時(shí)對電池壽命、帶寬、CPU使用率和系統成本等產(chǎn)生不可接受的影響。
Silicon Labs一直致力于在這方面進(jìn)行深入研究，其Z-Wave SmartStart等新技術(shù)使智能家居技術(shù)更易于部署且更加安全。SmartStart建立在Z-Wave行業(yè)領(lǐng)先的S2安全框架上，該框架是與網(wǎng)絡(luò )安全防黑客專(zhuān)家共同開(kāi)發(fā)的，為已經(jīng)完備的Z-Wave設備提供了更高的不可穿透性。通過(guò)在本地為家庭設備以及在集線(xiàn)器或網(wǎng)關(guān)中為云功能提供安全的通信，S2完全消除了設備在網(wǎng)絡(luò )中被黑客入侵的風(fēng)險。此外，Silicon Labs還于2020年3月推出了全新的SecureVault技術(shù)，該技術(shù)憑借當前最先進(jìn)的硬件和軟件安全保護功能組合，可以幫助物聯(lián)網(wǎng)設備制造商提高產(chǎn)品安全性、簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)并加快上市時(shí)間。
無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議LoRa推動(dòng)智能家居差異化設計
未來(lái)智能家居仍然是多種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議并存，沒(méi)有可以通吃智能家居的唯一無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，只有符合場(chǎng)景和用戶(hù)需求的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議，在這樣的情況下，LoRa以新姿態(tài)進(jìn)入智能家居領(lǐng)域。
Semtech中國區銷(xiāo)售副總裁黃旭東（Mike Wong）表示，智能家居是一個(gè)歷史悠久、但還在持續增長(cháng)且不斷創(chuàng )新的市場(chǎng)。從商業(yè)模式來(lái)看，無(wú)論是開(kāi)發(fā)商先期集成、還是裝修公司全屋整裝、以及消費者單品購買(mǎi)（DIY），這幾個(gè)市場(chǎng)都在快速發(fā)展，Semtech及伙伴也提供相應的支持；從技術(shù)趨勢來(lái)看，諸如Wi-Fi、Zigbee、Z-WAVE和藍牙等技術(shù)已經(jīng)在智能家居中得到了廣泛的應用，但是LoRa的低功耗和廣覆蓋能力，正在使其從各種無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議中脫穎而出，提供智能家居應用一個(gè)全新的、具有差異化和優(yōu)化功能的技術(shù)。
圖注：Semtech中國區銷(xiāo)售副總裁黃旭東（Mike Wong）
實(shí)際上LoRa已經(jīng)加快了在智能家居的商業(yè)化。Semtech公司的LoRa技術(shù)和芯片產(chǎn)品在全球物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域內得到了廣泛的應用，諸如柚石科技（YoSmart）等公司采用LoRa器件一直在深耕智能家居這個(gè)市場(chǎng)，并已經(jīng)取得了不俗的業(yè)績(jì)。柚石科技利用LoRa器件開(kāi)發(fā)了YoLink消費級智能家居套件，它包括一系列傳感器，用于移動(dòng)追蹤、門(mén)鎖管理、車(chē)庫門(mén)監控、燃氣/水閥使用、管道泄漏檢測和電源插座監控等應用。該解決方案可與現有的家庭基礎設施無(wú)縫集成，并提供包括能源使用量和使用狀態(tài)在內的實(shí)時(shí)數據。此外，門(mén)鎖和管道泄漏傳感器會(huì )提醒房主注意潛在的風(fēng)險，讓用戶(hù)對其家居安全性感到放心，并能夠迅速做出反應以防止威脅的產(chǎn)生。
1、LoRa智能家居器件LLCC68d
Mike Wong介紹，Semtech在中國宣布推出全新的LoRa智能家居器件（LLCC68d），從而將LoRa的市場(chǎng)應用范圍從以行業(yè)類(lèi)低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）為主，大幅度擴展到智能家居、社區和消費者應用。LLCC68d收發(fā)器可為室內和鄰近區域內的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設備提供低功耗和穩定的覆蓋，以連接用于安全防護、環(huán)境監測和提供便利等應用場(chǎng)景的無(wú)線(xiàn)傳感、控制設備。新的LoRa智能家居芯片LLCC68d兼容國際LoRa聯(lián)盟（LoRaAlliance）標準LoRaWAN?協(xié)議，可滿(mǎn)足諸如智能鎖和照明等低延遲智能家居應用，實(shí)現了低成本網(wǎng)絡(luò )擴展，并在今天的物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中為許多基于LoRaWAN的B2B和B2C解決方案提供了橋梁。
這款新型收發(fā)器可支持電池供電無(wú)線(xiàn)傳感、控制設備。它具有600nA的休眠電流和4.6mA的工作接收電流功耗等級。借助其對低功耗局域網(wǎng)（LAN）使用場(chǎng)景LoRa調制模式，以及針對傳統使用場(chǎng)景的（G）FSK調制的支持，該器件可與現有的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò )兼容，并且還可以支持專(zhuān)有通信協(xié)議。
2、LoRa為廠(chǎng)商、用戶(hù)帶來(lái)更多價(jià)值
在智能家居市場(chǎng)中，無(wú)論是專(zhuān)業(yè)的電氣工程師，還是可能沒(méi)有電子技術(shù)基礎的消費者，他們的共同需求都是易于安裝和即插即用的便捷性、不受建筑材料及形態(tài)影響的無(wú)線(xiàn)連接能力、能夠長(cháng)達數年不用維護的電池續航能力、以及可以從室內擴展到建筑周邊的全面覆蓋。而LoRa技術(shù)的低功耗和長(cháng)距離特征，加上LoRaWAN協(xié)議帶來(lái)的互聯(lián)互通，可以完全滿(mǎn)足這些專(zhuān)業(yè)用戶(hù)和最終消費者的需求，同時(shí)還提供組網(wǎng)靈活、以及可以跟蹤監控室外資產(chǎn)、老人/小孩、寵物等附加功能，從而支撐智能家居系統提供更多的價(jià)值。
隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)和智能化技術(shù)及應用的發(fā)展，無(wú)處不在的聯(lián)網(wǎng)和智能成為了一枚硬幣不可分割的兩面，因此Semtech采用了多層次的物聯(lián)網(wǎng)和智能化融合策略，并通過(guò)與各領(lǐng)域內的伙伴協(xié)作，實(shí)現兩者協(xié)同發(fā)展。Semtech為了推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)與人工智能/軟件算法的融合，提供了LoRa Cloud這一簡(jiǎn)便易用的云服務(wù)，它提供復雜的解決方案組件，并將其轉換為API調用，使用戶(hù)可以在LoRa網(wǎng)絡(luò )之上快速開(kāi)發(fā)各種智能應用。除此之外，Semtech在中國有很多合作伙伴都在云端提供人工智能和各種應用算法，他們與基于Semtech的LoRa技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )相結合，形成了一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)/智能化大生態(tài)，并促進(jìn)了各自的發(fā)展。
智能家居的健康、安全功能將更受關(guān)注
隨著(zhù)5G、AI、云計算等技術(shù)的發(fā)展，智能化產(chǎn)品已經(jīng)滲透到我們生活的方方面面，智能家居的發(fā)展已經(jīng)勢在必行。近幾年，智能家居是以住宅為平臺，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件系統、云計算平臺構成的家居生態(tài)圈，通過(guò)數據收集，分析用戶(hù)行為數據，從而為用戶(hù)提供個(gè)性化的服務(wù)。而在所有智能家居中，家電智能化的比較多，可以說(shuō)現在我們的生活中已經(jīng)出現了很多智能家電的身影，比如我們可以遠程通過(guò)智能手機、智能音箱指揮掃地機器人、電視機等家電的工作。
傳統家電行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)放緩，多數傳統品類(lèi)呈現了下滑趨勢。據資料顯示，全球智慧家庭市場(chǎng)空間預計2023年將增長(cháng)到1570億美元。艾邁斯半導體（ams）認為，從智能家居的細分領(lǐng)域來(lái)看，除了智能家電，智能安防、智能照明、智能音響等市場(chǎng)也在不斷擴大。
智能安防在家庭中也逐漸扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色，像智能門(mén)鎖、智能攝像機、智能安防傳感器等或將成為下一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)，尤其是在一些有老人和孩子的家庭，他們對于智能安防類(lèi)產(chǎn)品的需求會(huì )更大。特別是在新冠肺炎疫情暴發(fā)以后，人們對于健康和安全的關(guān)注度會(huì )更大，因此，消費者對于智能設備的需求將更加強烈。人們更加希望在特殊時(shí)期，智能設備可以代替人工勞動(dòng)，或是希望智能設備更好地保護人們安全，例如，為了避免人直接接觸電梯按鍵的無(wú)接觸智能乘梯解決方案，實(shí)現園區內電梯、門(mén)禁、攝像頭、藍牙等設備的互聯(lián)管理，住戶(hù)通過(guò)手機APP、微信小程序或者手機藍牙即可遠程呼叫電梯。
不管是哪種智能家居，都需圍繞用戶(hù)需求，讓智能家居的場(chǎng)景真正懂人性，所有用戶(hù)指令，都將圍繞自身與家庭的需求，進(jìn)行場(chǎng)景生成。只有真正從用戶(hù)體驗出發(fā)，智能家居行業(yè)才能走得更長(cháng)遠。
提升智能產(chǎn)品使用體驗，傳感器角色加重
艾邁斯半導體（ams）是全球領(lǐng)先的先進(jìn)傳感器解決方案設計和制造商，眾多全球領(lǐng)先制造商均憑借艾邁斯半導體的傳感技術(shù)實(shí)現先進(jìn)系統的設計?！皞鞲屑瓷睢?ams致力于創(chuàng )建使設備和技術(shù)更智能、更安全、更易用、更環(huán)保的傳感器解決方案。
ams認為，目前智能家居還沒(méi)有快速推廣和應用的原因之一就是行業(yè)內缺乏統一的通信協(xié)議標準。智能家居的理想形態(tài)一定是多場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)的全屋智能。雖然目前智能家居眾多單品放量，但由于品牌眾多、通信協(xié)議復雜，智能家居生態(tài)處于割裂狀態(tài)，設備之間相互獨立，用戶(hù)體驗相對單一。
另一個(gè)原因就是安全問(wèn)題。由于智能家居應用場(chǎng)景的特殊性與私密性，安全問(wèn)題便成了擺在行業(yè)面前的一大難題。而這主要分為三個(gè)方面，即平臺安全、設備安全和通信安全。平臺安全主要是指智能家居平臺存在的各類(lèi)安全問(wèn)題，包括用戶(hù)身份認證、設備訪(fǎng)問(wèn)控制、設備聯(lián)動(dòng)安全等方面；設備安全研究主要集中在設備固件漏洞挖掘和設備側信道分析等方向；通信協(xié)議安全主要用于保護用戶(hù)敏感信息在傳輸過(guò)程中不被泄露或竊取。因此，通信安全研究主要集中在協(xié)議漏洞挖掘和網(wǎng)絡(luò )使用分析。
用戶(hù)的認可是智能家居快速推廣和應用的一個(gè)要點(diǎn)。廠(chǎng)商可以從用戶(hù)的角度出發(fā)，現在的一些智能家居產(chǎn)品只是專(zhuān)注于自身技術(shù)和功能的實(shí)現，對用戶(hù)體驗重視不夠，因此用戶(hù)會(huì )產(chǎn)生一種“高大空”的感覺(jué)。真正的智能家居要圍繞用戶(hù)需求，以對家庭的關(guān)愛(ài)為主導，并可以通過(guò)云端的計算了解用戶(hù)行為并反饋，形成雙向的人機交互。
針對這些問(wèn)題，ams接下來(lái)會(huì )嘗試創(chuàng )新一些適用于智能家電的傳感方案，并大力推進(jìn)與方案廠(chǎng)商、家電廠(chǎng)商的合作，協(xié)助客戶(hù)研發(fā)各類(lèi)新型的產(chǎn)品。
1、智能家電或成為行業(yè)發(fā)展的突破口
智能家電很有可能率先成為智能家居的突破口。隨著(zhù)生活水平的提高，消費者對智能化的需求也越來(lái)越高，一些系統穩定、體驗感強的智能家電越來(lái)越被認可。而在全部的智能家居應用中，智能影音和娛樂(lè )類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)份額約40%，智能電視、智能投影、智能音響類(lèi)產(chǎn)品市場(chǎng)增長(cháng)迅速。
家電的智能化要根據周?chē)h(huán)境的不同自動(dòng)做出響應，不需要人為干預，這種自動(dòng)感知周?chē)h(huán)境，必然少不了傳感器的參與。因此先進(jìn)的傳感技術(shù)是支持智能家居發(fā)展的重要因素。目前有四類(lèi)傳感器應用在智能家電上，分別是紅外對管、接近傳感器、1D ToF傳感器（區別于3D ToF）和三角距離傳感器。其中，紅外對管和接近傳感器具有成本小、功耗低的優(yōu)勢，但容易受到外界因素影響。比較適用在智能家居的自動(dòng)翻蓋和自動(dòng)掀馬桶圈的衛浴、自動(dòng)水龍頭等對精度要求不高的場(chǎng)景。1D ToF傳感器的價(jià)格偏貴，但性能較高，適用在掃地機器人的障礙物識別和樓梯檢測；智能電視的人體靠近檢測；智能燈的靠近點(diǎn)亮；投影儀的人眼保護以及自動(dòng)對焦功能；3D智能門(mén)鎖等應用場(chǎng)景。
除了傳感技術(shù)，人工智能、5G、大數據等技術(shù)都是推動(dòng)智能家居發(fā)展的關(guān)鍵。因為智能家居不僅提供了傳統家居的居住功能，同時(shí)還兼備了設備網(wǎng)絡(luò )化、設備信息化、設備自動(dòng)化，具備全方位交互信息的功能。比如，人工智能中的語(yǔ)音識別、圖像識別等基礎技術(shù)，是智能家居的標準配置。5G速度快、頻段多、功耗低和低時(shí)延的特點(diǎn)，使智能設備之間的“感知”更精確更迅速，這有利于提高整個(gè)智能家居控制系統的智慧化程度。
圖注：1D ToF傳感器TMF8801結構
2、1D ToF傳感器在智能家居的應用多樣化
ams針對智能家居市場(chǎng)推出了包括0.1℃的高精度溫度傳感器AS6200，可以做溫度控制，實(shí)時(shí)記錄房間的溫度，從而通知空調等家電做出調整；應用于智能照明方案的AS7221，可以自動(dòng)調整室內的燈光亮度和色溫；1D ToF測距方案TMF8801/TMF8701用于智能掃地機器人的避障、3D方案可以用于智能門(mén)鎖、光譜方案用于知道洗衣機衣物是否清晰干凈等。
ams非?？春?D ToF傳感器在智能家居中的應用，其相比其它傳感器具有很多優(yōu)勢，比如可識別多個(gè)物體、精度高、監測距離較遠、可自動(dòng)校準、抗污能力強等等。以ams的新產(chǎn)品TMF8801為例，其內置算法可以根據測量的結果，自動(dòng)切換近距和遠距離模式，使近距和遠距的距離計算更加精準。2cm~2.5m檢測距離，可以給智能家電提供了更大的設計空間。
眾所周知，看電視的距離關(guān)系著(zhù)眼部健康，離電視越近，眼內的直肌收縮力也愈強，也就愈容易造成視疲勞，特別是自控力不足的小孩子，不自覺(jué)地就會(huì )被電視吸引，越靠越近。我們試想一下，可否在電視中裝一個(gè)能夠測量人是否接近的方案，一旦有人出現在電視前一定范圍內，電視就會(huì )自動(dòng)提醒或調解亮度或關(guān)閉顯示器，以此來(lái)達到保護視力的目的?，F在市場(chǎng)上的部分激光電視，為了防止人靠近激光發(fā)射端傷害人眼，已經(jīng)加了距離類(lèi)的感應傳感器。
除了人體接近檢測外，1D ToF傳感器還可以搭配智能電視的攝像頭實(shí)現自動(dòng)對焦功能。目前主流的相機對焦方案有兩種，一種是基于CCD半導體成像器件的聚焦方案，其利用物體光反射的原理，物體反射回來(lái)的光被相機上的傳感器CCD接收，通過(guò)計算機處理，帶動(dòng)電動(dòng)對焦裝置進(jìn)行對焦。隨著(zhù)相機的像素越來(lái)越高，對焦時(shí)間會(huì )越來(lái)越久。另一種是測距的對焦方案，使用1D ToF傳感器，可以直接給出對焦距離，這提高了對焦速度，相對于其他對焦方案速度更快，成本也更低。
總之，隨著(zhù)智能家居的不斷發(fā)展，傳感器也將迎來(lái)更廣闊的發(fā)展前景?！耙詡鞲衅鹘鉀Q方案打造完美世界”一直是ams的使命，而智能家居是打造世界的第一環(huán)，未來(lái)ams繼續在智能家居行業(yè)發(fā)力，把芯片做的越來(lái)越容易使用，且擁有更多創(chuàng )新功能，以我們自己的方式推進(jìn)智能家居進(jìn)一步升級，從而讓用戶(hù)獲得更好的體驗。
先進(jìn)IP方案推動(dòng)人工智能在智能設備中的應用
人工智能（AI）的介入使得智能設備實(shí)現可自主判斷和決策，隨著(zhù)技術(shù)突破，AI引起全世界熱潮，普遍認為人工智能時(shí)代即將來(lái)臨，而Imagination Technologies的IP方案可為這個(gè)目標提供有力的技術(shù)支撐。
目前，消費者正迅速地了解真正的AI所帶來(lái)的好處，他們將對設備的智能化程度提出更高的要求，這將導致對內置AI功能的新型智能家電的需求激增。Imagination Technologies資深產(chǎn)品總監Andrew Grant表示，“隨著(zhù)終端客戶(hù)對其供應商的要求越來(lái)越高，我們看到了一種普遍的趨勢。通過(guò)研究我們發(fā)現，在這些市場(chǎng)中終端客戶(hù)需要高質(zhì)量的、可為他們帶來(lái)明顯優(yōu)勢的AI控制產(chǎn)品。幸運的是，Imagination的產(chǎn)品非常適用于加速家居監控、通信、可穿戴設備和語(yǔ)音等應用?！?/p>
圖注：Imagination Technologies資深產(chǎn)品總監Andrew Grant
用戶(hù)需要簡(jiǎn)單、易用的解決方案。例如，爐灶可以自行關(guān)火，從而不會(huì )使食物煮焦；又如，可以遠程使用家居監控系統來(lái)查看誰(shuí)在自己家門(mén)口，從而可以與訪(fǎng)客或快遞員進(jìn)行溝通。用戶(hù)還希望設備可以了解自己的喜好，例如知道是誰(shuí)訂購了產(chǎn)品，或者了解用戶(hù)對家中空調或暖氣的使用偏好，甚至知道冬天的早晨應該何時(shí)開(kāi)燈。當我們將真正的AI置入設備中時(shí)，上述所有功能就會(huì )伴隨著(zhù)AI的便利性而實(shí)現了。
據介紹，Imagination Technologies是一家芯片IP供應商，其IP作為構建模塊被用于專(zhuān)業(yè)的系統級芯片（SoC）中。Imagination可以為家用電器和可穿戴設備提供全面支持，包括基于Imagination神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )加速器（NNA）系列產(chǎn)品的嵌入式人工智能（AI）解決方案、圖形處理器（GPU），以及通過(guò)Imagination的Wi-Fi和低功耗藍牙（Bluetooth LE）產(chǎn)品所實(shí)現的連接能力。
1、提升邊緣設備運行AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )能力
Imagination的技術(shù)可以應用于嵌入式和移動(dòng)設備、電視、空調以及家庭和工作場(chǎng)所中的許多其他設備。Imagination打造了在邊緣設備上運行AI神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )推理的能力，從而使自己成為人工智能物聯(lián)網(wǎng)（AIoT）領(lǐng)域的領(lǐng)導者。Imagination的NNA具有無(wú)與倫比的可擴展性，從小于1平方毫米的單核到擁有極高算力的多核，Imagination可提供從1TOPs（每秒萬(wàn)億次運算）到160TOPs的計算能力。相比運行相同任務(wù)的CPU，NNA的計算速度可以快100倍。
Imagination是邊緣和終端設備AI推理的全球領(lǐng)導者。Imagination的NNA為設備提供了“大腦”，可以非?？焖俚剡\行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )和機器學(xué)習AI任務(wù)，從而支持邊緣設備運行面部識別、物體識別和分類(lèi)功能，其運行速度放在以前只有數據中心應用才能達到。而現在，這些功能在家里的設備上就可以執行，或許這對隱私和性能都有好處。
Imagination可以轉換和運行原本用于數據中心的網(wǎng)絡(luò )，例如百度飛槳（PaddlePaddle）框架，并將它們導出為適用于邊緣推理的版本。這意味著(zhù)用戶(hù)可以在家用AI設備上受益于對速度/性能和精確度進(jìn)行了優(yōu)化的小型網(wǎng)絡(luò )模型。
2、著(zhù)眼于未來(lái)的應用場(chǎng)景，探索AI應用機遇
Imagination將重點(diǎn)關(guān)注在未來(lái)的探索和創(chuàng )新過(guò)程中會(huì )出現的終端用戶(hù)應用場(chǎng)景，并創(chuàng )建可以在未來(lái)幾年支持這些應用場(chǎng)景的IP。例如，Imagination可以設想消費者和終端客戶(hù)將如何在家中使用家用機器人，然后確保Imagination的芯片設計具有前瞻性、未來(lái)適用性和高度靈活性，從而可以用于全新的應用場(chǎng)景。
Imagination相信，人工智能在智能家居領(lǐng)域擁有非常光明的前景，而Imagination才剛剛起步。Imagination正致力于探索中國的白色家電、空調和其他AI應用的機遇，期待可以幫助終端客戶(hù)在未來(lái)享受智能家居帶來(lái)的優(yōu)勢。
語(yǔ)音交互成主流，多功能微控制器加速離線(xiàn)語(yǔ)音開(kāi)發(fā)
使用體驗是智能設備開(kāi)發(fā)時(shí)的關(guān)注點(diǎn)，除了借助新型傳感器之外，當涉及到機器學(xué)習的時(shí)候，還依賴(lài)具備一定算力的微控制器：在語(yǔ)音識別應用上，機器學(xué)習在開(kāi)發(fā)上更加便利，開(kāi)發(fā)者不需要有深厚的經(jīng)驗，僅需有足夠的數據即可，因此帶動(dòng)機器學(xué)習在更多場(chǎng)景中的運用。云端實(shí)現的語(yǔ)音識別存在隱私問(wèn)題，并且使用體驗受限于網(wǎng)絡(luò )連接質(zhì)量，因此，基于機器學(xué)習的離線(xiàn)語(yǔ)音識別技術(shù)開(kāi)始普及。
圖注：離線(xiàn)語(yǔ)音識別與云端語(yǔ)音識別對比
離線(xiàn)語(yǔ)音識別設備可以讓用戶(hù)在無(wú)需聯(lián)網(wǎng)的情況下使用，隔絕外部數據收集，保證用戶(hù)的安全與隱私，在實(shí)現操控的同時(shí)，兼顧便利與安全。新唐科技微控制器應用事業(yè)群副總經(jīng)理林任烈介紹，在智能家居領(lǐng)域，對于大部分具有控制需求的家電，都可以透過(guò)附加離線(xiàn)語(yǔ)音識別的能力來(lái)及提升產(chǎn)品價(jià)值，比如：空調、洗衣機、烤箱、微波爐等。
通常離線(xiàn)語(yǔ)音識別的核心部分是“喚醒詞”引擎或者算法，該算法根據收集到的足夠多的音頻樣本，建立出喚醒詞數據集，并用此進(jìn)行訓練。林任烈表示，離線(xiàn)語(yǔ)音識別的難點(diǎn)在于，客戶(hù)需要對語(yǔ)音識別算法有一定的基礎才能開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。針對這個(gè)問(wèn)題，新唐科技提供新一代的機器學(xué)習架構，并提供相關(guān)的開(kāi)發(fā)平臺，協(xié)助客戶(hù)快速開(kāi)發(fā)語(yǔ)音識別產(chǎn)品,用戶(hù)僅制作集喚醒詞數據集，即可完成設計。新唐科技NuMaker-PFM-M487、NuMaker emWin M487平臺支持自行定義語(yǔ)音指令、語(yǔ)言與數量。新唐提供的語(yǔ)音訓練模型與云端訓練相比，是較為輕量化的語(yǔ)音關(guān)鍵詞識別，核心微控制器M487特性包括：
高達192MHz的指令周期(Cortex-M4內核)，工業(yè)級操作溫度范圍-40°C至105°C
完整的硬件加解密加速器支持包含AES、DES、TDES、ECC、SHA、HMAC等加解密算法，以及RNG隨機數產(chǎn)生器
支持Secure Boot、KPROM、SPROM、Flash Lock、Tamper detection等安全功能
支持Ethernet 10/100 MAC、USB高速接口(帶片上PHY)、USB全速界面(帶片上PHY)、CAN BUS2.0B界面
豐富模擬外設包含一組12bit5 MSPS ADC、兩組12bit 1 MSPSDAC、三個(gè)運算放大器、兩個(gè)模擬比較器提供完備軟件開(kāi)發(fā)平臺與多種RTOS，如Arm Mbed、FreeRTOS、AliOS，迅速開(kāi)發(fā)應用軟件，連至云服務(wù)，產(chǎn)生新智能應用。
新唐使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(DeepNeural Networks, DNN)和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )(Convolutional Neural Networks, CNN)兩種不同的機器學(xué)習模型，并使用梅爾頻率倒譜系數(Mel-Frequency Cepstral Coeff icient,MFCC)來(lái)擷取音頻特征，并輸入模型訓練。用戶(hù)可以根據訓練結果，自行調整模型大小和參數，取得最適合的機器學(xué)習模型。
圖注：新唐科技NuMaker-PFM-M487（上）和NuMaker-emWin-M487（下）開(kāi)發(fā)板
克服傳統掃地機器人弊端，SLAM技術(shù)前景看好
掃地機器人是一個(gè)熱門(mén)智能家居產(chǎn)品，早期的掃地機器人移動(dòng)軌跡并無(wú)規律，碰壁、被障礙物卡住等問(wèn)題是常見(jiàn)的現象。新技術(shù)的運用使得目前的掃地機器人已變得非常智能，可通過(guò)傳感器對室內的環(huán)境進(jìn)行掃描建圖，并實(shí)現自主規劃式清掃，還能做到自主回充、斷點(diǎn)續掃等功能。
這種技術(shù)被稱(chēng)為SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）可即時(shí)定位與地圖構建，SLAM使得機器人或其他設備在自身位置不確定的條件下，在完全未知環(huán)境中創(chuàng )建地圖（Mapping），同時(shí)利用地圖進(jìn)行自主定位和導航（Localization），實(shí)現路徑規劃（Navigation）的技術(shù)。傳統的視覺(jué)定位導航、GPS定位導航、超聲波定位導航等存在缺憾，日漸式微，相比之下，SLAM開(kāi)始乘勢而起，技術(shù)的不斷演進(jìn)，SLAM解決了其運算量巨大、需要PC級別處理器的瓶頸。
圖注：深圳樂(lè )動(dòng)機器人營(yíng)銷(xiāo)總監David Nie
據深圳樂(lè )動(dòng)機器人營(yíng)銷(xiāo)總監David Nie介紹，SLAM在智能家居行業(yè)的前景還是廣闊的，除了居家安防機器人外，還可以用于空調清潔移動(dòng)機器人和陪伴機器人等需要底盤(pán)控制及室內檢測的等產(chǎn)品。樂(lè )動(dòng)機器人所采用的核心芯片為100%國產(chǎn)主流Arm構架的四核1.3GHz/1.4GHz高性能芯片，算力可以支持視覺(jué)、SLAM算法、運動(dòng)控制、精準避障、快速定位、即時(shí)建圖等機器人絕大多數功能，為國內掃地機器人行業(yè)所使用的最高等級處理器，并提供雙核1.2GHz芯片的降本方案。
樂(lè )動(dòng)機器人使用的是775-795納米波長(cháng)（三角測距雷達）及905納米（ToF激光雷達）技術(shù)，激光安全等級FDA Class1，為市場(chǎng)主流掃地機器人所采用雷達激光規格，采用三角測距法或ToF方案通過(guò)電機帶動(dòng)激光頭做360°激光掃描，實(shí)現對環(huán)境的邊界測量并構建地圖。激光雷達具有價(jià)格經(jīng)濟性好和環(huán)境適應性強的優(yōu)勢，在白天和黑夜的工作環(huán)境下都能實(shí)現比較好的地圖構建及規劃，但對小障礙物體識別能力上沒(méi)有視覺(jué)SLAM（VSLAM）強，但如果搭配線(xiàn)激光雷達（如樂(lè )動(dòng)固態(tài)激光雷達），可以極大的彌補這方面的短板。VSLAM為未來(lái)掃地機及AI視覺(jué)提供了一個(gè)方向，是一個(gè)極好的賣(mài)點(diǎn)，如不考慮成本的因素（如一個(gè)雙目攝像頭的成本為100元人民幣以上，加上更高的算法芯片及更高的光濾波零件，總成本增加約150-180元人民幣以上），搭配足夠強的算法團隊，VSLAM應該可以提供更好的障礙物規避，居家安防等功能，但是視覺(jué)方案受限光的干擾，天生對環(huán)境適應能力差，比如在落地窗等高光，以及黑暗環(huán)境下的識別能力大打折扣。
智能設備仍不是消費者剛需，家裝渠道或為其“帶貨”
廠(chǎng)商以新技術(shù)、新功能力推智能產(chǎn)品的時(shí)候，消費者買(mǎi)單嗎？建博網(wǎng)創(chuàng )始人兼總經(jīng)理大荔（殷春燕）認為，智能家居概念已經(jīng)火了很多年，但這個(gè)行業(yè)圈內紅火、圈外冷，換言之，就是搞產(chǎn)品、搞電子制造的供應商很活躍，但是另外一邊，消費者對于智能家居產(chǎn)品的接受度并不高，因此，智能產(chǎn)品要想大規模滲透到市場(chǎng)，渠道的力量很關(guān)鍵。
圖注：建博網(wǎng)創(chuàng )始人兼總經(jīng)理大荔（殷春燕）
大荔表示，消費電子是靠技術(shù)創(chuàng )新去驅動(dòng)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。以智能手機為例，每一輪智能手機技術(shù)革新都是因為處理器芯片的升級，驅動(dòng)力來(lái)自于諸如高通、Arm這樣的公司不斷提升處理器性能，手機隨之迭代，不斷支持更大、更復雜軟件和應用，在這個(gè)過(guò)程中，用戶(hù)粘度會(huì )越來(lái)越強。另一個(gè)驅動(dòng)力來(lái)自于像華為這樣的公司，在通信技術(shù)上走在世界的前列，讓我們有更大的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )帶寬，從而帶動(dòng)消費電子產(chǎn)業(yè)的升級，本質(zhì)上也是技術(shù)成熟驅動(dòng)。
智能家居和消費電子產(chǎn)業(yè)的邏輯不一樣，是技術(shù)先行，最早就是由通信技術(shù)公司開(kāi)始推動(dòng)市場(chǎng)，他們從技術(shù)的角度看到市場(chǎng)的未來(lái)，但是從市場(chǎng)的角度來(lái)看，結果卻未盡如人意，智能家居發(fā)展了將近有10年的時(shí)間，其實(shí)并沒(méi)有真正的大熱起來(lái)。問(wèn)題出在哪里呢？大荔認為，技術(shù)只是智能家居的基礎層，比如說(shuō)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，包括甚至是5G，都是智能家居的基礎層。但是智能家居是一個(gè)系統方案，不是一個(gè)產(chǎn)品、一個(gè)技術(shù)，現在最大的瓶頸在于場(chǎng)景方案不成熟。產(chǎn)品公司設計了一堆產(chǎn)品功能，但是消費者感知不到這些功能有什么實(shí)質(zhì)性?xún)r(jià)值。很多智能產(chǎn)品在消費者手中真正使用期限只有三個(gè)月，也就是說(shuō)，消費者出于新鮮感，將產(chǎn)品買(mǎi)回去，然后發(fā)現沒(méi)有什么實(shí)際用處，三個(gè)月之后產(chǎn)品就很有可能被消費者擱淺，這其實(shí)違背了做智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的初衷。
大荔認為，目前智能家居產(chǎn)品落地往往有兩種方式，一種是爆品，通過(guò)品牌本身在C端具有較高認知度實(shí)現產(chǎn)品落地，比如像小米、華為，這種產(chǎn)品往往具有很強的消費力。另一種是全屋整裝，通過(guò)諸如地產(chǎn)這樣的精裝渠道，以前裝智能家居系統方案的形式落地。在第二種方式中，消費者感知的并不是某一兩款智能產(chǎn)品，而是全屋整裝解決方案，包含精裝修、家電、控制系統、軟裝等，此時(shí)智能產(chǎn)品只是智能家居一個(gè)組成部分。許多智能家居廠(chǎng)商已經(jīng)開(kāi)始與房地產(chǎn)、家裝公司合作，將其產(chǎn)品集成進(jìn)智能家居整體解決方案，一方面借助線(xiàn)下渠道的力量更快地觸達消費者，一方面將目標用戶(hù)拓展至消費能力更強、年齡層次更廣的群體中。
但是智能家居廠(chǎng)商面臨的難題是，第一，如何讓傳統的、有很強落地和帶貨能力的家居建裝渠道商選擇好的產(chǎn)品和方案，第二，如何讓這些渠道商更好地推廣產(chǎn)品，向消費者傳遞產(chǎn)品價(jià)值，甚至是知道如何設計出場(chǎng)景化、系統化方案。第三，家居電商才是最了解消費者需求的渠道商，未來(lái)下一代智能家居解決方案或將由家居電商向上游產(chǎn)品和系統方案商提出需求，智能家居廠(chǎng)商需要考慮如何與家居電商深入合作。要解決上述難題，就需要一個(gè)中間媒介，實(shí)際上這是建博網(wǎng)創(chuàng )建的初衷，也就是在智能產(chǎn)品供應商和家居電商渠道之間建立通道，讓前者的產(chǎn)品更快進(jìn)入市場(chǎng)。
來(lái)源：本文已首發(fā)于《中國電子商情·芯聞路1號》7月刊“深度報道”欄目。