一种基于智能音箱的居家控制系统及方法与流程

本发明涉及智能家居技术领域，具体涉及一种基于智能音箱的居家控制系统及方法。

背景技术：

智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。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、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起，提供家电控制、照明控制、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，而且兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。

现有大多利用智能音箱构建智能家居控制系统，但是现有的智能家居控制系统还存在的缺陷如下：

(1)主要利用红外传感器和光强传感器的结合实现对居家灯带的调控，因此用户的人体必须走动至相应的灯带区域后，才能打开该灯带区域内的灯带，很显然使用体验差，用户容易在漆黑的空间内摔倒；

(2)当语音调控灯带亮起后，在用户未走到对应的灯带区域后，灯带在红外传感器的调控下自动关灯，因此需要来回多次的利用语音指令打开灯带，使用体验差。

技术实现要素：

为此，本发明实施例提供一种基于智能音箱的居家控制系统及方法，以解决现有技术中智能家居控制系统只能单次控制所有的灯带同时断电或者通电，违背用户的意识，同时也造成资源的浪费、只能通过语音控制灯带通电或者断电，控制形式单一，且适应性差的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种基于智能音箱的居家控制系统，其特征在于，包括：

居家电器分类模块，将居家电器分为灯带分区模块和独立控制电器模块；

微控制单元，与每个所述灯带分区模块连接，用于控制每个所述灯带分区模块的通断电和工作模式；

智能音箱，与所述微控制单元通过蓝牙或者无线网通讯连接，用于向所述微控制单元发送语音指令转化的控制指令；

语音识别单元，安装在所述智能音箱内，包括声波识别组件和发声方位识别组件，所述声波识别组件用于识别发出所述控制指令的用户身份，所述发声方位识别组件用于确定控制指令与所述智能音箱之间的相对位置；

定位认定单元，安装在每个所述灯带分区模块，用于确定每个所述灯带分区模块与所述智能音箱之间的相对距离，以及识别每个所述灯带分区模块内的用户动作；

灯带语音关联单元，用于创建多个所述灯带分区模块与所述智能音箱之间的拓扑网，并且将所述发声方位识别组件识别的用户与所述智能音箱之间的相对位置集成在拓扑网来以确定控制开灯区域；

灯带联动单元，用于利用发声方位识别组件确定用户的移动位置，并且将用户的移动位置对应映射在所述拓扑网，根据用户当前的移动位置预判用户的移动方向，并控制与用户当前的移动位置相邻的多个灯带分区模块同时开灯工作。

可选的，所述定位认定单元包括定位芯片和红外传感器，所述智能音箱通过识别所述定位芯片以确定所述灯带分区模块与所述智能音箱之间的相对位置，所述智能音箱通过所述红外传感器监测每个所述灯带分区模块的用户动作以自动控制每个所述灯带分区模块的断电操作。

可选的，所述语音识别单元通过根据所述声波识别组件分析语音指令的声波，并且将此语音指令的声波与所述智能音箱存储的声波进行匹配，当无法匹配已存储的声波时，则所述智能音箱拒绝执行所述语音指令的操作，当匹配已存储的声波时，则所述智能音箱执行所述语音指令的操作。

可选的，所述智能音箱利用所述定位芯片确定每个所述灯带分区模块与所述智能音箱之间的相对固定方位，所述智能音箱通过发声方位识别组件识别发出所述语音指令的用户当前位置，并且根据用户在移动时的位置利用所述灯带联动单元调控与用户当前所在的所述灯带分区模块相近的多个所述灯带分区模块工作。

可选的，所述灯带联动单元先根据所述发声方位识别组件识别出移动声波和固定声波，所述发声方位识别组件根据所述移动声波的移位位置，确定相邻的所述灯带分区模块开灯工作，具体的实现步骤为：

所述发声方位识别组件识别出移动声波和固定声波，并追踪所述移动声波的移动方向；

当所述移动声波转移至当前所述灯带分区模块与另一个所述灯带分区模块的交界处，则对应调控另一个所述灯带分区模块开灯工作；

当所述移动声波转移至当前所述灯带分区模块与多个所述灯带分区模块的交界处，则对应调控多个所述灯带分区模块同时开灯工作。

可选的，每个所述灯带分区模块的红外传感器在未检测到人体时的开关控制时间段为10～20分钟。

一种如上任一项所述居家控制系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤100、将居家电器的微控制器与智能音箱建立通讯连接关系，并且将智能语音的转化指令与微控制器的控制端进行耦合，智能音箱转化语音指令发送至微控制器调控居家电器的工作；

步骤200、智能音箱识别发出语音指令的用户当前位置以及待调控的居家灯带模块的位置，并且将用户当前位置和待调控所述居家灯带模块的位置自动匹配到所述居家灯带模块的拓扑关系网内，在拓扑关系网内划分每个所述居家灯带模块的面积和边界位置以实现灯带联动工作；

步骤300、居家灯带模块利用红外传感器监测用户动作，定时控制无人停留的居家灯带模块断电操作。

可选的，在步骤200中，所述居家灯带模块按区域划分为多个，每个所述居家灯带模块通过定位系统与所述智能音箱建立拓扑关系网，并且所述智能音箱在所述拓扑关系网内确定每个所述居家灯带模块与智能音箱之间的距离；

所述智能音箱利用发声方位识别组件区分固定声波和移动声波，并且确定所述移动声波的当前所在居家灯带模块的位置；

实时追踪所述移动声波的当前所在居家灯带模块的位置和移动方向，当所述移动声波移动至当前所述居家灯带模块与另一个所述居家灯带模块的交界处，则所述智能音箱控制所述微控制器调控另一个所述居家灯带模块工作；

当所述移动声波移动至当前所述居家灯带模块与多个所述居家灯带模块的交界处，则所述智能音箱控制所述微控制器调控多个所述居家灯带模块同时工作。

可选的，步骤200、智能音箱根据发出控制指令的用户当前位置调控距离用户当前位置近的居家灯带模块，当用户发出的语音指令未确定待调控的所述居家灯带模块，每次语音控制所述居家灯带模块的通电操作时，单次至多控制距离语音发出位置近的三个居家灯带模块工作，所述智能音箱将语音指令转化并发送至微处理器，每个微处理器根据所述居家灯带模块上的光强传感器同时控制所述居家灯带模块通电操作。

可选的，在步骤300中，所述智能音箱根据所述红外传感器检测到的用户动作信息，已经通电开灯的所述居家灯带模块在设定的时间段内未检测到用户，则所述智能音箱根据所述红外传感器的检测信息自动编辑控制指令调控微处理器对所述居家灯带模块断电操作。

本发明的实施方式具有如下优点：

(1)本发明利用遥控的方式确定对某个灯带进行调控，确定用户从当前位置移动至目的灯带区域的移动路径以及对应的灯带，并且在用户移动的过程中，依次对移动路径包含的灯带开灯，从而在用户还没进入黑暗的空间之前，本实施方式可自动对该灯带进行开灯调控工作，因此避免现有的居家控制系统“人先进，灯后亮”的弊端。

(2)本发明控制灯带自动关灯的方式是通过红外传感器和光强传感器的结合调控的，本发明移动路径的灯带是按序顺次进行打开的，以解决当一个灯带区域在一段时间后还是没有用户使用的话，则该灯带自动关灯的问题，避免一次性将移动路径上的所有灯带打开而又自动关灯的问题，从而进一步的提高使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

图1为本发明实施方式中的居家控制系统的结构框图；

图2为本发明实施方式中的居家控制方法的流程示意图。

图中：

1-灯带分区模块；2-微控制单元；3-智能音箱；4-定位认定单元；5-语音识别单元；6-灯带语音关联单元；7-灯带联动单元；

401-定位芯片；402-红外传感器；

501-声波识别组件；502-发声方位识别组件。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于智能音箱的居家控制系统及方法，本实施方式主要提供用于调控灯带开关的居家控制系统及方法，与现有技术相比，将所有的灯带设计为独立工作，单次语音控制来调控多个灯带工作，而不是单次控制所有灯带工作，因此节约省电，保护能源。

居家控制系统包括：居家电器分类模块、灯带分区模块1、微控制单元2、智能音箱3、定位认定单元4、语音识别单元5、灯带语音关联单元6和移动路径规划单元7，其中语音识别单元5、灯带语音关联单元6和移动路径规划单元7均集成在所述智能音箱3内的处理芯片上。

其中居家电器分类模块将居家电器分为灯带分区模块1和独立控制电器模块，独立控制电器模块包括电视机、空调、冰箱以及窗帘等等。

利用智能音箱进行智能家居控制的原理为：将家居电器分类，并在每种家居电器设置独立的微控制处理器；将微控制处理器的控制指令与智能音箱的接收的语音指令进行耦合，智能音箱将语音指令转化为用于控制各类家居电器的控制指令；微控制处理器接收控制指令后，控制家居电器执行相应的操作。

灯带分区模块1用于将灯带按照家居区域划分为多个独立控制的板块。

微控制单元2与每个灯带分区模块1连接，用于控制每个灯带分区模块1的通断电和工作模式。

灯带分区模块1内的灯带包括适应不同场合的氛围灯以及具有不同亮度等级的照明灯，微控制单元2将氛围灯的使用场景定义为多种生活场景，微控制单元2通过语音指令或者按照时间点设定的程序选择照明灯的工作模式。

智能音箱3与微控制单元2通过蓝牙或者无线网通讯连接，用于向微控制单元发送语音转化的控制指令。

定位认定单元4，安装在每个所述灯带分区模块1，用于确定每个所述灯带分区模块1与所述智能音箱3之间的相对距离，以及识别每个所述灯带分区模块1内的用户动作。

具体的，所述定位认定单元4包括定位芯片401和红外传感器402，所述智能音箱3通过识别所述定位芯片401以确定所述灯带分区模块1与所述智能音箱3之间的相对位置，所述智能音箱3通过所述红外传感器402监测每个所述灯带分区模块1的用户动作以自动控制每个所述灯带分区模块1的断电操作。

语音识别单元5，安装在所述智能音箱3内，包括声波识别组件501和发声方位识别组件502，所述声波识别组件501用于识发出所述控制指令的用户身份，所述发声方位识别组件502用于确定控制指令与所述智能音箱3之间的相对位置。

灯带语音关联单元6，用于创建多个所述灯带分区模块1与所述智能音箱3之间的拓扑网，并且将所述发声方位识别组件502识别用户与所述相对位置智能音箱3之间的相对位置集成在拓扑网来来确定控制开灯区域。

所述语音识别单元5通过根据所述声波识别组件501分析语音指令的声波，并且将此语音指令的声波与所述智能音箱3存储的声波进行匹配，当无法匹配已存储的声波时，则所述智能音箱3拒绝执行所述语音指令的操作，当匹配已存储的声波时，则所述智能音箱3执行所述语音指令的操作。

所述智能音箱3利用所述定位芯片401确定每个所述灯带分区模块1与所述智能音箱3之间的相对固定方位，所述智能音箱3通过发声方位识别组件502识别发出所述语音指令的用户当前位置，并且所述移动路径规划单元7根据此语音指令的发出位置与所述语音指令控制的待开灯的所述灯带分区模块1之间的距离规划移动路径。

灯带联动单元7用于利用发声方位识别组件502确定用户的移动位置，并且将用户的移动位置对应映射在所述拓扑网，根据用户当前的移动位置预判用户的移动方向，并控制与用户当前的移动位置相邻的多个灯带分区模块1同时开灯工作。

作为本实施方式的创新点，现有的专利，例如申请号为201911071743.7的发明专利中，其主要利用红外传感器和光强传感器的结合实现对居家灯带的调控，因此用户的人体必须走动至相应的灯带区域后，才能打开该灯带区域内的灯带，很显然使用体验差，用户容易在漆黑的空间内摔倒。

而为了解决上述问题，本实施方式利用遥控的方式确定对某个灯带进行调控，确定用户从当前位置移动至目的灯带区域的移动路径以及对应的灯带，并且在用户移动的过程中，依次对移动路径包含的灯带开灯，从而在用户还没进入黑暗的空间之前，本实施方式可自动对该灯带进行开灯调控工作，因此避免现有的居家控制系统“人先进，灯后亮”的弊端。

同时，本实施方式控制灯带自动关灯的方式是通过红外传感器和光强传感器的结合调控的，因此当一个灯带区域在一段时间后还是没有用户使用的话，则该灯带自动关灯，为了解决这个问题，本实施方式的灯带是按序顺次进行打开的，避免一次性将移动路径上的所有灯带打开而又自动关灯的问题，从而进一步的提高使用体验。

进一步说明的是，移动路径规划单元7根据发出语音指令的用户位置以及待开灯的所述灯光区域的位置规划用户的移动路径，具体的实现步骤为：

所述语音识别单元5确定用户的身份和当前的第一位置；

所述智能音箱3接收语音指令并解析所述语音指令调控的待开灯的所述灯带分区模块1；

所述智能音箱3将用户当前的第一位置以及待开灯的所述灯带分区模块1集成到所述拓扑网内，所述移动路径规划单元7从所述拓扑网内确定用户的移动路径；

所述智能音箱3根据每个所述灯带分区模块1的红外传感器402确定用户的当前位置，依次控制所述移动路径上的所述灯带分区模块1开灯。

其中，每个所述灯带分区模块1的红外传感器402在未检测到人体时的开关控制时间段为10～20分钟。

因此本实施方式避免语音控制所有的灯带同时通电或者同时断电，，将所有的灯带设计为独立工作，单次语音控制来调控多个灯带工作，节约省电，减少能源浪费，同时也很符合用户的生活习惯，并不会给用户带来使用麻烦。

另外本发明还提供了一种基于智能音箱的居家控制方法，如图2所示，包括以下步骤：

步骤100、将居家电器的微控制器与智能音箱建立通讯连接关系，并且将智能语音的转化指令与微控制器的控制端进行耦合，智能音箱转化语音指令发送至微控制器调控居家电器的工作；

步骤200、智能音箱识别发出语音指令的用户当前位置以及待调控的居家灯带模块的位置，并且将用户当前位置和待调控所述居家灯带模块的位置自动匹配到所述居家灯带模块的拓扑关系网内，在拓扑关系网内划分每个所述居家灯带模块的面积和边界位置以实现灯带联动工作；

步骤300、居家灯带模块利用红外传感器监测用户动作，定时控制无人停留的居家灯带模块断电操作。

在步骤200中，所述居家灯带模块按区域划分为多个，每个所述居家灯带模块通过定位系统与所述智能音箱建立拓扑关系网，并且所述智能音箱在所述拓扑关系网内确定每个所述居家灯带模块与智能音箱之间的距离；

所述智能音箱利用发声方位识别组件区分固定声波和移动声波，并且确定所述移动声波的当前所在居家灯带模块的位置；

实时追踪所述移动声波的当前所在居家灯带模块的位置和移动方向，当所述移动声波移动至当前所述居家灯带模块与另一个所述居家灯带模块的交界处，则所述智能音箱控制所述微控制器调控另一个所述居家灯带模块工作；

当所述移动声波移动至当前所述居家灯带模块与多个所述居家灯带模块的交界处，则所述智能音箱控制所述微控制器调控多个所述居家灯带模块同时工作。

步骤200、智能音箱根据发出控制指令的用户当前位置调控距离用户当前位置近的居家灯带模块，当用户发出的语音指令未确定待调控的所述居家灯带模块，每次语音控制所述居家灯带模块的通电操作时，单次至多控制距离语音发出位置近的三个居家灯带模块工作，所述智能音箱将语音指令转化并发送至微处理器，每个微处理器根据所述居家灯带模块上的光强传感器同时控制所述居家灯带模块通电操作。

在步骤300中，所述智能音箱根据所述红外传感器检测到的用户动作信息，已经通电开灯的所述居家灯带模块在设定的时间段内未检测到用户，则所述智能音箱根据所述红外传感器的检测信息自动编辑控制指令调控微处理器对所述居家灯带模块断电操作。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。