跨品牌智能家居控制_从原理到实现_HomeAssistant

项目地址：https://github.com/home-assistant/core

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1 引言

最近去南方玩，住了一些智能酒店，自动开关电视、窗帘、灯、空调，还挺好用的，尤其喜欢关灯这功能。先不说它的理解能力（对同一命令的不同描述），单讲控制能力，还比较粗糙。比如：无法细化具体开关哪个灯；有的只能控制部分电器；有的只是把语音控制转换成遥控器按键，完成一个功能需要多个步骤…… 更喜欢住智能酒店的原因主要是：这些酒店多是这两年建的，比较新、比较干净。

对智能家居产生了一点兴趣。现在的智能家居用品真的不贵，比如小米的产品，就想要不也把自己家改造一下。刚好在 github 的趋势榜 top15 中看到了智能家居工具 Home Assistant，下面就一起来了解一下智能家居系统。

Home Assistant（后简称 HA）诞生于 2013 年，是一款基于 Python 的智能家居开源系统，它的主要功能是将不同品牌的智能家居设备连接起来互联互通，并将本地控制和隐私放在首位。

2 背景知识

2.1 使用方法

一般的操作流程是：用户通过语音与智能助理进行交互，或者用手机以及其它输入设备进行控制；通过主控设置或者直接与智能硬件连接；智能硬件可以作为输入产生数据如温度传感器，也可以作为输出设备接受控制如空调；用户还可以在主控中进行设置，比如在低温时打开空调，以实现智能家居的自动化。使用场景包括：智能音箱、手机、手表、PC、家电、汽车、交通等。

2.2 设备通讯

我们的计算机无法与智能设备直接通讯，常需要一些附加设备。智能家居有很多连接方式，目前主要使用的有：wifi 连接、蓝牙连接和 Zigbee 连接。

• WiFi：许多智能设备（如智能灯泡、智能插座、智能热水器）都支持 WiFi，可以直接通过家庭的无线网络与 HA 进行通信。使用的协议通常包括 HTTP、MQTT 等。
• ZigBee：许多低功耗的智能设备（如传感器、开关等）使用 ZigBee 协议。如需使 HA 与这些设备通信，需要外加一个 ZigBee 设备，如 ConBee 或 ZigBee2MQTT，设备可通过 USB 接口连接到运行 HA 的物理机上。
• Z-Wave：Z-Wave 是另一种常用于智能家居设备的无线通信协议。也需要一个 Z-Wave 控制器（如 Aeotec Z-Stick）连接到物理机上。
• 蓝牙：一些设备（如某些智能锁和温湿度传感器）使用蓝牙进行通信。如果物理机支持蓝牙，那么 HA 就可以直接与这些设备通信。
• 红外/射频：一些设备（如空调、电视和其他遥控设备）使用红外或射频信号进行通信。可以使用如 BroadLink 等红外/射频桥接设备，让 HA 能够控制这些设备。

3 功能和用途

3.1 用途

Home assistant 是一种智能家居总控软件，它通过一个软件控制各种智能硬件。轻松实现设备的语音控制、自动化；集中管理各品牌的智能家居，避免了在多个应用程序之间来回切换。当前的版本已经支持了 1000 多个模块，如果需要添加较新的设备，可以通过插件商店 HACS 安装新插件。此外，添加设备和设置自动化只需要在图形界面上进行操作，无需修改配置文件。

3.2 功能

• 集成设备和服务：HA 支持很多品牌和类型的智能设备，这些设备通常通过 API 接口与 HA 通信，而 HA 通过集成的通讯协议来实现对它们的控制和管理。
• 跨平台：HA 可以运行在不同的操作系统上，如：Linux, macOS，Windows，树莓派等。
• 自动化：允许用户设置设备之间的联动和自动化规则，通过多种触发器来实现复杂的功能，以提升智能化水平。
• 打通语音助手与智能家居：HA 支持通过 Google Assistant, Amazon Alex 虚拟助手来进行语音命令操作，进一步增强用户体验的便利性。除了控制硬件设备，也可通过组件方式提供服务，比如 openai 对话功能。
• 个性化扩展：HA 使用插件和组件的形式，允许用户安装第三方提供的功能和服务，以增加平台的可扩展性和个性化能力。

4 部署

我觉得，开始使用时，与其弄个树莓派从头开始学习刷系统，不如直接在计算机上安装 HA，外加一些 USB 设备来支持 ZigBee、Z-Wave 和红外设备，这样省时省力省钱。等到设备都能正常使用后，再考虑购买嵌入式硬件。

4.1 源码

git clone https://github.com/home-assistant/core

代码分析：

• 代码 100% 由 Python 编写，代码量 155W 行，其中一半是核心代码一半是测试用例。
• homeassistant/components 目录中包含组件，代码 68W 行，目前支持 1200 多种智能硬件和服务，前端、用户管理也分别作为组件实现。

4.2 部署

$ docker pull homeassistant/home-assistant:latest
$ docker run --rm -d --name homeassistant -v /exports/data/homeassistant/config:/config -e TZ=Asia/Shanghai -p 8123:8123 homeassistant/home-assistant:latest

docker 具体参数请参考：https://www.home-assistant.io/installation/linux

此时，可以在 8123 端口打开服务：

(设置时建议科学上网)

主站：https://www.home-assistant.io/

插件商店：https://hacs-repositories.web.app/

(建议科学上网，并使用英文搜索，如：xiaomi)

加入设备方法：设置 (左)->集成 (上)->添加集成 (右下)

5 一些想法

理想很丰满，现实却很骨感。目前来看，由于硬件的种种限制，能把灯和空调控制好就不错了。

随着自然语言大模型应用的进展，对语言理解的大幅提升，以及自动将复杂问题细化成简单问题。智能家居技术可能很快就能普及到普通家庭中。

统一管理不仅是智能家居领域的问题，几乎我们所有的数据都需要统一管理，也许能实现更广泛意义的互联互通和智能助手。而 HA 提供了很好的框架，让智能家居系统不再是一个黑盒，而是可以被我们所用。也许有一天，我们可以用某种方式把自己的”脑子“也作为模块接入。

6 参考

智能家居达人QA专栏篇十四：homeassistant最新教程，十几块钱DIY的空调伴侣升级版，增加更多选择和可玩性

好玩的开源项目 Docker下部署HomeAssistant智能家居系统

万物皆可HA？教你把各种智能设备接入Home Assistant 图文教程