Description
概要
新房装修，趁机把早就想要搞的各种智能家居搞起来，智能开关、智能温控、家具联动、语音控制等等。我会从几个方面分享整套 homelab 的内容：电路、硬件、软件、监控。
硬件篇
开关的智能化
智能家居概念中常见的“开关”，有一点小叛逆，分为零火、单火，这两个概念的出现，是因为智能开关要一直保持在线，通俗的说就是关灯了，开关面板也要能联网。
乍接触智能家居的朋友们应该感觉这两个词比较陌生，零火指的是开关面板中可以同时接入零线、火线，而单火则指开关面板中只有火线。另外无论单火还是零火，面板中一定会有一根“控制线”，后文中也会提到。
开关又有一个概念，叫双控，即一个灯由两个开关控制，实际场景为房门处一个开关，床头还有一个开关。这里放一下单控和双控的电路图。
| (单开)单控 | (单开)双控 |
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从这两张图可以看出，无论单控还是双控，只要开关断开，电路即为断路，电路中没有任何电流，零火、单火概念就是为了这个场景服务的。这里说明一下零火、单火的原理：
单火开关：开关不是真正的切断电路，而是在灯关闭时，电线中仍保留非常小的电流，电流小到灯不亮，但又足够开关内的芯片工作，这就需要特殊设计继电器了，原理不暂不详细展开，通俗的说就是加电容和提高元器件阻抗。
零火开关：接线盒内有零线、火线，直接接在智能开关上独立供电，关灯时控制内部继电器完全断开控制线。
| 单火接线图 | 零火接线图 |
|---|---|
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两种开关从原理上看，就能分辨出一些优缺点：
| 优点 | 缺点 | |
|---|---|---|
| 单火 | 无需对电路改造 | 1. 开关有延迟（电流非常小，芯片运行需要时间） 2. 芯片智能化能力弱（比如 zigbee 协议的网状网络无法通过单火节点中转） 开关和灯损坏的概率较大 |
| 零火 | 开关没有延迟 | 需要改造电路 |
选择上，请优先考虑零火开关。
由于是精装房，需要再考虑下开发商自带的双控开关如何改造成双控零火智能开关。结合上面的双控图，你应该可以发现：
- 双控开关中的任意一个断电，则整个电路断电；
- 市面上的智能开关，较少的直接内置了双控功能（单开单控面板有 2 根线，单开双控面板有 3 根线）；
- 精装房的面板盒只有单火线；
综上所述，想要将双控开关切换为智能开关，有两种方向：
- 给线盒增加零线，其中开关 A 接 L, N, B（控制线），开关 B 只接 L, N，当点击开关 B 时，通过网络通知开关 A，实现双控；
- 不增加零线，要注意，单火开关模拟的断路中，电流非常小，小到无法支撑 2 个单火开关同时使用，这种方法就需要开关 A 接入 L, B，开关 B 短接，并替换为电池供电的无线开关，此后开关 B 都通过网络通知开关 A，实现双控；
那么，如何加零线？
观察上面的双控图，再结合实际电工的工作方式，一般分为两种走线方式：
- 两个开关之间的控制线走灯线盒通过；
- 两个开关之间的控制线直接相连；
- 如果是 1，最方便，剪短线盒中的使开关 A, B 相连的控制线，并到零线上，此时两个开关同时具有零火线，同时主开关 A 接入 L, N, B，可以独立控制灯具，副开关 B 通过网络的方式通知 A 控制灯具即可；
- 如果是 2，比较麻烦，先在主开关处，在控制线上 L1 绑上 2 跟电线，再从灯具处，用力拉拽控制线 L1，将开关处新增的 2 根线拽出来，此时主开关 A 具有了零火线、控制线。再处理副开关 B，B 直接和 A 相连，所以在 A 开关内，将 A, B 相连的控制线 L2 接入零线，此时副开关 B 具有了零火线，后续同方案 1。
注意方案 2 有个问题，通过 L1 拉拽的方式，新增一根线会失败，具体的原因有多种：
- 线管直角弯太多，摩擦力太大拽不动；
- 控制线 L1 的路径上有暗盒（暗盒是指是墙内预留了一个线盒，但是被腻子、墙漆覆盖无法看到），L1 在暗盒内一定会转弯打结，也拽不动；
- 线管内线束太多，占满了线管，摩擦力太大，同样拽不动。
TODO 补实际线路图照片
当无法对零火改造，也接受不了单火的缺点时，可以选择另一种方法——通断器。看下电路图：
其基本原理为: 在灯旁边装一个通断器，然后开关里装一个弹簧以达到自动回弹（凌动开关），这样通断器就可以通过接收脉冲信号，判断开关被按下，进而触发通断器的状态切换。
以此类推，家里的普通插座也可以用这种方法进行改造，成本相较于直接购买智能插座，可节省高达 80%。
中央空调的智能化
这个简单，买一个 VRF 中央空调控制器 直接接在任意内机上即可。注意下，最好能接入米家，因为米家可以比较便捷的转接到 HomeKit 中。
接入任一内机后，就可以控制所有内机了。
通信协议怎么选
协议五花八门：Zigbee, 蓝牙, 蓝牙 mesh, WiFi, Matter, Thread。
| Zigbee | 蓝牙mesh | 蓝牙 | WiFi | Matter |
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首先要说明，不同的协议工作在不同的层面：
其中 matter 比较特殊，它是在现有的协议之上构建的「高层协议」：蓝牙握手、Thread通信、IPv6 传输。
因为 matter 出现较晚，所以市面上的产品以及配套方案都尚不成熟，供应商也较少，所以选择里可以先把它排除，其他几个我们一项项看。
- Zigbee: 信号覆盖强（设备自组网），需要独立网关才可访问设备，主要供应商有：Aqara(绿米), 宜家, 涂鸦智能。
- 蓝牙: 信号覆盖弱，可手机直连或走网关访问设备，多数设备只能上报指令，各供应商皆有产品，但新产品几乎没有采用该方案的，逐渐废弃。
- 蓝牙 mesh: 信号覆盖强（设备自组网），可手机直连或走网关访问设备，主要供应商有：小米。
- WiFi: 信号覆盖中等，设备多之后对路由器压力非常大，每家供应商都有产品；
- Thread: 特性几乎与 Zigbee 一致，国内没有厂商支持，就不讨论了。
主流协议，就从蓝牙mesh 和 zigbee 二选一吧：蓝牙mesh只有小米，zigbee 厂商多，但必须用自家的网关（可通过 zigbee2mqtt 等开源设施实现网关跨供应商）。
我目前的方案：
- 小米多模网关2（蓝牙、蓝牙mesh、zigbee）来支撑小米系的所有设备（以及早期 aqara zigbee 设备），tuya 网关支撑 tuya 系设备。
- 有计划添置开源网关硬件搭配 zigbee2mqtt 替换掉所有 zigbee 网关。