智能家居助手（一）-项目概述

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专栏目录

1. （一）项目概述
2. （二）什么是自然语言理解
3. （三）意图识别：规则模式
4. （四）意图识别：神经网络-问题分析篇
5. （五）意图识别：神经网络-代码实现篇
6. （六）关键信息抽取：规则模式
7. （七）关键信息抽取：jieba提取
8. （八）关键信息抽取：神经网络
9. （九）自然语言理解模块实现
10. （十）服务调用分发
11. （十一）MQTT服务搭建
12. （十二）硬件采购指南
13. 更新中

系统的功能点主要为语音控制家庭开关，不过为了系统不那么单调，也顺便附加上了一些其他功能，比如新闻查询、天气查询、闲聊等，主要通过这些案例熟悉如何自己构建一个个人版的家庭助手，涉及内容不仅仅是智能家居设计，还囊括了智能聊天机器人

本专栏以实战为主，手把手实现一个个人智能家居助手，遥控家里的设备

• 主要特点：

  1.手机或电脑远程遥控

  2.自然语言识别

  3.多轮对话管理

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• 基础要求：

  1.有Python或Java基础

  2.了解深度学习的相关知识

• 更新频率：
  一周1-3篇

1.效果图

Talk is cheap,Show me your result.

好的，这就来！

2.特别说明

由于本人前端知识菜鸡，所以在页面的交互上不会涉及太多，能展示就行

1.结构图

1.1 局域网通信

如果只考虑局域网通信，那么可以简单一点，在同一个网络的前提下，进行socket编程或者web编程等，如下图：

1.2 远程通信

如果要求高一些，实现远程通信，那么可以采用云端代理的模式，如下图：

也就是找一台云服务器，让手机（或其他客户端）和家庭设备都能够连接，完成信息的公网传输，本项目采用该模式，详细架构如下：

2.结构说明

首先便是客户端，客户端即常人可操作的软件设备，客户端将文字指令发送给中央控制系统；

然后中央控制系统对文字指令进行自然语言的理解，也就是意图识别和信息提取，并根据意图进行对应的操作，如开关控制、天气查询灯；

对于家庭开关控制，将信息提取结果发送到云端消息队列，云端消息队列可以理解为家庭开关设备的接口，所有监听该消息队列的设备都可以得到控制;

为啥要整这么复杂，局域网通信不行吗？

行的！这么设计出于两个目的：1、远程控制；2、解耦合，便于后续功能扩展。各模块详细功能如下：

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2.1 客户端

该模块主要负责：

1、使用者语音指令的接收和文字转换

2、展示开关的执行结果

3、与中央控制系统交互

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2.2 中央控制系统

中央控制系统，是该系统最为核心的部分，该模块主要负责：

1、提供通用接口服务，确保各种客户端的灵活使用，而不局限与手机或者电脑设备等

2、提供对话意图识别，如将“打开卧室的灯”识别为“开灯”

3、提供关键信息提取，如将“打开卧室的灯”里面的开灯类型识别为“卧室”

4、服务调用功能，考虑到扩展性，不应单一地只进行开关灯服务，应考虑其他服务调用的设计，这样，需要增加一项新功能时，只需要配置新的意图，编写新的服务接口即可，而不需要更改其他代码

5、指令发送功能，对开关灯的意图进行解析完以后，需要将指令发送到云端的消息队列中

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2.3 家庭设备

家庭设备需要一个可以联网的模块，能够监听消息消息队列的指令，本项目使用esp8266

1、客户端技能：

android开发、ios开发、web开发、桌面客户端开发任意一个即可

2、中央控制器系统技能

• 任意一门编程语言的服务端（socket、websocket、web任一）开发即可，本文使用python，也会提到一些Java方面的使用
• 熟悉消息队列开发，本文使用Mosquitto
• 自然语言处理相关技术
• 深度学习相关技术，要求不高的童鞋可使用规则处理，不需要深度学习技术！本项目使用的TF2.0

3、 家庭设备技能

• 会接线路，确保不会被电，确保不会被电，确保不会被电！重要事说三遍
• esp8266 芯片开发（可树莓派，不过树莓派成本有点贵，得要好几百，esp8266也就10来块钱）