智慧家居控制系統

專案概述

本專案是一套完整的智慧家居控制系統，採用 ESP32 作為核心控制器，整合了 AI 語音識別、IoT 設備管理、以及智能化的自動控制邏輯。系統能夠控制燈光、空調、窗簾、安全系統等多種家居設備，並提供語音控制、手機 App 控制、以及自動化場景設定等功能。

系統整體架構圖

技術亮點

硬體架構

• 主控制器: ESP32-WROOM-32 開發板
• 感測器整合: 溫濕度感測器、光線感測器、人體感應器
• 通訊協定: WiFi、MQTT、Zigbee
• 控制介面: 觸控面板、語音識別、手機 App

ESP32 主控制板與感測器配置

軟體架構

• 後端: Python Flask API，處理設備控制邏輯
• 前端: React Native 跨平台手機 App
• AI 語音: 整合 TensorFlow 語音識別模型
• 數據傳輸: MQTT 協定確保即時可靠的設備通訊

核心功能

智能控制

• 燈光亮度與色溫自動調節
• 空調溫度智能控制
• 電動窗簾定時開合
• 安全系統自動布防

手機 App 主要控制介面

語音交互

• 中文語音識別，識別率達 95%以上
• 自然語言理解，支援複雜指令
• 語音回饋，確認執行狀態

語音控制功能展示

場景模式

• 「回家模式」: 自動開燈、調節溫度
• 「離家模式」: 關閉設備、啟動安全系統
• 「夜間模式」: 調低燈光、啟動夜燈
• 「娛樂模式」: 調節燈光氛圍、開啟音響

技術挑戰與解決方案

挑戰 1: 設備間通訊穩定性

解決方案: 採用 MQTT 協定並建立冗餘通訊路徑，確保系統即使在網路不穩定的情況下仍能正常運作。

挑戰 2: 語音識別準確率

解決方案: 訓練了專門針對家居控制場景的 TensorFlow 模型，並加入了噪音抑制和回音消除算法。

挑戰 3: 功耗控制

解決方案: 實現了智能休眠機制，非必要時設備進入低功耗模式，延長了電池設備的使用時間。

項目成果

性能指標

• 響應時間: 平均 150ms 內完成設備控制
• 語音識別率: 達到 95%以上準確率
• 系統穩定性: 連續運行 6 個月無重大故障
• 節能效果: 較傳統控制方式節能 30%

客戶反饋

"這套智慧家居系統完全改變了我們的生活方式。語音控制非常便利，而且系統非常穩定可靠。特別是場景模式設計得很貼心，真正做到了智能化。"

— 客戶 張先生

技術擴展性

本系統採用模組化設計，具有良好的擴展性：

• 設備擴展: 支援新增各種 IoT 設備
• 功能擴展: 可添加更多 AI 功能模組
• 平台擴展: 支援接入 Google Assistant、Amazon Alexa 等平台
• 雲端整合: 預留雲端數據分析介面

總結

這個智慧家居控制系統展示了我們團隊在嵌入式系統開發、AI 技術整合、以及 IoT 解決方案方面的專業能力。從硬體選型到軟體架構，從用戶體驗到系統穩定性，每個環節都經過精心設計和優化，最終交付了一套真正實用且智能的家居控制解決方案。