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建立和使用家庭自动化系统：一项现场研究
摘 要
最近几年，市场上出现了几种新的家庭自动化设备，这些新的基于无线电的协议有助于它们相对于先前的有线解决方案进行部署。加上连接对象的更广泛的可用性，这些协议允许新用户自己设置家庭自动化系统。在本文中，我们将对这些建造者进行现场观察研究，以了解为什么以及如何开发和使用智能栖息地。我们在至少由2名成年人组成且装备至少1年的家庭中进行了10次半结构化访谈，研究结束时有47位家庭自动化建设者回答了在线问卷。我们的研究确认，指定并展示了有关家庭自动化环境下最终用户开发的用法和方法的其他见解。
关键字 最终用户开发；家庭自动化；现场研究
- 介绍
即使以与Weiser最初设想的方式不同的方式，无处不在的计算也已成为事实[1]。网络的广泛部署支持人际交流，使人们能够访问新闻和百科全书等信息，以及具有GPS功能的导航系统和天气预报等服务。现在，几乎可以随时随地通过智能手机，平板电脑甚至笔记本电脑提供这种服务，并已成为日常生活的一部分。无处不在的计算也基于ADSL调制解调器和机顶盒之类的网关在家里进行，为Wi-Fi本地网络提供与Internet的高速连接以及丰富的多媒体服务，包括电视，音频和视频共享。虽然这主要代表了目前在家庭中如何进行无处不在的计算，但其中少数还配备了家庭自动化系统。
过去几年中，家庭自动化领域出现了一种新趋势：基于无线电的技术（例如Z-wave或enOcean）的出现，使家庭能够以更容易实现的方式配备传感器和执行器。 与以前通过有线解决方案（例如KNX）提供的安装方式相比，安装方式更便宜。 通常，现在可以从150欧元起配备家庭自动化系统（盒子，传感器和执行器）。 一套完整的工具包大约需要500欧元，相当于PC或平板电脑的成本。 他们的用户界面的改进以及这些盒子使用几种传感器/执行器技术提供的支持，往往会降低先前工作[2，3]中发现的一些障碍（拥有成本，基础设施的准备难度，灵活性和管理不善- 系统能力）并改变人们与技术交互的方式，这要求进行新的可用性和使用研究。
尽管有关家庭自动化系统用户，用途和服务的文献广泛而多样，但可以在[4]中找到对这些研究的相当完整和最新的评论。我们的目标是确认，精确并获得有关家庭自动化设备用户对系统进行编程的原因和方式的更多见解。
在本文的其余部分，我们首先描述我们的协议和招募的家庭。然后，我们讨论我们的发现并将其与相关作品进行比较。
- 研究
这项研究于2014年春季至秋季在法国东部进行。我们从居民中收集了至少一年使用家庭自动化设备（例如Zipabox，Zibase，Vera，eeDomus）的数据。家（在学习时），可以视为自己动手做（如[2]中所述）。
通过对参与者进行抽样，我们旨在概述当前的家庭自动化实际设置，此类家庭中使用的设备和服务以及它们的不同用途。我们还关注居民通过该系统创建的程序，以满足他们的需求，特别是关于他们如何通过相应的编程工具表达这种需求的程序。
该研究在10个家庭中进行，并从论坛和研究人员的熟人中抽样并招募。它由两部分组成：首先，家庭的技术参考对象（即专家（G））回答有关房屋结构（例如房间数量），居民身份（年龄，技术习惯，作业...）以及家庭自动化系统的特征（包装盒的名称，安装时间，传感器和执行器的种类）。收集的数据定义了参与者的个人资料，验证了他们在本研究中的适合度（...），并有助于准备该过程的第二部分。
参与者完成在线问卷调查后的几天，对两个住户成员（上师（G）和同伴（C））进行了约80分钟的现场采访。在参加者表示同意后，采访被录制下来，并拍照。在分析阶段，对视频进行了文本转录，然后进行分析和解释。在最初的10分钟内，专家和同伴被要求使用A4纸和铅笔代表他们认为是家庭自动化系统一部分的所有内容。然后要求他们依次详细说明附图，并解释其安装视图。尽管不完整，但此说明突出显示了家庭成员最重要的家庭自动化元素。随后进行的半结构化访谈涉及他们的家庭自动化系统（与专家和同伴）的使用以及技术安装和可维护性（仅针对专家）。所有参与者都是讲法语的，采访都以法语进行。采访结束时，与会人员获得了80欧元的礼品券。
- 参加者
我们的研究涉及可以自行管理家庭自动化系统的家庭（即[2]中所述的“自己动手做”）。为了更好地描述这些家庭，我们首先在家庭自动化法语论坛上发布了指向在线调查问卷的链接，询问使用的家庭自动化系统以及家庭特征（例如，成员，位置）。有47人（46名男性和1名女性）自由回答了问卷。通过对问卷的分析，我们可以列出最常用的家庭自动化系统。
然后，我们招募了10个家庭，这些家庭至少由两个成年人组成，位于法国东南部或附近，配备了清单中的一个家庭自动化系统。 由于地理位置的原因，只有其中一些是通过首个问卷调查表找到的，而其他则是通过论坛和熟人来招募的。 除成年成员外，还形成了6户家庭，其中一对夫妇有2个孩子，1户有1个孩子，1户有3个孩子。 所有家庭都是房主，他们居住在由3到9个房间组成的房屋中（第8户居住在公寓中的居民除外）。 表1汇总了家庭的技术设备（执行器，传感器和程序的密度级别是在房屋访问期间观察到的非正式值）。
在每个家庭中，上师碰巧都是男性（数据与在线问卷的回答者一致）。由于他们的工作领域或受过培训，因此7/10名专家对计算机科学知识很丰富（参见表2).尽管其中有4位确实接受过生物学或医学领域的科学训练，但没有发现任何同伴具备计算机科学知识。
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分析
- 角色和用法
角色 尽管参与者的类型不同（请参见表2），但家庭成员与家庭自动化系统的关系非常相似：首先，只有一个家庭成员真正对建立和维护家庭自动化感兴趣。 系统，即成年男性（与我们领导的在线调查一致：46/47名参与者为男性）。 另一个成年成员通常与系统有更遥远的关系，对它可以做什么以及如何做并不真正感兴趣，并且不想花时间去处理技术。 实际上，她将家庭拍卖视为伴侣的一种嗜好，他们必须与其同住，而不是对家庭的有益补充。 但是，他们对系统工作时感到满意（他们发现它很有用），而在系统不工作时感到沮丧。
至少有一个孩子生活在8/10个受访家庭中。虽然我们没有采访他们，但是没有人在系统的未来发展或安装中扮演积极的角色。该技术似乎适用于他们，因此他们成为被动用户，并且常常是大师的场景编程的灵感来源。例如，G5告诉我们，他对走廊上的灯光进行了编程，使其自动关闭，因为他的孩子经常忘记这样做。
关于[2]，在家庭中确定的角色是大师和消费者。没有受访的家庭成员包含帮助大师维护系统的居民（在[5]中称为助手）。
用法 受访家庭购买家庭自动化箱的原因与文献[3，4，6]一致：主要动机与节能，自动控制和安全性（入侵检测）有关。一旦第一个安装满足了第一个目标，便会进行改进以改善第一个目标或考虑新的目标（例如，活动监控，通知）。根据动机，“体验收益会增加升级兴趣” [3]，这是一些机会主义的发展：古鲁斯创造了新的用法，因为他们发现自己处于家庭自动化系统有用的情况。例如，G2和G10使用他们的摄像头（安装了入侵检测功能）观看他们的孩子在星期天躺在床上时在客厅玩耍。
表3总结了受访家庭对家庭自动化的使用。H5和H8希望实现如[2、3、7]所示的内心平静。H2，H3，H6和H7通过将一些家庭任务委派给系统来更加关注舒适性。对于G2，当没有家庭成员时，这些任务是重复的，耗时的和/或无法实现的。为了实现其目标，家庭自动化系统必须以非侵入方式应用。结果，G2试图使该系统尽可能地自治，以便其运行而无需其他居民与之明确交互。“这也使我的妻子感到家庭自动化的作用不那么强硬或难以察觉，因为一旦实施，规则就差不多了hellip;hellip;最后，我会说我们不再修改实施方案，因为家庭可以自己生活。”
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- 家庭自动化系统的选择
选择您的家庭自动化系统是仅由专家执行的任务。所有受访专家都在购买前要寻找有关几个盒子的信息。他们在现有用户分享其经验的专用网站或论坛上找到了信息。列举了四个主要标准：经济性（设置盒的价格以及可用的传感器和执行器），产地（是否为国家级产品）（H9），安装简易性和维护简便性。未来的用户通常会检查与家中已经存在或计划添加的所有连接对象的兼容性。例如，G1希望系统能够操纵他的百叶窗。大多数专家也对他们的盒子能够处理尽可能多的协议表示担忧。
三个家庭改变了他们的家庭自动化设备，以向更新的硬件或功能更强大且易于使用的系统（H2，H4和H7）迁移。但是，大多数演变涉及添加或删除设备和服务。通过访谈，我们确定了使家庭自动化系统发展的三个原因。首先，像所有技术安装一样，家庭自动化系统的组件会随着时间而恶化，因此必须更换传感器和执行器。其次，为了满足新的需求，可以添加设备和服务。第三，正如[3]指出的那样，专家的重要动机是管理家庭自动化系统，将新设备或服务作为一种业余爱好进行试验。
家庭自动化系统的演变正在被专家计划、组织和有技术的安装。 C2，C4和C6干预了此过程，以修改初始安装。 例如，C2要求她的丈夫在孩子不醒的时候关闭声音提示功能。 此外，当他们计划包括新设备或对新功能进行编程时，大师通常会尝试考虑妻子的需求。 例如，G7说他在购买任何设备之前都会考虑其妻子接受因素（WAF）。 也就是说，考虑到美学方面，他的妻子必须接受该设备的包含，而且她至少会容忍目标用途。
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- 安装概述
关于[2]，我们发现尽管每个家庭都配备了先进的媒体控制器，但媒体控制器并未被视为家庭自动化系统的一部分。原因可能是多媒体系统现已普及：几乎每台新电视都符合UPnP标准，并且建立NASS系统非常普遍。另一个原因是多媒体系统可以单独工作，不需要技术就可以将其编织到家庭自动化系统中，它看起来像是一个单独的系统，尽管可以与家庭自动化进行通信，有时也可以进行通信。
图1说明了我们在参与者家中观察到的设备及其连接。没有人拥有所有这些设备，但是可以在此架构中投影每个参与家庭。参与者倾向于将其视为家庭自动化的是结合了传感器和致动器，自动门，百叶窗的家庭自动化箱。H2，H7，H9和H10除了安装了SARAH外（或计划很快安装）。该软件使参与者能够使用语音识别来控制其执行器以及多媒体系统或连接的对象。SARAH安装在与家庭自动化设备不同的PC上，但可以通过该设备访问传感器和执行器。
每个参与者都有一个多媒体系统，该系统支持设备之间的视频流（通常基于UPnP）。尽管每个盒子都能够处理多媒体服务，但高度家庭并没有将其与家庭自动化的其余部分集成在一起。他们确实不需要这样的集成，因为他们对多媒体和家庭自动化的使用显然是分开的。他们正在通过专用软件（例如XBMC）使用多媒体系统。但是，首先在配备SARAH的家庭中发现了例外，后者使用它来控制多媒体渲染。H7编程了一些在打开电视时要打开的灯。H2使用它来帮助家庭日常活动：遵循家庭常规，音乐在7:00在浴室播放，然后在7:15在厨房播放。
自动吸尘器的情况与此类似：四个参与者拥有这种设备，但只有H2尝试将其与家庭自动化系统集成，但由于API问题而没有成功。他的目标是当家人外出时触发清洁程序。
七个参与者有一个专门用于安全性的子系统。出于安全原因，G3显然将其与家庭自动化系统分开了。他通过专用软件管理安全系统。对于其他参与者（H2，H4，H6，H7，H9，H10），使用传感器，快门和IP摄像机实现了安全性。对于后一种，同时使用了家庭自动化系统和专用软件。
我们在参与者的家中发现了一些连接的对象。 最受欢迎的是Karotz，目前有七个家庭。 它曾经或曾经主要用于通知残障人士（例如“该去上学了”或“今天浪费了废物”）或用作美感相机 麦克风 大声扬声器设备（例如一个参与者使用了它） 检查孩子是否在工作场所进行家庭作业，并最终向孩子发出“做家庭作业”通知。 但是，由于Violet公司最近决定停止支持，因此一些参与者只是停止使用它。 其他人则转向另一种开源解决方案Open-Karotz。
最后，六个参与者（H1，H2，H4，H5，H7和H8）已将其家庭自动化系统与Google日历进行了互操作。这是由于其在线上随处可见，他们以前对应用程序的熟悉，通常被认为比其家庭自动化系统在各个方面都提供的其他日历更好。还使用了其他Web服务，例如IFTTT，天气预报和推送框来发送通知。
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- 安控系统
我们观察到居民正在通过5个界面与系统进行交互，即：PC，智能手机，平板电脑，Karotz，SARAH（语音命令）以及用于百叶窗或多媒体的专用遥控器。根据我们的在线调查问卷，每天有36/47名大师通过PC或智能手机与系统交互。主要用途是监视能耗（ 25/47 使用 PC 和 23/47 使用 SmartPhone ），监视系统状态（39/47使用PC和28/47使用SmartPhone）和控制设备（31/47使用PC和42/47使用SmartPhone）。几乎完全使用家庭的个人计算机或
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资料编号：[409578]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
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