二智能家居中控屏——产品设计

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编辑导语：智能家居能让用户通过手机来控制家中的设备，实现远程控制、场景控制、联动控制和定时控制等功能，极大便利了用户的生活。本文作者主要分享了智能家居中控屏产品的设计，一起来看看吧！>

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第一部分主要介绍智能家居产品的定义、起源。本部分是第二部分，主要是中控屏产品的设计（非设计一款智能中控屏），一人之言，仅供参考（手动狗头）。
一、中控屏产品功能 1. 功能清单
既然是中控屏，那么中控屏的核心能力之一必然是控制（毕竟是大号APP）。
功能清单：

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AI能力：
性能指标：
注：硬件能力放在本篇文章的导数第2部分
中控屏产品中容易被忽略的功能：
中控屏产品中容易被忽略的是本地控制能力，尤其是跨网关的控制能力（无网络时的跨网关控制能力）。
这个功能非常核心，我认为智能中控屏为什么叫做中控屏而不是别的名称，核心就是本地控制能力，在脱离后端服务（云平台或IoT）时依然能够作为智能家庭的控制中枢对家庭中的智能设备发号施令。
如果做不到这一点，智能中控屏和一个装有APP的iPad、手机、带屏智能音箱或者智能电视本质上并无区别，最多是针对墙装这个方式做了一些UI和UE的改动，也就是大号APP而已，并不能称之为一款中控屏。
一般厂商的中控屏产品不会提及到本地控制，提及到本地控制的基本上不提及跨网关控制能力–目前只看到涂鸦宣传具备跨网关控制能力。下面我来详细讲一讲本地控制和跨网关控制能力。
1）本地控制功能
本地控制也叫近场控制，一般指手机APP和设备在同一个局域网时手机APP将直接给被控设备下发指令，而不是通过云端向被控设备发送指令。
不过得益于国内网络的建设，很多厂商是没有做本地控制功能，比如小米的米家、南京物联从开始做智能家居就没有本地控制功能，而同期或略早的公司比如紫光物联、欧瑞博或者AbleCloud是具备本地控制功能的，只是实现方式不同。
在此，还需要澄清一个概念，本地控制和离线控制。
本地控制，有时也被称为离线控制，但是二者还是有区别。
本地控制包含了离线控制或者说本地控制更加强调端侧的控制（有别于远程控制），离线控制强调的是无网络情况下依然可以控制。
比如某网关声称支持离线控制，在无网络时该网关后只能控制该网关下的设备，不能控制同在一个局域网中的其它设备。
2）跨网关控制能力
跨网关控制功能是指中控屏可以控制多个网关下的设备，可以直接或间接将控制指令下发给指定网关下的设备。
从控制指令的路径来看，有两种方式，中控屏将其它设备的控制指令先发到云端再从云端下发到设备上（在线方式），另外一种方式是中控屏通过局域网将控制指令发送到了设备（离线方式）。
第一种方式在无外网或者服务器故障时，中控屏将丧失控制能力；第二种方式无论是否有外网只要局域网正常控制且该网关功能正常指令就可以发送到设备上。
第一种方式在业内是普遍实现的，是基础中的基础，只要网络正常那么就可以跨网关操作。
对于第二种方案而言，中控屏不仅能够知道被控设备的地址，还能将控制指令转为该设备理解的数据格式。
如果能够统一不同设备之间的数据协议，那么第二种方式就好实现，这也是很多智能家居厂商花费大力气统一设备协议的缘故。比如河东的HDL Link ，支持设备与设备、设备与云平台、云平台与云平台的通讯。

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注意：在物联网中，很多带Link的协议，其实只是设备到云平台（一般指IoT）的协议，非设备与设备、云平台与平台的协议，比如物联网业内熟悉的Tuya Link、ALink协议。
目前Matter标准还未发布（预计2022年秋，有可能继续推迟），如果把Matter协议作为局域网通讯的协议，或许会减少不少工作量或者内部阻力（毕竟Matter是大势所趋）。
2. UI&UE设计
下图来自于华为智能中控屏，华为充分利用了中控屏的大小，合理重新布局，使得用户操作更方便快捷。如果是传统那种设备列表的控制，反而浪费了这块大屏！

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同样，无论欧瑞博、狄耐克（多区域展示）、如影智能的中控屏，都会针对这块屏幕结合用户的使用习惯充分展示相关信息。关于UE&UI的内容详见本文的“中控屏交互”章节。

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3. 定制桌面Launcher
为什么平板不能完全用于中控屏，这个问题智能汽车的中控屏中已经变相回答了。既然是智能家居的控制中枢，就必然要针对智能家居这个场景做相应的适配，以最适合消费者的使用习惯（当然，不同厂商定义的消费者习惯是有差异的）。
毕竟智能中控屏不是一个消费级产品，不能像消费平板一样随意安装应用（存储空间有限、CPU能力也有限）且每个厂商的屏幕都不相同。
厂商为了自己的利益或者最佳体验，会预装一些应用，比如预装咪咕音乐、QQ音乐（国内）等，并且一般不允许用户安装三方应用（除了厂商推荐的应用）。且为了最好的用户体验，需要删除掉那些智能家居场景下不需要用到的应用并且适应厂商需求。
除了Launcher外，还需要定制相应的应用，比如GUI和VUI应用，除此以外还有一些快捷操作比如截屏、手势识别。
另外，可以参考手机应用，做一些快捷操作入口或者负一屏，以更方便用户找到相关功能达到快速控制的目的。
4. 语音助手
语音助手是中控屏的一大功能，在很多场景下，语音交互要比触控交互更加方便。且通过语音助手和中控屏，可以实现较为丰富的VUI ，此外借助语音助手可以快速查询天气、查交通等高频操作。
在智能家居这个场景下，语言助手需要解决以下问题：
5. 网关
至少支持Zigbee（3.0）、蓝牙MESH、BLE网关能力，可以额外支持RS485、KNX 。
中控屏因其所在位置可能是在入户处也可能是在客厅或者其它房间，只要中控屏外挂一个Zigbee、蓝牙MESH模组或者RS485通讯能力，就可以由中控屏摇身一变成为家庭中的一个网关。
且由于中控屏本身资源较为宽裕且计算能力强大，中控屏所在的网关可以成为家庭中的主要网关，由它负责协调其它网关，以保证家庭智能设备的稳定工作。
比如，当某个网关出现意外故障或宕机导致无法正常工作时，中枢网关可将其下的网关设备分配到其它网关下，避免一个网关故障该网关下的所有设备都失去控制能力。
6. 背景音乐
由于体积限制，中控屏的音箱单元做的比较小，功率和效果肯定都达不到智能音箱等级，而且由于多数中控屏是装在墙壁上，这导致音乐的音效好不到哪去。
对于中控屏而言，这个功能权当做一个附赠功能，如果屏幕够大那么可以考虑做大一点的发声单元，或者向一些做背景屏幕的厂商学习（比如悠达）外挂音箱。
外挂音箱的问题在于，还需要单独布线，无疑增加了一些成本，这种方式更适合于对音质有一定追求的用户。
背景音乐的难题在于音乐版权的问题，出于这种考虑，可以和一些流媒体公司合作打通服务，或者直接预装某个音乐应用，比如国内可以考虑QQ音乐、咪咕音乐，如果是在海外使用，则可以考虑接入spotify、TuneIn（网络广播）等。
当然其实还有一种更为简单的做法，把智能中控屏当作一个蓝牙音箱，通过手机连接智能中控屏然后播放音乐，这种方式可以避开音乐版权和预装音乐应用（需要音乐服务商来适配）。如果不想找合作伙伴，那么此种方式可能是最佳选择。
7. 视频通话
如果有可视门铃或者可以打通物业可视对接的厂商，可以为用户提供视频通话能力。当来访人在可视对接或者可视门铃呼叫住户时，住户可以通过中控屏清晰看到来访人并且选择报警或者开门。此种场景下，用户无需掏出手机。
8. 其它功能：摄像头&人脸识别
这个主要是讲故事之类的，如果你的故事讲得足够好，也能吸引到人。比如千人千面的服务，当你到中控屏跟前时，播报下天气；当你小孩到跟前时，可能告诉小孩有啥节目之类的。
摄像头有一个用处就是兼做室内监控，比如在儿童房装一个中控屏，可以通过中控屏去看卧室里面的情况，同时兼做照顾老人、小孩、宠物的工具，比如当宠物跑到沙发上时通过中控屏就可以看到。
briliant公司的中控屏，有一个隐私开关，当开启隐私开关时摄像头自动被遮蔽（可能是人工遮蔽，类似一些笔记本电脑上有一个可以拨动的挡片用于遮挡笔记本摄像头）。
9. 小结
从上面来看，中控屏的功能并不少，如何设计一个智能中控屏产品确实可以单独写一篇文章。
我认为，这并没有一个统一的结论，每个产品要解决的问题并不一致。
对于某个依靠于生态的智能产品比如某公司专门做屏的，想要接入到涂鸦的生态并且开创一个新产品中控屏，那么对于这个客户而言，接入涂鸦生态本身就是这个产品最大的卖点，那么这个产品只要确保能够将涂鸦生态的其它产品接入到中控屏的控制上即可。
假如这个公司同地产、物业关系密切，那么它需要考虑增加可视对讲能力，能够查看访客、打开门禁机或者梯控能力，因为这个对于地产公司、物业公司而言非常重要。因此，除了智能家居控制能力外，智慧物业能力的支持也同等重要。
假如这个公司是做全屋智能且把智能中控屏作为家庭中最重要的终端。那么智能中控屏要比手机APP能做的事情要多，要能够更贴近用户的使用习惯，要能够更好的使用。
那么相应的，需要具备网关能力、需要能够本地控制等等、需要有更好的人机交互包括语音。这样可以让用户通过中控屏来做所有的事情，而不是只是一个移动应用的复制版、移植版。本篇文章其实重点说的就是此类场景下的智能中控屏。
须知，堆砌功能，是思维上的懒惰。
二、中控屏的交互 1. 交互方式概述
中控屏最常用的交互方式是通过GUI的触控和语言VUI控制。
在移动时代（长达几十年的市场教育），消费者普遍适应了通过触控方式（点击、滑动、拖动、长按）来操作，无论智能手机、平板、智能音箱、支持触控的平板电脑等等。
因此，这种方式是当下最主流的交互方式。

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其次，在语言技术成熟之后，在一些快捷、简单操作上，语言控制的效率要远比触控操作便捷、快捷很多。
比如以设置苹果手机上的闹钟为例，只需要对着手机说明“Hey siri ，设置一个明天早上8：30的闹钟” ， siri就会自动设置好。
如果是触控方式，步骤如下：

拿起手机并且解锁。
找到时钟这个应用，然后打开。
找到闹钟tab ，点击进入闹钟页面。
在闹钟页面添加一个明天早晨8：30的闹钟。

上面的操作省略了很多细节操作，比如设置早晨8：30的闹钟时，需要选择日期、选择相应的时分，此时就需要操作很多次。所以，在某些场景下，语言交互要优于触控操作。
在家庭环境下，语言交互的有效性应该比较高，环境声音主要是电视机、平板等电子产品或家电产生的噪音（比如油烟机、洗衣机）。
除了触控交互和语音交互外，还有一些比较新颖的交互方式，比如手势识别、敲击屏幕触发快捷操作（这种也可以归纳到触控交互中）。
2. 旋钮操作
在消费类电子产品上，我认知中最早用上旋钮操作的应该是微软的Surface Dial（最早是在老板的宝马看到过这种旋钮），它主要是配合微软的Surface Studio使用，专为创作而生的交互工具。
在中控屏上的使用，大概可以追溯到2020年，当时如影、控客都推出了带旋钮的中控屏，控客用的是86的中控面板，而如影使用的是10寸屏。
在设置灯光亮度、色温、窗帘开合度、温度、湿度等范围操作时，利用旋钮也可以快速设置，这个速度在某些条件下甚至比触控更快而且更为精准。
【二智能家居中控屏——产品设计】在智能车载中控屏出现之前，很多轿车上的上下操作也都是通过旋钮来实现，顺时针往下翻、逆时针往上翻、按下是选中或者进入下一级。
PS：用得熟练的，甚至可以根据经验盲操的方式通过旋钮选择到某个菜单中，这是传统机械结构的妙处。
旋钮操作在日常生活中是非常常见的，基本上生活中都可以看见。比如微波炉、灶具、热水器（即热式、储热式）等。
ps：增加机械旋钮后，可能会比较容易吃灰，如果将机械旋钮改为触控旋钮虽然降低了一些手感，但增加了更好交互的可能性。
3. 敲击屏幕
我第一次了解到敲击屏幕来交互是在华为P30系列手机，它可以通过指关节敲击屏幕后截图。萤石云智能中控屏用了类似的技术，但将手指改为手掌。

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4. 手势识别
在VR或者AR眼镜上，手势识别是一种特别重用的交互方式。后来该技术在一些家用摄像头或者智能电视上得到使用，一些小家电上也会用到比如烟机、灶具。
在某些智能摄像头的产品宣传上，宣称用户挥手（隔空操作）可以让摄像头收起来此时摄像头不会记录画面并且会朝向某个无法看到外界的角度。
手势识别中非接触式（隔空）最难，不仅用户操作难技术实现也难。一些手势操作要求用户做一些非正常情况下做的动作以避免误识别。比如下图是一个截屏的操作，需要刻意去记住。

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当然如果是自然动作比如静音用“嘘”的动作、翻页用挥手（左右挥、上下挥），缩小放大这些常用的并且符合人的自然动作就非常友好，用户也不需要刻意去记住。下图分别是翻页/滑动操作和静音操作。（如果是取消静音呢？）

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5. 一些交互细节
上一章节已经介绍了中控屏中交互方式，在主流的触控交互和语音交互方式中，还需要处理一些交互细节，尤其要考虑到大部分中控屏都是嵌入在墙上而非桌面式或者可移动式。
而且，由于墙装的高度普遍和开关面板的高度一致（1.3米左右），对于大部分用户而言，可能都以站立俯视的角度来操作，并且单手操作为主（大屏幕会用到双手，但另外一个手可能不直接参与到触控交互，比如扶在墙上或者中控屏边缘）。
1）当人靠近时中控屏自动亮起并进入主界面
由于中控屏一般装在家庭或者室内（非公共区域），中控屏并不需要像手机那样需要解锁，故当检测到人靠近时需要主动唤醒屏幕并进入主界面。
如果设置了锁屏界面，则也会自动进入到主界面。这个功能在带屏功能的智能音箱上已经验证过，且确实符合相应的使用场景。

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不过，这个功能需要考虑下外界光照度，如果是装在卧室的中控屏，大晚上屏幕亮起并到最大亮度，会引起人眼不适甚至可能把其他人从梦中惊醒，因此这也是一个要考虑的因素。
2）快捷操作
这一点没有统一的设计，看各家的定位。比如华为的快捷操作是依附于星环按键，当按下星环按键时，根据当前时间、空气、阳光、水等条件触发相应AI场景（来自于官方宣传，还未实际体验）。

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萤石云的智能中控屏SP4支持拍一拍功能，拍一拍可以开灯、执行某个场景，比如拍一下执行离家场景拍两下执行回家场景。

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三、产品设计–硬件定义
本部分主要介绍智能中控屏的硬件功能。
1. 网络部分
联网部分主要分为以太网和WiFi两种，基本上很多智能中控屏都有以太网网口（RJ45），以太网（有线网络）通讯相比WiFi通讯而言更加稳定可靠，尤其是当下家庭路由器支持的WiFi设备数量本就有限。
但是为了方便安装，智能中控屏往往又需要在不具备布网线的地方使用，此时智能中控屏就可以采用WiFi方式连接到家庭局域网中。所以一般两种方式都需要考虑，如果只能选择一种那就选择WiFi方式。
2. 温湿度传感器
鉴于中控屏是安装在墙上，可以考虑将温湿度传感器的功能加入到中控屏中，唯一的问题是温度会存在一定的误差（因为智能中控屏会产生不少热量，无论智能中控屏采用Linux系统还是Android系统）。
有了这个温湿度，用户或者智能系统可以根据家庭中的温度调整空调、地暖的使用，达到舒适节能的效果。
3. 电源按钮
无论手机、平板上都会有一个电源按钮，这个按钮可以用于锁屏、解锁、唤醒屏幕等操作，尤其是当智能设备死机时，可以通过这种方式来重启。
尽管目前很多厂商的中控屏并未配置该按钮，但我认为这个按钮需要加上，在设备出现问题时能够重启设备。
也许厂商对自己的智能硬件很自信不会出问题，也许厂商认为这种小概率问题可以通过拉闸的方式快速重启，或许厂商认为这种小概率问题就不应该由消费者来解决而是专业的人员来处理（处理周期过长）。
对于智能中控屏而言，一旦设备死机，用户面对的可能是一个黑屏的设备或者完全不可操作的界面，前者而言对用户来说更加不可预知，用户无法确定这个设备是否在工作、屏幕是否损坏。
如果中控屏损坏，虽然不至于给客户造成损失，但会给客户带来沮丧感（无力解决问题）。且智能家居的售后一般都不会太及时，用户接下来几天都将不能够使用中控屏，虽然用户可以通过手机APP来控制家中的智能设备，那么此时智能中控屏的意义又何在呢？
4. 恢复出厂设置
Reset按键在中控屏上基本上被取消了，如果重启不能解决问题，那么可能就需要恢复出厂设置来解决问题。这个按键同电源按钮一样，虽然不常用，但是在出现问题时这个按钮将变得非常有用！
尽管出现问题可能并不是什么大问题，但是无论用户或者自己的渠道商、服务人员将不能快速的重置设备以解决系统导致的问题。
5. 光感
光感的用处是调节屏幕亮度，减少过亮或过暗光线对用户操作的影响和对用户视力的保护。在黑夜中，如果中控屏被唤醒，房间将被照亮，有可能让他人惊醒也可能让打消了用户的睡意致使用户花费更长时间才能进入睡眠。
针对这种情况，可以考虑两种设计，一种是定时，比如设置某个时间段的默认亮度，或者根据光感自动设置初始亮度。
6. 距离传感器
距离传感器对于用户来说也是一个非常好用的功能。如果中控屏熄屏了，当用户靠近中控屏时，中控屏自动亮起以便用户直接操作。用户不再需要点击屏幕以唤醒中控屏，虽然是一小步，却是用户体验的一大步。
中控屏安装的位置不外乎门口（玄关）、客厅、卧室等空间，在用户一天的日程当中，中控屏将充当用户与智能家居系统主要的交互工具（触控第一位，其次才会是语音控制）。每次操作减少一小步，一天就能够剩下好几分钟。
此外，在设计此功能时，需要考虑勿扰模式。比如在晚上的某个时间段，可以关闭靠近唤醒避免经过中控屏时唤醒屏幕干扰到他人休息或影响用户睡意（睡眠）。
7. IR发射器（万能遥控器）
某些智能中控屏上还会增加一个特别的硬件IR发射器，可以通过红外控制一些传统的非智能设备，比如红外空调、空气净化器、电视机、DVD/蓝光播放器、电视盒子等大小家电。
我并不认为这个功能能够真正解决什么问题，尤其当智能中控屏装在墙上，位置受限，即使具备遥控器功能，由于安装位置的缘故，恐怕不一定能够控制周边的红外设备，显得比较鸡肋。
8. 旋钮
这个看具体需要，在亮度、音量、窗帘等具备一定行程的控制界面上，旋钮能够提供更大的便利性。除了机械旋钮外还有触控旋钮，无论哪种，都能够给用户较好的体验。
机械旋钮相比触控旋钮而言，可以更好的盲操，在使用过程中也能够直接给予用户反馈。触控旋钮相比机械旋钮，少了直接的操作，但是增加了更多的操作可能性，不会拘泥于旋钮本身。所以，各有利弊。
在一些厂商的旋钮上，也会展示一些信息，比如当前灯光亮度、温度、湿度等，可以让用户在操作时直观看到数值变化（类似Nest的温控器）。
9. 遥控器
遥控器对于中控屏而言并非是一个必需品，遥控器其实是另外一种形态的场景面板。
传统场景面板是安装或粘贴在墙上，比如市电供电的场景面板一般固定安装于墙壁、桌面上；电池供电的场景面板一般采用3M胶粘贴于墙面或桌面。
此外部分场景按钮（单键、多键）多数可以随意放置在某个地方，这种按钮多用于卫生间、老人房间用于紧急求助按钮。这种按钮的衍生形态便是遥控器。
通常，这种遥控器用于执行一些固定的场景（也可以做场景轮询）或者控制指定的设备，甚至有的遥控器还可以充当唤醒中控屏语音助手的能力（比如狄耐克的中控屏遥控器）。
这个使用场景大概是客厅较大，中控屏距离客厅主要活动区域过大导致语音唤醒成功率低（手动狗头），或许也可能是环境噪声较大（比如正在看电视、播放音乐）影响到语音唤醒，除此之外我并没有想到更合理的使用场景，看官们可以在评论区回复这么做的动机。
PS：几年前智能电视的语音唤醒能力不够高时，智能电视的厂商会在电视机遥控器上做一个语音唤醒的按钮，用于对准电视机。
10. 其它硬件的定义
1）供电方式
可以是POE供电、市电供电或者低压供电。市电供电需要ACDC转换才能给到中控屏系统工作，会带来额外的热量。
POE供电方式需要有专门的POE交换机或者专门的POE供电模块，这样做的好处是可以简化中控屏的安装（布线省了2路电源线），但是增加了额外的模块，成本相对较高，比较适合有专业网络信息化施工团队的场景。
A. 市电供电
采取市电供电方式，可以在中控屏底座上预留接线端子，直接接入市电。当然考虑到各国电压、频率的差异性，需要采取宽输入电压设计，支持110-220v ，频率支持50/60Hz
B. 电池供电
采用电池供电的中控屏，可以在无电时短暂工作一段时间，或者作为移动中控屏使用。好处是可以脱离底座或者应急供电使用（如果没有电，家中的智能设备基本上也就不能工作，故可以考虑去掉电池，除非该中控屏是可以移动的）。
这种的弊端也比较明显，一来增加了电池的重量，二来有可能在用完后忘了放回原处导致下次使用时才发现中控屏没有电，三来和iPad等平板存在很大的重叠性却没有平板的娱乐属性。
2）麦克风阵列
这块我没有什么经验， 2麦（涂鸦、欧瑞博）、4麦、6麦（比如华为）都有，主要考虑唤醒距离、降噪等指标，根据这些指标选择合适的麦克风阵列即可。
3）扬声器
扬声器的选择取决于这个智能中控屏是否具备背景音乐的功能，如果卖点之一是背景音乐功能，那么就需要选择好的扬声器组件并建议精细调校以达到较好的效果。
比如高保真立体声（HiFi）、经Harman调教（体积估计不可能放下Harman音箱）等等，类似智能手机的相机需要莱卡加持。

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四、智能中控屏的定位和未来
智能中控屏究竟该如何定位，尤其是当消费者家庭中不仅有智能电视、智能音箱（带屏）时，智能中控屏如何与这些产品竞争。
智能中控屏的做法有两种，一种依然是智能单品做法，一种是系统级别产品（智能家居全屋智能产品，依赖于其它设备才能最大化发挥自身价值）做法。
后者的做法在国内很常见，比如前装市场和地产项目，标配一个可视对讲屏（升级版就是中控屏）。
前者的做法目前并未看到，如果把它作为一个单品来看待，其价格要和功能匹配上，不能花了大几千结果只买回一个带音箱功能、控制两路灯、作为网关（IR、Zibee、MESH）的设备，这个恐怕消费者不会买单。
毕竟同等功能的带屏音箱也就几百元……
带屏音箱不仅可以看视频、视频聊天、刷网页、学习，还可以作为家庭中控控制其它设备，这样的产品不比智能中控屏更香？！
所以，当下，智能中控屏更多是作为全屋智能的中控产品存在，是一个系统级产品！
在不远的将来，智能中控屏将不再是某个厂商的一个系统产品，而是智能家居系统下的优秀单品。通过这个智能中控屏结合正在拟定标准的Matter协议，能够实现各厂家的互联互通，至于那些通过网关才能接入到互联网的设备，依然通过网关可以被智能中控屏发现并控制。
届时，谁家的智能中控屏方案越好，就越能够受到消费者欢迎，届时，或许智能中控屏将成为一个智能单品，一个类似智能音箱的爆款产品。
本文@ wweiru 原创发布于人人都是产品经理，未经许可，不得转载。
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