文｜金都房產(chǎn)集團(tuán)有限公司 黃 斐

廈門萬安智能股份有限公司杭州分公司 尹國平

1 引言

智能家居是IT技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)向傳統(tǒng)家用電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)滲透發(fā)展的必然方向。隨著數(shù)字電子技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人類對(duì)生活環(huán)境安全性、舒適性、高效性的要求不斷升級(jí)，造就了對(duì)家居智能化需求的急劇升溫。此外，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展與電子信息通信技術(shù)的成長，也促進(jìn)了智能家居的發(fā)展。

2 智能家居的概念

智能家居又稱智能住宅，在國外常用“Smart Home”表示，在一些媒體雜志中常見的稱謂還有家庭自動(dòng)化（Home Automation）、電子家庭（Electronic Home、E-home）、數(shù)字家園（Digital Family）、家庭網(wǎng)絡(luò)（Home Net、Networks for Home）、網(wǎng)絡(luò)家居（Network Home）、智能家庭/建筑（Intelligent Home/Building），在我國香港和臺(tái)灣等地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱謂。

智能家居是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)字家用電器、家居自動(dòng)化功能，利用先進(jìn)的綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)有機(jī)集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

3 智能家居控制系統(tǒng)的分類

智能家居控制系統(tǒng)可以按體系結(jié)構(gòu)特征分為拼湊型控制系統(tǒng)、對(duì)講主機(jī)平臺(tái)式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)集成平臺(tái)式控制系統(tǒng)三大類。拼湊型智能控制系統(tǒng)即常規(guī)的智能家居系統(tǒng)，既包括單個(gè)住宅中的智能家居系統(tǒng)，也包括在房地產(chǎn)小區(qū)中實(shí)施的基于居住區(qū)小區(qū)平臺(tái)的智能家居系統(tǒng)，如深圳紅樹西岸項(xiàng)目采用的智能家居控制系統(tǒng)。而對(duì)講主機(jī)平臺(tái)式控制系統(tǒng)、現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)集成平臺(tái)式控制系統(tǒng)均屬物理網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)，由智能化施工單位通過集成、二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)，具有物聯(lián)網(wǎng)智能家居集成所需的主要功能。它們與拼湊型智能控制系統(tǒng)的區(qū)別在于，前者需要在內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)之間建設(shè)家居控制服務(wù)器，衍生互聯(lián)網(wǎng)訪問平臺(tái)，而后者則只局限于內(nèi)網(wǎng)系統(tǒng)的完善。

4 智能家居子系統(tǒng)

智能家居系統(tǒng)包含的主要子系統(tǒng)有家居布線系統(tǒng)、家庭信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居（中央）控制管理系統(tǒng)、照明控制系統(tǒng)、戶內(nèi)安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等。

5 智能家居通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目前用以實(shí)現(xiàn)智能家居控制的信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)總體上可以歸為總線通信技術(shù)、無線通信技術(shù)、電力載波技術(shù)三大類。

（1）電力線載波技術(shù)

電力線載波技術(shù)起源于美國，其中最具代表性的是X-10通信協(xié)議。X-10通信協(xié)議適用于X-10發(fā)送器與接收器之間，以家庭內(nèi)的電力線纜為通信媒體，用于家庭安防、家用電器設(shè)備控制等家庭智能控制系統(tǒng)。X-10的缺點(diǎn)在于許多設(shè)備間均為單向通信，沒有反饋機(jī)制；應(yīng)用，特別是穩(wěn)定性受限制較大——由于國內(nèi)電力質(zhì)量不高，X-10的信號(hào)傳輸往往不夠穩(wěn)定，需要增加各種阻波與濾波裝置。就電力通信而言，其技術(shù)是成熟的，但要在智能家居中成功應(yīng)用還需要進(jìn)行一段時(shí)間的探索。

（2）無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有802.11、Bluetooth（藍(lán)牙）和HomeRF三種方案。

802.11技術(shù)是IEEE的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，目前運(yùn)行在2.4GHz頻段的802.11g傳輸速率可達(dá)108Mbps，更高傳輸速率（500Mbps以上）的802.11n也開始嶄露頭角。基于無線通信技術(shù)的系統(tǒng)，具有免布線、安裝簡單的優(yōu)點(diǎn)，但目前多數(shù)此類產(chǎn)品都采用單向通信方式，各個(gè)開關(guān)之間也無法建立聯(lián)動(dòng)關(guān)系，應(yīng)用某些要求220V交流電的火線和零線均連接到控制節(jié)點(diǎn)上的產(chǎn)品時(shí)必須重新布線。

藍(lán)牙技術(shù)是一種廉價(jià)的、低功能的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，工作在2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps，可以支持用戶控制10m之內(nèi)的藍(lán)牙設(shè)備。

HomeRF技術(shù)主要為家庭網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)，也工作在2.4GHz頻段。它采用了數(shù)字跳頻擴(kuò)頻技術(shù)，HomeRF2.x的跳頻速率為75跳/秒，數(shù)據(jù)峰值也高達(dá)10Mbps，能根據(jù)傳輸速率動(dòng)態(tài)調(diào)整跳頻帶寬。

（3）總線技術(shù)

據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)有200多個(gè)。當(dāng)前國際上具有代表性的現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品有FF總線、PROFIBUS、LonWorks、BACnet、CAN、INTER總線和CC-Link總線等。以雙絞線為基礎(chǔ)的家居控制總線主要分為CEBus（消費(fèi)電子總線）、LonWorks、APBus、RS485、EIB（電氣安裝總線）。就總線本身而言，這幾種總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本上是相同的。

6 拼湊型智能家居控制系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理

目前，國內(nèi)智能家居市場上，各廠商及房產(chǎn)開發(fā)商出于宣傳、銷售的需要，往往把自己的單一子系統(tǒng)稱為智能家居系統(tǒng)，而沒有從其在完整系統(tǒng)中所處層次的角度上去引導(dǎo)用戶。一些工程商在項(xiàng)目實(shí)施中，只是將可視對(duì)講系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)等各原有獨(dú)立的子系統(tǒng)簡單堆砌在一起。各個(gè)功能子系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)、自主工作，相互之間互不相連，不能交換數(shù)據(jù)，這導(dǎo)致了各子系統(tǒng)不能相互協(xié)調(diào)，得不到統(tǒng)一控制，網(wǎng)絡(luò)的潛能與優(yōu)勢未能開發(fā)。以系統(tǒng)學(xué)的觀點(diǎn)來看，這樣的系統(tǒng)并不符合以上智能家居系統(tǒng)的定義，僅具有智能家居系統(tǒng)的雛形。

實(shí)踐證明，智能家居的核心是系統(tǒng)集成化，各個(gè)子系統(tǒng)間集成的好壞往往成為決定智能家居系統(tǒng)能否有效運(yùn)行的關(guān)鍵。對(duì)于各個(gè)子系統(tǒng)不具開放性的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施而言，各子系統(tǒng)集成的工作是難點(diǎn)。

7 對(duì)講主機(jī)平臺(tái)式控制系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理

樓宇對(duì)講系統(tǒng)從開始得到應(yīng)用發(fā)展至今，從多線控制不聯(lián)網(wǎng)到總線控制聯(lián)網(wǎng)，從非可視到可視，再發(fā)展到今天基于TCP/IP傳輸?shù)娜珨?shù)字技術(shù)，技術(shù)日趨成熟。樓宇對(duì)講產(chǎn)品在房地產(chǎn)行業(yè)的帶動(dòng)下獲得了巨大的發(fā)展空間。隨著智能家居市場的逐漸升溫，房產(chǎn)開發(fā)商開始為自己的樓盤尋找新的賣點(diǎn)，迫使工程商不得不在原有拼湊型智能家居控制系統(tǒng)之外尋求突破，對(duì)可視對(duì)講系統(tǒng)與智能家居系統(tǒng)進(jìn)行一系列整合，使得整個(gè)智能家居市場呈現(xiàn)出多種技術(shù)全面融合的趨勢。由此，可視對(duì)講系統(tǒng)在全數(shù)字化可視對(duì)講的平臺(tái)上擴(kuò)展成為了智能家居系統(tǒng)——一個(gè)由家庭安防、遠(yuǎn)程控制、家庭娛樂、社區(qū)服務(wù)等子系統(tǒng)組成的家庭綜合管理平臺(tái)由此形成。

基于對(duì)講平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)架構(gòu)（在管理中心創(chuàng)建Web服務(wù)，集中開發(fā)B/S架構(gòu)的智能家居控制軟件界面）如圖1所示。業(yè)主通過戶內(nèi)智能控制終端訪問管理中心的Web服務(wù)器中相應(yīng)的控制界面（IE鏈接，通過用戶名及密碼認(rèn)證登錄每戶各自的個(gè)性化控制界面），通過終端觸摸屏顯示的控制界面觸發(fā)相關(guān)控制操作；中心相應(yīng)的管理服務(wù)器通過小區(qū)以太網(wǎng)向業(yè)主的智能控制終端或空調(diào)網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制指令；智能控制終端或空調(diào)網(wǎng)關(guān)再將控制指令通過聯(lián)網(wǎng)總線傳至前端的受控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制功能。同理，業(yè)主還可通過Internet或智能手機(jī)遠(yuǎn)程訪問小區(qū)內(nèi)的Web服務(wù)器，通過用戶名及密碼認(rèn)證，實(shí)現(xiàn)對(duì)其戶內(nèi)空調(diào)、智能家電、燈光的Internet遠(yuǎn)程控制功能。

圖1 基于對(duì)講平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)架構(gòu)圖

8 現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)集成平臺(tái)式控制系統(tǒng)架構(gòu)及工作原理

家庭網(wǎng)關(guān)（Home Gateway）是戶內(nèi)控制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的中心，利用家庭網(wǎng)關(guān)（Home Gateway）可使所有可能的設(shè)備實(shí)現(xiàn)信息互通，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境自動(dòng)控制、就地集中監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。家庭網(wǎng)絡(luò)通過主網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，通過子網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用中，主網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)關(guān)通常在物理上是合為一體的，多協(xié)議的網(wǎng)關(guān)具有外部網(wǎng)絡(luò)接口、內(nèi)部局域網(wǎng)接口、控制網(wǎng)接口。家庭服務(wù)網(wǎng)絡(luò)整合了APBus和Q-Bus兩種控制總線、有線和無線局域網(wǎng)、固定和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)?；诂F(xiàn)場網(wǎng)關(guān)的智能家居控制系統(tǒng)集成架構(gòu)如圖2所示。

9 需解決的技術(shù)缺陷

（1）“人性化”缺陷

目前國內(nèi)智能家居市場上，多數(shù)品牌的產(chǎn)品外觀單一，同質(zhì)化嚴(yán)重，無法與高端住宅裝修風(fēng)格相匹配。例如，作為人機(jī)界面的開關(guān)面板，場景功能沒有圖型說明，只有簡單的文字、數(shù)字標(biāo)識(shí)，或界面太多，所代表的功能不夠直觀易懂。這造成了除主人外，老人、小孩、客人都無法使用，“高科技”系統(tǒng)反而讓人倍感頭疼的尷尬局面；“千板一面”，缺少個(gè)性。

（2）尚未形成統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議

各企業(yè)為了增加產(chǎn)品的“技術(shù)含金量”，往往會(huì)參照LonWorks、EIB、RS485等國際標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定各自的智能家居網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。雖然這些協(xié)議能保證智能家居系統(tǒng)的順暢運(yùn)行，但是這些傳輸協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)與其他企業(yè)的產(chǎn)品不通用、不兼容，無法融入到更高層次的控制系統(tǒng)中。于是用戶在智能家居系統(tǒng)出現(xiàn)問題，需要更換配件時(shí)，只能選擇開發(fā)商提供的同品牌產(chǎn)品，不能更換其他廠家的產(chǎn)品。這給用戶帶來了諸多不便。

（3）無法支持智能家居DIY

智能家居作為一種新興的電子化產(chǎn)業(yè)，為諸多房產(chǎn)開發(fā)商對(duì)樓盤的宣傳提供了更多內(nèi)容——及時(shí)性、安全性、實(shí)用性、穩(wěn)定性、人性化等。智能家居系統(tǒng)已成為了居住區(qū)智能化工程的標(biāo)準(zhǔn)配套系統(tǒng)，其宣傳與實(shí)施已完全固化。但是，大家卻遺漏了智能家居系統(tǒng)更高層次的價(jià)值——滿足個(gè)性化的需求。筆者認(rèn)為，智能家居產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)在充分鞏固當(dāng)前成果和發(fā)展的前提下，形成一體化“傻瓜”式的模式——充分支持在已搭建系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行任意的DIY。

圖2 基于現(xiàn)場網(wǎng)關(guān)的智能家居控制系統(tǒng)集成架構(gòu)圖

（4）系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定性、可靠性

智能家居系統(tǒng)包括控制設(shè)備、執(zhí)行設(shè)備及前端設(shè)備，其中執(zhí)行設(shè)備一般可以分為電源、開關(guān)量模塊、調(diào)光模塊、窗簾控制模塊等。仔細(xì)研究以上設(shè)備的關(guān)聯(lián)程度，不難發(fā)現(xiàn)其實(shí)智能家居系統(tǒng)的控制均是環(huán)環(huán)相扣的；因此在設(shè)計(jì)、實(shí)施智能家居系統(tǒng)時(shí)對(duì)產(chǎn)品的選擇和設(shè)計(jì)理念要有充分的考慮。選擇帶有備份強(qiáng)切功能的模塊，設(shè)計(jì)融合、保留部分非受控回路是我們必需要考慮的；否則一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障而物業(yè)管理公司、工程集成單位的售后服務(wù)反應(yīng)速度又未能滿足需要，損失將是難以承受的。

10 智能家居控制系統(tǒng)的發(fā)展方向

（1）智能家居將可以支持DIY

中國人口眾多，城市住宅也多選擇密集型住宅小區(qū)的形式，因此很多房地產(chǎn)商會(huì)站在整個(gè)小區(qū)智能化的角度來看待家居的智能化，促成了涵蓋包括智能家居系統(tǒng)在內(nèi)的各種智能化系統(tǒng)的智能小區(qū)的出現(xiàn)。歐美由于獨(dú)體別墅的居住模式流行，住宅多散布城鎮(zhèn)周邊，沒有很集中的大規(guī)模集群，因此住宅多與市鎮(zhèn)相關(guān)系統(tǒng)直接相連，沒有類似國內(nèi)的小區(qū)的一級(jí)系統(tǒng)（這就是美國仍盛行ADSL、Cable Modem等寬帶接入方式，而國內(nèi)光纖以太網(wǎng)發(fā)展迅猛的原因）。因此歐美的智能家居系統(tǒng)多獨(dú)立安裝，自成體系；而國內(nèi)習(xí)慣上將它當(dāng)作智能小區(qū)的一個(gè)子系統(tǒng)來考慮——這種做法在前一階段應(yīng)該說是可行的，而且是實(shí)用的，因?yàn)橐酝O(shè)計(jì)選用的智能家居功能系統(tǒng)多是小區(qū)配套的系統(tǒng)。但是，智能家居最終會(huì)獨(dú)立出來，自成體系；住宅的主人終將可以完全自由地選擇智能家居系統(tǒng)。屆時(shí)，即使是小區(qū)統(tǒng)一配套安裝的系統(tǒng)，也應(yīng)該可以支持用戶根據(jù)其需要自由選擇相應(yīng)的產(chǎn)品和功能、進(jìn)行升級(jí)，甚至支持對(duì)整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不感興趣的用戶獨(dú)立安裝一套其他系統(tǒng)?？傊С諨IY將是智能家居未來的發(fā)展方向。

（2）智能家居產(chǎn)品將成為系統(tǒng)化家用電器的“多功能控制器”

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)業(yè)得以迅速擴(kuò)張，而智能家居產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化必然加快網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)業(yè)的整合。未來3～5年，智能家居產(chǎn)品勢必將成為配套家電產(chǎn)業(yè)的附屬產(chǎn)品，沖擊家電行業(yè)市場，真正意義上成為家電產(chǎn)品的“多功能控制器”，從“貴族”產(chǎn)品向“平民化”轉(zhuǎn)型。

11 結(jié)束語

智能家居控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展目前還有非常大的可提升空間，而個(gè)性化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、產(chǎn)業(yè)化將是其發(fā)展的必然趨勢所在。盡管現(xiàn)在的產(chǎn)品尚顯稚嫩，但是，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和成熟，智能家居產(chǎn)品必然會(huì)煥發(fā)出更加蓬勃的生機(jī)，跨步走入千萬家庭。

從技術(shù)的發(fā)展和行業(yè)的擴(kuò)張性上來看，智能家居產(chǎn)業(yè)和家電產(chǎn)業(yè)的整合將逐步開始。相信通過廠家不斷的技術(shù)創(chuàng)新和功能拓展，賦予住宅產(chǎn)品勃勃生機(jī)和智慧的智能家居時(shí)代將不再遙遠(yuǎn)。

1 中國智能家居聯(lián)盟網(wǎng).http://www.ehomecn.com/.

2 中國智能建筑信息網(wǎng).http://www.ib-china.com/.

3 向忠宏.智能家居.人民郵電出版社，2002.

4 周洪，胡文山，張立明，等.智能家居控制系統(tǒng).中國電力出版社，2006.

5 邵偉.智能家居.http://baike.baidu.com/view/37089.htm.