文/英國(guó)索爾福德大學(xué) 紀(jì)迎春

（接2020年第4期39頁(yè)）

4.4 智能家電和互聯(lián)設(shè)備市場(chǎng)

在歐盟，智能設(shè)備和互聯(lián)設(shè)備仍然是一個(gè)相對(duì)較新的市場(chǎng)，近期，市場(chǎng)份額方面的數(shù)據(jù)還未被完全統(tǒng)計(jì)。在過(guò)去，盡管對(duì)智能設(shè)備的銷(xiāo)售量已有研究，但對(duì)整個(gè)連接設(shè)備市場(chǎng)進(jìn)行更深入的研究和分析工作仍在進(jìn)行中。

2015年發(fā)表的一篇論文討論了歐盟有關(guān)智能家居和互聯(lián)設(shè)備市場(chǎng)，并就智能家居市場(chǎng)的規(guī)模提供了參考數(shù)據(jù)。這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)市場(chǎng)，并對(duì)這些國(guó)家/地區(qū)出售的智能聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量進(jìn)行了深入分析。該論文討論了智能家居中的大量已連接設(shè)備，比如智能電視以及其他娛樂(lè)設(shè)備，還有通信和控制設(shè)備以及家庭自動(dòng)化和安全性的相關(guān)信息。如圖7所示，智能家電（包括大家電和小家電）的數(shù)量相對(duì)還是很少的。

更具體地說(shuō)，智能家居環(huán)境中的其他設(shè)備品類(lèi)（如娛樂(lè)設(shè)備）有具體銷(xiāo)售數(shù)字，但就智能家電而言，這個(gè)研究并沒(méi)給出具體的銷(xiāo)售數(shù)字。根據(jù)GFK研究顯示，智能家電設(shè)備銷(xiāo)量從2014年1月的80萬(wàn)（臺(tái)/件）增長(zhǎng)至2015年1月的610萬(wàn)（臺(tái)/件），其銷(xiāo)量增長(zhǎng)迅猛，如圖8所示。

盡管數(shù)據(jù)未將銷(xiāo)售量像智能家居市場(chǎng)中的其他類(lèi)別產(chǎn)品一樣顯示，但智能家用電器的銷(xiāo)售額增長(zhǎng)是顯而易見(jiàn)的，銷(xiāo)量最大的智能家居產(chǎn)品是具有自定義洗滌程序等功能的智能洗衣機(jī)，其次是智能冰箱。

4.5 標(biāo)準(zhǔn)化工作

在2017年歐盟委員會(huì)的“ICT標(biāo)準(zhǔn)化滾動(dòng)計(jì)劃”中，確定了五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)先領(lǐng)域：數(shù)字單一市場(chǎng)的信息通訊技術(shù)（ICT）、5G云、網(wǎng)絡(luò)安全、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)。得益于這些數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，智能能源領(lǐng)域能夠利用這些技術(shù)的發(fā)展取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，進(jìn)而得到廣泛的應(yīng)用。表2是國(guó)家/國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)針對(duì)以上5個(gè)領(lǐng)域出臺(tái)的一些系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)要介紹。

5 智能家居和電器

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圖8 英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)不同類(lèi)別的智能家用電器產(chǎn)品的月銷(xiāo)量（2014年1月至2015年3月）

圖7 2014年和2015年法國(guó)、德國(guó)和英國(guó)的智能家居相關(guān)產(chǎn)品銷(xiāo)售量

歐盟委員會(huì)根據(jù)生態(tài)設(shè)計(jì)指令對(duì)智能電器進(jìn)行了前期研究，并將智能電器定義為“能夠支持靈活性需求的設(shè)備，該設(shè)備能夠自動(dòng)響應(yīng)外部信息，例如：價(jià)格信息，直接控制信號(hào)和/或本地測(cè)量的參數(shù)（主要是電壓和頻率）”。這個(gè)定義不能與其他常用的“智能”定義相提并論，因?yàn)樗粌H僅針對(duì)于智能電器，而且在智能設(shè)備、智能家居或智能城市等其他領(lǐng)域也都適用。就本報(bào)告而言，智能電器或連接的設(shè)備是具有嵌入式信息通信技術(shù)（ICT）的設(shè)備，可以通過(guò)電纜或無(wú)線方式連接其他設(shè)備或系統(tǒng)。

5.1 智能家電和智能家居技術(shù)

智能家居技術(shù)包含不同類(lèi)型的智能電器和設(shè)備。每一個(gè)設(shè)備都具有不同的功能、用途、連接和交互的類(lèi)型等。智能家居系統(tǒng)的主要特征包括用戶界面、智能硬件和軟件平臺(tái)。

5.1.1 能源門(mén)戶

能源門(mén)戶網(wǎng)站是基于信息學(xué)的應(yīng)用程序，傳遞對(duì)于用戶而言通常是不易察覺(jué)的家庭能耗信息，并且信息傳輸方式友好，顯示方式簡(jiǎn)單，有益于用戶解釋和理解信息。與傳統(tǒng)的賬單相比，這種類(lèi)型的應(yīng)用程序提供了更詳細(xì)和直接的反饋，直觀且更易理解。這通常是能源公共公司或?qū)嶓w為用戶提供的一項(xiàng)服務(wù)。

主要功能：終端用戶的能源數(shù)據(jù)收集和傳輸；

界面：智能手機(jī)，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，計(jì)算機(jī)軟件；

通訊：無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi），局域網(wǎng)（LAN）；

交互：雙向交互，允許和其他智能家居產(chǎn)品交互。

5.1.2 家用顯示器

家用顯示器擁有簡(jiǎn)單的用戶界面，可為消費(fèi)者提供即時(shí)的能耗信息反饋，并且還具有發(fā)送定價(jià)信號(hào)的能力。給出的信息類(lèi)型通常非常簡(jiǎn)單直接。這些設(shè)備通過(guò)傳統(tǒng)的普通電表連接到家庭能源網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)家庭局域網(wǎng)與其他外圍設(shè)備通信。

主要功能：為終端用戶收集能源數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)傳輸；

界面：設(shè)備顯示屏，外圍設(shè)備顯示屏；

通訊方式：無(wú)線通訊；

交互：從設(shè)備到用戶的單向交互。

5.1.3 負(fù)載監(jiān)控器

負(fù)載監(jiān)控器會(huì)給出能耗設(shè)備的簡(jiǎn)單能耗信息。它們通常連接在電源插座和實(shí)際設(shè)備之間，用來(lái)采集和檢測(cè)設(shè)備的能耗信息。如果用戶估算了這些參數(shù)，則負(fù)載監(jiān)控器提供的信息類(lèi)型通常僅限于能耗，并且最終會(huì)計(jì)算與此能耗相關(guān)的成本信息。

主要功能：即時(shí)收集單個(gè)設(shè)備的能源數(shù)據(jù)；

界面：設(shè)備顯示；

交流：通常僅顯示視覺(jué)信息；

交互：從設(shè)備到用戶的單向交互。

5.1.4 智能家電

在智能家電的“生態(tài)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備研究”中，智能家電被定義為“可以通信的家電”。該通信平臺(tái)可用于提供多種功能，例如需求靈活性響應(yīng)。在智能電器的能源方面，它們具有接收、解釋和處理從能源供應(yīng)商處接收到的信號(hào)并對(duì)其進(jìn)行操作的能力，此外，還可以根據(jù)能源使用者（用戶）選擇的設(shè)置來(lái)調(diào)整其操作。

主要功能：具有與用戶及其他平臺(tái)通信的能力；

界面：設(shè)備顯示屏、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序、能源門(mén)戶；

通訊：有線和無(wú)線通訊；

交互：用戶和能源及公用事業(yè)之間的雙向交互。

5.1.5 智能溫控器

智能溫控器具有與傳統(tǒng)溫控器相同的基本功能，比如控制暖通系統(tǒng)（HVAC）的溫度參數(shù)等。與傳統(tǒng)設(shè)備相比，這些智能設(shè)備的新增功能包括：允許編程、能耗模式的自學(xué)習(xí)算法，以及具有輕松用戶體驗(yàn)的直觀界面。

主要功能：溫度控制、加熱/冷卻系統(tǒng)、HVAC系統(tǒng)；

界面：設(shè)備顯示屏、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序；

通訊：無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi）；

互動(dòng)：雙向交互。

5.1.6 智能燈

智能燈是將普通照明和嵌入式技術(shù)結(jié)合在一起的照明設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。這類(lèi)智能產(chǎn)品配備了傳感器和微處理器，可以檢測(cè)環(huán)境光或使用情況，并根據(jù)用戶定義的提示進(jìn)行操作。智能燈允許用戶通過(guò)安排時(shí)間來(lái)調(diào)整其照明需求，并減少過(guò)度照明，從而減少與照明相關(guān)的能耗。智能燈可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，甚至可以響應(yīng)能源公司的輸入來(lái)支持需求響應(yīng)程序。

主要功能：具有連接功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程和自動(dòng)控制；

界面：網(wǎng)絡(luò)用戶界面和智能手機(jī)應(yīng)用程序；

通訊：無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi）；

互動(dòng)：雙向交換。

5.1.7 智能插座

智能插座是介于電源插座和能耗設(shè)備之間的一種設(shè)備。這些設(shè)備具有內(nèi)置的智能功能，具有將非智能設(shè)備變成智能設(shè)備的特性。智能插座允許對(duì)其連接的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并提供設(shè)備能耗的反饋。

主要功能：耗能設(shè)備的控制和反饋；

界面：網(wǎng)絡(luò)用戶界面和智能手機(jī)應(yīng)用程序；

通訊：無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi）；

互動(dòng)：雙向交換。

5.1.8 智能集線器

智能集線器是在智能家居環(huán)境中整合多個(gè)智能連接設(shè)備的設(shè)備。智能集線器的主要目標(biāo)是集成所有這些設(shè)備的功能，并在家庭網(wǎng)絡(luò)中以協(xié)調(diào)一致的方式與所有設(shè)備進(jìn)行通信。

主要功能：智能家居連接設(shè)備的連接和集成；

界面：集線器顯示，網(wǎng)絡(luò)界面和智能手機(jī)應(yīng)用程序；

通訊：無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi）；

互動(dòng)：雙向交換。

5.1.9 智能加熱器

智能加熱器可將舊的燃?xì)饣螂姛崴鬓D(zhuǎn)變?yōu)橹悄軣崴?，使用戶能夠通過(guò)智能手機(jī)或智能集線器進(jìn)行控制，可實(shí)現(xiàn)在需要時(shí)加熱水。這些智能熱水器具有與其他暖通系統(tǒng)控制器耦合的能力，從而使整個(gè)系統(tǒng)變得智能。

主要功能：使熱水器擁有智能功能；

界面：集線器顯示，網(wǎng)絡(luò)界面和智能手機(jī)應(yīng)用程序；

通訊：無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi）；

互動(dòng)：雙向交換。

5.2 智能家居環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型

智能家居的主要原理之一是使設(shè)備相互連接，允許家庭眾多設(shè)備的通信和集成。家庭網(wǎng)絡(luò)布局可以直接影響智能家庭生態(tài)系統(tǒng)的效率。智能家居環(huán)境中有幾種常用的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

5.2.1 總線網(wǎng)絡(luò)

總線網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)電線直接連接到總線所組成的網(wǎng)絡(luò)。這是家庭中存在的傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)模式，其中所有設(shè)備都通過(guò)局域網(wǎng)（LAN）中的數(shù)據(jù)線連接。這種網(wǎng)絡(luò)連接簡(jiǎn)單可靠，如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)停止運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)的其余部分仍然可以正常運(yùn)行并相互通信?？偩€網(wǎng)絡(luò)的主要局限性是可能發(fā)生的電纜損耗。

5.2.2 環(huán)網(wǎng)

環(huán)網(wǎng)是節(jié)點(diǎn)以閉環(huán)連接的局域網(wǎng)。當(dāng)某些節(jié)點(diǎn)直接連接時(shí)，其他節(jié)點(diǎn)則間接連接，并且數(shù)據(jù)應(yīng)通過(guò)相鄰節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。如果在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)內(nèi)發(fā)生兩個(gè)或多個(gè)中斷，則可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中某些節(jié)點(diǎn)完全斷開(kāi)連接。帶寬在網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)之間是共享的，這可能導(dǎo)致所有節(jié)點(diǎn)之間的通信滯后。盡管這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)可以用在小型網(wǎng)絡(luò)中，但環(huán)形網(wǎng)絡(luò)并不是一個(gè)非?？煽康木W(wǎng)絡(luò)連接布局。

5.2.3 分布式（星型）網(wǎng)絡(luò)

分布式網(wǎng)絡(luò)通常是指有線局域網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)中央計(jì)算機(jī)（路由器）充當(dāng)主要控制節(jié)點(diǎn)以接收和傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都連接到主集線器，即中央計(jì)算機(jī)，通過(guò)中央計(jì)算機(jī)與其他終端進(jìn)行通信。這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)具有以下優(yōu)點(diǎn)：如果網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，則網(wǎng)絡(luò)的其余部分仍然可以運(yùn)行；如果主計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

5.2.4 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)有望在物聯(lián)網(wǎng)中扮演重要角色。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是由分布在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的無(wú)線節(jié)點(diǎn)組成的通信網(wǎng)絡(luò)。盡管可能有時(shí)是有線的，但網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線模式下具有更大優(yōu)勢(shì)。在無(wú)線模式下，網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為通過(guò)無(wú)線設(shè)備連接工作的路由器網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線下載和上傳數(shù)據(jù)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)充當(dāng)接收器和發(fā)送器，傳遞需要發(fā)送的數(shù)據(jù)。這種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)很特別，因?yàn)橹悄芗揖又械拿總€(gè)已連接設(shè)備都可以充當(dāng)節(jié)點(diǎn)，從而使通信更加通暢。

5.3 智能家居無(wú)線技術(shù)

無(wú)線技術(shù)是家庭中常用的一種簡(jiǎn)單無(wú)間斷通信解決方案，用于傳輸數(shù)據(jù)和發(fā)送工作命令。這種無(wú)線技術(shù)的安裝和使用成本不高，而且對(duì)智能家居市場(chǎng)以及智能家電的應(yīng)用至關(guān)重要。

5.3.1 藍(lán)牙技術(shù)

藍(lán)牙是一種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，用于通過(guò)短波無(wú)線電波在短距離10米范圍（±10 m）內(nèi)交換數(shù)據(jù)。藍(lán)牙技術(shù)能耗很低而且數(shù)據(jù)交換迅速，容易使用，安全性強(qiáng)，目前藍(lán)牙技術(shù)是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中非常流行的應(yīng)用技術(shù)。

5.3.2 GSM——全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)

全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)或GSM的創(chuàng)建是用來(lái)描述數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的。盡管它被稱(chēng)為移動(dòng)無(wú)線系統(tǒng)，但它在智能家居中也具有用于設(shè)備通信的應(yīng)用程序。GSM的優(yōu)勢(shì)是信息傳輸距離遠(yuǎn)，可以達(dá)到幾公里的范圍。這是一種被廣泛采用的技術(shù)，具有低成本和高兼容性。

5.3.3 射頻識(shí)別

射頻識(shí)別（RFID）是使用電磁場(chǎng)的系統(tǒng)幫助機(jī)器或計(jì)算機(jī)識(shí)別對(duì)象，記錄中繼數(shù)據(jù)或通過(guò)無(wú)線電波來(lái)控制單個(gè)目標(biāo)。RFID可以在低頻（30 cm傳輸距離）、高頻（1.5 m傳輸距離）或超高頻率（高達(dá)15 m的傳輸距離）下運(yùn)行。該技術(shù)已穩(wěn)定成熟，在市場(chǎng)上被廣泛使用。被動(dòng)式RFID可從附近的RFID閱讀器收集能量，主動(dòng)式RFID則裝有自主電源，可以遠(yuǎn)離RFID閱讀器進(jìn)行操作。

5.3.4 無(wú)線網(wǎng)（Wi-Fi）

Wi-Fi通常用于具有傳統(tǒng)分布式（星型）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的家庭局域網(wǎng)、移動(dòng)電話或計(jì)算機(jī)中，其傳輸速度很快，是智能家居環(huán)境中的關(guān)鍵通信技術(shù)。設(shè)備能夠通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）連接到互聯(lián)網(wǎng)（Internet），信息傳輸范圍可以是房間內(nèi)的幾米，或是信號(hào)暢通時(shí)的幾百米。Wi-Fi的運(yùn)行基于IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)和IPv6網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

5.3.5 無(wú)線局域網(wǎng)

無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）是使用擴(kuò)頻技術(shù)通過(guò)無(wú)線分配方法連接兩個(gè)或多個(gè)設(shè)備的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。WLAN具有比Wi-Fi更大的傳輸距離，也符合IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6。WLAN是一種更通用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，而Wi-Fi是WLAN的一種。

5.3.6 Z波

Z-Wave用于組建網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，通常用于家庭自動(dòng)化。它是專(zhuān)有標(biāo)準(zhǔn)，旨在遠(yuǎn)程控制住宅和商業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用程序。Z-Wave具有簡(jiǎn)單的命令結(jié)構(gòu)，并且不受其他網(wǎng)絡(luò)的干擾。Z-Wave提供可靠的、低延遲小數(shù)據(jù)包傳輸，傳輸速率高達(dá)100 kbps，室外傳輸范圍可達(dá)100 m。

5.3.7 ZigBee

ZigBee作為Z-Wave的一種，是用于家庭自動(dòng)化的另一種常見(jiàn)通信協(xié)議，不同之處在于它的工作方式符合IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)；它也可作為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，用于個(gè)人局域網(wǎng)的小數(shù)據(jù)包傳輸。與其它無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)相比，ZigBee設(shè)備通常具有較低的成本和較低的功耗。ZigBee在低信道帶寬下工作，通訊有效距離平均可達(dá)10～30 m。與Wi-Fi相比，ZigBee的傳輸速度要低得多，與超過(guò)10 mps的Wi-Fi相比，傳輸速度僅為250 kbps。

5.3.8 低功耗無(wú)線個(gè)人局域網(wǎng)6LoWPAN

6LoWPAN是一項(xiàng)新技術(shù)，它允許IPv6數(shù)據(jù)包（Internet協(xié)議的第6版和最新版本）在IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)定義的小型鏈層框架內(nèi)傳輸，是低速個(gè)人局域網(wǎng)的操作的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。6LoWPAN的傳輸距離可達(dá)200 m，同時(shí)能耗較低。

5.4 智能家居中的傳感器類(lèi)型

智能家居生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分是運(yùn)行和發(fā)射感測(cè)建筑物內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)的信號(hào)所需的傳感器。

智能家居生態(tài)系統(tǒng)的主要功能之一是家庭安全性，該功能是僅次于家庭娛樂(lè)的第二重要領(lǐng)域。隨著家庭安全的需求，市場(chǎng)上出現(xiàn)了一些相應(yīng)的傳感器，例如檢測(cè)門(mén)或窗戶打開(kāi)的接觸式傳感器，同時(shí)也有直接的環(huán)境傳感器，例如二進(jìn)制傳感器。二進(jìn)制傳感器通過(guò)1或0值檢測(cè)對(duì)象的存在/不存在或移動(dòng)。智能家居中的二進(jìn)制傳感器通常包括移動(dòng)檢測(cè)、壓力或接觸傳感器。移動(dòng)檢測(cè)傳感器有多種類(lèi)型，例如被動(dòng)紅外檢測(cè)技術(shù)用于測(cè)量人體熱量，通常用于家庭安全；微波傳感器發(fā)出微波脈沖以測(cè)量移動(dòng)物體的反射；雙重技術(shù)運(yùn)動(dòng)傳感器結(jié)合了不同傳感器的技術(shù)，需要觸發(fā)兩個(gè)傳感器來(lái)導(dǎo)致警報(bào)動(dòng)作。其他傳感器包括從發(fā)光二極管（LED）發(fā)出紅外線的區(qū)域反射型傳感器，發(fā)射超聲波脈沖的超聲波傳感器，以及檢測(cè)振動(dòng)并可以通過(guò)加速度計(jì)或通過(guò)壓電裝置觸發(fā)的振動(dòng)傳感器。

火災(zāi)和一氧化碳傳感器是在安全范圍內(nèi)的家庭環(huán)境中使用的其他類(lèi)型傳感器，如果一氧化碳濃度到達(dá)危險(xiǎn)等級(jí)，則將警告居家人員。除了一氧化碳探測(cè)器外，還有其他環(huán)境傳感器可以評(píng)估傳統(tǒng)的氣象參數(shù)，例如溫度、壓力或濕度，以及環(huán)境參數(shù)，例如污染指數(shù)、空氣質(zhì)量、灰塵或花粉。除了傳感器本身，還有一個(gè)非常重要的方面需要考慮，即用戶可以根據(jù)智能家居系統(tǒng)的功能定義有用警示。例如，某些智能溫控器可以檢測(cè)用戶在家的時(shí)間，并從建筑物的使用模式中學(xué)習(xí)，而其他智能溫控器則取決于地理圍欄（網(wǎng)絡(luò)中的虛擬地理邊界），這意味著當(dāng)與智能手機(jī)上的應(yīng)用程序連接時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)意識(shí)到用戶從工作場(chǎng)所進(jìn)入房屋，則將根據(jù)用戶的設(shè)置開(kāi)始為房屋供暖，而不是使用缺乏靈活性的預(yù)先定義變更系統(tǒng)。

6 智能電器的電力需求調(diào)節(jié)

智能電器可以自動(dòng)避開(kāi)電力使用高峰期，這對(duì)于可再生能源的電力系統(tǒng)而言非常重要，因?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電量隨外界條件變化很大。智能設(shè)備可以與電力系統(tǒng)進(jìn)行通信，這其中的大多數(shù)動(dòng)作必須自動(dòng)完成。協(xié)調(diào)自動(dòng)化取決于解決和協(xié)調(diào)多個(gè)智能電器和家庭電力需求的互通性。智能家電還將需要連接智能電表和接收動(dòng)態(tài)電價(jià)信息，使真正的“需求響應(yīng)”成為可能。盡管消費(fèi)者似乎對(duì)智能電器持積極態(tài)度，但人們通常不愿意改變習(xí)慣，除非這種改變給他們帶來(lái)可觀的收益——比如節(jié)能，并且人們不傾向于處理過(guò)于復(fù)雜的控制界面。研究表明，人們也擔(dān)心這些新技術(shù)的可靠性、隱私性和安全性。

當(dāng)匹配電網(wǎng)中的供需、系統(tǒng)的短期平衡并減少能耗時(shí)，使用智能電器可以使電力系統(tǒng)受益。它可以減少對(duì)化石燃料備用的需求，并有利于增加風(fēng)能的使用。盡管收益似乎很多，但成本并不明朗。歐盟委員會(huì)認(rèn)識(shí)到智能設(shè)備的潛力，并提倡發(fā)展智能基礎(chǔ)設(shè)施。歐洲議會(huì)認(rèn)為，只要能使消費(fèi)者受益并同時(shí)提供高信息數(shù)據(jù)應(yīng)用和保護(hù)隱私，則歐洲議會(huì)也將對(duì)此表示認(rèn)可。

6.1 需求調(diào)整的類(lèi)型

能量需求調(diào)整可以用于“響應(yīng)”或“靈活”負(fù)載，而不必在嚴(yán)格確定的時(shí)間運(yùn)行。這有兩種可能性，例如，推遲使用洗碗機(jī)、洗衣機(jī)和滾筒式烘干機(jī)等設(shè)備，可以在不改變能源消耗或持續(xù)時(shí)間的情況下靈活地安排時(shí)間表（在方便用戶的時(shí)間）來(lái)執(zhí)行任務(wù)。第二種是“中斷”，可用于冰箱、電鍋爐和熱泵等電器。可以將它們?cè)O(shè)置為在較低的水平上運(yùn)行，例如使用溫控器降低溫度設(shè)置，從而僅降低能耗?；蛘?，可以在運(yùn)行有限的時(shí)間內(nèi)中斷電源（通常一次不超過(guò)15至30分鐘）。

6.2 自動(dòng)化水平

智能電器可以在各種自動(dòng)化級(jí)別上運(yùn)行。例如延遲啟動(dòng)功能已廣泛應(yīng)用于許多家用電器，使用戶可以預(yù)先手動(dòng)設(shè)置家用電器的啟動(dòng)時(shí)間。但是，這并不是真正意義上的“智能”功能，現(xiàn)在人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，純粹的手動(dòng)操作調(diào)控可能不會(huì)導(dǎo)致需求的重大調(diào)整，因?yàn)橛脩粽J(rèn)為這過(guò)于繁瑣且不方便使用。理想的情況將是智能的手動(dòng)功能，可使用戶根據(jù)具體情況設(shè)置完成任務(wù)的時(shí)間，然后將其留給設(shè)備來(lái)確定執(zhí)行任務(wù)的最佳時(shí)間，這一時(shí)間將從智能電表中獲取?！霸O(shè)完不管”的操作意味著，在設(shè)置過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)按照用戶所提供的偏好自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)。諸如智能冰箱和冰柜之類(lèi)的一些全自動(dòng)操作，用戶幾乎不了解也注意不到，并且這些操作也不允許用戶進(jìn)行修改。

6.3 能源管理系統(tǒng)

家庭能源管理系統(tǒng)（EMS）可實(shí)現(xiàn)智控制，也可與智能電表，以及家庭網(wǎng)絡(luò)覆蓋的所有智能家電通信，接收有關(guān)實(shí)時(shí)電價(jià)、實(shí)時(shí)可再生能源發(fā)電量和用戶預(yù)設(shè)的信息，并相應(yīng)地協(xié)調(diào)智能電器的運(yùn)行。

家庭網(wǎng)關(guān)沒(méi)有與電力系統(tǒng)的物理鏈接，也不需要一個(gè)房屋內(nèi)部的物理設(shè)備，而是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接智能電器，并對(duì)其進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和編程。盡管這一功能有可能被智能電表接管，但是否需要這樣做仍然需要進(jìn)一步討論。

6.4 互通性

智能電器之間已經(jīng)可以通過(guò)某種運(yùn)作形式相互協(xié)作，這是因?yàn)樵S多智能電器都設(shè)置了相關(guān)專(zhuān)用應(yīng)用程序，可進(jìn)行編程和遠(yuǎn)程控制。目前智能電器之間的協(xié)作通常僅在同一生產(chǎn)商生產(chǎn)的設(shè)備之間才可能進(jìn)行，這一點(diǎn)常常限制消費(fèi)者的選擇。為了克服產(chǎn)品間的互通性問(wèn)題，歐盟委員會(huì)提供了相關(guān)財(cái)政援助，以鼓勵(lì)和幫助創(chuàng)建智能設(shè)備的通用語(yǔ)言（“參考本體”）。這種智能電器參考（SAREF）本體在2015年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)能源相關(guān)數(shù)據(jù)的參考語(yǔ)言。這個(gè)通用語(yǔ)言和歐盟所有智能電器設(shè)備中使用的微芯片采用的語(yǔ)言一致，這使得智能電器設(shè)備可以和智能電表進(jìn)行通信并根據(jù)電價(jià)和用戶需求進(jìn)行使用協(xié)調(diào)。許多家庭中的這些設(shè)備還可以由第三方（例如集合商，即電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商、電力零售商或獨(dú)立服務(wù)提供商）進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，用戶在有補(bǔ)償?shù)那闆r下為電力系統(tǒng)提供靈活性以便第三方能更好的管理電力系統(tǒng)。

6.5 需求響應(yīng)

通常的需求響應(yīng)有兩種類(lèi)型。委員會(huì)聯(lián)合研究中心（JRC）表示，隱性或基于價(jià)格的需求響應(yīng)，可促進(jìn)終端用戶根據(jù)電力價(jià)格隨時(shí)間的變化而改變用電方式。這一辦法對(duì)于芬蘭或瑞典的終端用戶而言是因降低用電量而減少電費(fèi)。以動(dòng)態(tài)定價(jià)的電價(jià)支付可以幫助用戶節(jié)省15%至30%的電費(fèi)。顯性或基于獎(jiǎng)勵(lì)的需求響應(yīng)則是在市場(chǎng)電價(jià)高企或電網(wǎng)可靠性受到威脅時(shí)，減少用電量。對(duì)于居民用戶來(lái)說(shuō)可因改變消費(fèi)行為而直接受益。聚集者將匯集大量家庭的需求響應(yīng)并將其置于各種能源市場(chǎng)。用戶可以同時(shí)參與隱性和顯性需求響應(yīng)。

7 用戶面臨的問(wèn)題

7.1 用戶接受程度

盡管用戶通常對(duì)智能家電和避開(kāi)高峰用電持積極態(tài)度，但這種接受也是相對(duì)比較謹(jǐn)慎的。2013年英國(guó)的一項(xiàng)研究表明，用戶愿意使自己的房屋自動(dòng)化，但不希望改變自己的習(xí)慣或降低舒適度體驗(yàn)，除非房屋自動(dòng)化可以幫助他們節(jié)省大筆資金。根據(jù)歐洲可持續(xù)能源系統(tǒng)智能家居設(shè)備（Smart A）項(xiàng)目，如果智能設(shè)備的價(jià)格比常規(guī)版本高25歐元，則用戶預(yù)計(jì)最多可在三年內(nèi)回收多余的投資。另一方面，在沒(méi)有任何財(cái)務(wù)收益的前提下，用戶通常愿意接受不高于25歐元的費(fèi)用以換取更好的舒適性、安全性和易操作性。

7.2 用戶疲勞

盡管人們普遍接受智能電器設(shè)備，但參與一個(gè)線性項(xiàng)目（一項(xiàng)在現(xiàn)實(shí)生活中記錄了智能設(shè)備使用情況的大型研究）的用戶會(huì)發(fā)現(xiàn)使用智能設(shè)備有時(shí)會(huì)非常繁瑣，以至于必須改變很多習(xí)慣。這個(gè)項(xiàng)目的研究成果表明，為響應(yīng)動(dòng)態(tài)價(jià)格而手動(dòng)調(diào)整需求實(shí)際上是行不通的，這是因?yàn)閷?duì)日常生活不同程度的干擾導(dǎo)致了用戶放棄。配備智能電器設(shè)備的研究參與者，除了那些遇到技術(shù)問(wèn)題的人之外，他們感受使用疲勞的可能性相對(duì)更小。但是，人們對(duì)所有家用電器的容忍程度都不盡相同，例如電動(dòng)汽車(chē)的放棄率最高是因?yàn)椴倏亟缑孢^(guò)于復(fù)雜。研究人員得出結(jié)論，為避免用戶疲勞，用戶因配置家用智能電器系統(tǒng)而花費(fèi)的精力應(yīng)該越小越好。

7.3 可靠性

2013年英國(guó)一項(xiàng)調(diào)查研究顯示：用戶和專(zhuān)家擔(dān)心智能家居系統(tǒng)的可靠性，也擔(dān)心用于打開(kāi)和關(guān)閉智能設(shè)備的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障。專(zhuān)家認(rèn)為，手動(dòng)操作可以最大程度地降低這種風(fēng)險(xiǎn)。歐洲可持續(xù)能源系統(tǒng)智能家居設(shè)備（Smart A）項(xiàng)目研究證實(shí)，用戶需要做到完全控制和自主優(yōu)先選擇，這兩者缺一不可，以增強(qiáng)智能家居系統(tǒng)的可靠性。

7.4 隱私權(quán)與安全性

服務(wù)器或基于云服務(wù)上的網(wǎng)絡(luò)攻擊使智能電器設(shè)備的安全性受到嚴(yán)重關(guān)注。此類(lèi)攻擊可能會(huì)中斷設(shè)備的正常功能，或?qū)⒂脩魯?shù)據(jù)暴露給未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)者。例如，用戶會(huì)擔(dān)心隱私丟失，讓陌生人知道他們的日常習(xí)慣或居家時(shí)間。

8 結(jié)論

本文從智能家居的定義、相關(guān)政策法規(guī)，以及智能家電和互聯(lián)設(shè)備功能、市場(chǎng)情況等方面對(duì)歐洲智能家居和智能家電的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，重點(diǎn)闡述了智能家居系統(tǒng)與供需能源之間的關(guān)系。研究表明，智能電表的推出、智能電網(wǎng)的存在、暢通無(wú)阻的需求響應(yīng)市場(chǎng)以及高速互聯(lián)網(wǎng)，這些技術(shù)對(duì)于智能家居系統(tǒng)的發(fā)展和節(jié)約能源至關(guān)重要。與此同時(shí)，具體介紹了智能家居網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、無(wú)線互聯(lián)技術(shù)、傳感技術(shù)的應(yīng)用對(duì)智能家電和智能家居信息通訊的影響，需要通過(guò)完善的標(biāo)準(zhǔn)體系和政策支撐以實(shí)現(xiàn)人機(jī)間、設(shè)備間更加安全便捷的通訊與交互。此外，對(duì)于智能家居的發(fā)展還應(yīng)該充分考慮用戶的接受程度，產(chǎn)品使用過(guò)程中存在的用戶疲勞問(wèn)題，產(chǎn)品的可靠性、信息的隱私性、安全性等方面，這些將是智慧家居未來(lái)發(fā)展中不可忽視的重點(diǎn)，值得行業(yè)技術(shù)人員繼續(xù)深入探究。