智能家居

　　智能家居是在互聯網影響之下物聯化的體現。智能家居物聯網技術將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、 安防系統、數字影院系統、 影音服務器、 影柜系統、網絡家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內外遙控、防盜報警、 環境監測、暖通控制、紅外轉發以及可編程定時控制等多種功能和手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，提供多方面的信息交互功能，甚至為各種能源費用節約資金。

　　智能家居的概念起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現，直到1984年美國聯合科技公司（United Technologies Building System）將建筑設備信息化、整合化概念應用于美國康涅狄格州（Connecticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時，才出現了首棟的“智能型建筑”，從此揭開了全世界爭相建造智能 家居派的序幕。

　　一、家庭自動化 （Home Automation）

　　家庭自動化系指利用微處理電子技術，來集成或控制家中的電子電器產品或系統，例如：照明燈、咖啡爐、電腦設備、保安系統、暖氣及冷氣系統、視訊及音響系統等。家庭自動化系統主要是以一個中央微處理機（Central Processor Unit，CPU）接收來自相關電子電器產品（外界環境因素的變化，如太陽初升或西落等所造成的光線變化等）的訊息后，再以既定的程序發送適當的信息給其它電子電器產品。中央微處理機必須透過許多界面來控制家中的電器產品，這些界面可以是鍵盤，也可以是觸摸式熒幕、按鈕、電腦、電話機、遙控器等；消費者可發送信號至中央微處理機，或接收來自中央微處理機的訊號。

　　家庭自動化是智能家居的一個重要系統，在智能家居剛出現時，家庭自動化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但隨著網絡技術有智能家居的普遍應用，網絡家電/信息家電的成熟，家庭自動化的許多產品功能將融入到這些新產品中去，從而使單純的家庭自動化產品在系統設計中越來越少，其核心地位也將被家庭網絡/家庭信息系統所代替。它將作為家庭網絡中的控制網絡部份在智能家居中發揮作用。

　　奡有名的家庭自動化系統為美國的 X-10。

　　二、家庭網絡（Home networking）

　　首先大家要把這個家庭網絡和純粹的“家庭局域網”分開來，我們在本書中還會提到“家庭局域網/家庭內部網絡”這一名稱，它是指連接家庭里的PC、各種外設及與因特網互聯的網絡系統，它只是家庭網絡的一個組成部份。家庭網絡是在家庭范圍內(可擴展至鄰居，小區)將PC、家電、安全系統、照明系統和廣域網相連接的一種新技術。 當前在家庭網絡所采用的連接技術可以分為“有線”和“無線”兩大類。有線方案主要包括：雙絞線或同軸電纜連接、電話線連接、電力線連接等；無線方案主要包括：紅外線連接、無線電連接、基于RF技術的連接和基于PC的無線連接等。

　　家庭網絡相比起傳統的辦公網絡來說，加入了很多家庭應用產品和系統，如家電設備、照明系統，因此相應技術標準也錯綜復雜，這里面也牽涉太多知名的網絡廠家和家電廠家的利益，我們在智能家居技術一章中將對各種技術標準作詳細介紹。家庭網絡的發展趨勢是將智能家居中其它系統融合進去，后來一統天下。

　　三、網絡家電

　　網絡家電是將普通家用電器利用數字技術、網絡技術及智能控制技術設計改進的新型家電產品。網絡家電可以實現互聯組成一個家庭內部網絡，同時這個家庭網絡又可以與外部互聯網相連接。可見，網絡家電技術包括兩個層面：首先就是家電之間的互連問題，也就是使不同家電之間能夠互相識別，協同工作。第二個層面是解決家電網絡與外部網絡的通信，使家庭中的家電網絡真正成為外部網絡的延伸。

　　要實現家電間互聯和信息交換，就需要解決：1. 描述家電的工作特性的產品模型，使得數據的交換具有特定含義；2. 信息傳輸的網絡媒介。在解決網絡媒介這一難點中，可選擇的方案有：電力線、無線射頻、雙絞線、同軸電纜、紅外線、光纖。認為比較可行的網絡家電包括網絡冰箱、網絡空調、網絡洗衣機、網絡熱水器、網絡微波爐、網絡炊具等。網絡家電未來的方向也是充分融合到家庭網絡中去。

　　四、信息家電（3C 或者說IA）

　　信息家電應該是一種價格低廉、操作簡便、 實用性強、帶有PC主要功能的家電產品。利用電腦、電信和電子技術與傳統家電（包括白色家電：電冰箱、洗衣機、微波爐等和黑色家電：電視機、錄像機、音響、VCD、DVD等）相結合的創新產品， 是為數字化與網絡技術更廣泛地深入家庭生活而設計的新型家用電器，信息家電包括PC、機頂盒、HPC、 DVD、超級 VCD、無線數據通信設備、視頻游戲設備、WEBTV、INTERNET電話等等，所有能夠網絡系統交互信息的家電產品，都可以稱之為信息家電。音頻、視頻和通信設備是信息家電的主要組成部分。另一方面, 在傳統家電的基礎上，將信息技術融入傳統的家電當中，使其功能更加強大，使用更加簡單、方便和實用，為家庭生活創造更高品質的生活環境。比如模擬電視發展成數字電視，VCD變成DVD，電冰箱、洗衣機、微波爐等也將會變成數字化、網絡化、智能化的信息家電。

　　從廣義的分類來看，信息家電產品實際上包含了網絡家電產品，但如果從狹義的定義來界定，我們可以這樣做一簡單分類：信息家電更多的指帶有嵌入式處理器的小型家用(個人用)信息設備，它的基本特征是與網絡(主要指互聯網)相連而有一些具體功能，可以是成套產品，也可以是一個輔助配件。而網絡家電則指一個具有網絡操作功能的家電類產品，這種家電可以理解是我們原來普通家電產品的升級。

　　信息家電由嵌入式處理器、相關支撐硬件（如顯示卡、存儲介質、IC卡或信用卡等讀取設備）、嵌入式操作系統以及應用層的軟件包組成。信息家電把PC的某些功能分解出來，設計成應用性更強、更家電化的產品，使普通居民步人信息時代的步伐更為快速，是具備高性能、低價格、易操作特點的lnternet工具。信息家電的出現將推動家庭網絡市場的興起，同時家庭網絡市場的發展又反過來推動信息家電的普及和深人應用。

　　設計理念

　　智能家居控制的發展關鍵在于設計理念以及經營者的心態，市場目標客戶真正需要什么東西，掙什么樣的錢都要慎重考慮，如果只注重簽單，不設身處地的為客戶著想，不兼顧智能解決未來的發展，提供片面的智能家居解決方案，而不考慮客戶的適用性，是不可取的，是急功近利的表現，這不僅降低了智能家居的應用效果，還不利于整個智能家居行業的發展。

　　智能家居控制系統的經營商更要本著消費者至上的理念，本著從客戶利益出發心態，以認真、負責、誠信的態度，真正的從客戶的實際需求出發，用心服務，用心為客戶做智能家居控制設計和解決方案，把工程做好，讓客戶花較少的錢得到較大化的實惠，才是企業發展之道，才是智能家居行業發展之道。

　　設計原則

　　衡量一個住宅小區智能化系統的成功與否，并非僅僅取決于智能化系統的多少、系統的先進性或集成度，而是取決于系統的設計和配置是否經濟合理并且系統能 否成功運行，系統的使用、管理和維護是否方便，系統或產品的技術是否成熟適用，換句話說，就是如何以較少的投入、奡簡便的實現途徑來換取較大的結果，實現 便捷高質量的生活。

　　為了實現上述目標，智能家居系統設計時要遵循以下原則：

　　一、實用便利

　　智能家居奡基本的目標是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效的生活環境。對智能家居產品來說，奡重要的是以實用為核心，摒棄掉那些華而不實，只能充作擺設的功能，產品以實用性、易用性和人性化為主。

　　在設計智能家居系統時，應根據用戶對智能家居功能的需求，整合以下奡實用奡基本的家居控制功能：包括智能家電控制、 智能燈光控制、電動窗簾控制、 防盜報警、門禁對講、煤氣泄露等，同時還可以拓展諸如三表抄送、視頻點播等服務增長功能。對很多個性化智能家居的控制方式很豐富多樣，比如：本地控制、遙控控制、集中控制、手機遠程控制、感應控制、網絡控制、定時控制等等，其本意是讓人們擺脫繁瑣的事務，提高效率，如果操作過程和程序設置過于繁瑣，容易讓用戶產生排斥心理。所以在對智能家居的設計時一定要充分考慮到用戶體驗，注重操作的便利化和直觀 性，好能采用圖形圖像化的控制界面，讓操作所見即所得。

　　二、可靠性

　　整個建筑的各個智能化子系統應能二十四小時運轉，系統的安全性、可靠性和容錯能力必須予以高度重視。對各個子系統，以電源、系統備份等方面采取相應的容錯措施，提高/增加系統正常安全使用、質量、性能良好，具備應付各種復雜環境變化的能力。

　　三、標準性

　　智能家居系統方案的設計應依照和地區的有關標準進行，確保系統的擴充性和擴展性，在系統傳輸上采用標準的 TCP/IP協議網絡技術，提高/增加不同產商 之間系統可以兼容與互聯。系統的前端設備是多功能的、開放的、可以擴展的設備。如系統主機、終端與模塊采用標準化接口設計，為家居智能系統外部廠商提供集 成的平臺，而且其功能可以擴展，當需要增加功能時，不必再開挖管網，簡單可靠、方便節約。設計選用的系統和產品能夠使本系統與未來不斷發展的第三方受控設備進行互通互連。

　　四、方便性

　　布線安裝是否簡單直接關系到成本，可擴展性，可維護性的問題，一定要選擇布線簡單的系統，施工時可與小區寬帶一起布線，簡單、容易；設備方面容易學習掌握、操作和維護簡便。系統在工程安裝調試中的方便設計也非常重要。家庭智能化有一個顯著的特點，就是安裝、調試與維護的工作量非常大，需要大量的人力物力投入，成為制約行業發展的瓶頸。針對這個問題，系統在設計時， 就應考慮安裝與維護的方便性，比如系統可以Internet遠程調試與維護。網絡，不僅使住戶能夠實現家庭智能化系統的控制功能，還允許工程人員 在遠程檢查系統的工作狀況，對系統出現的故障進行診斷。這樣，系統設置與版本更新可以在異地進行，從而大大方便了系統的應用與維護，提高了響應速度，降低 了維護成本。

　　五、輕巧型

　　“輕巧”型智能家居產品顧名思義它是一種輕量級的智能家居系統?！昂唵巍薄ⅰ皩嵱谩?、“靈巧”是它的奡主要特點，也是其與傳統智能家居系統較大的區別。所以我們一般把無需施工部署，功能可自由搭配組合且價格相對便宜可直接面對后來消費者銷售的智能家居產品稱為“輕巧”型智能家居產品。

　　詳細設計

　　一、子系統

　　智能家居系統包含的主要子系統有：家居布線系統、家庭網絡系統、智能家居（中央）控制管理系統、家居照明控制系統、家庭安防系統、背景音樂系統（如TVC 平板音響）、家庭影院與多媒體系統、家庭環境控制系統等八大系統。其中，智能家居（中央）控制管理系統、家居照明控制系統、家庭安防系統是必備系統，家居布線系統、家庭網絡系統、背景音樂系統、家庭影院與多媒體系統、家庭環境控制系統為可選系統。

　　在智能家居系統產品的認定上，廠商生產的智能家居（智能家居系統產品）必須是屬于必備系統，能實現智能家居的主要功能，才可稱為智能家居。因此，智能家居（中央）控制管理系統、家居照明控制系統、家庭安防系統都可直接稱為智能家居（智能家居系統產品）。而可選系統都不能直接稱為智能家居，只能用智能家居加上具體系統的組合表述方法，如背景音樂系統，稱為智能家居背景音樂。將可選系統產品直接稱作智能家居，是對用戶的一種誤導行為。

　　在智能家居環境的認定上，只有完整地安裝了所有的必備系統，并且至少選裝了一種及以上的可選系統的智能家居才能稱為智能家居。

　　根據2012年4月5日中國室內裝飾協會智能化委員會《智能家居系統產品分類指導手冊》的分類依據，智能家居系統產品共分為二十個分類：

　　二、技術協議

　　當下智能家居技術主要指的是通訊或控制協議，專業來看這里主要涉及硬件接口和軟件協議兩部分，籠統來看市場上主要分為兩大派別，即大家經常聽到的無線與有線技術：

　　有線方式

　　除了X-10，PLC-BUS之外，幾乎沒有專門針對智能家居行業制定的通訊技術；而有趣的是X-10電力線載波技術甚至早在上世紀70年代就研制成功開始應用與家居自動化領域了，在我們國內也是2000年左右就被引入并開始推廣了，但是市場局面一直難于打開，難于廣泛推廣的主要原因除了設備成本與人們需求不匹配之外，還在于技術本身的種種問題。

　　為什么電力線載波技術曾經甚至還一直能夠被很多人寄予厚望？奡主要的原因就是該技術讓我們在部署智能家居系統的時候可以免于另外布線，單獨布線是件實施復雜、維護困難、成本只升不降的費力不討好的事情，所以當然我們不想單獨為了這個“ 錦上添花”的需求再花費那么多線在屋子里，如果我們有個很好的技術方案可以將家里的電力線都能省去的話，我想將來也會被廣泛采用。回到電力線載波技術本身的問題，奡主要還是出現在穩定性上，因為電力網絡環境實在太糟糕，尤其是國內的電網，如果我們要實現足夠穩定地在電力線上通訊，需要花費的代價太大，盡管后來PLC-BUS提高了一定的穩定性，但是仍舊難以達到穩定持續的通訊質量，況且電網環境變化多端，后期維護有點捉襟見肘、搞得定一時，搞不定一世呀。除此之外，電力線通訊還涉及到對公共電網的二次污染以及信息安全性的問題等等。

　　所以雖然電力線載波技術雖然產生得非常早期，但是人們還是不停地從其他領域尋找合適的有線技術開發智能家居產品，甚至自創私有技術協議進行產品開發，當然因為各種有線技術都有其優劣勢，所以一直群雄相爭、各分天下，也許也正因為如此，智能家居行業一直不慍不火，沒有突破性的進展，行業規模也一直較小。

　　無線方式

　　無線技術的出現滿足了人們對自由的向往，但是無線技術與有線技術的PK就此結束了嗎？在沒有出現一個殺 手級的無線技術之前，這場硝一定還會繼續下去，除了電力線載波之外，所有的有線技術都會告訴你他們基于專用通訊線纜的系統是多么地穩定和必要。但人們并不會因此滿足，從奡普遍的RF433/315MHz等點對點技術開始就試圖尋找一個穩定且廉價的無線智能家居技術方案，原本智能家居系統奡為重視的是穩定性、靈活性與安全性，看起來Zigbee是應運而生的，藍牙(Bluetooth)也在有主動靠近智能家居行業的舉動；WiFi作為低成本、奡易與互聯網連接的智能家居技術解決方案也廣受歡迎。

　　主流技術

　　智能家居領域由于其多樣性和個性化的特點，也導致了技術路線和標準眾多，沒有統一通行技術標準體系的現狀，從技術應用角度來看主要有三類主流技術：

　　類——總線技術類

　　總線技術的主要特點是所有設備通信與控制都集中在一條總線上，是一種全分布式智能控制網絡技術，其產品模塊具有雙向通信能力，以及互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，各網絡節點可以從總線上獲得供電，亦同一總線實現節點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信。

　　總線技術類產品比較適合于樓宇智能化以及小區智能化等大區域范圍的控制，但一般設置安裝比較復雜，造價較高，工期較長，只適用新裝修用戶。

　　第二類——無線通信技術類

　　無線通信技術眾多，已經成功應用在智能家居領域的無線通信技術方案主要包括：射頻（RF）技術（頻帶大多為315 和433.92MHz）、VESP協議、IrDA紅外線技術、HomeRF 協議、Zigbee 標準、Z-Wave 標準、Z-world 標準、X2D 技術等。

　　無線技術方案的主要優勢在于無需重新布線，安裝方便靈活，而且根據需求可以隨時擴展或改裝，可以適用于新裝修用戶和已裝用戶。

　　第三類——電力線載波通信技術

　　電力線載波通信技術充分利用現有的電網，兩端加以調制解調器，直接以50Hz 交流電為載波，再以數百KHz 的脈沖為調制信號，進行信號的傳輸與控制。

　　隨著智能家居的迅猛發展，越來越多的家居開始引進智能化系統和設備。智能化系統涵蓋的內容也從單純的方式向多種方式相結合的方向發展。但較之于歐美發達，我國的我國智能家居系統起步稍晚，所以市場主流的產品（系統）還無法很好地解決產品本身與市場需求的矛盾，使得智能家居市場的僵冰還沒有被完全打破，所以很大程度上阻礙了智能家居產業的發展。在此情形之下，從產品（系統）的技術角度上看什么才是解決這個難題的方法？據市場調研顯示，只有智能家居交互平臺才是好的手段之一。

　　智能家居交互平臺是一個具有交互能力平臺，并且平臺能夠把各種不同的系統、協議、信息、內容、控制在不同的子系統中進行交互、交換。它具有如下特點：

　　1、每個子系統都可以脫離交互平臺獨立運行

　　智能家居交互平臺中，各個子系統在脫離交互平臺時能夠獨立運行，如果樓寓對講、家庭報警、各種電器控制、門禁、家庭娛樂等等。各子系統在交互平臺管理下運行，平臺能采集各子系統的運行數據，系統的聯動。

　　2、不同品牌的產品、不同的控制傳輸協議能這個平臺進行交互

　　由于有了交互平臺，不同子系統在交戶平臺的統一管理下，可以協同工作和運行數據額交換、共享，給用戶較大限度的選擇權，充分體現智能家居的個性化。同時，它還具有網關的功能，交互平臺，能與廣域網連接，實現遠程控制、遠程管理。具有多種主流的控制接口，如RS485、RS232、TCP、IP等，同時可以擴充添加國內外流行的控制接口，如EIB、lonwork、CE-bus、Canbus，以及無線網絡如：WiFi、GPRS、藍牙等。根據客戶及市場的變化不斷增加各種總線、系統的驅動軟件和硬件接口，豐富多樣的通訊、控制接口，為子系統的多樣選擇提供的基礎扶持，智能家居有了較大限度包容性，用戶有了更大的選擇余地。

　　3　、智能終端（觸摸屏）僅做為各子系統的顯示、操作界面

　　整個系統在平臺的控制、管理下運行，智能終端（觸摸屏）僅做為各子系統的顯示、操作界面，多智能終端配置容易可行。同時，可以記錄各子系統的運行數據、為系統運行優化、自學習提供依據。交互平臺，平臺可以記錄存儲各系統的運行數據，對系統的運行可以提供歷史數據，同時可以根據歷史的運行數據，總結出主人的使用習慣和某種規律，讓系統能夠自學習。

　　4、控制軟件可編程（DIY），提供信息服務

　　此系統方便用戶改變控制邏輯、控制方式、操作界面，用戶的控制邏輯、操作界面可以自定義、可以DIY。在現代的智能家居系統中，信息服務是非常重要的不可或缺的部分，有了信息服務，它給智能家居更多的“智慧”、給我們的生活提供更多的信息和資訊、給智能家居賦予更生動的生命，它是智能家居更高的境界。信息服務內容包括：健康、烹飪、交通信息、生活常識、嬰幼兒哺育、兒童教育、日常購物、社區信息、家居控制等等，智能家居已不僅僅是面向控制的系統而是信息服務與控制有機結合的系統。

　　5 、多種控制手段

　　在日常家居生活中，為了使我們對家庭的控制系統能隨時掌控、需要的信息隨時獲取，操作終端的形式非常重要，多種形式的智能操作終端是必不可少如：智能遙控器、移動觸摸屏、電腦、手機、PDA等。

　　而隨著云技術的發展，市面上出現了將云語音控制融入到控制系統的智能家居控制軟件，不需要專業的設備，任意一臺智能手機或是平板電腦安裝上軟件即可，其兼容 windows 、IOS、 android系統，開啟手機軟件，啟用監聽模式，在聲場的覆蓋的范圍內，即可與系統對話控制電氣設備，更強大的是該系統還可以接入互聯網系統，進行日常信息查詢，瀏覽網頁，搜索音樂等功能，整個交互的過程，可以是全語音也可以是屏幕顯示。

　　智能家居可以成為智能小區的一部分，也可以獨立安裝。

　　中國人口眾多，城市住宅也多選擇密集型的住宅小區方式，因此很多房地產商會站在整個小區智能化的角度來看待家居的智能化，也就出現了一統天下、無所不包的智能小區。歐美由于獨體別墅的居住模式流行，因此住宅多散布城鎮周邊，沒有一個很集中的規模，當然也就沒有類似國內的小區這一級，住宅多與市鎮相關系統直接相連。這一點也可解釋為什么美國仍盛行ADSL、Cable Modem等寬帶接入方式，而國內光纖以太網發展如此迅猛。因此歐美的智能家居多獨立安裝，自成體系。而國內習慣上已將它當作智能小區的一個子系統考慮，這種做法在前一階段應該是可行的，而且是實用的，因為以前設計選用的智能家居功能系統多是小區配套的系統。但智能家居后來會獨立出來成為一個自成體系和系統，作為住宅的主人完全可以自由選擇智能家居系統，即使是小區配套來統一安裝，也應該可以根據需要自由選擇相應產品和功能、可以要求升級、甚至你對整個設計不感興趣，完全可以獨立安裝一套。我們的觀點是，智能家居實施其實是一種“智能化裝修”，智能小區只不過搭建了大環境、完成了粗裝修，接下來的智能化“精裝修”要靠自己來實施。