智能家居概念及組成

　　智能家居是一個居住環(huán)境，是以住宅為平臺安裝有智能家居系統(tǒng)的居住環(huán)境，實施智能家居系統(tǒng)的過程就稱為智能家居集成。

　　“智能家居”(Smart Home)，又稱智能住宅。通俗地說，它是融合自動化控制系統(tǒng)、計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)于一體的網(wǎng)絡(luò)化智能化的家居控制系統(tǒng)。將家中的各種設(shè)備(如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電以及三表抄送等)通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接到一起。 與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間;還由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ撸峁┤轿坏男畔⒔换スδ?，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源消費節(jié)約資金。

　　智能家居系統(tǒng)包含的主要子系統(tǒng)有：家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居(中央)控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與智能家居控制系統(tǒng)、多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等八大系統(tǒng)。其中，智能家居(中央)控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)是必備系統(tǒng)，家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)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)為可選系統(tǒng)。

　　在智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品的認定上，廠商生產(chǎn)的智能家居(智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品)必須是屬于必備系統(tǒng)，能實現(xiàn)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(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)都可直接稱為智能家居(智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品)。在智能家居環(huán)境的認定上，只有完整地安裝了所有的必備系統(tǒng)，并且至少選裝了一種及以上的可選系統(tǒng)的智能家居才能稱為智能家居。

　　技術(shù)水平

　　產(chǎn)品技術(shù)類型從目前情況來看，從其技術(shù)角度來看大致可分為以下四種。

　　1.集中控制技術(shù)

　　采用集中控制方式的智能家居系統(tǒng)，主要是通過一個以單片機為核心的系統(tǒng)主機來構(gòu)建，中心處理單元(CPU)負責系統(tǒng)的信號處理，系統(tǒng)主板上集成一些外圍接口單元，包括安防報警、電話模塊、控制回路輸入/輸出(I/O)模塊等電路。

　　這類集中控制方式的系統(tǒng)主機板一般帶8路燈光及電器控制回路、8路報警信號輸入、3-4路抄表信號接入等。由于系統(tǒng)容量的限制，一旦系統(tǒng)安裝完畢，擴展增加控制回路比較困難。

　　這類產(chǎn)品由于采用星型布線方式，所有安防報警探頭、燈光及電器控制回路必須接入主控箱，這類產(chǎn)品布線較長，布線也較復(fù)雜。目前市場上這類產(chǎn)品較多，其價格特別適合我國大多數(shù)地區(qū)推廣，只是它的安裝工程相對比較復(fù)雜、只適合清水房的前期安裝、系統(tǒng)擴展性及兼容性也不理想，但從其功能上來說足夠滿足一般中等家庭的需求，其價格也是很容易讓人接受的，因此在一些小區(qū)中采用該系統(tǒng)的比較多。

　　2.現(xiàn)場總線技術(shù)

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)則通過系統(tǒng)總線來實現(xiàn)家居燈光、電器及報警系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)以及信號傳輸，采用分散型現(xiàn)場控制技術(shù)，控制網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各功能模塊只需要就近接入總線 即可，布線比較簡便。

　　一般來說，根據(jù)不同的總線技術(shù)，則支持不同的總線拓撲結(jié)構(gòu)，如有支持星型的、環(huán)狀的、樹叉結(jié)構(gòu)走線的等等，常見的是手拉手方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統(tǒng)的布線方式完全一致。“一燈多控”，在家庭應(yīng)用比較普遍，以往一般采用“雙聯(lián)”、“四聯(lián)”開關(guān)來實現(xiàn)，走線復(fù)雜而且布線成本高。若通過總線方式控制，則完全不需要增加額外布線，是一種全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其產(chǎn)品模塊具有雙向通信能力，以及具有互操作性和互換性，其控制部件都可以編程。典型的總線技術(shù)采用雙絞線總線結(jié)構(gòu)，甚至有的總線技術(shù)其各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點工作可以從總線上獲得供電(不含被控設(shè)備供電)，亦可通過同一總線實現(xiàn)節(jié)點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信。

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)采用總線式結(jié)構(gòu)，其主要由系統(tǒng)主控器(含人機交互操作界面)、電源供應(yīng)器、雙絞線和各類功能模塊等幾個基本部分組成。每個功能模塊都是“串連”在雙絞線上，互相的連接據(jù)不同技術(shù)稍有差異，例如甚至不分極性。

　　各個廠家采用不同的總線技術(shù)，如消費電子總線技術(shù)(Consumer Electronic Bus，CEBus)是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)于1984年4月開始組織開發(fā)出的家居網(wǎng)絡(luò)標準，于1992年正式推出，并定義為IS-60/EIA-600標準。CEBus是一個較完整的開放系統(tǒng)，但由于CE Bus接口技術(shù)比較復(fù)雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應(yīng)用也不多見。另還有香港永泰鋒發(fā)明的埃普總線技術(shù)(ApBus)、RS-485總線技術(shù)、iBus總線技術(shù)等。但在總線技術(shù)下生成的智能家居系統(tǒng)，最大的特點是具有可擴展性;工程安裝也不是很復(fù)雜;由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，新生成許多總線協(xié)議下的智能家居系統(tǒng)的價格也不是很高，目前市場的銷售情況也很不錯。

　　3.電力載波技術(shù)

　　X-10協(xié)議。X-10是以50Hz或(60Hz)為載波，再以120KHz的脈沖為調(diào)變波(Modulating Wave)發(fā)展出來的數(shù)位控制技術(shù)，并制定出一套控制規(guī)格，是以電力線為連接介質(zhì)對電子設(shè)備進行遠程控制的通訊協(xié)議。在許多國家已被廣泛應(yīng)用于家庭安全監(jiān)控、家用電器控制、室內(nèi)照明控制、背景音樂控制和住宅儀表數(shù)字讀取等方面。X-10系統(tǒng)一般由發(fā)射模塊和接收模塊組成，各組件可設(shè)定不同的編碼(地址碼)以示區(qū)別。使用時，控制組件可被插入安裝到室內(nèi)不同的電源插座，及家庭其他電氣系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備就可以執(zhí)行控制命令了。該系統(tǒng)的特點有：安裝施工簡便，系統(tǒng)調(diào)試比較簡單;可用于舊房子改造或新房子裝修工程，及已裝修房的改裝工程。系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全;使用方便，操作簡單;系統(tǒng)擴展性能強;有多種模塊面板可選用，產(chǎn)品價位比較底，但有執(zhí)行指令易沖突可能的弊病。

　　4.無線技術(shù)

　　由于多數(shù)智能家居系統(tǒng)的布線工程比較費事，所以在一些新的智能家居商家所研發(fā)的系統(tǒng)，就立足解決這個難題。目前這一問題雖然沒有得到完全、徹底的解決，但是已經(jīng)大大減少了在整個施工過程中的布線工程量。無線的智能家居系統(tǒng)各個廠家采用的技術(shù)也不相同。有采用Zigbee技術(shù)、有采用藍牙技術(shù)、有采用433MHz的物理層無線連接技術(shù)，但無線技術(shù)易受周圍無線設(shè)備環(huán)境特別是同頻及阻礙物干擾和屏蔽，較適用于新裝修戶和已裝修戶。同時人們長期生活在較強電磁波的環(huán)境中，究竟對人體健康有多大的影響，現(xiàn)在還沒有確切的科學(xué)定論。

　　由于低功耗技術(shù)的發(fā)展，無線技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，許多廠商推出自己的無線智能家居產(chǎn)品。

　　智能家居功能

　　智能家居系統(tǒng)主要子系統(tǒng)有：家居布線系統(tǒng)、家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居(中央)控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院與物聯(lián)智能家居控制系統(tǒng)多媒體系統(tǒng)、家庭環(huán)境控制系統(tǒng)等八大系統(tǒng)。其中，智能家居(中央)控制管理系統(tǒng)、家居照明控制系統(tǒng)、家庭安防系統(tǒng)是必備系統(tǒng)。

　　智能家居控制管理系統(tǒng)

　　包括設(shè)備智能化的人機設(shè)置及控制界面、遙控器控制及設(shè)備遠程監(jiān)視、控制：含電話遠程控制、遠程IP控制等。

　　一般智能主控機內(nèi)置Web網(wǎng)頁，在主控機連接到互聯(lián)網(wǎng)的前提下，用戶可以通過任何一臺上網(wǎng)設(shè)備連接到智能主控機的Web網(wǎng)頁，實現(xiàn)遠程控制家居設(shè)備、監(jiān)視家居設(shè)備狀態(tài)、視頻監(jiān)控等功能。

　　家庭安防系統(tǒng)

　　可以實時監(jiān)控非法闖入、火災(zāi)、煤氣泄露、緊急呼救的發(fā)生。一旦出現(xiàn)警情，系統(tǒng)會自動向中心發(fā)出報警信息，同時啟動相關(guān)電器進入應(yīng)急聯(lián)動狀態(tài)，從而實現(xiàn)主動防范。可被接入的探測設(shè)備可包括：門磁開關(guān)、緊急求助、煙霧檢測報警、燃氣泄露報警、碎玻探測報警、紅外微波探測報警等。

　　家居照明控制系統(tǒng)

　　包括燈光的單一控制和情景控制、遠程控制及遙控控制。單一控制指對每一個燈光設(shè)備的單獨控制;情景控制指按下一個鍵把多個燈光設(shè)備調(diào)整到它們預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。比如，所有燈光設(shè)備全關(guān)、全開及特殊的場景控制。

　　另外智能家居的衍生功能包括：

　　智能電器控制：電器控制主要針對傳統(tǒng)的電器進行智能控制。實現(xiàn)的方法是打開或者關(guān)閉電器的插座。以實現(xiàn)對熱水器、飲水機、等設(shè)備進行控制;

　　智能情景控制：情景控制指按下一個鍵把多個燈光設(shè)備調(diào)整到預(yù)先設(shè)定的狀態(tài)。如所有燈光設(shè)備全關(guān);

　　智能視頻監(jiān)控：把攝像頭和智能家居系統(tǒng)進行整合，實現(xiàn)視頻或圖片抓拍、視頻遠程監(jiān)控等功能;

　　智能紅外控制：用一個智能主控機便可控制家中所有帶紅外遙控的電器設(shè)備。如電視、DVD、機頂盒等;

　　智能溫度監(jiān)控：把家庭空調(diào)和智能家居系統(tǒng)進行整合，可定時或按不同時間段對家居溫度實行智能化控制;

　　定時控制：智能主機可以對家中的固定事件進行編程，例如，定時開關(guān)窗簾，定時開關(guān)熱水器等等，電視、音響、照明等均可設(shè)定時控制;

　　情景控制：用戶可以通過智能主控機任意編輯各種情景，之后可以按下情景控制面板或者智能主控機上對應(yīng)的情景按鈕進行情景控制。情景控制可以包含燈光、電器、安防、紅外、視頻等各種設(shè)備的控制。如，可以設(shè)定一個回家情景，使其包含以下設(shè)備的控制：打開廊燈、打開客廳吊燈、打開窗簾、解除安防報警、打開電視機并調(diào)到CCTV1頻道、打開熱水器、打開空調(diào)并設(shè)定溫度為25℃等。

　　當前市場上主要的智能家具品牌

　　在中國市場上的國外品牌

　　霍尼韋爾

　　控制總線：基于TCP/IP協(xié)議，同時具有485總線、CAN總線、無線等多種標準通信協(xié)議;

　　工作模式：以太網(wǎng)與BUS系統(tǒng)同時運行，信息通道獨立;

　　主要功能：以家庭網(wǎng)關(guān)為核心的平臺集成了可視對講，門禁控制，家居安防，信息管理發(fā)布，家電控制，網(wǎng)絡(luò)遠程控制等多種功能;

　　方案特點：多個子系統(tǒng)集成，系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)，通訊接口標準化。以太網(wǎng)和BUS系統(tǒng)雙冗余設(shè)計，可靠性高。

　　德國莫頓

　　類型：instabus EIB總線;

　　工作模式：接口模塊——總線相連——軟件編程;

　　主要功能：燈光控制、窗簾控制、家電控制、場景控制、溫度控制、多媒體控制、時間控制、音響控制等;

　　方案特點：分散、集中、對等控制;設(shè)計簡單、安裝簡便、費用經(jīng)濟、容易維護。

　　新加坡NICO

　　控制總線：LonWorks;

　　主要功能：智能燈光控制。

　　國外品牌定位較高，這些產(chǎn)品在外觀和質(zhì)量上有一定優(yōu)勢，但隨著國內(nèi)技術(shù)的發(fā)展，國外在外觀及質(zhì)量上的優(yōu)勢也正在減小，另外國外的智能家居產(chǎn)品因價格偏高，在市場中占據(jù)的分額并不大。

　　國內(nèi)主要品牌

　　目前市場上提供智能家居的代表廠商，一類是以傳統(tǒng)的樓宇對講廠商為主，主要是冠林、安居寶、視得安、振威、普天天紀等，這類廠商主要是提供一個智能化的綜合控制平臺，在此平臺上整合了安防報警、家電控制等眾多子系統(tǒng);一類是以家電廠商為主，如海爾、TCL、美的等等，這類廠商主要提供信息化網(wǎng)絡(luò)化的家電為主;此外還有一類專注于燈光控制、窗簾控制等模塊和接口的生產(chǎn)廠商，代表廠家有索博、波創(chuàng)、瑞朗、奇勝等，主要是配合前兩類廠商，提供各類智能開關(guān)和接口模塊。

　　目前和未來的市場需求分析

　　物聯(lián)網(wǎng)大潮下的智能家居行業(yè)在中國乃至全世界都有廣闊的前景，是物聯(lián)網(wǎng)時代下的朝陽行業(yè)。就目前發(fā)展趨勢分析，預(yù)計在今后幾年內(nèi)全世界將有上億家庭構(gòu)建智能、舒適、高效的家居生活。在建設(shè)部出臺的規(guī)劃中，也表示未來60%以上的新房都具有一定的“智能型家居”功能。顯然，智能家居正在形成一種產(chǎn)業(yè)，蘊含著巨大的市場潛力。

　　(文/章文彪 南京普天天紀樓宇智能有限公司研發(fā)部經(jīng)理)