智能家居相關(guān)技術(shù)及比較

什么是智能家居

　　“智能家居”這個(gè)詞目前已經(jīng)被廣泛引用，很多的安防廠商、樓宇對(duì)講廠商都聲稱自己是智能家居廠商。那么到底什么是智能家居？我認(rèn)為智能家居就是通過綜合采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)（3C），建立一個(gè)由家庭安全防護(hù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動(dòng)化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)全面的安全防護(hù)、便利的通訊網(wǎng)絡(luò)以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。智能家居是IT技術(shù)（特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)）、，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)向傳統(tǒng)家電產(chǎn)業(yè)滲透發(fā)展的必然結(jié)果。由社會(huì)背景之層面來看，近年來信息化的高度發(fā)展，通信的自由 化與高層次化，業(yè)務(wù)量的急速增加與人類對(duì)工作環(huán)境的安全性、舒適性、效率性要求的提高，造成家居智能化的需求大為增加，在科學(xué)技術(shù)方面，由于計(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(zhǎng)，也促成了智能家居的誕生。

　　在智能家居系統(tǒng)規(guī)劃中，智能家居系統(tǒng)遵循的總體規(guī)劃原則應(yīng)該是以人為本，也可以說是以管理和服務(wù)為本，這是貫穿整個(gè)系統(tǒng)規(guī)劃的中心思想。智能家居的集成設(shè)計(jì)絕不是圍繞著各式各樣的設(shè)備展開，這樣會(huì)變成“以設(shè)備為本”，但人不是設(shè)備的奴隸，設(shè)備是為人服務(wù)的。智能家居的智能化設(shè)計(jì)應(yīng)該始終站在使用者的角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，智能家居的實(shí)際使用者和服務(wù)對(duì)象可分成以下3類：

• 住戶——智能家居中的“上帝”，最終服務(wù)對(duì)象，他們的服務(wù)費(fèi)用支出是智能家居服務(wù)者的主要收入來源，同時(shí)也是智能家居系統(tǒng)的直接用戶；
• 社區(qū)管理人員——以社區(qū)的物業(yè)管理者為主，包括保安管理人員和信息服務(wù)管理人員，是智能家居的管理者和服務(wù)提供者，他們的素質(zhì)高低和對(duì)智能家居系統(tǒng)的熟悉掌握程度直接影響智能家居系統(tǒng)的實(shí)際使用效果；
• 社會(huì)資源部門——包括社區(qū)周邊商戶、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)提供運(yùn)營(yíng)商、公安消防和醫(yī)療部門以及其他與社區(qū)生活密切相關(guān)的可以通過數(shù)字城市網(wǎng)絡(luò)與智能家居系統(tǒng)相連的部門。該類用戶可能牽涉到所有與住戶生活相關(guān)的部門，在未來數(shù)字城市中，他們對(duì)智能家居的貢獻(xiàn)更大程度上依靠整個(gè)社會(huì)環(huán)境的建設(shè)，包括相關(guān)的管理服務(wù)體系和發(fā)達(dá)完善的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)。

　　值得強(qiáng)調(diào)的是，在智能家居的各個(gè)組成部分的實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)中必須緊扣這三類用戶的實(shí)際需求去展開規(guī)劃和設(shè)計(jì)，這樣才能充分體現(xiàn)“以人為本”的總體規(guī)劃原則。
1、 小區(qū)智能化的核心是家庭智能化

　　小區(qū)的智能化，涉及小區(qū)的周邊、小區(qū)內(nèi)以及住戶家庭的智能化：在智能化住宅小區(qū)的周邊及內(nèi)部設(shè)置安全防范系統(tǒng)，并在家庭內(nèi)設(shè)置可視對(duì)講、防盜報(bào)警控測(cè)器、緊急求助和報(bào)警按鈕、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警等家庭安全防范系統(tǒng)，設(shè)置三表（或四表）出戶計(jì)量系統(tǒng)，家電控制以及電視、電話和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，為住戶需求的高速通信提供可能。家庭智能化部分與信戶生活息息相關(guān)，不但滿足了住戶生活的舒適性、便利性，改善住戶居住環(huán)境，提高住戶生活水平，改變住戶生活方式，是小區(qū)智能化的核心。

　　家庭內(nèi)大多數(shù)的子系統(tǒng)和設(shè)備都以通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。相信不久的將來，甚至日常器具也可以通過增加其內(nèi)在智能，在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送信息。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和控制平臺(tái)，靈活的接入方式，高可靠性和兼容性，低成本，提供舒適、安全和高效的家庭環(huán)境，是研究智能家庭網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。

2、智能家居集成平臺(tái)系統(tǒng)

2.1、家庭智能終端

　　智能家居是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的名種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通的家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的空話生活空間；還由原來的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，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，甚至為各種能源支出節(jié)約資金。智能家居的基本目標(biāo)是：將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備，家用電器和家庭保安裝置通過有線或無線的方式連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，交保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。

2.1.1 家庭智能終端的主要功能

　　作為小區(qū)智能化系統(tǒng)的核心，智能家居平臺(tái)系統(tǒng)通過其核心設(shè)備――家庭智能終端來實(shí)現(xiàn)家庭智能化的功能。家庭智能終端是智能家成的心臟，通過它實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集、信息輸入、信息輸出、集中控制、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)動(dòng)控制等功能。

家庭智能終端的功能一般包括如下幾個(gè)方面：

（1） 家庭安防：安全是居民對(duì)智能家居的首要要求，家庭安防由此成為智能家居的首要組成部分。家庭安防報(bào)警、門窗磁報(bào)警、緊急求助報(bào)警、燃?xì)庑孤﹫?bào)警、火災(zāi)報(bào)警等。當(dāng)家庭智能張端處于布防狀態(tài)時(shí)，紅外探頭探測(cè)到家中有人走動(dòng)，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通過蜂鳴器和語音實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警；同時(shí)，報(bào)警信息報(bào)到物業(yè)管理中心，還可以自動(dòng)撥號(hào)到主人的手機(jī)或電話上。

（2） 可視對(duì)講：通過集成與顯示技術(shù)，家庭智能終端上集成了可視對(duì)講功能，無需另外設(shè)置室內(nèi)分機(jī)即可實(shí)現(xiàn)可視對(duì)講的功能。

（3） 遠(yuǎn)程抄表：水、電、氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收計(jì)費(fèi)是物業(yè)管理的一個(gè)重要部分，它的實(shí)現(xiàn)解決了入戶抄表的低效率、干擾性和不安全因素。

（4） 家電控制：家電控制是智能家居集成系統(tǒng)的重要組成和支持部分，代表著家庭智能化的發(fā)展方向。通過有線或無線的聯(lián)網(wǎng)接口，將家電、燈光與家庭智能終端相連，組成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程控制。

（5） 家庭信息服務(wù)：物業(yè)管理中心與家庭智能終端聯(lián)網(wǎng)，對(duì)住戶發(fā)布信息，住戶可通過家庭智能終端的交互界面選擇物業(yè)管理公司提供的各種服務(wù)

（6） 增值服務(wù)：通過家庭智能終端可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上購物，視頻點(diǎn)播等增值服務(wù)。

2.1.2智能家居平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

　　 智能家庭網(wǎng)絡(luò)隨著集成技術(shù)、通信技術(shù)、互操作能力和布線標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)而不斷改進(jìn)，它涉及到對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的智能器具、設(shè)備和系統(tǒng)的操作、管理，以及集成技術(shù)的應(yīng)用。

（1） 通過家庭網(wǎng)關(guān)――家庭智能終端及其系統(tǒng)軟件建立家居智能平臺(tái)系統(tǒng)。
家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭局域網(wǎng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時(shí)網(wǎng)關(guān)一般還負(fù)責(zé)家庭智能設(shè)備的管理和控制。

　　用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)，家庭智能終端（家庭網(wǎng)關(guān)）將家庭智能化的幾乎所有功能集成起來，使智能家居建立在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)之上。首先，實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互；其次，還要保證能夠識(shí)別通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)闹噶钍呛戏ǖ闹噶畈皇?ldquo;黑客”的非法入侵。因此，家庭智能終端既是家庭信息的交通樞紐，又是信息化家庭的保護(hù)神。

（2） 通過外部擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)與家電的互聯(lián)

　　為實(shí)現(xiàn)家用電器的集中控制和遠(yuǎn)程控制功能，家庭智能網(wǎng)關(guān)通過有線或無線的方式按照特定的通訊協(xié)議借助外部擴(kuò)展模塊控制家電或照明設(shè)備。

（3） 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

　　以往的家庭智能中斷絕大多數(shù)是由單片機(jī)控制，隨著新功能的不斷增加和性能
的不斷提升，將處理能力大大增強(qiáng)的具有網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式操作系統(tǒng)和單片機(jī)的控制軟件程序作了相應(yīng)的調(diào)整，使之有機(jī)地結(jié)合成完整的嵌入式系統(tǒng)。

2.1.3智能家居平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（1） 硬件平臺(tái)的處理能力日益增強(qiáng)

　　 早期的智能中控器采用8位單片機(jī)作為核心處理單元，功能比較簡(jiǎn)單、純粹。
往往只具備安防、三表采集、簡(jiǎn)單文字信息發(fā)布和簡(jiǎn)單的家電控制功能。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品操作界面比較簡(jiǎn)陋，家電控制等高級(jí)功能還只限于展示概念。比較典型產(chǎn)品是交大的NDT100、NDT200、新加坡寶路的8XE。

　　近幾年很多廠家為了使自己的產(chǎn)品功能更全面、顯示更美觀，采用了處理能力更強(qiáng)的單片機(jī)或使用多顆單片機(jī)協(xié)同工作。這個(gè)時(shí)期的產(chǎn)品操作界面有比較大的改善，往往采用彩色LCD,大多帶有觸摸功能，集成了樓宇對(duì)講的功能，家電控制功能也相對(duì)豐富。

　　比較典型產(chǎn)品是交大的NDT300、正星特的智能王、科瑞的未來之家。

　　目前有一些國(guó)內(nèi)外廠家采用32位的處理器結(jié)合先進(jìn)的嵌入式開發(fā)平臺(tái)開發(fā)出了更為先進(jìn)的產(chǎn)品?；谠摷夹g(shù)的產(chǎn)品處理能力顯著提升，以往無法處理的多媒體信息和增值服務(wù)都可以得以實(shí)現(xiàn)，由于采用專門的顯示引擎所以界面更加豐富、美觀，家電控制功能也趨于完善。比較典型產(chǎn)品是波創(chuàng)的BC2-D50L、三星的8170。
和電腦、手機(jī)等絕大多數(shù)電子產(chǎn)品一樣硬件性能的不斷提升將是一個(gè)永遠(yuǎn)的趨勢(shì)。這一總的趨勢(shì)也必將不斷推動(dòng)智能家居平臺(tái)系統(tǒng)產(chǎn)品日益豐富。

（2） 智能家居平臺(tái)逐步整合安防、對(duì)講等子系統(tǒng)日益成為一個(gè)綜合平臺(tái)

　　最初的智能中控器往往獨(dú)立于傳統(tǒng)的安防和對(duì)講系統(tǒng)，用戶的家中需要安裝幾套彼此獨(dú)立的子系統(tǒng)，增加了安裝和使用的復(fù)雜性。行業(yè)間的技術(shù)整合促使智能家居平臺(tái)成為包括安防、對(duì)講、信息、家電控制、家庭數(shù)字影音為一體的智能化家居平臺(tái)。

（3） 由模擬向數(shù)字化逐步轉(zhuǎn)變

　　如同模擬電視向數(shù)字電視、模擬手機(jī)象數(shù)字手機(jī)的逐步轉(zhuǎn)變一樣，智能家居平臺(tái)也正在經(jīng)歷著一場(chǎng)由模擬到數(shù)字的變革?，F(xiàn)在是數(shù)字化的時(shí)代，數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)所傳輸?shù)男畔⒘恳蠛芏?，而且不象模擬信號(hào)那樣因?yàn)樾盘?hào)容易受到干擾或者衰減而導(dǎo)致信號(hào)缺失。數(shù)字化技術(shù)正在日益廣泛的應(yīng)用到智能家居的系統(tǒng)中來，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

A、 在電路設(shè)計(jì)上采用越來越多的數(shù)字集成電路?，F(xiàn)在的智能家居產(chǎn)品中使用了大量的數(shù)字芯片，集成度和可靠性比之從前的模擬電路有了很大提高。

B、 顯示數(shù)字化大大了提升了顯示效果。數(shù)字化顯示的技術(shù)難度和成本都相對(duì)比較高，所以目前除了極少數(shù)廠商采用這種顯示技術(shù)（如三星的8170，波創(chuàng)的BC2-D50L），隨著顯示技術(shù)的日益成熟，它必然會(huì)被越來越多的廠家所采用。

C、 傳輸方式逐步走向多網(wǎng)合一，安防、對(duì)講、門禁、抄表逐步走向統(tǒng)一的以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)。多網(wǎng)合一大大減少了施工和維護(hù)的復(fù)雜度，而且提高了傳輸可靠性。

（4） 從有線走向無線

　　無線傳輸?shù)氖⑿惺腔谌藗儗?duì)于靈活、便攜、無所不在的訴求。無線傳輸特點(diǎn)就是靈活，移動(dòng)性和可擴(kuò)展性是有線傳輸方式所無法具備的，同時(shí)無線技術(shù)所需要解決的難題也多的多。

A、 如何使傳輸?shù)木嚯x盡可能的遠(yuǎn)，而又盡可能的避免對(duì)人的損害。

B、 如何盡量避免信號(hào)受到干擾。

C、 如何提高傳輸?shù)膸?，以便能夠傳輸更為?fù)雜的數(shù)據(jù)。

　　盡管上面的問題需要技術(shù)研發(fā)人員不斷的去鉆研創(chuàng)新，相信從有線走向無線的總趨勢(shì)無法逆轉(zhuǎn)。

2.2智能模塊

　　智能模塊是智能家居平臺(tái)的執(zhí)行單元和控制末端，它和智能中控系統(tǒng)是一個(gè)有機(jī)的整體，如同大腦和神經(jīng)末梢的關(guān)系一樣，協(xié)調(diào)動(dòng)作才能完成整個(gè)控制過程。智能中控器象是一個(gè)大腦指揮整個(gè)家居智能化系統(tǒng)并發(fā)出各種指令，但是發(fā)出的指令依賴外圍的智能模塊來執(zhí)行，缺少了這些模塊智能中控器就如同失去了手腳的殘疾人而變得寸步難行。

2.2.1智能模塊的種類

智能模塊按照功能可以大致分為如下幾類：

（1） 紅外控制模塊：

　　此類模塊主要用于控制電視、空調(diào)等具備紅外遙控功能的普通家用電器，它最主要的特點(diǎn)是具備紅外學(xué)習(xí)功能不需要改造原來的家用電器。

（2） 照明控制模塊：

　　家中的照明是使用比較多的，開關(guān)從最初的拉線開關(guān)到目前普遍使用的機(jī)械開關(guān)雖然外觀形態(tài)發(fā)生了比較大的改善，但是仍然沒擺脫手動(dòng)操作的范疇。在家居智能化中照明的智能化占著舉足輕重的作用。

（3） 遠(yuǎn)程控制模塊

　　遠(yuǎn)程控制模擴(kuò)展了智能家居的空間限制，大大豐富了控制載體，借助電話、網(wǎng)絡(luò)、短信息使您即使和家遠(yuǎn)隔千里也能夠章控自如。


（4） 手持遙控器

　　遙控器做為便攜的遙控設(shè)備成為智能中控器的輔助設(shè)備。它往往可以脫離中心控制系統(tǒng)獨(dú)立承擔(dān)最基本的功能。

2.2.2智能模塊的技術(shù)特點(diǎn)

　　（1） 各種智能模塊通過有線或無線的方式和智能中控器相連，接受中控器的集中控制指令，與中控器一起組成整個(gè)智能家居系統(tǒng)平臺(tái)。

　?。?） 智能模塊相對(duì)獨(dú)立，往往可以脫離智能中心獨(dú)立工作。照明控制模塊可以獨(dú)立成為照明控制系統(tǒng)，而其它模塊也可以相應(yīng)的獨(dú)立成為系統(tǒng)。

2.2.3智能模塊的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　(1) 無線聯(lián)網(wǎng)方式將成為主流

　　最初的智能模塊采用有線方式連接起來，通常采用預(yù)布的總線或電力線傳輸控制信號(hào)。遙控的功能通過無線或紅外接入點(diǎn)把遙控指令轉(zhuǎn)化為有線控制指令傳輸給受控的智能模塊。

　?。?） 向DIY市場(chǎng)的智能模塊產(chǎn)品會(huì)成為發(fā)展的趨勢(shì)

　　以往的智能模塊只是配合家庭智能中心共同構(gòu)成一整套智能家居解決方案，這往往是一個(gè)大而全的系統(tǒng)，價(jià)格也比較昂貴。智能模塊無法脫離系統(tǒng)獨(dú)立使用，這也使得智能家居只是少數(shù)有錢人享受的奢侈品。但是隨著智能家居的概念日益深入人心，廣大的普通消費(fèi)者也存在著同樣的消費(fèi)需求，所以智能模塊必須變的安裝、維護(hù)、使用都簡(jiǎn)單并且不再依賴于智能家居的中心系統(tǒng)而自成系統(tǒng)。

　　目前國(guó)外的許多智能家居產(chǎn)品都被拆分成很純粹的模塊擺在超市中銷售，這一趨勢(shì)的出現(xiàn)將徹底做大智能家居的市場(chǎng)并引起一場(chǎng)革命。