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)、計算機網絡系統(tǒng)和網絡通訊技術于一體的網絡化智能化的家居控制系統(tǒng)。將家中的各種設備(如音視頻設備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調控制、安防系統(tǒng)、數字影院系統(tǒng)、網絡家電以及三表抄送等)通過家庭網絡連接到一起。 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構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交互功能，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)、家庭網絡系統(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)、家庭網絡系統(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)產品的認定上，廠商生產的智能家居(智能家居系統(tǒng)產品)必須是屬于必備系統(tǒng)，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(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。

　　技術水平

　　產品技術類型從目前情況來看，從其技術角度來看大致可分為以下四種。

　　1.集中控制技術

　　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，這類產品布線較長，布線也較復雜。目前市場上這類產品較多，其價格特別適合我國大多數地區(qū)推廣，只是它的安裝工程相對比較復雜、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.現場總線技術

　　現場總線控制系統(tǒng)則通過系統(tǒng)總線來實現家居燈光、電器及報警系統(tǒng)的聯網以及信號傳輸，采用分散型現場控制技術，控制網絡內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，根據不同的總線技術，則支持不同的總線拓撲結構，如有支持星型的、環(huán)狀的、樹叉結構走線的等等，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”，在家庭應用比較普遍，以往一般采用“雙聯”、“四聯”開關來實現，走線復雜而且布線成本高。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絡技術，其產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。典型的總線技術采用雙絞線總線結構，甚至有的總線技術其各網絡節(jié)點工作可以從總線上獲得供電(不含被控設備供電)，亦可通過同一總線實現節(jié)點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信。

　　現場總線控制系統(tǒng)采用總線式結構，其主要由系統(tǒng)主控器(含人機交互操作界面)、電源供應器、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，互相的連接據不同技術稍有差異，例如甚至不分極性。

　　各個廠家采用不同的總線技術，如消費電子總線技術(Consumer Electronic Bus，CEBus)是美國電子工業(yè)協會(EIA)于1984年4月開始組織開發(fā)出的家居網絡標準，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接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。另還有香港永泰鋒發(fā)明的埃普總線技術(ApBus)、RS-485總線技術、iBus總線技術等。但在總線技術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雜;由于科學技術的不斷發(fā)展，新生成許多總線協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

　　X-10協議。X-10是以50Hz或(60Hz)為載波，再以120KHz的脈沖為調變波(Modulating Wave)發(fā)展出來的數位控制技術，并制定出一套控制規(guī)格，是以電力線為連接介質對電子設備進行遠程控制的通訊協議。在許多國家已被廣泛應用于家庭安全監(jiān)控、家用電器控制、室內照明控制、背景音樂控制和住宅儀表數字讀取等方面。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不同的電源插座，及家庭其他電氣系統(tǒng)內的設備就可以執(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

　　由于多數智能家居系統(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也不相同。有采用Zigbee技術、有采用藍牙技術、有采用433MHz的物理層無線連接技術，但無線技術易受周圍無線設備環(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，現在還沒有確切的科學定論。

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

　　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)、家庭網絡系統(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)

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

　　一般智能主控機內置Web網頁，在主控機連接到互聯網的前提下，用戶可以通過任何一臺上網設備連接到智能主控機的Web網頁，實現遠程控制家居設備、監(jiān)視家居設備狀態(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、煤氣泄露、緊急呼救的發(fā)生。一旦出現警情，系統(tǒng)會自動向中心發(fā)出報警信息，同時啟動相關電器進入應急聯動狀態(tài)，從而實現主動防范。可被接入的探測設備可包括：門磁開關、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備的單獨控制;情景控制指按下一個鍵把多個燈光設備調整到它們預先設定的狀態(tài)。比如，所有燈光設備全關、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。實現的方法是打開或者關閉電器的插座。以實現對熱水器、飲水機、等設備進行控制;

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

　　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備。如電視、DVD、機頂盒等;

　　智能溫度監(jiān)控：把家庭空調和智能家居系統(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，定時開關窗簾，定時開關熱水器等等，電視、音響、照明等均可設定時控制;

　　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、視頻等各種設備的控制。如，可以設定一個回家情景，使其包含以下設備的控制：打開廊燈、打開客廳吊燈、打開窗簾、解除安防報警、打開電視機并調到CCTV1頻道、打開熱水器、打開空調并設定溫度為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協議，同時具有485總線、CAN總線、無線等多種標準通信協議;

　　工作模式：以太網與BUS系統(tǒng)同時運行，信息通道獨立;

　　主要功能：以家庭網關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，網絡遠程控制等多種功能;

　　方案特點：多個子系統(tǒng)集成，系統(tǒng)模塊化結構，通訊接口標準化。以太網和BUS系統(tǒng)雙冗余設計，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;設計簡單、安裝簡便、費用經濟、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，這些產品在外觀和質量上有一定優(yōu)勢，但隨著國內技術的發(fā)展，國外在外觀及質量上的優(yōu)勢也正在減小，另外國外的智能家居產品因價格偏高，在市場中占據的分額并不大。

　　國內主要品牌

　　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絡化的家電為主;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，提供各類智能開關和接口模塊。

　　目前和未來的市場需求分析

　　物聯網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，是物聯網時代下的朝陽行業(yè)。就目前發(fā)展趨勢分析，預計在今后幾年內全世界將有上億家庭構建智能、舒適、高效的家居生活。在建設部出臺的規(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)部經理)