浅析智能家居技术现状和发展趋势

在智能家居系统产品的认定上，厂商生产的智能家居（智能家居系统产品）必须是属于必备系统，能实现智能家居的主要功能，才可称为智能家居。因此，智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统都可直接称为智能家居（智能家居系统产品）。在智能家居环境的认定上，只有完整地安装了所有的必备系统，并且至少选装了一种及以上的可选系统的智能家居才能称为智能家居。

　　随着生活水平的不断提高，人们不断地对居住环境提出更高的要求，越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利，因此从市场需求的角度看，智能家居必然随着建筑智能行业的发展而发展。

　　智能家居概念及组成

智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。

　　"智能家居"（Smart Home），又称智能住宅。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算器网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）通过家庭网络连接到一起。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交互功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源消费节约资金。

　　智能家居系统包含的主要子系统有：家居布线系统、家庭网络系统、智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统、背景音乐系统、家庭影院与智能家居控制系统、多媒体系统、家庭环境控制系统等八大系统。其中，智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备系统，家居布线系统、家庭网络系统、背景音乐系统、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统为可选系统。

　　下一页：技术水平

　　

　　技术水平

　　产品技术类型从目前情况来看，从其技术角度来看大致可分为以下四种：

　　‧集中控制技术

　　采用集中控制方式的智能家居系统，主要是通过一个以单片机为核心的系统主机来构建，中心处理单元（CPU）负责系统的信号处理，系统主板上集成一些外围接口单元，包括安防报警、电话模块、控制回路输入/输出（I/0）模块等电路。

　　这类集中控制方式的系统主板一般带8路灯光及电器控制回路、8路报警信号输入、3-4路抄表信号接入等。由于系统容量的限制，一旦系统安装完毕，扩展增加控制回路比较困难。
　　这类产品由于采用星型布线方式，所有安防报警探头、灯光及电器控制回路必须接入主控箱，这类产品布线较长，布线也较复杂。目前市场上这类产品较多。

　　这类产品价格特别适合我国大多数地区推广，只是它的安装工程相对比较复杂、只适合清水房的前期安装、系统扩展性及兼容性也不理想，但从其功能上来说足可以满足一般中等家庭的需求，其价格也是很容易让人接受的，因此在一些小区当中采用该系统的比较多。

　　‧现场总线技术

　　现场总线控制系统则通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输，采用分散型现场控制技术，控制网络内各功能模块只需要就近接入总线即可，布线比较简便。

　　一般来说，根据不同的总线技术,则支持不同的总线拓扑结构，如有支持星型的、环状的、树叉结构走线的等等，常见的是手拉手方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。「一灯多控」，在家庭应用比较普遍，以往一般采用「双联」、「四联」开关来实现，走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制，则完全不需要增加额外布线，是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及具有互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，甚至有的总线技术其各网络节点工作可以从总在线获得供电（不含被控设备供电），亦可通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信。

　　现场总线控制系统采用总线式结构，其主要由系统主控器（含人机互操作界面）、电源供应器、双绞线和各类功能模块等几个基本部分组成。每个功能模块都是「串连」在双绞线上，互相的连接据不同技术稍有差异，例如甚至不分极性。

各个厂家采用不同的总线技术，如消费电子总线技术（Consumer Electronic Bus，CEBus）是美国电子工业协会（EIA）于1984年4月开始组织开发出的家居网络标准，于1992年正式推出，并定义为IS-60/EIA-600标准。CEBus是一个较完整的开放系统，但由于CE Bus接口技术比较复杂，价钱非常昂贵，因此CEBus在中国的应用也不多见。另还有香港永泰锋发明的埃普总线技术（ApBus）、RS-485总线技术、iBus总线技术等。但在总线技术下生成的智能家居系统，最大的特点是具有可扩展性；工程安装也不是很复杂；由于科学技术的不断发展，新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高，目前市场的销售情况也很不错。

　　‧电力载波技术

X-10协议。X-10是以50Hz或（60Hz）为载波，再以120KHz的脉冲为调变波（Modulating Wave）发展出来的数字控制技术，并制定出一套控制规格，是以电力线为连接介质对电子设备进行远程控制的通讯协议。在许多国家已被广泛应用于家庭安全监控、家用电器控制、室内照明控制、背景音乐控制和住宅仪表数字读取等方面。X-10系统一般由发射模块和接收模块组成，各组件可设定不同的编码（地址码）以示区别。使用时，控制组件可被插入安装到室内不同的电源插座，及家庭其他电气系统内的设备就可以执行控制命令了。该系统的特点有：安装施工简便，系统调试比较简单；可用于旧房子改造或新房子装修工程，及已装修房的改装工程。系统稳定、可靠、安全；使用方便，操作简单；系统扩展性能强；有多种模块面板可选用，产品价位比较底，但有执行指令易冲突可能的弊病。

　　‧无线技术

由于多数智能家居系统的布线工程比较费事，所以在一些新的智能家居商家所研发的系统，就立足解决这个难题。目前这一问题虽然没有得到完全、彻底的解决，但是已经大大减少了在整个施工过程中的布线工程量。无线的智能家居系统各个厂家采用的技术也不相同。有采用Zigbee技术、有采用蓝牙技术、有采用433MHz的物理层无线连接技术，但无线技术易受周围无线设备环境特别是同频及阻碍物干扰和屏蔽，较适用于新装修户和已装修户。同时人们长期生活在较强电磁波的环境中，究竟对人体健康有多大的影响，现在还没有确切的科学定论。
　　由于低功耗技术的发展，无线技术的应用比较广泛，许多厂商推出自己的无线智能家居产品。

　　下一页：智能家居功能

　　智能家居功能

　　智能家居系统包含的主要子系统有：家居布线系统、家庭网络系统、智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统、背景音乐系统、家庭影院与物联智能家居控制系统多媒体系统、家庭环境控制系统等八大系统。

其中，智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统是必备系统。

　　‧智能家居控制管理系统：

　　包括设备的智能化的人机设置及控制界面、遥控器控制及设备的远程监视、控制：包括电话远程控制、远程IP控制等。

一般智能主控机内置Web网页，在主控机连接到互联网的前提下，用户可以通过任何一台上网设备连接到智能主控机的Web网页，实现远程控制家居设备、监视家居设备状态、视频监控等功能。

　　‧家庭安防系统：

　　可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范。可被接入的探测设备可包括：门磁开关、紧急求助、烟雾检测报警、燃气泄露报警、碎玻探测报警、红外微波探测报警等。

　　‧家居照明控制系统：

　　包括灯光的单一控制和情景控制、远程控制及遥控控制。单一控制指对每一个灯光设备的单独控制；情景控制指按下一个键把多个灯光设备调整到它们预先设定的状态。比如，所有灯光设备全关、全开及特殊的场景控制。

　　另外智能家居的衍生功能包括：

　　1)智能电器控制：电器控制主要针对传统的电器进行智能控制。实现的方法是打开或者关闭电器的插座。以实现对热水器、饮水机、等设备进行控制；
　　2)智能情景控制：情景控制指按下一个键把多个灯光设备调整到它们预先设定的状态。比如，所有灯光设备全关；
　　3)智能视频监控：把摄像头和智能家居系统进行整合，实现视频或图片抓拍、视频远程监控等功能；
　　4)智能红外控制：用一个智能主控机便可控制家中所有带红外遥控的电器设备。比如电视、DVD、机顶盒等；
　　5)智能温度监控：把家庭空调和智能家居系统进行整合，可以定时或按不同时间段对家居温度实行智能化控制；
　　6)定时控制：智能主机可以对家中的固定事件进行编程，例如，定时开关窗帘，定时开关热水器等等，电视、音响、照明等均可设定时控制；
　　7)情景控制：用户可以通过智能主控机任意编辑各种情景，之后可以按下情景控制面板或者智能主控机上对应的情景按钮进行情景控制。情景控制可以包含灯光、电器、安防、红外、视频等各种设备的控制。如，可以设定一个回家情景，使其包含以下设备的控制：打开廊灯、打开客厅吊灯、打开窗帘、解除安防报警、打开电视机并调到CCTV1频道、打开热水器、打开空调并设定温度为25℃等。

　　下一页：市场上主要的智能家具品牌

　　当前市场上主要的智能家具品牌

　　在中国市场上的国外品牌

　　霍尼韦尔

　　‧控制总线：基于TCP/IP协议，同时具有485总线、CAN总线、无线等多种标准通信协议；
　　‧工作模式：以太网与BUS系统同时运行，信息信道独立；
　　‧主要功能：以家庭网关为核心的平台集成了可视对讲，门禁控制，家居安防，信息管理发布，家电控制，网络远程控制等多种功能；
　　‧方案特点：多个子系统集成，系统模块化结构，通讯接口标准化。以太网和BUS系统双冗余设计，可靠性高。

　　德国莫顿

　　‧类型：instabus EIB总线；
　　‧工作模式：接口模块---总线相连----软件编程；
　　‧主要功能：灯光控制，窗帘控制，家电控制，场景控制，温度控制，多媒体控制，时间控制，音响控制等；
　　‧方案特点：分散，集中，对等控制；设计简单，安装简便，费用经济，容易维护。

　　新加坡NICO

　　‧控制总线：LonWorks；
　　‧主要功能：智能灯光控制。

　　国外品牌定位较高，这些产品在外观和质量上有一定优势，但随着国内技术的发展，国外在外观及质量上的优势也正在减小，另外国外的智能家居产品由于价格偏高的原因，在市场中占据的分额并不大。

　　国内主要品牌

　　目前市场上提供智能家居的代表厂商，一类是以传统的楼宇对讲厂商为主，主要是冠林、安居宝、视得安、振威、普天天纪等，这类厂商主要是提供一个智能化的综合控制平台，在此平台上整合了安防报警、家电控制等众多子系统；一类是以家电厂商为主，如海尔、TCL、美的等等，这类厂商主要提供信息化网络化的家电为主；此外还有一类专注于灯光控制、窗帘控制等模块和接口的生产厂商，代表厂家有索博、波创、瑞朗、奇胜等，主要是配合前两类厂商，提供各类智能开关和接口模块。

　　目前和未来的市场需求分析

　　物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是物联网时代下的朝阳行业。就目前的发展趋势分析，预计在今后的几年内全世界将有上亿家庭构建智能、舒适、高效的家居生活。在建设部出台的规划中，也表示未来60％以上的新房都具有一定的"智能型家居"功能。显然，智能家居正在形成一种产业，蕴含着巨大的市场潜力。

本文作者章文彪现任南京普天天纪楼宇智能有限公司研发部经理

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