我国智能家居及其发展前景

我国智能家居及其发展前景

（一）智能家居的定义

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。

智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将

家居生活有关的设施集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式，但少数2002年，中国智能家居网在国内率先编写出版了第一本智能家居的专业书籍《智能家居》，对于尚处于起步发展阶段的中国智能家居行业起了一定的指导作用。如今，七年过去了，智能家居

技术进一步发展，产品不断成熟，应用日益普及，在这个时期，有必要重新审视智能家居的定义，以适应智能家居行业新发展。对此，中国智能家居网的技术团队和编辑人员，在汇总了所有收集的智能家居技术、产品、案例资料后，在旧的智能家居定义的基础上，按照系统的观点，重新定义了智能家居这一名词。

中国智能家居网认为，智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防范技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户内可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心、家居设备自动控制模块中，对于家庭能源的科学管理、家庭设备的日程管理都有十分重要的作用。音视频技术是实现家庭环境舒适性、艺术性的重要技术，体现在音视频集中分配、背景音乐、家庭影院等方面。

中国智能家居网在提出智能家居新定义时还指出，智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小区中实施的基于智能小区平台的智能家居项目，如深圳红树西岸智能家居。第二种语意是指智能家居系统产品，是由智能家居厂商生产、满足智能家居集成所需的主要功能的产品，这类产品应通过集成安装方式完成，因此完整的智能家居系统产品应是包括了硬件产品、软件产品、集成与安装服务、售后在内的一个完整服务过程。

（二）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。

（三）智能家居的分类

包括控制主机（集中控制器）、智能照明系统、电器控制系统、家庭背景音乐、家庭影院系统、对讲

系统、视频监控、防盗报警系统、智能遮阳（电动窗帘）、暖通空调系统、太阳能与节能设备、自动抄表、智能家居软件、家居布线系统、家庭网络、运动与健康监测、花草自动浇灌、宠物照看与动物管制。

（四）智能家居为什么智能

从技术上讲，智能家居所要实现的主要的功能有：

（1）对白色家用电器和其他设备的控制、调节和监测，比如微波炉、洗衣机、灯光、电动窗帘、防盗报警器、自动门烟雾探测器、有害气体检测装置、温度和湿度控制器、风量调节器、各种手动的开关和遥控器等。

（2）沟通黑色家电和其他视频设备之间以及与外部世界之间的信息通道，其中包括：台式/手持计算机、电视、录/摄像机、VCD/DVD和数码照相机等；同时还可以实现对它们的控制和监测。

（3）通过对外的接口，实现远程控制和信息交换，如：电话线、有线电视电缆、市电电源线、双绞线和无线通讯方式等。

上面提到的功能中，牵涉到了各种信息，例如电灯等家电设备、计算机等信息设备。这么多设备信息，智能家居是如何区分和控制的呢？让我们看看智能家居的组成和各部分的特点。智能家居从信息流介质

上看，具体可分为两大部分

1.控制网络

如智能家居的基本结构图中右半部分所示，它主要是控制家庭中各种设备的运行状况，如电灯的灭/

亮和亮度控制，空调的启/停以及温度和风量的控制，家庭安防系统的讯号采集和执行，各种开关量的输入，电动窗帘的开启/关闭控制，室内各种物理量的探测（如温度、湿度，各种气体含量等），四表（煤

气表、电表、水表和暖气的热量表）数据的输出与指示等。

控制网络的特点是：在这个网络上传输的信息主要是控制信息以及一些物理量的参数。信号的频率相对比较低，因此传输的速率可以比较低，一般在数十Kbps就可满足要求，但是信息传输的可靠性要求比

较高。这是因为它传输的信息是各种设备的控制信息，它的错误不仅可能导致设备的非正常工作，而且可能导致设备的损坏。因此控制网络在技术上主要解决的问题是传输的可靠性。

2.信息网络

在图中其它部分我们统称其为信息网络，它连接的设备有计算机、电视、音响系统，录像机、数码相机以及手机等等。

在信息网络上传输的主要是音频和视频信号，它们的频率带宽一般要高达数兆赫兹，因此要求信息网络上的信息传输速率比较高，普遍应达到10Mbps以上。但相对说来，它的可靠性要求没有控制信息那

么高。因为视音频信息在传输的前后都有一定的处理(如信号的压缩和编码/解压缩和解码)，这些处理都

有一定的容错能力，而且即使有瞬时的错误，也只是影响瞬时的声音或图像的错误，而对设备以后的运行几乎没有影响。因此信息网络在技术上需要解决的主要问题是传输速率（即带宽），即在可能的条件下，

尽可能提高信息网络的带宽。智能家居是通过统一的网络总线和控制平台将家庭的电器设备、灯光控制系统、安全控制系统、能源管理系统等连成一体的。目前智能家居的发展趋势是由集中控制到分布控制，与集中式控制相比，分布式控制不仅能减少布线，而且能提高系统的可靠性，当某一个节点出现故障时，只需将该节点从网络中拿走，而其它节点不受影响。

智能家庭控制网络主要由下面几个部分组成：

1.总线耦合器（BCU—Bus Couple Unit）

这是将家用电器/设备连接成一个网络的关键部分，也是网络总线与家用设备之间的纽带。它的主要作用首先是在各个BCU之间实现信息的交换，实现对家用设备的信号的获取（输入）或控制信号的输出。BCU对信息进行处理，并确定信息是否要经总线或其它BCU作传送。此外，由于每个BCU可以连接多个家用设备，因此它还需要确定信息的来源。

2.家电控制信号的驱动部分

BCU无论在输入驱动的电压还是在输出电流驱动能力上都是很有限的，驱动部分就是要将BCU输出的控制信号“放大”到足以驱动家用电器的能力，同时也应将输入的微弱信号“放大”到BCU能够认可和接收的水平。

3.家用电器

这是智能家庭中实际使用的设备。它与目前家庭使用的设备不同之处是：它们更具有灵活性，并应配置可以与BCU连接的相应的接口。一般原来只有开/关状态的家用设备（如微波炉、电饭煲等）几乎不用做太大的变动；而原来具有多种功能调节的家用设备（如电视可调音量、频道；空调可调温度、风向及方向；音响系统可调音量、音质及自动换盘等），则应由家用设备厂家做较大的变动，即每个家电应增加一个与BCU连接的接口，以便可以接收来自BCU的控制信号（以替代原遥控器的控制作用）和向BCU送出自己的工作状态信号，以便监测。

4.通用遥控器

在一个智能家庭控制网络上的任何家用设备只需要通过一个唯一的遥控器，就可以实现对它们的控制和监测。也就是说不仅可以控制家用设备的工作如设备的启/停、工作状态和参数的改变等，还可以通过遥控器进行监控，例如看到室内的温度，查看卫生间的灯是否已经关断，热水器是否还在加热……。也就是说，这里的遥控器与家用电器的信息交换是可以双向进行的，而现在家中的遥控器只是具有单向的控制作用，而没有逆向的监测功能。

5.电话接口

这里的电话接口与家中的遥控器有异曲同工的作用，只是遥控器是在家中的近距离的控制与监测，而电话模块可以让电话/手机在远距离作控制与监测。

6.家庭网关