智能家居核心技术探讨

智能家居核心技术探讨

本文从技术与应用的广角全面阐述智能家居系统的现状和发展前景，深入分析

了其核心技术——通讯网络架构和控制器，并提出个人的技术观点和建议。

1.概述

智能家居，又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electric Home、E-home）数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（Network Home）、智能家庭（Intelligent Home），在我国港台地区，还有数码家庭、数码家居等称谓。

智能住宅或智慧家居，是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术，依照人体工学原理，融合个性需求，对家居生活进行网络化的综合智能管理，实现更舒适、更安全、更便捷的全新家居生活体验。智能住宅对中国市民

来说并不陌生，早在2001年就有媒体报道，上海智能化住宅已经达到400幢，但严格说来，他们只是在原来可视对讲的基础上，增设了几种简单的系统（比

如基本的安防控制和三表远程抄送等），真正意义上的智能化住宅截止目前并

不多见。智能小区经过多年的实际应用，已经有了长足的发展，仅仅提供安全

保障的智能小区系统已经很难满足人们对于安全、方便、智能化等方面的需要。因此，智能家居必将成为一个新的市场热点。

智能家居系统的内涵，主要由家居综合布线系统、家居安全防范系统、家居电

器自动控制系统和家居背景音响系统。

智能家居系统功能结构为家庭信息控制、家庭通信网络和控制总线、家庭网关。国际厂商如德国西门子、日本松下等，国内厂商如联想、海尔、TCL纷纷推出产品。

目前，智能家居系统种类繁多，主要有基于楼宇对讲系统技术的智能家居系统、基于现场总线技术的家庭自动化系统和基于智能手机的智能家居系统三大类。

由于楼宇保安对讲系统产业化成熟，并使单纯的楼宇对讲系统向家庭自动化系

统过渡顺藤摸瓜，以基于楼宇对讲系统技术的智能家居系统产品居多。这类产

品基于楼宇对讲系统技术（系统结构和传输系统），在各户室内分机增添功能

终端设备（防盗、防火、照明、家用电器等）。基于现场总线技术的智能家居

系统技术含量高、功能强，实施容易，是本文探讨的重点。基于智能手机的智

能家居系统属新兴产业技术，本文简要阐述。

在满足系统功能设计要求情况下，不同产品可能采用不同的技术手段，其核心

技术——通讯网络架构和控制器。

目前实现智能家居系统的通讯网络架构技术总体上可以归为三大类：总线技术、无线技术、电力载波技术。

控制器方式主要有拼凑型控制系统、主机式集中控制系统和智能控制中心。

2.通讯网络架构

目前实现智能家居控制的信息网络和控制网络技术总体上可以归为三大类：总

线技术、无线技术、电力载波技术。

2.1 电力线载波技术

电力线载波技术起源于美国，X-10通信协议适用于X-10发送器与接收器之间，以家庭内的电力线缆为通信媒体，用于家庭安全监控、电器控制等家庭自动化系统。X-10缺点在于许多设备间进行单向通信，没有反馈机制，因为其控制元素是不完善的，通信媒体单一，通信速率较低。

荷兰PLC-Bus技术，是一种高稳定性及较高价格性能比的双向电力线通信总线技术，而其他的电力线控制技术在系统功能、可靠和成本上均无法与之比拟。它主要由三部分组成，即发射器、接收器和系统配套设备。该系统对弱电布线的唯一要求是每个开关盒里都必须有零线和火线。电力线的Home Plug也绽露良好发展前景。

国内引入PLC-Bus技术的主要有索博智能家居系统，济南中讯高科电子科技公司的同类产品。还有（佛山）自主开发基于电力线载波技术的智能墙壁开关产品。

2.2 无线网络技术

无线网络技术主要有802.11b，Bluetooth（蓝牙）和Home RF三种方案。

802.11b技术，是IEEE的无线局域网标准。无线宽带，目前802.11g也运行在2.4GHz频段,达到54M宽带，更高宽带（100M以上）的802.11n和UWB也开始

崭露头角。基于无线通信技术的系统，具有免布线、安装简单的优点，但目前

多数此类产品都是单向通信方式，各个开关之间也无法建立联动关系，对于某

些要求220V交流电的火线和零线均连接到控制节点上的产品必须重新布线。蓝牙技术是一种廉价的、低功能的无线网络技术，用户可以控制10m之内的蓝牙设备。工作在2.4GHz频段，数据速率为1Mbps。国内推出基于蓝牙技术的松本智能全无线家居智能系统；澳门科技大学智能家居系统（MUST Smart Home System）由PRO2主处理器、蓝牙控制系统（Bluetooth Control System，简称BCS），手机电脑连接系统（Motile to PC System，简称MPS）组成。Home RF技术。主要为家庭网络设计，工作在2.4GHz频段，它采用了数字跳频扩频技术，HomeRF2.x中，跳频速率增加到75跳/S，其数据峰值也高达10Mbps，它能根据传输速率动态调整跳频宽带。

遥控器系统采用射频遥控的方式，主机通过射频的方式遥控现场的控制模块，安装与使用简单，但遥控器和中央监控的设备，受无线信号传输距离的限制，控制规模小。

3．总线技术

现场总线是现代控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。现场总线技术是近十年中蓬勃发展起来的新生事物，在实际工程应用中体现出其强大的生命力，控制网必将沿着现场总线方向发展，现场总线技术也必将是控制网技术的核心，每个现场控制单元具有数字处理和双向高速通讯的能力，分散控制，网络规模大且具有高质的稳定性。

目前世界上现场总线的标准有200多个，有很多应用于建筑物的总线技术，它们中大多数是某个具体应用的解决方案。当前国际上具有代表性的现场总线技术与产品有FF总线、PROFI 总线、LON总线、BAC net、CAN总线、INTER 总线和CC Link总线等。

以双绞线为基础的家居控制总线，以此通信介质的主要有CEBUS消费电子总线、Lon Works总线、AP Bus总线、RS-485总线、EIB电气安装总线。就总线本身