解读智能家居

yuanzhe086

一、什么是智能家居？

智能家居概述

　　您想过吗？当您回到家中，随着门锁被开启，家中的安防系统自动解除室内警戒，廊灯缓缓点亮，空调、新风系统自动启动，您最喜欢的背景交响乐轻轻奏起。在家中，只需一个遥控器就能控制家中所有的电器。每天晚上，所有的窗帘都会定时自动关闭，入睡前，床头边的面板上，您触动“晚安”模式，就可以控制室内所有需要关闭的灯光和电器设备，同时安防系统自动开启处于警戒状态。在您外出之前只要按一个键就可以关闭家中所有的灯和电器……

　　在炎热的夏天，你可以在下班前在办公室通过电脑打开空调，回到家里便能享受清凉；在寒冷的冬季，则可以享受到融融的温暖。回家前启动电饭煲，一到家就可以吃上香喷喷的米饭。如果不方便使用电脑，打个电话回家一样可以控制家电。在办公室或在出差时打开电脑上网，家中的安全设备和家用电器立即呈现在你的面前……这一切都只是网络化智能家居控制系统能为您做的事情中的一小部分。

　　家居智能化技术起源于美国，最具代表性的是X-10技术，通过X-10通信协议，网络系统中的各个设备便可实现资源的共享。因其布线简单、功能灵活，扩展容易而被人们广泛接受和应用。自动化的家居不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

　　网络化的智能家居系统可以为您提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、以及可编程定时控制等多种功能和手段，使您的生活更加舒适、便利和安全。

智能家居的定义

　　智能家居，或称智能住宅，在英文中常用Smart Home。与智能家居的含义近似的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic 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/建筑（Inte1ligent home/building）、在香港、台湾等地区还有数码家庭、数码家居等称法。

　　智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。

　　智能家居可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。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换功能，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，甚至为各种能源费用节约资金。

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二、家庭自动化、家庭网络、网络家电、信息家电的定义及与智能家居的关系fficeffice" />

1、家庭自动化（Home Automation）

　　 家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。家庭自动化系统主要是以一个中央微处理机（Central Processor Unit，CPU）接收来自相关电子电器产品（外界环境因素的变化，如太阳初升或西落等所造成的光线变化等）的讯息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式荧幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；消费者可发送信号至中央微处理机，或接收来自中央微处理机的讯号。

　　家庭自动化是智能家居的一个重要系统，在智能家居刚出现时，家庭自动化甚至就等同于智能家居，今天它仍是智能家居的核心之一，但随着网络技术有智能家居的普遍应用，网络家电/信息家电的成熟，家庭自动化的许多产品功能将融入到这些新产品中去，从而使单纯的家庭自动化产品在系统设计中越来越少，其核心地位也将被子家庭网络/家庭信息系统所代替。它将作为家庭网络中的控制网络部份在智能家居中发挥作用。

　　目前最有名的家庭自动化系统为美国的X-10。

2、家庭网络 (Home networking)

　　首先大家要把这个家庭网络和纯粹的“家庭局域网”分开来，我们在本书中还会提到“家庭局域网/家庭内部网络”这一名称，它是指连接家庭里的PC、各种外设及与因特网互联的网络系统，它只是家庭网络的一个组成部份。家庭网络是在家庭范围内(可扩展至邻居，小区)将PC、家电、安全系统、照明系统和广域网相连接的一种新技术。当前在家庭网络所采用的连接技术可以分为“有线”和“无线”两大类。有线方案主要包括：双绞线或同轴电缆连接、电话线连接、电力线连接等；无线方案主要包括：红外线连接、无线电连接、基于RF技术的连接和基于PC的无线连接等。

　　家庭网络相比起传统的办公网络来说，加入了很多家庭应用产品和系统，如家电设备、照明系统，因此相应技术标准也错综复杂，这里面也牵涉太多知名的网络厂家和家电厂家的利益，我们在智能家居技术一章中将对各种技术标准作详细介绍。

　　家庭网络的发展趋势是将智能家居中其它系统融合进去，最终一统天下。

3、网络家电

　　网络家电是将普通家用电器利用数字技术、网络技术及智能控制技术设计改进的新型家电产品。网络家电可以实现互联组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。可见，网络家电技术包括两个层面：首先就是家电之间的互连问题，也就是使不同家电之间能够互相识别，协同工作。第二个层面是解决家电网络与外部网络的通信，使家庭中的家电网络真正成为外部网络的延伸。

　　要实现家电间互联和信息交换，就需要解决：1. 描述家电的工作特性的产品模型，使得数据的交换具有特定含义；2. 信息传输的网络媒介。在解决网络媒介这一难点中，可选择的方案有：电力线、无线射频、双绞线、同轴电缆、红外线、光纤。

　　目前认为比较可行的网络家电包括网络冰箱、网络空调、网络洗衣机、网络热水器、网络微波炉、网络炊具等。

　　网络家电未来的方向也是充分融合到家庭网络中去。

4、信息家电 (3C 或者说IA)

　　信息家电应该是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品。利用电脑、电信和电子技术与传统家电（包括白色家电：电冰箱、洗衣机、微波炉等和黑色家电：电视机、录像机、音响、VCD、DVD等）相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深人家庭生活而设计的新型家用电器，信息家电包括PC、机顶盒、HPC、DVD、超级VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、WEBTV、INTERNE电话等等，所有能够通过网络系统交互信息的家电产品，都可以称之为信息家电。目前，音频、视频和通信设备是信息家电的主要组成部分。另一方面, 在目前的传统家电的基础上，将信息技术融人传统的家电当中，使其功能更加强大，使用更加简单、方便和实用，为家庭生活创造更高品质的生活环境，比如模拟电视发展成数字电视，VCD变成DVD，电冰箱、洗衣机、微波炉等也将会变成数字化、网络化、智能化的信息家电。

　　从广义的分类来看，信息家电产品实际上包含了网络家电产品，但如果从狭义的定义来界定，我们可以这样做一简单分类：信息家电更多的指带有嵌入式处理器的小型家用(个人用)信息设备，它的基本特征是与网络(主要指互联网)相连而有一些具体功能，可以是成套产品，也可以是一个辅助配件。而网络家电则指一个具有网络操作功能的家电类产品，这种家电可以理解是我们原来普通家电产品的升级。

　　 信息家电由嵌入式处理器、相关支撑硬件（如显示卡、存储介质、IC卡或信用卡等读取设备）、嵌入式操作系统以及应用层的软件包组成。

　　信息家电把PC的某些功能分解出来，设计成应用性更强、更家电化的产品，使普通居民步人信息时代的步伐更为快速，是具备高性能、低价格、易操作特点的lnternet工具。信息家电的出现将推动家庭网络市场的兴起，同时家庭网络市场的发展又反过来推动信息家电的普及和深人应用。

　　我们可以看出，实际上家庭自动化产品、家庭网络产品、网络家电产品、信息家电产品都只是智能家居系统产品里的一种，它们有各自不同的产品特征，不能简单地将它们划等号。当然也有许多概念交叉的产品，如机顶盒你可以理解为是一个家庭网络产品、但同时又是一个信息家电产品。

　　需要说明的是，国内很多媒体和厂家有意无意地将智能家居和信息家电(或网络家电)这两个概念混淆了。有些厂家干脆将一两件信息家电的功能放大，称拥有了这些信息家电的家庭也就实现了智能家居。这显然是幼稚可笑的举动，也给行业带来一些不利的影响，使消费者最终对智能家居产生怀疑。一些厂家应该停止这种短视的做法。

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 三、智能家居的基础系统——布线系统fficeffice" />

　　智能家居布线产品可以说是智能家居中最基本的产品，许多其他智能家居系统都需基于智能家居布线系统来完成传输和配线管理，包括宽频接入系统、家庭通讯系统、家庭局域网、家庭安防系统、家庭娱乐系统等。所以从功用来说它是智能家居系统的基础，是其传输的通道。目前，国内外大的综合布线厂家都针对智能家居市场推出了解决方案和产品。

四、智能家居的中心系统——中央处理平台

中央家居处理平台的职能就是在家庭智能局域网中，引导和规划家居子系统中的各种信号，目前主流中央家居处理平台分为两类：平台是机顶盒和直接利用家用电脑去控制各种家电设备。此外，智能家庭网路作业系统和运行平台也是目前竞争的一个焦点，无线的方案是其中最诱人的，但应用最多的是采用双绞线作传输介质的全分散式系统。

五、智能家居智能在哪？

　　智能家居最早引起人们的注意可能是当初比尔·盖茨耗资5.3亿美元建立的智能化豪宅，这一度被许多人看作一种梦幻。但如今有众多的商家正在把这种梦想变为现实。许多住宅小区的开发商在住宅的设计阶段已经或多或少考虑了智能化功能的设施，少数高档的住宅小区已经配套了比较完善的智能家庭网络，并在房地产的销售广告中，已经开始将“智能化”作为一个“亮点”来宣传。例如近期北京万通、望京家园、大连星海人家等房地产企业都宣布和国内著名IT企业合作，建立智能家居系统。此外，一些对科技发展动向和市场趋势敏感的科研机构和有实力的公司，也已经看到这个市场的广阔前景，意识到这是一个难得的机遇，开始为研究和开发相关系统和产品进行先期的部署和规划，开始介入智能家庭网络这个全新的领域

六、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10 Mbps 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。

网络：智能家居的骨架

　　前面我们已经介绍过，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。

　　分布式智能家庭控制网络的一般结构如图一所示。由该图中我们可看出，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

　　家庭网关是智能家庭网络上的一个重要部分，它是将单个家庭网络与外部世界（如局域网、Internet网或智能小区的子网络）沟通起来的关键部件。家庭网关的设置，就象现在的计算机上了网络一样，可以到各个网站上去浏览各种信息，可以收/发Email等，同时也可以通过远程已经连接到Internet上的计算机来控制和监测家庭中各种设备。

　　技术：智能家居的神经

　　在未来的一个完善的数字家庭中，将体现出当前各种高技术的综合集成。因为要构成一个真正意义上的智能化家庭，必定是各个学科的技术的交叉。因此要想构建一个真正的职能家居，需要多个行业、各家IT厂商进行支撑。

liuyin0616

好东西怎么没人看啊,浪费了,顶一下.

p3男人

非常好的学习帖！顶！！

johnnyspower

经典收藏~SMART HOME 未来发展趋势,此篇文章详细生动的描绘了智能家居的概念及前景,是难得一见的好帖

liqiguo

非常好的学习帖！顶！！

likegj

不错 啊  我顶

adsl2209

好是好啊 ，什么 时候才能 实现啊 ，我 看 得50年以后 吧

July

  好贴啊！

 学习学习