智能家居系統(tǒng)技術(shù)及展望分析

金凌元

摘 要：智能家居系統(tǒng)行業(yè)發(fā)展前景廣闊，包括中國在內(nèi)的各國都爭相開發(fā)智能家居系統(tǒng)市場。電子化信息、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為智能家居的發(fā)展提供了良好的技術(shù)平臺，本文通過介紹智能家居系統(tǒng)技術(shù)及其功能，針對智能家居系統(tǒng)行業(yè)的變化進行分析和研究，從而為未來智能家居的發(fā)展提出建議和發(fā)展趨勢分析。

一、智能家居概念綜述：

自從二十世紀80年代開始，隨著電腦的普及和各信息終端的逐漸小型化，越來越多的人們希望通過使用家用智能化設(shè)備，改善提升傳統(tǒng)的居住體驗。從90年代開始，逐漸出現(xiàn)了智能家居的概念和產(chǎn)品，首先在安防報警、自動控制等領(lǐng)域得到一定的應(yīng)用。2010年前后，智能家居已經(jīng)成為廣為人知的概念，并初步形成了比較完整的系統(tǒng)和產(chǎn)品。近年來，隨著4G等移動通訊技術(shù)的普及，智能家居也成為物聯(lián)網(wǎng)的重要延伸。而AI人工智能技術(shù)的發(fā)展，未來將會更加深刻的影響智能家居的發(fā)展。

中國智能家居行業(yè)起步較慢，由于受產(chǎn)業(yè)環(huán)境、產(chǎn)品消費者習慣等因素的多種約束，主要以整體設(shè)計方案的形式運用在高端別墅住宅項目中。2010年以后，由于移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)發(fā)展的推動，智能家居的定義、產(chǎn)品、系統(tǒng)產(chǎn)生升級，智能家居行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈延伸，跨界合作趨勢明顯。目前傳統(tǒng)家電企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、安防設(shè)備商正借助自身產(chǎn)品技術(shù)及市場份額優(yōu)勢建立智能家居系統(tǒng)平臺，以獲取后續(xù)的商業(yè)機會。

二、智能家居系統(tǒng)實現(xiàn)功能及技術(shù)運用方式

2.1、智能家居系統(tǒng)實現(xiàn)功能

智能家居是以住宅為綜合平臺，利用安防、網(wǎng)絡(luò)通信、綜合布線、自動感應(yīng)技術(shù)、語音識別控制等技術(shù)將現(xiàn)代家居生活的燈光、家電、安防等有關(guān)的電器設(shè)備集成，提升家居科技性、舒適性。目前智能家居技術(shù)已經(jīng)取得較好的成績，常見的智能家居系統(tǒng)功能有：智能燈控、遠程控制、情景控制、家電控制、人體感應(yīng)、智能監(jiān)測、語音控制等，詳見表1、智能家居系統(tǒng)功能示意圖

2.2、智能家居系統(tǒng)技術(shù)運用方式

（1）通過內(nèi)部通信技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)、家庭網(wǎng)關(guān)將家庭智能化的所有功能集成起來，使智能家居建立在一個統(tǒng)一的平臺之上。首先，實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交互，家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭局域網(wǎng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時，網(wǎng)關(guān)還負責家庭智能設(shè)備的管理和控制。

（2）通過外部擴展模塊實現(xiàn)與家電的互聯(lián)。為實現(xiàn)家用電器的集中控制和遠程控制功能，家庭智能網(wǎng)關(guān)通過有線或無線的方式，按照特定的通訊協(xié)議，借助外部擴展模塊控制家電或照明設(shè)備。

（3）智能家居產(chǎn)品主要有有線式和無線式兩種，有線式主要技術(shù)標準有RS-485、KNX、LonWorks等，詳細參數(shù)對比見下表（表2：有線式智能家居系統(tǒng)標準介紹）其中應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)標準有KNX和LonWorks。無線式智能家居主要技術(shù)標準有WiFi、ZigBee、藍牙、RF433等，詳細參數(shù)及對比見下圖（表3、無線式智能家居標準介紹）。運用有線和無線技術(shù)協(xié)議對接，可根據(jù)用戶需求實現(xiàn)定制化、個性化功能。

在智能家居的控制方式方面，智能家居行業(yè)走過了一條從面板集中控制-手機移動控制-語音控制-AI人工智能控制/自動化的線路。也反映了近年來網(wǎng)絡(luò)通訊、人工智能等基礎(chǔ)先進技術(shù)的進化過程。

未來無線聯(lián)網(wǎng)方式將成為主流。無線系統(tǒng)最大的優(yōu)點是安裝非常方便，可直接在86盒底座上進行替換原有開關(guān)面板，適應(yīng)各種功能環(huán)境的需要，無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。通過類似 Wi-Fi 技術(shù)、ZigBee 技術(shù)和藍牙技術(shù)等技術(shù)的大量應(yīng)用，形成家庭網(wǎng)絡(luò)資源的無線共享，為未來網(wǎng)絡(luò)家用電器等設(shè)備的接入提供了基礎(chǔ)；WiFi、ZigBee等也可以實現(xiàn)混合組網(wǎng)，為不同的智能家居應(yīng)用提供支持，Wi-Fi 技術(shù)具有帶寬高，連接穩(wěn)定等優(yōu)點，在智能家電和監(jiān)控系統(tǒng)的連接服務(wù)方面是首選標準。ZigBee具有控制信號可靠，組網(wǎng)規(guī)模大等優(yōu)點，成為控制類設(shè)備的首選標準。

家庭電子設(shè)備自動化控制。數(shù)字家庭真正體現(xiàn)舒適方便的境界就是像使用電視機一樣，方便簡單、隨心所欲的智能控制，智能化程度高。比如出門一鍵設(shè)防，相關(guān)的安防、對講、信息、家電控制、家庭數(shù)字影音和電梯聯(lián)動等自動啟動相關(guān)的動作，而不需要一一操作。

三、智能家居系統(tǒng)存在不足及未來前景

到目前，全球智能家居行業(yè)雖然取得了較好的發(fā)展，但是行業(yè)發(fā)展中客觀上也存在一些問題：

1、行業(yè)層面：

行業(yè)協(xié)議眾多但缺少標準化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口協(xié)議。行業(yè)缺少領(lǐng)軍企業(yè)，甚至缺少公認的智能家居概念。第三方生活服務(wù)體系不健全；現(xiàn)階段用戶大數(shù)據(jù)的實用性有限。

2、企業(yè)層面：

智能硬件企業(yè)以中小企業(yè)為主，這些企業(yè)缺少對用戶需求與供應(yīng)鏈的控制力、缺乏資金持。隨著互聯(lián)網(wǎng)巨頭紛紛進軍智能家居市場，各自創(chuàng)立智能家居平臺，智能硬件企業(yè)又面對平臺站隊的問題。

3、用戶層面：

市場教育程度偏低，普通中老年用戶缺少智能家居產(chǎn)品體驗，對智能家居產(chǎn)品的認識有限。數(shù)據(jù)安全性和隱私也是影響用戶購買的因素。現(xiàn)階段，用戶購買智能家居產(chǎn)品的預(yù)算偏低。

4、產(chǎn)品層面：

現(xiàn)有部分智能硬件產(chǎn)品，成熟度較低，產(chǎn)品功能不完善，難以讓用戶持續(xù)使用。產(chǎn)品間功能同質(zhì)化嚴重，。特別是采用語音技術(shù)的智能家居系統(tǒng)識別率還不穩(wěn)定，產(chǎn)品易用性較差，用戶學習成本高

盡管存在許多發(fā)展中的問題，智能家居作為國家信息產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略的重要指導方向，在國務(wù)院《關(guān)于積極推進“互聯(lián)網(wǎng)+”行動的指導意見》中，重點強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)+人工智能要做到：依托互聯(lián)網(wǎng)平臺提供人工智能公共創(chuàng)新服務(wù)，加快人工智能核心技術(shù)突破，促進人工智能在智能家居、智能終端、智能汽車、機器人等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，2017第35號文《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中，也提出加強人工智能技術(shù)與家居建筑系統(tǒng)的融合應(yīng)用，提升建筑設(shè)備及家居產(chǎn)品的智能化水平。研發(fā)適應(yīng)不同應(yīng)用場景的家庭互聯(lián)互通協(xié)議、接口標準，提升家電、耐用品等家居產(chǎn)品感知和聯(lián)通能力。支持智能家居企業(yè)創(chuàng)新服務(wù)模式，提供互聯(lián)共享解決方案。

從總體來看，居民財富提升-居住升級-智能手機普及等宏觀環(huán)境因素，正在為包括智能家居在內(nèi)，其它新興行業(yè)帶來良好的宏觀發(fā)展環(huán)境，產(chǎn)業(yè)資本對于智能家居行業(yè)的發(fā)展也持看好的態(tài)度。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，國民財富的增加，以及人民群眾對于美好生活的向往，都在促進智能家居行業(yè)走向更好的未來。智能家居系統(tǒng)將不僅僅是改善人們的居住體驗，未來將起來生活管家的作用，使得人類的居住生活更加智能化，同時帶動生活服務(wù) O2O、智能安防服務(wù)、居家醫(yī)療/養(yǎng)老服務(wù)等新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。