智能家居系統(tǒng)概述

楊傳燕 馮玉華

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及新技術(shù)的出現(xiàn)， 人們對(duì)居住環(huán)境智能化、舒適程度等要求越來越高，智能家居引起越來越多的關(guān)注。本文分析了智能家居的基本概念， 重點(diǎn)探討了系統(tǒng)組成及關(guān)鍵技術(shù)， 提升人們生活的舒適性及節(jié)能環(huán)保的作用。

前言

2020年，隨著5G商業(yè)化落地加速，AI+IoT時(shí)代全面開啟，以及新基建帶來的廣受益效應(yīng)，智能家居進(jìn)入新的刷新階段，步入技術(shù)重塑、產(chǎn)品重塑、場景重塑、入口重塑、渠道重塑與體驗(yàn)重塑的新征程，賦予新生態(tài)、新特征與新常態(tài)的新生命。

互聯(lián)網(wǎng)、地產(chǎn)、裝修、家居等陣營全線參與，平臺(tái)與設(shè)備賽道逐步豐滿、B/C端功能應(yīng)用、渠道開拓、項(xiàng)目落地與場景應(yīng)用逐步成熟，隨著疫情推動(dòng)宅經(jīng)濟(jì)，2020年智能家居步入上升快車道。

一、智能家居的基本概念

智能家居是以提升家居的生活質(zhì)量為目的，以設(shè)備互操作為條件，利用綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能家居—系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案安全防范技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日程事物的管理系統(tǒng)，提升家居安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，并實(shí)現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。

智能家居通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如音頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾控制、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、電話遠(yuǎn)程控制、室內(nèi)外遙控、防盜報(bào)警、環(huán)境檢測、暖通控制、紅外轉(zhuǎn)發(fā)等多種功能和手段。智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電、設(shè)備自動(dòng)化、集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境，提供全方位的信息交互功能。幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)約資金。

二、智能家居系統(tǒng)的組成

1、智能中控系統(tǒng)

智能中控系統(tǒng)是指具有智能家居系統(tǒng)控制功能的控制器硬件和軟件，具備有相應(yīng)外圍接口，智能中控系統(tǒng)通常包括各種形式的終端產(chǎn)品，典型的組成有智能網(wǎng)關(guān)、智能語音、智能開關(guān)等設(shè)備。智能中控系統(tǒng)通過直接連接或者協(xié)議轉(zhuǎn)換間接控制方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備通信、語音控制等功能，與互聯(lián)網(wǎng)連接的控制主機(jī)還能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和遠(yuǎn)程控制的功能?？刂浦锌叵到y(tǒng)還能在第三方的智能家居軟件的配合下，實(shí)現(xiàn)更好的場景設(shè)置、時(shí)間管理和跨平臺(tái)的連接，獲得更佳的用戶體驗(yàn)。

（1）智能網(wǎng)關(guān)

智能網(wǎng)關(guān)是家居智能化的心臟，通過它實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集，信息輸入，信息輸出，集中控制，遠(yuǎn)程控制，聯(lián)動(dòng)控制等功能。

（2）智能語音面板

智能語音獨(dú)特的人家交互功能可以成為智能家居的總指揮，它可以是家庭消費(fèi)者用語音進(jìn)行上網(wǎng)的一個(gè)工具，比如上網(wǎng)購物、網(wǎng)上點(diǎn)餐、了解天氣預(yù)報(bào)，它也可以對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行控制，比如打開窗簾、設(shè)置沐浴溫度、提前讓熱水器升溫等。

（3）智能開關(guān)面板

可以在原有機(jī)械控制開關(guān)的基礎(chǔ)上加入控制模塊，遠(yuǎn)程通過手機(jī)、電腦等終端，控制家里的開關(guān)的狀態(tài)等。

2、電器影音系統(tǒng)

種類繁多的影院設(shè)備給客戶的使用帶來了不便，操作更是令人頭疼的問題，電器影音系統(tǒng)的出現(xiàn)使這一切變得簡單。典型的組成設(shè)備有智能遙控器、智能燈泡、智能插座等。同時(shí)電器影音系統(tǒng)也提供了整宅的電器智能控制，客戶在了解了影音控制的同時(shí)，一定會(huì)拓展到整體家居電器控制，將對(duì)燈光、空調(diào)、地?zé)岬认到y(tǒng)進(jìn)行整合，實(shí)現(xiàn)整體智能控制。

3、家庭安防系統(tǒng)

智能家居的安防系統(tǒng)使用功能強(qiáng)大，想要智能化的家居生活，就需要考慮到安防系統(tǒng)的重要性。例如門的安防，當(dāng)有外人進(jìn)行來訪時(shí)， 首先會(huì)按門鈴，用戶在手機(jī)上就會(huì)接收到相關(guān)的信息，也可以通過視頻通話，利用手機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程查看。窗戶的安防，當(dāng)智能門磁探測器檢測到人體信息時(shí)，窗戶會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)窗戶出現(xiàn)異動(dòng)時(shí)，智能門磁探測可以及時(shí)發(fā)出警報(bào)或者是相關(guān)錄像。室內(nèi)的安防是可以檢測到煤氣或其他有害氣體，當(dāng)智能燃?xì)鈭?bào)警器發(fā)車聲音時(shí)會(huì)將信息傳遞到主人手機(jī)上。

三、智能家居主流技術(shù)

1、智能家居的傳輸技術(shù)

智能家居的傳輸技術(shù)大體可以概括為三種方式：總線型技術(shù)、無線技術(shù)、電力載波技術(shù)。

（1）總線技術(shù)類產(chǎn)品比較適合于樓宇智能化以及小區(qū)智能化等大區(qū)域范圍的控制，由于其設(shè)置安裝比較復(fù)雜，造價(jià)較高，工期較長，只適用新裝修用戶。

（2）無線通信技術(shù)眾多，已經(jīng)成功應(yīng)用在智能家居領(lǐng)域的無線通信技術(shù)方案主要包括：射頻（RF）技術(shù)、IrDA紅外線技術(shù)、HomeRF 協(xié)議、Zigbee 標(biāo)準(zhǔn)、Z-Wave 標(biāo)準(zhǔn)、Z-world 標(biāo)準(zhǔn)、X2D 技術(shù)等。 無線技術(shù)方案的主要優(yōu)勢在于無需重新布線，安裝方便靈活，而且根據(jù)需求可以隨時(shí)擴(kuò)展或改裝，可以適用于新裝修用戶和已裝用戶。

（3）電力線載波通信技術(shù)充分利用現(xiàn)有的電網(wǎng)，兩端加以調(diào)制解調(diào)器，直接以50Hz 交流電為載波，再以數(shù)百KHz 的脈沖為調(diào)制信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)的傳輸與控制。

2、智能家居網(wǎng)關(guān)

智能家居系統(tǒng)的核心部分是家庭網(wǎng)關(guān)，主要由AC-DC電源、處理器、ZigBee模組、以太網(wǎng)接口和按鍵指示燈等幾部分組成。其中AC-DC電源用于給各個(gè)元器件供電;ZigBee模組和處理器用于建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)和執(zhí)行相應(yīng)的程序動(dòng)作;以太網(wǎng)接口用于與Internet網(wǎng)絡(luò)通訊;按鍵指示燈用于檢測外部出發(fā)信號(hào)及設(shè)備通訊和工作狀態(tài)指示。

智能家居網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的建立、管理，是ZigBee網(wǎng)絡(luò)的中心和管理者。它負(fù)責(zé)無限傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)與上級(jí)網(wǎng)絡(luò)（例如接入以太網(wǎng)、GPRS等）通信。

作為物聯(lián)網(wǎng)六大應(yīng)用之一的智能家居產(chǎn)品已經(jīng)開始應(yīng)用于人們生活中的各個(gè)方面，雖然還存在部分問題，但是隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展， 系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)在完善與發(fā)展中前行，帶動(dòng)產(chǎn)品的優(yōu)化， 讓智能家居系統(tǒng)進(jìn)入更多人的家中， 實(shí)現(xiàn)大多數(shù)人智能化的生活方式。

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