什么是智能家居?
智能家居概念的起源甚早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年美國聯(lián)合科技公司(UnitedTechnologiesBuildingSystem)將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding時，才出現(xiàn)了首棟的“智能型建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。
隨后智能家居(SmartHome)頻繁出現(xiàn)在各大媒體上，成了人們耳熟能詳?shù)脑~匯。目前關(guān)于智能家居的稱謂多種多樣，諸如：電子家庭(ElectronicHome)、e-Home、數(shù)字家園(Digitalfamily)、家庭自動化(HomeAutomation)、家庭網(wǎng)絡(luò)(Homenet／NetworksfOrHome)、網(wǎng)絡(luò)家居(NetworkHome)、智能化家庭(Intelligenthome)等等幾十種，盡管名稱是五花八門，但它們的含義和所要完成的功能大體是相同的。
家居智能化技術(shù)起源于美國，最具代表性的是X-10電力載波技術(shù)，通過X-10通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個設(shè)備便可實(shí)現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。至今，電力載波產(chǎn)品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的家居不再是一幢被動的建筑，相反，它成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可為您提供遙控、家電(空調(diào)，熱水器等)控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時控制及計算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和安全。
目前通常把智能家居被定義為利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合的一個系統(tǒng)。也就是說，首先，它們都要在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。其次，它們都要通過一定的媒介平臺，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的世界溝信息，滿足遠(yuǎn)程控制／監(jiān)測和交換信息的需求。最后，它們的最終目的都是為滿足人們對安
全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。
在國內(nèi)，智能家居不是一個單獨(dú)的產(chǎn)品，也不是傳統(tǒng)意義上的“智能小區(qū)”概念，而是基于小區(qū)的多層次家居智能化解決方案。它綜合利用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、家電控制、綜合布線等技術(shù)，將家庭智能控制、信息交流及消費(fèi)服務(wù)、小區(qū)安防監(jiān)控等家居生活有效地結(jié)合起來，在傳統(tǒng)“智能小區(qū)”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了向家的延伸，創(chuàng)造出高效、舒適、安全、便捷的個性化住宅空間。
專家預(yù)計：2006年—2008年是智能家居普及年；目前，我國在智能家居技術(shù)領(lǐng)域與歐美國家的差距并不大，估計僅滯后2～3年，在這幾年中，我國將全面普及智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和產(chǎn)品，即開始走進(jìn)普通居民的家居中。在這個時期，整個市場將是以我國自行研究和開發(fā)的系統(tǒng)和產(chǎn)品為主；國外的產(chǎn)品將在高檔系統(tǒng)產(chǎn)品占有一席之地。真正智能家庭網(wǎng)絡(luò)的大市場將在2006—2008年中形成。我國人民將以怎樣的方式來觀看和參與在我國舉辦的2008年奧運(yùn)會，現(xiàn)在都是很難準(zhǔn)確預(yù)料和想象的，但有一點(diǎn)是可以肯定的：這將是以一種與現(xiàn)在觀看體育比賽完全不同的方式和心態(tài)。
智能家居“智能”在哪?
智能家居最早引起人們的注意可能是當(dāng)初比爾·蓋茨耗資5．3億美元建立的智能化豪宅，這一度被許多人看作一種夢幻。但如今有眾多的商家正在把這種夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。許多住宅小區(qū)的開發(fā)商在住宅的設(shè)計階段已經(jīng)或多或少考慮了智能化功能的設(shè)施，少數(shù)高檔的住宅小區(qū)已經(jīng)配套了比較完善的智能家庭網(wǎng)絡(luò)，并在房地產(chǎn)的銷售廣告中，已經(jīng)開始將“智能化”作為一個“亮點(diǎn)”來宣傳。例如近期北京萬通、望京家園、大連星海人家等房地產(chǎn)企業(yè)都宣布和國內(nèi)著名”企業(yè)合作，建立智能家居系統(tǒng)。此外，一些對科技發(fā)展動向和市場趨勢敏感的科研機(jī)構(gòu)和有實(shí)力的公司，也已經(jīng)看到這個市場的廣闊前景，意識到這是一個難得的機(jī)遇，開始為研究和開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)和產(chǎn)品進(jìn)行先期的部署和規(guī)劃，開始介入智能家庭網(wǎng)絡(luò)這個全新的領(lǐng)域。
首先，智能家居都要在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。其次，它們都要通過一定的媒介，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的世界溝通信息，滿足遠(yuǎn)程控制／監(jiān)測和交換信息的需求。最后，智能家居的最終目的都是為滿足人們對安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。
可以看出，智能家居是一個典型的集計算機(jī)、通訊和消費(fèi)在一起的3C(Computer，Communication和Consumer)系統(tǒng)，是整個世界形成的一個巨型網(wǎng)絡(luò)的末端，俗稱是該“網(wǎng)絡(luò)的最后100m”。它的最起始的功能構(gòu)思源自將電話、電視、光盤影碟機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、計算機(jī)以及各種各樣的家用電器／設(shè)備的互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信息交換機(jī)遠(yuǎn)程控制及監(jiān)測。
智能家居的基本目標(biāo)是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境。這其中，首先是一個舒適的居住環(huán)境，例如對自己居住的生活環(huán)境的個性化需求也越來越高，甚至要求對聽覺、視覺、味覺和嗅覺的感受；也包括一個安全的家庭體系，這其中既包括人身和家庭財產(chǎn)的安全，也包括家庭設(shè)備的安全，為了實(shí)現(xiàn)這種安全體系，就需要配備相關(guān)的防衛(wèi)措施例如電子門禁、對講系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、玻璃破碎檢測報警系統(tǒng)、室內(nèi)跑水檢測與報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、室內(nèi)有毒／害氣體的檢測與報警系統(tǒng)以及三表(煤氣表、水表和電度表)出戶／遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)等；此外還有方便的生活方式，可以使用一個通用遙控器控制所有家電，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程教育，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的工作模式。
智能家居為什么“智能”?
從技術(shù)上講，智能家居所要實(shí)現(xiàn)的主要的功能有：
(1)對白色家用電器和其他設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測，比如微波爐、洗衣機(jī)、燈光、電動窗簾、防盜報警器、自動門煙霧探測器、有害氣體檢測裝置、溫度和濕度控制器、風(fēng)量調(diào)節(jié)器、各種手動的開關(guān)和遙控器等。
(2)溝通黑色家電和其他視頻設(shè)備之間以及與外部世界之間的信息通道，其中包括：臺式／手持計算機(jī)、電視、錄／攝像機(jī)、VCD／DVD和數(shù)碼照相機(jī)等；同時還可以實(shí)現(xiàn)對它們的控制和監(jiān)測。
(3)通過對外的接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息交換，如：電話線、有線電視電纜、市電電源線、雙絞線和無線通訊方式等。 上面提到的功能中，牽涉到了各種信息，例如
電燈等家電設(shè)備、計算機(jī)等信息設(shè)備。這么多設(shè)備信息，智能家居是如何區(qū)分和控制的呢?讓我們看看智能家居的組成和各部分的特點(diǎn)。
智能家居從信息流介質(zhì)上看，具體可分為兩大部分：
1．控制網(wǎng)絡(luò)
它主要是控制家庭中各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，如電燈的滅／亮和亮度控制，空調(diào)的啟／停以及溫度和風(fēng)量的控制，家庭安防系統(tǒng)的訊號采集和執(zhí)行，各種開關(guān)量的輸入，電動窗簾的開啟／關(guān)閉控制等。
控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是：在這個網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⒅饕强刂菩畔⒁约耙恍┪锢砹康膮?shù)。信號的頻率相對比較低，因此傳輸?shù)乃俾士梢员容^低，一般在數(shù)十Kbps就可滿足要求，但是信息傳輸?shù)目煽啃砸蟊容^高。這是因?yàn)樗鼈鬏數(shù)男畔⑹歉鞣N設(shè)備的控制信息，它的錯誤不僅可能導(dǎo)致設(shè)備的非正常工作，而且可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。因此控制網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上主要解決的問題是傳輸?shù)目煽啃浴?
2．信息網(wǎng)絡(luò)
在圖中其它部分我們統(tǒng)稱其為信息網(wǎng)絡(luò)，它連接的設(shè)備有計算機(jī)、電視、音響系統(tǒng)，錄像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及手機(jī)等等。
在信息網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)闹饕且纛l和視頻信號，它們的頻率帶寬一般要高達(dá)數(shù)兆赫茲，因此要求信息網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸速率比較高，普遍應(yīng)達(dá)到10Mbps以上。但相對說來，它的可靠性要求沒有控制信息那么高。因?yàn)橐曇纛l信息在傳輸?shù)那昂蠖加幸欢ǖ奶幚?如信號的壓縮和編碼／解壓縮和解碼)，這些處理都有一定的容錯能力，而且即使有瞬時的錯誤，也只是影響瞬時的聲音或圖像的錯誤，而對設(shè)備以后的運(yùn)行幾乎沒有影響。因此信息網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上需要解決的主要問題是傳輸速率(即帶寬)，即在可能的條件下，盡可能提高信息網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
網(wǎng)絡(luò)：智能家居的骨架
前面我們已經(jīng)介紹過，智能家居是通過統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)總線和控制平臺將家庭的電器設(shè)備、燈光控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等連成一體的。目前智能家居的發(fā)展趨勢是由集中控制到分布控制，與集中式控制相比，分布式控制不僅能減少布線，而且能提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)某一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時，只需將該節(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)中拿走，而其它節(jié)點(diǎn)不受影響。智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)主要由下面幾個部分組月
1．總線耦合器(BCU—BusCoupleUnit)
這是將家用電器／設(shè)備連接成一個網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分，也是網(wǎng)絡(luò)總線與家用設(shè)備之先是在各個BCU之間實(shí)現(xiàn)信息的交換，實(shí)現(xiàn)對家用設(shè)備的信號的獲取(輸入)或控制信號的輸出。BCU對信息進(jìn)行處理，并確定信息是否要經(jīng)總線或其它BCU作傳送。此外，由于每個BCU可以連接多個家用設(shè)備，因此它還需要確定信息的來源。
2.家電控制信號的驅(qū)動部分
BCU無論在輸入驅(qū)動的電壓還是在輸出電流驅(qū)動能力上都是很有限的，驅(qū)動部分就是要將BCU輸出的控制信號“放大”到足以驅(qū)動家用電器的能力，同時也應(yīng)將輸入的微弱信號“放大”到BCU能夠認(rèn)可和接收的水平。
3.家用電器
這是智能家庭中實(shí)際使用的設(shè)備。它與目前家庭使用的設(shè)備不同之處是：它們更具有靈活性，并應(yīng)配置可以與BCU連接的相應(yīng)的接口。一般原來只有開／關(guān)狀態(tài)的家用設(shè)備(如微波爐、電飯煲等)幾乎不用做太大的變動．而原來具有多種功能調(diào)節(jié)的家用設(shè)備(如電視可調(diào)音量、頻道；空調(diào)可調(diào)溫度、風(fēng)向及方向，音響系統(tǒng)可調(diào)音量、音質(zhì)及自動換盤等)，則應(yīng)由家用設(shè)備廠家做較大的變動，即每個家電應(yīng)增加一個與BCU連接的接口，以便可以接收來自BCU的控制信號(以替代原遙控器的控制作用)和向BCU送出自己的工作狀態(tài)信號，以便監(jiān)測。
4.通用遙控器
在一個智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)上的任何家用設(shè)備只需要通過一個唯一的遙控器，就可以實(shí)現(xiàn)對它們的控制和監(jiān)測。也就是說不僅可以控制家用設(shè)備的工作如設(shè)備的啟／停、工作狀態(tài)和參數(shù)的改變等，還可以通過遙控器進(jìn)行監(jiān)控，例如看到室內(nèi)的溫度，查看衛(wèi)生間的燈是否已經(jīng)關(guān)斷，熱水器是否還在加熱……。也就是說，這里的遙控器與家用電器的信息交換是可以雙向進(jìn)行的，而現(xiàn)在家中的遙控器只是具有單向的控制作用，而沒有逆向的監(jiān)測功能。
5．電話接口
這里的電話接口與家中的遙控器有異曲同工的作用，只是遙控器是在家中的近距離的控制與監(jiān)測，而電話模塊可以讓電話／手機(jī)在遠(yuǎn)距離作控制與監(jiān)測。
6.家庭網(wǎng)關(guān)
家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭網(wǎng)絡(luò)上的一個重要部分，它是將單個家庭網(wǎng)絡(luò)與外部世界(如局域網(wǎng)、Internet網(wǎng)或智能小區(qū)的子網(wǎng)絡(luò))溝通起來的關(guān)鍵部件。家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，就象現(xiàn)在的計算機(jī)上了網(wǎng)絡(luò)一樣，可以到各個網(wǎng)站上去瀏覽各種信息，可以收／發(fā)Email等，同時也可以通過遠(yuǎn)程已經(jīng)連接到Internet上的計算機(jī)來控制和監(jiān)測家庭中各種設(shè)備。
技術(shù)：智能家居的神經(jīng)
在未來的一個完善的數(shù)字家庭中，將體現(xiàn)出當(dāng)前各種高技術(shù)的綜合集成。因?yàn)橐獦?gòu)成一個真正意義上的智能化家庭，必定是各個學(xué)科的技術(shù)的交叉。因此要想構(gòu)建一個真正的職能家居，需要多個行業(yè)、各家”廠商進(jìn)行支撐。
智能家居系統(tǒng)主要包括以下技術(shù)：
1．計算機(jī)軟件技術(shù)
在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中涉及的計算機(jī)軟件，除一般的用戶程序外，最突出的有二個方面：首先是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)應(yīng)該具有占存儲器小、使用方便、配置靈活、容錯性能好等特點(diǎn)；其次是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是由于一般的家庭控制網(wǎng)絡(luò)中，不可能使用各種體積龐大的數(shù)據(jù)庫，而實(shí)際使用時又需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此需要設(shè)計者設(shè)計一個適合于家庭網(wǎng)絡(luò)使用的數(shù)據(jù)庫。
2.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
這里比較突出的是家庭網(wǎng)關(guān)，例如與Internet或Ethernet的接人、路由的選擇、瀏覽器的設(shè)計、網(wǎng)頁的制作，此外還有編碼壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)等。
3.計算機(jī)密碼技術(shù)
數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)與外界聯(lián)網(wǎng)為用戶帶來了很大的方便。但有其利也有其弊，“黑客”一類的不速之客也將不請自來。為了保護(hù)用戶的權(quán)益和隱私不受侵犯，則不能允許無關(guān)者私自闖入私人的家居網(wǎng)絡(luò)中來。解決的辦法之一是采用各種加密／解密技術(shù)。
4．“即插即用”技術(shù)
這是家庭網(wǎng)絡(luò)中特殊要求的技術(shù)，即要求網(wǎng)絡(luò)能自動“感覺”和“識別”新上網(wǎng)的家用電器／設(shè)備，并且能對它們執(zhí)行控制和監(jiān)測的功能。要完成這個功能，不僅要求家用電器／設(shè)備要作一定的改動(增加相應(yīng)的接口)，同時要求網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)具備這樣的能力。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，首先要規(guī)范化／標(biāo)準(zhǔn)化接口協(xié)議和設(shè)備文件，其次網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)該具有完備的協(xié)議，最后控制器(如遙控器)應(yīng)能自動重組系統(tǒng)控制邏輯。所以說要實(shí)現(xiàn)這個功能不是一件輕而易舉的事，目前在國外也還沒有標(biāo)準(zhǔn)化的成熟的方案推出。
5．圖像處理技術(shù)
圖像處理技術(shù)是屬于信息技術(shù)中一個層次比較高的技術(shù)，目前它也已經(jīng)走入了數(shù)字家庭之中。其中最典型的例子是智能型防盜門，這種防盜門是不需要用普通鑰匙的，它的“鑰匙”是該家庭每個人員自己身上的某個器官特征：比如，手指的指紋，或人臉的特寫，或眼睛中的虹膜等。這些人體的自身的特征，首先需要通過一些專用的裝置將它們采集到，然后對這些采集到的圖像信息作必要的處理，并提取相應(yīng)需要的特征，最后根據(jù)這些特征來識別出“是否是本家居中的成員”。
在這樣的一個系統(tǒng)中，最關(guān)鍵也是最重要的技術(shù)是：在盡可能短的時間里，對所采集的信息作快速處理和提取出足以作出正確識別的特征來，而這正是圖像處理中最核心的技術(shù)之一。
6.傳感器技術(shù)
在一個數(shù)字家庭中，為保證完善的控制，需要測量的物理量是多種多樣的(例如流量、電量、溫度、濕度、微量氣體含量等)，這都需要傳感器技術(shù)。一般說來，家庭中的物理量的測量精度要求不高，測量設(shè)備的體積和重量也沒有苛刻的要求，因此還需要研究和開發(fā)適應(yīng)家庭網(wǎng)絡(luò)控制用的價格低、穩(wěn)定、可靠和多功能集成的測量技術(shù)和傳感器技術(shù)以及相應(yīng)的產(chǎn)品。
智能家居概念的起源甚早，但一直未有具體的建筑案例出現(xiàn)，直到1984年美國聯(lián)合科技公司(UnitedTechnologiesBuildingSystem)將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州(Conneticut)哈特佛市(Hartford)的CityPlaceBuilding時，才出現(xiàn)了首棟的“智能型建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。
隨后智能家居(SmartHome)頻繁出現(xiàn)在各大媒體上，成了人們耳熟能詳?shù)脑~匯。目前關(guān)于智能家居的稱謂多種多樣，諸如：電子家庭(ElectronicHome)、e-Home、數(shù)字家園(Digitalfamily)、家庭自動化(HomeAutomation)、家庭網(wǎng)絡(luò)(Homenet／NetworksfOrHome)、網(wǎng)絡(luò)家居(NetworkHome)、智能化家庭(Intelligenthome)等等幾十種，盡管名稱是五花八門，但它們的含義和所要完成的功能大體是相同的。
家居智能化技術(shù)起源于美國，最具代表性的是X-10電力載波技術(shù)，通過X-10通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各個設(shè)備便可實(shí)現(xiàn)資源的共享。因其布線簡單、功能靈活，擴(kuò)展容易而被人們廣泛接受和應(yīng)用。至今，電力載波產(chǎn)品的銷售已超過兩億個，僅在美國一個國家，便有超過600萬個家庭在使用。自動化的家居不再是一幢被動的建筑，相反，它成了幫助主人盡量利用時間的工具，使家庭更為舒適、安全、高效和節(jié)能。網(wǎng)絡(luò)化智能家居系統(tǒng)可為您提供遙控、家電(空調(diào)，熱水器等)控制、照明控制、室內(nèi)外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠(yuǎn)程控制、可編程定時控制及計算機(jī)控制等多種功能和手段。使生活更加舒適、便利和安全。
目前通常把智能家居被定義為利用電腦、網(wǎng)絡(luò)和綜合布線技術(shù)，通過家庭信息管理平臺將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合的一個系統(tǒng)。也就是說，首先，它們都要在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。其次，它們都要通過一定的媒介平臺，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的世界溝信息，滿足遠(yuǎn)程控制／監(jiān)測和交換信息的需求。最后，它們的最終目的都是為滿足人們對安
全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。
在國內(nèi)，智能家居不是一個單獨(dú)的產(chǎn)品，也不是傳統(tǒng)意義上的“智能小區(qū)”概念，而是基于小區(qū)的多層次家居智能化解決方案。它綜合利用計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊、家電控制、綜合布線等技術(shù)，將家庭智能控制、信息交流及消費(fèi)服務(wù)、小區(qū)安防監(jiān)控等家居生活有效地結(jié)合起來，在傳統(tǒng)“智能小區(qū)”的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了向家的延伸，創(chuàng)造出高效、舒適、安全、便捷的個性化住宅空間。
專家預(yù)計：2006年—2008年是智能家居普及年；目前，我國在智能家居技術(shù)領(lǐng)域與歐美國家的差距并不大，估計僅滯后2～3年，在這幾年中，我國將全面普及智能家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和產(chǎn)品，即開始走進(jìn)普通居民的家居中。在這個時期，整個市場將是以我國自行研究和開發(fā)的系統(tǒng)和產(chǎn)品為主；國外的產(chǎn)品將在高檔系統(tǒng)產(chǎn)品占有一席之地。真正智能家庭網(wǎng)絡(luò)的大市場將在2006—2008年中形成。我國人民將以怎樣的方式來觀看和參與在我國舉辦的2008年奧運(yùn)會，現(xiàn)在都是很難準(zhǔn)確預(yù)料和想象的，但有一點(diǎn)是可以肯定的：這將是以一種與現(xiàn)在觀看體育比賽完全不同的方式和心態(tài)。
智能家居“智能”在哪?
智能家居最早引起人們的注意可能是當(dāng)初比爾·蓋茨耗資5．3億美元建立的智能化豪宅，這一度被許多人看作一種夢幻。但如今有眾多的商家正在把這種夢想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。許多住宅小區(qū)的開發(fā)商在住宅的設(shè)計階段已經(jīng)或多或少考慮了智能化功能的設(shè)施，少數(shù)高檔的住宅小區(qū)已經(jīng)配套了比較完善的智能家庭網(wǎng)絡(luò)，并在房地產(chǎn)的銷售廣告中，已經(jīng)開始將“智能化”作為一個“亮點(diǎn)”來宣傳。例如近期北京萬通、望京家園、大連星海人家等房地產(chǎn)企業(yè)都宣布和國內(nèi)著名”企業(yè)合作，建立智能家居系統(tǒng)。此外，一些對科技發(fā)展動向和市場趨勢敏感的科研機(jī)構(gòu)和有實(shí)力的公司，也已經(jīng)看到這個市場的廣闊前景，意識到這是一個難得的機(jī)遇，開始為研究和開發(fā)相關(guān)系統(tǒng)和產(chǎn)品進(jìn)行先期的部署和規(guī)劃，開始介入智能家庭網(wǎng)絡(luò)這個全新的領(lǐng)域。
首先，智能家居都要在一個家居中建立一個通訊網(wǎng)絡(luò)，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對所有家庭網(wǎng)絡(luò)上的家電和設(shè)備的控制和監(jiān)測。其次，它們都要通過一定的媒介，構(gòu)成與外界的通訊通道，以實(shí)現(xiàn)與家庭以外的世界溝通信息，滿足遠(yuǎn)程控制／監(jiān)測和交換信息的需求。最后，智能家居的最終目的都是為滿足人們對安全、舒適、方便和符合綠色環(huán)境保護(hù)的需求。
可以看出，智能家居是一個典型的集計算機(jī)、通訊和消費(fèi)在一起的3C(Computer，Communication和Consumer)系統(tǒng)，是整個世界形成的一個巨型網(wǎng)絡(luò)的末端，俗稱是該“網(wǎng)絡(luò)的最后100m”。它的最起始的功能構(gòu)思源自將電話、電視、光盤影碟機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、計算機(jī)以及各種各樣的家用電器／設(shè)備的互聯(lián)，以實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的信息交換機(jī)遠(yuǎn)程控制及監(jiān)測。
智能家居的基本目標(biāo)是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境。這其中，首先是一個舒適的居住環(huán)境，例如對自己居住的生活環(huán)境的個性化需求也越來越高，甚至要求對聽覺、視覺、味覺和嗅覺的感受；也包括一個安全的家庭體系，這其中既包括人身和家庭財產(chǎn)的安全，也包括家庭設(shè)備的安全，為了實(shí)現(xiàn)這種安全體系，就需要配備相關(guān)的防衛(wèi)措施例如電子門禁、對講系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、玻璃破碎檢測報警系統(tǒng)、室內(nèi)跑水檢測與報警系統(tǒng)、火災(zāi)報警系統(tǒng)、室內(nèi)有毒／害氣體的檢測與報警系統(tǒng)以及三表(煤氣表、水表和電度表)出戶／遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)等；此外還有方便的生活方式，可以使用一個通用遙控器控制所有家電，并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程醫(yī)療和遠(yuǎn)程教育，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的工作模式。
智能家居為什么“智能”?
從技術(shù)上講，智能家居所要實(shí)現(xiàn)的主要的功能有：
(1)對白色家用電器和其他設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)測，比如微波爐、洗衣機(jī)、燈光、電動窗簾、防盜報警器、自動門煙霧探測器、有害氣體檢測裝置、溫度和濕度控制器、風(fēng)量調(diào)節(jié)器、各種手動的開關(guān)和遙控器等。
(2)溝通黑色家電和其他視頻設(shè)備之間以及與外部世界之間的信息通道，其中包括：臺式／手持計算機(jī)、電視、錄／攝像機(jī)、VCD／DVD和數(shù)碼照相機(jī)等；同時還可以實(shí)現(xiàn)對它們的控制和監(jiān)測。
(3)通過對外的接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和信息交換，如：電話線、有線電視電纜、市電電源線、雙絞線和無線通訊方式等。 上面提到的功能中，牽涉到了各種信息，例如
電燈等家電設(shè)備、計算機(jī)等信息設(shè)備。這么多設(shè)備信息，智能家居是如何區(qū)分和控制的呢?讓我們看看智能家居的組成和各部分的特點(diǎn)。
智能家居從信息流介質(zhì)上看，具體可分為兩大部分：
1．控制網(wǎng)絡(luò)
它主要是控制家庭中各種設(shè)備的運(yùn)行狀況，如電燈的滅／亮和亮度控制，空調(diào)的啟／停以及溫度和風(fēng)量的控制，家庭安防系統(tǒng)的訊號采集和執(zhí)行，各種開關(guān)量的輸入，電動窗簾的開啟／關(guān)閉控制等。
控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是：在這個網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⒅饕强刂菩畔⒁约耙恍┪锢砹康膮?shù)。信號的頻率相對比較低，因此傳輸?shù)乃俾士梢员容^低，一般在數(shù)十Kbps就可滿足要求，但是信息傳輸?shù)目煽啃砸蟊容^高。這是因?yàn)樗鼈鬏數(shù)男畔⑹歉鞣N設(shè)備的控制信息，它的錯誤不僅可能導(dǎo)致設(shè)備的非正常工作，而且可能導(dǎo)致設(shè)備的損壞。因此控制網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上主要解決的問題是傳輸?shù)目煽啃浴?
2．信息網(wǎng)絡(luò)
在圖中其它部分我們統(tǒng)稱其為信息網(wǎng)絡(luò)，它連接的設(shè)備有計算機(jī)、電視、音響系統(tǒng)，錄像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)以及手機(jī)等等。
在信息網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)闹饕且纛l和視頻信號，它們的頻率帶寬一般要高達(dá)數(shù)兆赫茲，因此要求信息網(wǎng)絡(luò)上的信息傳輸速率比較高，普遍應(yīng)達(dá)到10Mbps以上。但相對說來，它的可靠性要求沒有控制信息那么高。因?yàn)橐曇纛l信息在傳輸?shù)那昂蠖加幸欢ǖ奶幚?如信號的壓縮和編碼／解壓縮和解碼)，這些處理都有一定的容錯能力，而且即使有瞬時的錯誤，也只是影響瞬時的聲音或圖像的錯誤，而對設(shè)備以后的運(yùn)行幾乎沒有影響。因此信息網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上需要解決的主要問題是傳輸速率(即帶寬)，即在可能的條件下，盡可能提高信息網(wǎng)絡(luò)的帶寬。
網(wǎng)絡(luò)：智能家居的骨架
前面我們已經(jīng)介紹過，智能家居是通過統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)總線和控制平臺將家庭的電器設(shè)備、燈光控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)等連成一體的。目前智能家居的發(fā)展趨勢是由集中控制到分布控制，與集中式控制相比，分布式控制不僅能減少布線，而且能提高系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)某一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時，只需將該節(jié)點(diǎn)從網(wǎng)絡(luò)中拿走，而其它節(jié)點(diǎn)不受影響。智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)主要由下面幾個部分組月
1．總線耦合器(BCU—BusCoupleUnit)
這是將家用電器／設(shè)備連接成一個網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵部分，也是網(wǎng)絡(luò)總線與家用設(shè)備之先是在各個BCU之間實(shí)現(xiàn)信息的交換，實(shí)現(xiàn)對家用設(shè)備的信號的獲取(輸入)或控制信號的輸出。BCU對信息進(jìn)行處理，并確定信息是否要經(jīng)總線或其它BCU作傳送。此外，由于每個BCU可以連接多個家用設(shè)備，因此它還需要確定信息的來源。
2.家電控制信號的驅(qū)動部分
BCU無論在輸入驅(qū)動的電壓還是在輸出電流驅(qū)動能力上都是很有限的，驅(qū)動部分就是要將BCU輸出的控制信號“放大”到足以驅(qū)動家用電器的能力，同時也應(yīng)將輸入的微弱信號“放大”到BCU能夠認(rèn)可和接收的水平。
3.家用電器
這是智能家庭中實(shí)際使用的設(shè)備。它與目前家庭使用的設(shè)備不同之處是：它們更具有靈活性，并應(yīng)配置可以與BCU連接的相應(yīng)的接口。一般原來只有開／關(guān)狀態(tài)的家用設(shè)備(如微波爐、電飯煲等)幾乎不用做太大的變動．而原來具有多種功能調(diào)節(jié)的家用設(shè)備(如電視可調(diào)音量、頻道；空調(diào)可調(diào)溫度、風(fēng)向及方向，音響系統(tǒng)可調(diào)音量、音質(zhì)及自動換盤等)，則應(yīng)由家用設(shè)備廠家做較大的變動，即每個家電應(yīng)增加一個與BCU連接的接口，以便可以接收來自BCU的控制信號(以替代原遙控器的控制作用)和向BCU送出自己的工作狀態(tài)信號，以便監(jiān)測。
4.通用遙控器
在一個智能家庭控制網(wǎng)絡(luò)上的任何家用設(shè)備只需要通過一個唯一的遙控器，就可以實(shí)現(xiàn)對它們的控制和監(jiān)測。也就是說不僅可以控制家用設(shè)備的工作如設(shè)備的啟／停、工作狀態(tài)和參數(shù)的改變等，還可以通過遙控器進(jìn)行監(jiān)控，例如看到室內(nèi)的溫度，查看衛(wèi)生間的燈是否已經(jīng)關(guān)斷，熱水器是否還在加熱……。也就是說，這里的遙控器與家用電器的信息交換是可以雙向進(jìn)行的，而現(xiàn)在家中的遙控器只是具有單向的控制作用，而沒有逆向的監(jiān)測功能。
5．電話接口
這里的電話接口與家中的遙控器有異曲同工的作用，只是遙控器是在家中的近距離的控制與監(jiān)測，而電話模塊可以讓電話／手機(jī)在遠(yuǎn)距離作控制與監(jiān)測。
6.家庭網(wǎng)關(guān)
家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭網(wǎng)絡(luò)上的一個重要部分，它是將單個家庭網(wǎng)絡(luò)與外部世界(如局域網(wǎng)、Internet網(wǎng)或智能小區(qū)的子網(wǎng)絡(luò))溝通起來的關(guān)鍵部件。家庭網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，就象現(xiàn)在的計算機(jī)上了網(wǎng)絡(luò)一樣，可以到各個網(wǎng)站上去瀏覽各種信息，可以收／發(fā)Email等，同時也可以通過遠(yuǎn)程已經(jīng)連接到Internet上的計算機(jī)來控制和監(jiān)測家庭中各種設(shè)備。
技術(shù)：智能家居的神經(jīng)
在未來的一個完善的數(shù)字家庭中，將體現(xiàn)出當(dāng)前各種高技術(shù)的綜合集成。因?yàn)橐獦?gòu)成一個真正意義上的智能化家庭，必定是各個學(xué)科的技術(shù)的交叉。因此要想構(gòu)建一個真正的職能家居，需要多個行業(yè)、各家”廠商進(jìn)行支撐。
智能家居系統(tǒng)主要包括以下技術(shù)：
1．計算機(jī)軟件技術(shù)
在數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)中涉及的計算機(jī)軟件，除一般的用戶程序外，最突出的有二個方面：首先是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，這個操作系統(tǒng)應(yīng)該具有占存儲器小、使用方便、配置靈活、容錯性能好等特點(diǎn)；其次是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是由于一般的家庭控制網(wǎng)絡(luò)中，不可能使用各種體積龐大的數(shù)據(jù)庫，而實(shí)際使用時又需要處理大量的數(shù)據(jù)，因此需要設(shè)計者設(shè)計一個適合于家庭網(wǎng)絡(luò)使用的數(shù)據(jù)庫。
2.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
這里比較突出的是家庭網(wǎng)關(guān)，例如與Internet或Ethernet的接人、路由的選擇、瀏覽器的設(shè)計、網(wǎng)頁的制作，此外還有編碼壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)等。
3.計算機(jī)密碼技術(shù)
數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)與外界聯(lián)網(wǎng)為用戶帶來了很大的方便。但有其利也有其弊，“黑客”一類的不速之客也將不請自來。為了保護(hù)用戶的權(quán)益和隱私不受侵犯，則不能允許無關(guān)者私自闖入私人的家居網(wǎng)絡(luò)中來。解決的辦法之一是采用各種加密／解密技術(shù)。
4．“即插即用”技術(shù)
這是家庭網(wǎng)絡(luò)中特殊要求的技術(shù)，即要求網(wǎng)絡(luò)能自動“感覺”和“識別”新上網(wǎng)的家用電器／設(shè)備，并且能對它們執(zhí)行控制和監(jiān)測的功能。要完成這個功能，不僅要求家用電器／設(shè)備要作一定的改動(增加相應(yīng)的接口)，同時要求網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)具備這樣的能力。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，首先要規(guī)范化／標(biāo)準(zhǔn)化接口協(xié)議和設(shè)備文件，其次網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)應(yīng)該具有完備的協(xié)議，最后控制器(如遙控器)應(yīng)能自動重組系統(tǒng)控制邏輯。所以說要實(shí)現(xiàn)這個功能不是一件輕而易舉的事，目前在國外也還沒有標(biāo)準(zhǔn)化的成熟的方案推出。
5．圖像處理技術(shù)
圖像處理技術(shù)是屬于信息技術(shù)中一個層次比較高的技術(shù)，目前它也已經(jīng)走入了數(shù)字家庭之中。其中最典型的例子是智能型防盜門，這種防盜門是不需要用普通鑰匙的，它的“鑰匙”是該家庭每個人員自己身上的某個器官特征：比如，手指的指紋，或人臉的特寫，或眼睛中的虹膜等。這些人體的自身的特征，首先需要通過一些專用的裝置將它們采集到，然后對這些采集到的圖像信息作必要的處理，并提取相應(yīng)需要的特征，最后根據(jù)這些特征來識別出“是否是本家居中的成員”。
在這樣的一個系統(tǒng)中，最關(guān)鍵也是最重要的技術(shù)是：在盡可能短的時間里，對所采集的信息作快速處理和提取出足以作出正確識別的特征來，而這正是圖像處理中最核心的技術(shù)之一。
6.傳感器技術(shù)
在一個數(shù)字家庭中，為保證完善的控制，需要測量的物理量是多種多樣的(例如流量、電量、溫度、濕度、微量氣體含量等)，這都需要傳感器技術(shù)。一般說來，家庭中的物理量的測量精度要求不高，測量設(shè)備的體積和重量也沒有苛刻的要求，因此還需要研究和開發(fā)適應(yīng)家庭網(wǎng)絡(luò)控制用的價格低、穩(wěn)定、可靠和多功能集成的測量技術(shù)和傳感器技術(shù)以及相應(yīng)的產(chǎn)品。
