20世紀80年代末，隨著通信與信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術(shù)進行監(jiān)視、控制與管理的商用系統(tǒng)，這在美國稱為Smart Home，也就是現(xiàn)在智能家居的原型。在中國香港和臺灣等地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱法。
1 智能家居
通常認為，智能家居就是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ�、網(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。它是通過采用先進的計算機、通信、布線和控制技術(shù)，建立一個由家庭安全防護、網(wǎng)絡服務和家庭自動控制等系統(tǒng)組成的家庭綜合服務與管理集成系統(tǒng)，從而實現(xiàn)全面的安全防護、便利的通信網(wǎng)絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。
物聯(lián)網(wǎng)智能家居與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間，還由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ撸�提供全方位的信息交換功能，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間，增強家居生活的安全性，甚至為各種能源消費節(jié)約資金。
2 智能家居系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢
智能家居系統(tǒng)在經(jīng)歷了早期混亂的概念紛爭之后，目前已經(jīng)逐漸進入理性時代，并逐漸深入到國民的生活之中，不斷地影響著人們的工作和生活。智能家居產(chǎn)品發(fā)展至今，在技術(shù)上也越來越成熟，功能開發(fā)上也更加趨于人性化，更加注重以市場需求為導向。雖然目前智能家居還沒有處于大規(guī)模的市場應用期，但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步、智能家居概念的日益普及和推廣，人們對智能家居的需求也將日益增長。
智能家居系統(tǒng)是一個多功能技術(shù)的綜合系統(tǒng)，受到傳輸媒體、網(wǎng)絡平臺、集成系統(tǒng)等技術(shù)發(fā)展的影響，其相關技術(shù)具有以下幾方面發(fā)展趨勢。
2.1 硬件平臺的處理能力日益增強
早期的智能中控器采用8位單片機作為核心處理單元，功能比較簡單、純粹，往往只具備安防、三表采集、簡單文字信息發(fā)布和簡單的家電控制功能。近幾年很多廠家為了使自己的產(chǎn)品功能更全面、顯示更美觀，采用了處理能力更強的單片機或使用多顆單片機協(xié)同工作。這個時期的產(chǎn)品操作界面有比較大的改善，往往采用彩色LCD，大多帶有觸摸功能，集成了樓宇對講、家電控制等相對豐富的功能。目前，有一些國內(nèi)外廠家采用32位的處理器結(jié)合先進的嵌入式開發(fā)平臺，開發(fā)出了更為先進的產(chǎn)品�；�于該技術(shù)的產(chǎn)品處理能力顯著提升，以往無法處理的多媒體信息和增值服務都可以得以實現(xiàn)。由于采用專門的顯示引擎，所以界面更加豐富、美觀，家電控制功能也趨于完善。
2.2 智能家居平臺日益成為一個綜合平臺
起初，用戶依據(jù)對家居系統(tǒng)不同功能需求，往往是安裝了幾個彼此獨立的子系統(tǒng)，這無疑增加了安裝和使用的復雜性。隨著行業(yè)間技術(shù)的整合，智能家居系統(tǒng)已發(fā)展成集網(wǎng)絡信息、安防門禁、照明控制、電器控制、遠程控制等為一體的系統(tǒng)綜合平臺。與此同時，在電路的設計上大都實現(xiàn)功能的模塊化。智能模塊相當于智能家居平臺中的執(zhí)行單元甚至是一個子系統(tǒng)，直接受控于控制系統(tǒng)，如同大腦和神經(jīng)末梢的關系一樣， 協(xié)調(diào)動作才能完成整個控制過程。同時控制方式實現(xiàn)多樣化，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，實現(xiàn)遠程控制、智能遙控、隨時隨地遙控等將成為可能。
2.3 由模擬向數(shù)字化轉(zhuǎn)變
如同模擬電視向數(shù)字電視、模擬手機向數(shù)字手機的逐步轉(zhuǎn)變一樣，智能家居平臺也正在經(jīng)歷著一場由模擬到數(shù)字的變革�，F(xiàn)在是數(shù)字化的時代，數(shù)字信號比模擬信號所傳輸?shù)男畔⒘恳�大很多，而且不像模擬信號那樣因為信號容易受到干擾或者衰減而導致信號缺失。數(shù)字化技術(shù)正在日益廣泛地應用到智能家居系統(tǒng)中來，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1） 在電路設計上采用越來越多的數(shù)字集成電路�，F(xiàn)在的智能家居產(chǎn)品中使用了大量的數(shù)字芯片，集成度和可靠性比之從前的模擬電路有了很大提高。
（2） 顯示數(shù)字化大大提升了顯示效果，簡化了控制流程，用戶操作方便易學。
（3） 傳輸方式逐步走向數(shù)字化和多網(wǎng)合一，安防、對講、門禁、抄表逐步走向統(tǒng)一的以太網(wǎng)聯(lián)結(jié)。多網(wǎng)合一大大減少了施工和維護的復雜度，而且數(shù)字化提高了傳輸速率、可靠性和保密性。
2.4 組網(wǎng)技術(shù)從有線走向無線
智能家居系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)主要是解決各種信息家電之間的數(shù)據(jù)傳輸，能把外部連接傳入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳�的家電上��，同時可以把內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵獠烤W(wǎng)絡。目前，智能家居內(nèi)部組網(wǎng)技術(shù)分為有線組網(wǎng)和無線組網(wǎng)兩種技術(shù)：有線組網(wǎng)技術(shù)主要有電話線、以太網(wǎng)、電力線等，它們都存在著擴展性能差、布線繁瑣、影響美觀等缺點； 而相對于傳統(tǒng)的有線組網(wǎng)技術(shù)而言， 無線組網(wǎng)技術(shù)在智能家居的應用上更具有無須布線、安裝周期短、后期維護容易、網(wǎng)絡用戶容易遷移和功能擴展方便等優(yōu)勢。在無線通信技術(shù)快速發(fā)展的今天，將無線通信技術(shù)應用于智能家居系統(tǒng)中已經(jīng)成為一種趨勢，無線通信技術(shù)的進一步發(fā)展，定將使得智能家居系統(tǒng)發(fā)展更為快速，功能上的實現(xiàn)也更加容易。最常見的有ZigBee技術(shù)、藍牙技術(shù)、WiFi 技術(shù)、GPRS技術(shù)等。相信從有線走向無線的總趨勢無法逆轉(zhuǎn)。
2.5 家庭網(wǎng)關將成為技術(shù)核心
家庭網(wǎng)關是整個智能家居系統(tǒng)中的核心部分，一方面它將所有功能集成在一個統(tǒng)一的平臺之上，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡中各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的傳輸、交換、共享等功能；另一方面它又負責對指令是否合法進行識別。由此可見家庭網(wǎng)關對網(wǎng)絡內(nèi)部信息起交通樞紐和保護作用，故在今后的技術(shù)應用中對網(wǎng)關的重視度將不斷提高。
3 智能家居系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)
智能家居系統(tǒng)提供面向家庭設備的網(wǎng)絡平臺，將各種與信息相關的通信設備、家用電器設備和安防裝置等通過有線或無線方式連接成網(wǎng)絡，進行集中監(jiān)視與控制、異地監(jiān)視與控制和家庭事務管理，并通過設置各種組合條件控制，保持這些家庭設施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。其核心部分是家庭智能控制器、網(wǎng)絡家電與各種傳感器節(jié)點及各種控制模塊。從不同的角度分析智能家居，它可以劃分成不同的組織結(jié)構(gòu)。
3.1 功能劃分
根據(jù)功能的不同，智能家居系統(tǒng)可以橫向劃分成三個主要子系統(tǒng)，包括安防報警子系統(tǒng)、家電控制子系統(tǒng)、環(huán)境信息服務子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)又可分成多個分子系統(tǒng)。圖1所示是一個智能家居的系統(tǒng)圖。
圖1 智能家居系統(tǒng)圖
智能家居系統(tǒng)中的安防報警子系統(tǒng)是一套負責家庭安全體系，這其中既包括人身和家庭財產(chǎn)的安全，也包括家庭設備的安全。為了實現(xiàn)這種安全體系，就需要配備相關的防衛(wèi)措施，例如電子門禁系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、紅外防盜系統(tǒng)、玻璃破碎報警系統(tǒng)、室內(nèi)跑水檢測報警系統(tǒng)、火災報警系統(tǒng)以及室內(nèi)有毒、害氣體的檢測報警系統(tǒng)等。
智能家居系統(tǒng)中的家電控制子系統(tǒng)以智能家電及智能開關、插座為基礎，結(jié)合其他控制、傳輸系統(tǒng)，向用戶提供家電的統(tǒng)一管理和智能化應用。其中包括智能家庭娛樂系統(tǒng)、自動廚衛(wèi)電器控制系統(tǒng)、多媒體信息服務系統(tǒng)以及室內(nèi)溫濕度控制系統(tǒng)等。
智能家居系統(tǒng)中的環(huán)境信息服務子系統(tǒng)主要提供針對家庭生活環(huán)境、節(jié)能環(huán)保、多媒體信息以及其他相關信息的收集、傳送和改善等功能，包括自動窗簾控制系統(tǒng)、智能背景音樂系統(tǒng)、智能照明系統(tǒng)、多表（水、電、煤氣、暖氣等）抄送系統(tǒng)、供電控制系統(tǒng)以及家庭醫(yī)療日常監(jiān)測系統(tǒng)等。
系統(tǒng)中的各子系統(tǒng)都配有家庭室內(nèi)無線和有線遙控、手機電話遠程控制以及Internet遠程監(jiān)控等功能，并結(jié)合其他系統(tǒng)為住戶提供一個溫馨舒適、安全節(jié)能、先進易用的家居環(huán)境，讓住戶充分享受到現(xiàn)代科技給居家生活帶來的安全、舒適、便利與精彩。
3.2 網(wǎng)絡層次的劃分
根據(jù)網(wǎng)絡層次的劃分，智能家居系統(tǒng)可以縱向分解成6個層次，包括信息采集感知層、命令執(zhí)行應用層、內(nèi)部信息傳輸層、中央處理控制層、外部網(wǎng)絡傳輸層以及遠程監(jiān)測控制層。圖2所示是智能家居系統(tǒng)的網(wǎng)絡層次。
圖2中，信息采集感知層負責家庭各類基礎信息的收集、取樣，并通過傳輸層將信息傳送到處理控制層。主要設備包括以下幾方面：
（1） 溫度、濕度、光照、煙感、有害氣體、水位、玻璃破碎、紅外等各種傳感器；
（2） 水表、電表、煤氣表、熱表等；
（3） 各類視頻監(jiān)控攝像頭；
（4） 家庭醫(yī)療監(jiān)測設備；
（5） 指紋機、讀卡器、聲音識別器等。
命令執(zhí)行應用層可根據(jù)傳輸層傳送來的操作命令，完成相關任務的執(zhí)行功能。主要設備包括以下幾方面：
（1） 紅外、煙感、喇叭等各種報警器；
（2） 空調(diào)、冰箱、音響、熱水器等智能家電；
（3） 各類智能開關（包括電、水、煤氣等）、電源插座；
（4） 自動窗簾、智能照明、攝像機云臺等控制設備；
（5） 門磁、窗磁等。
圖2 智能家居系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
內(nèi)部信息傳輸層主要負責將采集感知層的信息傳送到處理控制層，再將處理控制層的操作命令傳輸?shù)綀?zhí)行應用層。根據(jù)采用設備的不同，本層可以采用有線或無線技術(shù)進行信息傳輸，也可以兩種技術(shù)混合使用。
中央處理控制層負責對采集感知層和外部網(wǎng)絡傳輸層傳送來的信息進行分析、處理、存儲和分配，并根據(jù)系統(tǒng)預先設定的程序規(guī)則，向執(zhí)行應用層發(fā)出任務指令。這部分主要設備包括：
（1） 中央控制器；
（2） 信息處理服務器；
（3） 智能網(wǎng)關；
（4） 各類路由、交換設備；
（5） 各類控制面板、無線遙控器等。
外部網(wǎng)絡傳輸層主要是指各類公共網(wǎng)絡或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡，如有線電視網(wǎng)、固定電話網(wǎng)、移動通信網(wǎng)以及小區(qū)局域網(wǎng)和供電網(wǎng)絡等。它的主要功能包括：
（1） 為家庭提供電視、電話、寬帶等多媒體信息服務；
（2）將家庭相關信息傳送到有關部門，如醫(yī)療監(jiān)測數(shù)據(jù)、消費（水、電、煤氣、熱能等）信息等；
（3）將遠程監(jiān)控設備的控制命令傳送到中央處理控制層。
遠程監(jiān)測控制層是現(xiàn)在智能家居系統(tǒng)的主要特色，實現(xiàn)了在任何時間、任何地點都可以監(jiān)測和控制家居環(huán)境和設備的功能。主要包括手機、PDA、筆記本等無線監(jiān)控設備和計算機、固話等有線監(jiān)控設備。
4 結(jié) 語
在許多人的概念里，智能家居這個詞離我們的生活似乎異常遙遠，只是存在于高科技展覽會里的表演，或是富豪們向人們炫耀財富而展示的一種家居裝飾。事實上，近年來智能家居已開始一步一步走進越來越多的普通家庭。一套完整的智能家居系統(tǒng)一般包括安防、監(jiān)控、影音、家電、照明等幾大子系統(tǒng)，價格上也可以被消費者所接受，我們完全可以根據(jù)自己的需要和喜好選擇安裝子系統(tǒng)，以滿足自己居家的各種需求。
智能家居是一個多功能的技術(shù)系統(tǒng)，包含的內(nèi)容比較多，家庭內(nèi)各子系統(tǒng)和設備都是通過智能的家庭網(wǎng)絡實現(xiàn)網(wǎng)絡化、智能化。相信不久的將來，甚至日常器具也可以通過增加其內(nèi)在智能，在網(wǎng)絡上發(fā)送信息，為人們提供更豐富的智能服務。今后，統(tǒng)一的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和控制平臺，靈活的接入方式，高可靠性和兼容性，低成本，提供舒適、安全和高效的家庭環(huán)境，是智能家居發(fā)展的目標。