簡要分析智能化家居系統(tǒng)中的前端信息采集與傳遞介質(zhì)的技術(shù)與問題及智能家居系統(tǒng)的產(chǎn)品分類

1、簡要分析智能化家居系統(tǒng)中的前端信息采集與傳遞介質(zhì)的技術(shù)與問題及智能家居系統(tǒng)的產(chǎn)品分類華聯(lián)發(fā)展集團-浙江總公司一規(guī)劃設(shè)計部徐輝摘要：智能家居，是當(dāng)今智能化系統(tǒng)集成平臺應(yīng)用領(lǐng)域的繼安全防范系統(tǒng)后乂一個“深藍空 間”。如果把物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用比做智能化系統(tǒng)集成領(lǐng)域的王冠；那么智能化家居系統(tǒng)集成應(yīng)用 平臺將是這個王冠上最耀眼明珠。智能家居(smart home)在智能化系統(tǒng)集成領(lǐng)域定義為：智能家居系統(tǒng)是利用綜合布 線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、安全防范技術(shù)、h動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)備 集成。本文簡約探討智能家居系統(tǒng)集成平臺,從智能化家居系統(tǒng)前端信息采集，信號傳輸, 智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品分類；層而分析智

2、能家居系統(tǒng)架構(gòu)的特點及應(yīng)用的瓶頸。關(guān)鍵詞：智能化家居產(chǎn)品分類信號采集無線射頻，電力載波，knx總線智能家居概念釋義；智能住宅或智慧家居，是利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，依 照人體工學(xué)原理，融合個性需求，對家居生活進行網(wǎng)絡(luò)化的綜合智能管理，實現(xiàn)更舒適、更 安全、更便捷的全新家居生活體驗場所空間。智能化家居前端信號發(fā)展趨勢筆記在參加2012年4刀參加全國智能化標(biāo)準委員會笫二大會，聽取了與會各專家的報 告，尤其是its研究發(fā)展屮心總t程師，m士生導(dǎo)師陳洪教授的報告。筆者認為，智能家居 市場發(fā)展首要解決的是前端信息采集的速度。高速信息采集是智能機家居市場第一個需要解 決的問題。智能

3、化系統(tǒng)集成平臺笫一需耍解決的是而端信息采集的方式，冃前在民用領(lǐng)域智能化系 統(tǒng)信息采集都是低速信息，與均勻及非均勻信息采集。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)das ( data acquisition system ),是儀表把外部模擬冕(溫度、壓力、 照度，流量、位移等)進行采集、量化(數(shù)字量)后，由計算機進行存儲、處理、顯示或打 印的裝置。采集的被測對彖常是一些非電量，所以數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)首先要把被測非電量轉(zhuǎn)換為 電信號即傳感器，除數(shù)字傳感器外，大多數(shù)傳感器轉(zhuǎn)換成的模擬電量不宜直接用數(shù)據(jù)采集電 路進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，還需進行適當(dāng)?shù)男盘栒{(diào)理，再將模擬電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的數(shù)據(jù)采集電 路。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成-

4、傳感器.信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集電路，如圖示。傳感器模擬信號調(diào)理一.數(shù)據(jù)采集電路微機系統(tǒng)實際的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)往往需要同時測量多種物理量（多 參數(shù)測量）或同一物理量的多個測量點（多點巡冋測 量），按系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集電路是各路共用一個還是每路 各用一個，多路模擬輸人通道可分為集中采集式和分散 采集式兩類。高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)定義及任務(wù)：高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)內(nèi)部包含髙速電路，電路系統(tǒng)1/3以上數(shù)字邏輯電路的吋鐘頻率>=50mhz；對于并行采樣系統(tǒng),采樣頻率達到50mhz,并行8bit以上;對于串行采樣系統(tǒng), 采樣頻率達到200mhz ,冃前廣泛使川的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采樣頻率一般在 200ks/s100ms/

5、s,分辨率 16bit"24bit高數(shù)采集系統(tǒng)的任務(wù)是采集各種類型傳感器輸出的模擬信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸入計 算機處理，得到特定的數(shù)據(jù)結(jié)果。同時將計算得到波形和數(shù)值進行顯示，對各種物理量狀態(tài) 監(jiān)控。高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本原理：下圖是基于dsp的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，一般包括：ad模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、sdram動態(tài)數(shù)據(jù)存儲元件、flash靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲元件、hpi主機接口、usb接口、pc1接口等。典型的數(shù)字 信號處理過程如圖所示。輸人信號可以是語音信號、調(diào)制后的電話信號、編碼的數(shù)字信號、壓縮的圖像信號，也可以是各種傳感器輸出的信號。如果輸人信號的幅度較小或者過大，一般都需要經(jīng)過放大 器單元將輸入信號

6、幅度放大或者縮小后，送到ad進行模數(shù)轉(zhuǎn)換；如果輸入信號帶有較人的 噪聲，一般需要經(jīng)過一個換件的模擬濾波單元，將信號濾波整形后，送到ad進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。 ad能將模擬侑號變換成數(shù)字信號，但必須滿足奈奎斯特采樣定理，也就是為了保證不丟失 信息的所有信息，采樣頻率必須高于輸入信號最高頻率的2倍，一般為5倍以上。ad變換后得到的數(shù)字信號輸人到dsp芯片；再由dsp芯片對該數(shù)字信號進行各種數(shù)字信號算法的 處理。智能家居的信號傳輸分析智能化系統(tǒng)集成平臺，在信息傳輸介質(zhì)的選擇上是決定一個系統(tǒng)集成設(shè)計者對智能化 系統(tǒng)發(fā)展的前瞻性的考驗，在實際工作屮往往受困于，甲方業(yè)主以一種路易十五“我死后 哪怕洪水滔天”的心態(tài)

7、。只考慮造價與任職內(nèi)的效果。目両實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的信號通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)總體上可以歸為三大類：電力載波技 術(shù)，無線技術(shù)、總線技術(shù)、。電力線載波技術(shù)電力線載波技術(shù)(zigbee)起源于美國，x-10通信協(xié)議適用于x-10發(fā)送器與接收器 zi'可，以家庭內(nèi)的電力線纜為通信媒體，用于家庭安全監(jiān)控、電器控制等家庭b動化系統(tǒng)。 zigbee是基于ieee802. 15. 4標(biāo)準制定的一種煎距離、低功耗的無線個人網(wǎng)絡(luò)通信協(xié) 議，具有近距離、低復(fù)雜度、口組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的特點。zigbee協(xié)議棧是以ost (open systems interconnection)七層結(jié)構(gòu)為參考建立起

8、 來的，為簡化協(xié)議棧，zigbee協(xié)議棧由4個層結(jié)構(gòu)組成，即物理層、mac層、網(wǎng)絡(luò)層和 應(yīng)用層，zigbee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2 zigbee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)圖。（1） 物理層：主要功能是啟動和關(guān)閉無線電收發(fā)機、當(dāng)前頻道內(nèi)的能最監(jiān)測、接收 包連接質(zhì)量指示、為csma - ca確認清除頻道、頻道頻率選樣、數(shù)據(jù)傳輸和接收。（2）介質(zhì)接入控制層（mac層）：mac層負責(zé)維護物理無線電頻道的接口，任務(wù)包括：對于協(xié)調(diào)器要負責(zé)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)、對網(wǎng)絡(luò)信標(biāo)進行同步、維護個人局域網(wǎng)的加入 和離開、維護設(shè)備安全、利用csma - ca機制進行頻道管理、處理與維護gts機制、在 mac實體內(nèi)部保證可靠的連接等。（3）

9、 網(wǎng)絡(luò)層：zigbee網(wǎng)絡(luò)層由zigbee聯(lián)盟自行定義，負責(zé)為無線網(wǎng)絡(luò)提供建立、 加入和離開網(wǎng)絡(luò)，進行路由轉(zhuǎn)發(fā)等功能。（4） 應(yīng)用層：由用戶根據(jù)需要來自行開發(fā)，概括來說，應(yīng)用層要實現(xiàn)的功能為：維 持節(jié)點功能，發(fā)現(xiàn)該節(jié)點附近的其他工作節(jié)點，維護和管理多個節(jié)點之間的通信。通過傳感器信息采集模塊收集信息，并借助zigbee模塊將收集來的信息上傳，當(dāng)zigbee模塊接收到控制命令時，控制模塊負責(zé)根據(jù)命令執(zhí)行操作。程序流程如下：開 啟電源啟動終端設(shè)備，初始化終端設(shè)備的碩件資源、并啟動協(xié)議棧、加入網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)設(shè)備成功 加入網(wǎng)絡(luò)后，開始設(shè)置循環(huán)采集時鐘，當(dāng)冇數(shù)據(jù)包被收到后，終端設(shè)備隨即解讀數(shù)據(jù)信息, 并執(zhí)行命令

10、。沒有數(shù)據(jù)包接收就進入采集過程，當(dāng)發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)超過限制時，按預(yù)定程序進入處理程序并向上傳達報警數(shù)據(jù)包報警，當(dāng)?shù)竭_循環(huán)采樣點吋，系統(tǒng)將該時刻的采集數(shù)據(jù)上 傳。圖6終端設(shè)備程序流程圖通過以上分析，筆者發(fā)現(xiàn)電力載波技術(shù)(zigbee)即x10缺點在于許多設(shè)備間進行 單向通信，沒有反饋機制，因為其控制元素是不完善的，通信媒體單一，通信速率較低。 其技術(shù)局限：1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器 區(qū)域范圍內(nèi)傳送；2、三相電力線間有很人信號損失(10 db-30db)o通訊距離很近時，電力載波芯片 不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；3、

11、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式有線地藕合和線中線藕合。 線地藕合方式與線中線藕合方式相比，電力載波信號少損失十兒db,但線地藕合方式不 是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用；4、電力線存在本身固有的脈沖干擾。11前使川的交流電有50hz和60h乙具周期為 20ms和16.7ms,在每一交流周期屮，出現(xiàn)兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即 電力線上有固定的100hz或120hz脈沖干擾，t擾時間約2ms,因此干擾必須加以處 理。有一種利用波形過0點的短吋間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，但由于過0點吋間短，實際 應(yīng)用與交流波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比佼長，所以難以應(yīng)用；5、電力線對載波信

12、號造成高削減。當(dāng)電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下, 造成對載波信號的高削減。實際應(yīng)用中，當(dāng)電力線空載時，點對點載波信號可傳輸?shù)絻汗铩?但當(dāng)電力線上負荷很重時，只能傳輸兒十米荷蘭plc-bus技術(shù)，是一種高穩(wěn)定性及較高價格性能比的雙向電力線通信總線技術(shù)， 而其他的電力線控制技術(shù)在系統(tǒng)功能、可靠和成本上均無法與z比擬。它主要由三部分組成, 即發(fā)射器、接收器和系統(tǒng)配套設(shè)備。該系統(tǒng)對弱電布線的唯一要求是每個開關(guān)盒里都必須冇 零線和火線。電力線的homeplug也綻露良好發(fā)展前景。但也要解決以上技術(shù)瓶頸問題。無線技術(shù)無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有802.11b, bluetooth （藍牙）和homer

13、f無線射頻rfid四 種方案。802.1 1b技術(shù)，是i eee的無線局域網(wǎng)標(biāo)準。無線寬帶，目詢802.11g也運行在 2.4ghz頻段，達到54m寬帶，更高寬帶（100m以上）的802.1 1 n和uwb也開始嶄露 頭角?；跓o線通信技術(shù)的系統(tǒng)，具有免布線、安裝簡單的優(yōu)點，但目前多數(shù)此類產(chǎn)品都是 單向通信方式，各個開關(guān)之間也無法建立聯(lián)動關(guān)系，對于菜些要求220v交流電的火線和 零線均連接到控制節(jié)點上的產(chǎn)品必須重新布線。藍牙技術(shù)是一種廉價的、低功能的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用八可以控制10m之內(nèi)的藍牙設(shè) 備。工作在2.4ghz頻段，數(shù)據(jù)速率為1mbps。國內(nèi)推出基于藍牙技術(shù)的松本智能全無線 家居智能系統(tǒng)

14、；澳門科技大學(xué)智能家居系統(tǒng)（mustsmarthomesystem）由pro2主處 理器、藍牙控制系統(tǒng)（bluetoothcontrolsystem，簡稱bcs）,手機電腦連接系統(tǒng) （motiletopcsystem,簡稱mps）組成。homerf技術(shù)。主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，工作在2.4ghz頻段，它采用了數(shù)字跳頻 擴頻技術(shù)，homerf2.x中，跳頻速率增加到75跳/s,其數(shù)據(jù)峰值也高達10mbps,它 能根據(jù)傳輸速率動態(tài)調(diào)整跳頻寬帶。無線射頻譯自英文radio frequency identification,簡稱為rfid, rfid技術(shù)的 基本工作原理并不復(fù)雜：標(biāo)簽進入磁場后，接收解讀器

15、發(fā)出的射頻信號，憑借感應(yīng)電流所獲 得的能量發(fā)送出存儲在芯片中的產(chǎn)站信息（passive tag,無源標(biāo)簽或被動標(biāo)簽），或者主動 發(fā)送某一頻率的信號（active tag,冇源標(biāo)簽或主動標(biāo)簽）；解讀器讀取信息并解碼后，送 至中央信息系統(tǒng)進行有關(guān)數(shù)據(jù)處理。無線技術(shù)在智能家居系統(tǒng)集成領(lǐng)域，其最無線射頻技術(shù)是無線技術(shù)屮最成熟的。也是 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的新欣載體。但無線射頻技術(shù)的技術(shù)瓶頸為：其技術(shù)局限：1信息沖撞在rfid系統(tǒng)中，傳輸信息的沖撞問題是制約整個系統(tǒng)工作效率的關(guān)鍵 問題。信息沖撞問題又分為標(biāo)簽信息碰撞問題和閱讀器信息沖突問題（rcp）。標(biāo)簽信息碰撞 問題指的是當(dāng)閱讀器發(fā)送讀取命令后，由于標(biāo)簽共亨無

16、線信道，如果多個標(biāo)簽同時冋復(fù)，返 回的信號就會在閱讀器處發(fā)生碰撞，使得閱讀器無法正確接收和解調(diào)標(biāo)簽的信息，導(dǎo)致整個 讀取過程失敗。2信息安全授初的rfid應(yīng)川設(shè)計和開發(fā)過程中，沒冇考慮安全問題，導(dǎo)致安全問題 口益凸顯，現(xiàn)在已經(jīng)成為制約rfid應(yīng)用無法人力推廣應(yīng)用的又一重要因素。rfid的廣泛 應(yīng)用產(chǎn)主了獨特的安全與隱私問題。射頻波能透過建筑物或金屬，使標(biāo)簽和讀寫器可以嵌入 到任何物體中。人多數(shù)用戶的安全與隱私威脅都是因為標(biāo)簽而暴露個人身份。3信息干擾：無線射頻干擾就是電磁波所帶來的t擾。如兩個頻率相差不多的電磁波會 同時被接收機接收造成干擾。在離發(fā)射臺近的地方會有諧波干擾。干擾其他的接收設(shè)備射

17、頻 是一種高頻交流電也就是通簾所說的電磁波總線技術(shù)現(xiàn)場總線是現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物?，F(xiàn)場總線技術(shù)是近十 年中蓬勃發(fā)展起來的新宀事物，在實際工程應(yīng)用中體現(xiàn)出其強大的牛命力，控制網(wǎng)必將沿著 現(xiàn)場總線方向發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)也必將是控制網(wǎng)技術(shù)的核心，每個現(xiàn)場控制單元具有數(shù)字 處理和雙向高速通訊的能力，分散控制，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大具冇高質(zhì)的穩(wěn)定性。在智能家居系統(tǒng) 集成領(lǐng)域目前總線制是目前在信號傳輸層血技術(shù)是最好好的，但最大缺點是，信號対接的協(xié) 議標(biāo)準繁多。目前歐美比較公認的標(biāo)準是knx協(xié)議。目両世界上現(xiàn)場總線的標(biāo)準有200多個，有很多應(yīng)用于建筑物的總線技術(shù)，它們中大 多數(shù)是某個具體應(yīng)用的

18、解決方案。當(dāng)前國際上具有代表性的現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品有ff總 線、profi總線、lon總線、bacnet、can總線、inter總線和cclink總線等。 knx總線knx是konnex的縮寫。1999年5月,歐洲三大總線協(xié)議eib、bat i bus ft eh sa 合并成立tkonnex協(xié)會，提出了knx協(xié)議。該協(xié)議以el b為基礎(chǔ),兼顧tbatibus和 ehsa的物理層規(guī)范，并吸收了batibus和ehsa中配置模式等優(yōu)點，提供了家庭、樓宇 自動化的完整解決方案。knx總線是獨立于制造商和應(yīng)用領(lǐng)域的系統(tǒng)。通過所有的總線設(shè)備連接到knx介質(zhì) ±（這些介質(zhì)包括雙絞線、射頻、電力

19、線或ip/ethernet）,它們可以進行信息交換。總線 設(shè)備可以是傳感器也可以是執(zhí)行器，用于控制樓宇管理裝置如：照叨，、遮光/百葉窗、 保安系統(tǒng)、能源管理、供暖、通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)、信號和監(jiān)控系統(tǒng)、服務(wù)界面及樓宇控制系 統(tǒng)、遠程控制、計最、視頻/咅頻控制、人型家電等。所冇這些功能通過一個統(tǒng)一的系統(tǒng) 就可以進行控制、監(jiān)視和發(fā)送信號，不需要額外的控制中心。knx是唯一全球性的住宅和樓宇控制標(biāo)準。在knx系統(tǒng)中，總線接法是區(qū)域總線下 接主干線，主干線f接總線，系統(tǒng)允許有15個區(qū)域，即有15條區(qū)域總線，每條區(qū)域總線 或者主十線允許連接多達15條總線，而每條總線最多允許連接64臺設(shè)備，這主要取決于 電源供

20、應(yīng)和設(shè)備功耗。每一條區(qū)域總線、主干線或總線，都需要一個變壓器來供電，每一條 總線z間通過隔離器來區(qū)分。在整個系統(tǒng)屮，所有的傳感器都通過數(shù)據(jù)線與制動器連接，而 制動器則通過控制電源電路來控制電器。所有器件都通過同一條總線進行數(shù)據(jù)通信，傳感器 發(fā)送命令數(shù)據(jù)，相應(yīng)地址上的制動器就執(zhí)行相應(yīng)的功能。此外，整個系統(tǒng)還可以通過預(yù)先設(shè) 置控制參數(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)的系統(tǒng)功能，如組命令，邏輯順序，控制的調(diào)節(jié)任務(wù)等。同時所有的 信號在總線上都是以串行異步傳輸（廣播）的形式進行傳播，也就是說在任何時候，所有的 總線設(shè)備總是同時接收到總線上的信息，只要總線上不再傳輸信息時，總線設(shè)備即可獨立決 定將報文發(fā)送到總線上。knx電纜

21、由一對雙絞線組成，其小一條雙絞線用于數(shù)據(jù)傳輸（紅 色為ce+黑色為ce-）,另一條雙絞線給電子器件提供電源。knx有三種結(jié)構(gòu)：線形、樹 形、和星形。以雙絞線為基礎(chǔ)的家居控制總線，以此通信介質(zhì)的主要有cebus消費電子總 線、lonworks總線、apbus總線、rs-485總線、eib電氣安裝總線。就總線本身而 言，這兒種總線的拓撲結(jié)構(gòu)基本是相同的。1rs-485 總線其網(wǎng)絡(luò)特性使用差分電壓傳輸方式；一般采用總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，總線節(jié)點數(shù)有限，使用 標(biāo)準485收發(fā)器時，單條通道的最大節(jié)點數(shù)為32個，傳輸距離較近（約1.2km）,傳輸 速率低（3009.6kbps）；傳輸可靠性較差，對于單個節(jié)點，電

22、路成本較低，設(shè)計容易， 實現(xiàn)方便，維護費用較低。從嚴格意義上講，并不是一個完整的總線技術(shù)標(biāo)準，僅僅定義為 物理層和鏈路層的通信標(biāo)準，許多廠商釆用其技術(shù)全新定義了日己的總線技術(shù)標(biāo)準，比較有 代表性的美國honeywell的c-bus總線技術(shù)。另外在rs-485技術(shù)基礎(chǔ)上應(yīng)用較多的是 modbus 標(biāo)準。cebus總線cebus（ consumer elect ronicsbus）是美國電子工業(yè)協(xié)會（eia）為消費電子產(chǎn)品 制定的一種通信和產(chǎn)甜和操作性的標(biāo)準，是家用電器之間通信所使用的五種類型的介質(zhì)（電 力線、無線頻率、紅外、雙絞線和同軸電纜）中信號的傳輸標(biāo)準。信號傳輸速率和系統(tǒng)容量 分別是1 o

23、kbps和4g。apbus總線apbus總線是目前唯一擁有小國白主知識產(chǎn)權(quán)的總線技術(shù)。它是-種針對家庭的、 全分布式的智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這一點與lonworks技術(shù)相似。產(chǎn)站具有雙向通信能力以 及互操作性和互換性，其控制部件都町以編程。信號傳輸速率和系統(tǒng)容量則與cebus 樣, 分別是1 okbps和4g。can總線can總線（controllerareanetwork）,它是一-種支持分布式控制和實時控制的對 等式現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。其網(wǎng)絡(luò)特性使用差分電壓傳輸方式；總線節(jié)點數(shù)有限，使用標(biāo)準can收 發(fā)器時，單條通道的最大節(jié)點數(shù)為110個，它的傳輸速率范圍是5kbps至1mbps,傳輸 介質(zhì)可以是雙

24、絞線和光纖等，任意兩個節(jié)點z間的傳輸距離町達1 0km。對于單個節(jié)點， 電路成本高于rs-485,設(shè)計時需要一定的技術(shù)基礎(chǔ)；傳輸可靠性較高，界定故障節(jié)點十分 方便，維護費用較低。在目前已有的幾種現(xiàn)場總線方式中，具冇較高的性能價格比。 lonworks 總線根據(jù)iso/osi7層模型標(biāo)準，采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：域、子網(wǎng)和節(jié)點；使用48位id神 經(jīng)元芯片，節(jié)點數(shù)量沒有限制，傳輸距離較遠(約2.7km )，傳輸速率快(3001.25mbps)； 傳輸町靠性較高，對于單個節(jié)點，電路成木很高，設(shè)計難度較大，維護費用較高。 我國智能建筑界對其中的lonworks技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用起步于二十世紀九十年代中 期，與

25、國外大公司對該技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用基本上是同步的，現(xiàn)己初步形成適合我國國情的產(chǎn) 甜系列。如中國臺灣尼科(nico)的lon works系統(tǒng)，它采用觸摸玻璃而板，美觀大方。 以太網(wǎng)基于ieee802.3規(guī)范，采用csma/cd技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。節(jié)點數(shù)量沒有限制，傳 輸可靠性較高，對于單個節(jié)點，成木很高，軟帔件設(shè)計、維護費川均較高。信息網(wǎng)絡(luò)冃前使 用最廣泛的是100m以太網(wǎng)。lcn總線局部控制網(wǎng)絡(luò)lcn (localcontrolnetwork)現(xiàn)場總線，作為口動化控制通用技術(shù), 木身已具冇更強的包容性和擴展性。高智能和高靈活性，為智能家居丿ij戶提供豐富的個性化 解決方案。lcn模塊標(biāo)準配置2個執(zhí)行器

26、，其他擴展執(zhí)行器和感應(yīng)器均通過3個多用途接 口t, i, p擴展連接而成。為了節(jié)省安裝空間，所有系統(tǒng)的功能被集成在兒個總線模塊z 中，安裝者可按實際需要，使用其部分功能。lcn具備布線簡便和參數(shù)設(shè)置簡單的優(yōu)點， 它提供了種類不多，但功能全而的總線模塊和多級的報文反饋系統(tǒng)，所以它被歐洲很多人認 為是冃前最先進的總線技術(shù)。cc-link 總線控制與通信總線cclink規(guī)范(control&communicationlink)于2005年9 月取得中國國家標(biāo)準，進入中國市場。這是山fi木三菱電機推出的，中國市場乂多了一種總 線技術(shù)的選擇。值得關(guān)注這一總線技術(shù)已成功地應(yīng)用于在中國智能建筑工程項

27、h o 其他總線雙絞線系統(tǒng)中常見冇abb、siemens等歐洲廠商的eib系統(tǒng)，美國立維騰 (leviton)智能照明系統(tǒng)和奇勝c-bus系統(tǒng);還有tpbus總線和q-bus總線等。筆者認為既要精通plc控制系統(tǒng)，又要通曉建筑領(lǐng)域現(xiàn)場需求，這樣的智能家居設(shè)備 廠家方能實現(xiàn)跨學(xué)科的移植，其技術(shù)含量之高不言而喻。因其技術(shù)優(yōu)勢見長和性能價格比 較高，自然具有強大的生命力和發(fā)展前景。關(guān)于智能家居信號傳銷介質(zhì)層面，筆者認為用 一句話可以概括：有線世界，無線空間。智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品分類控制主機（集中控制器）：英文smart home control center。智能家居控制主機又稱為智能家居集中控制器，是

28、指封裝好的具冇智能家居系統(tǒng)控制功 能控制器硬件和軟件，具備有相應(yīng)外圍接i i,控制主機通常包括各種形式的控制器終端產(chǎn)品。 控制主機通過直接連接或者協(xié)議轉(zhuǎn)換間接控制方式實現(xiàn)智能照明、家電控制、家庭安防（可 視對講系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警、門禁電鎖）、智能遮陽、家庭能源管理功能。與互聯(lián)網(wǎng) 連接的控制主機還能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和遠程控制的功能。控制主機及相關(guān)產(chǎn)品包括：1）控制主機2）控制器3）遙控器智能家居控制主機可為一個獨立的設(shè)備，也可以作為嵌入設(shè)備嵌入到智能照明系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、防盜報警、智能家居產(chǎn)品、家庭能源管 理、家庭網(wǎng)絡(luò)中?？刂浦鳈C還能在第三方的智能家居軟件的配合下，實

29、現(xiàn)更好的場景設(shè)置、時間管理 和跨平臺的連接，獲得更住的用戶體驗。有智能家居控制主機產(chǎn)品，且占有產(chǎn)品中整合 了智能照明系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)的廠商稱為智能家居系統(tǒng)廠商。只提供智能家居控制主 機的廠商不能稱為智能家居系統(tǒng)廠商。智能照明系統(tǒng)。英文intelligent lighting system （ils）,智能照明控制系統(tǒng)，是利用程序控制系統(tǒng)，通訊傳輸技術(shù)，信息智能化處理及電器控制等 技術(shù)組成的分布式控制系統(tǒng)，對燈光具有高度的強弱調(diào)節(jié)、場景設(shè)置、定時設(shè)査的功能。儕 能照明系統(tǒng)組成：系統(tǒng)單元、輸入單元與輸出單元。系統(tǒng)單元：用于提供工作電源，源系統(tǒng)時鐘及各種系統(tǒng)的接口如pc、以太網(wǎng)、電話等； 輸入單元

30、：主要功能是將外部控制信號換成網(wǎng)絡(luò)上的傳輸信號，具體有開關(guān)，紅外接收 開關(guān)，紅外遙控器，多功能的控制板，傳感器；輸出單元：智能系統(tǒng)的輸出單元是用于接收來白網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)男盘枺刂葡鄳?yīng)回路的輸出 以實現(xiàn)實時控制。智能照明系統(tǒng)曲以卜-產(chǎn)品組成：4）智能照明控制系統(tǒng)5）調(diào)光開關(guān)6）燈具7）光源在智能家屈系統(tǒng)中，智能照明系統(tǒng)是一個核心系統(tǒng)，每個智能家屈品牌廠商都可實現(xiàn)這 一功能，通常將智能照明控制系統(tǒng)整合在智能家居控制主機中。電器控制系統(tǒng)。英文electrical apparatus control system （eacs）o智能家居屮的電器控制系統(tǒng)是指控制主機對家用電器、電源插屎開關(guān)進行的開關(guān)控制、

31、功能設(shè)査、場景設(shè)定。電器控制由控制主機小的模塊單元、連接線路、傳感器和執(zhí)行器 模塊組成。傳感器和執(zhí)行器模塊可封裝到開關(guān)插座中，直接連接電器設(shè)備使用，也可嵌 入到家用電器中。在智能家居系統(tǒng)中，電器控制系統(tǒng)是一個核心系統(tǒng)，每個智能家居品 牌廠商都可實現(xiàn)這一功能。智能家居系統(tǒng)屮的電器控制系統(tǒng)除了嵌入控制模塊的開關(guān)插廉外，還包括連接智能 家居系統(tǒng)的各種遙控器和信號小轉(zhuǎn)放人設(shè)備（remotes & 1r repeaters）,以及各類定時 器和家庭自動化配件（timers & automation）。電器控制系統(tǒng)主要包括以卜-產(chǎn)品：8）智能控制開關(guān)9）智能控制插座10）定時器11）遙控器

32、12）信號中轉(zhuǎn)放大設(shè)備盡管電器控制也包含照明電源、智能遮陽（電動窗簾）開關(guān)電源的控制，但這兩部分的控制都分屬于智能照明系統(tǒng)和智能遮陽（電動窗布）。家庭背景音樂。英文whole home audio （wha）。山一個集中的音樂源或可匯入的音樂源經(jīng)過功放設(shè)備放大，通過連接線纜、連接單元和 包含調(diào)音模塊的控制面板連接到分區(qū)或房間，由各個音箱喇叭進行播放，實現(xiàn)背景音樂 效果。背景音樂冇四種常見的配置方式包括不可分區(qū)的單一音源播放，可分區(qū)的單一音 源播放，獨立控制的多個音源播放，可加入木地咅源的獨立控制的多個咅源播放。在智 能家居系統(tǒng)中，家庭背景音樂系統(tǒng)是一個選配系統(tǒng)，通常在場景設(shè)置小通過設(shè)定實現(xiàn)智

33、能照明系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、門禁電鎖等聯(lián)動。家庭背景音樂主要包括三部分:13) 音源。家庭背景音樂系統(tǒng)可以口由選擇音源，電腦、電視、dvd、收音設(shè)備、mp3、手機、平板電腦等都町以作為音源。14) 控制器。家庭背景音樂控制器系統(tǒng)分為主機型和分體式兩種。15) 音箱。忖前家庭背景音樂所采用的音箱主要冇吸頂喇叭，壁掛音箱(嵌入式), 平板音箱(壁畫形式)等幾種。功率匹配較為標(biāo)準。家庭影院系統(tǒng)。英文speakers, a/v & home theater。家庭影院系統(tǒng)是要家庭環(huán)境屮搭建的一個接近影院效果的可欣賞電影享受音樂的系統(tǒng)。 家庭彩院系統(tǒng)可訃家庭用戶在家欣賞環(huán)繞彩院效果的影

34、碟片、聆聽專業(yè)級別音響帶來的 音樂、并且支持卡拉0k娛樂。一般來說，一套家庭影院需要3個部分：信號源、功放 及終端。信號源包括vcd、dvd、藍光碟機、個人計算機、cd等等；終端包括顯示 設(shè)備(平板電視機及投影機)和咅箱，咅箱木身要求回放質(zhì)量要好；功放對于家庭影院 很重要，一般用專門的av功放，av功放主要由信號源選擇器、信號處理前置放人器 和后級功率放大器組成，可以切換信號源，對信號處理，如杜比解碼、虛擬環(huán)繞、dsp 等處理，調(diào)節(jié)音調(diào)音量；最后通過功率放大器驅(qū)動多個音箱。家庭影院系統(tǒng)中，顯示設(shè)備可選擇平板電視機及投影機，對于別墅和具備視聽壞境安裝的房間來說，首選投影機作為顯示設(shè)備。以下是家庭

35、影院系統(tǒng)包括的產(chǎn)品：家庭影院(home theater accessories)a/v 線纜(a/v cables) a/v 連接器(a/v components)a/v 有線分配(a/v distribution - wired) a/v 無線分配(a/v distribution - wireless)投影幕與大屏幕電視(display screens)高清電視與高清音頻(hdtv / hd radio) (198)模塊(modulators)個人便捷a/v 設(shè)備(personal a/v)喇叭音箱(speakers)音量控制與音頻開關(guān)(volume controls & spea

36、ker switching) 家庭背景音樂(whole house audio / multi-zone)在智能家居系統(tǒng)中，家庭影院系統(tǒng)是一個選配系統(tǒng)，通常在場景設(shè)置屮通過設(shè)定實現(xiàn)智能照明系統(tǒng)、家庭背景音樂系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、門禁電鎖等聯(lián)動。對講系統(tǒng)。英文intercoms & phoneso包括家庭使用的可視或非可視對講系統(tǒng)、家庭使用的小型電話交換機系統(tǒng)?？梢晫χv系 統(tǒng)，具有叫門、攝像、對講、室內(nèi)監(jiān)視室外、室內(nèi)遙控開鎖、夜視等功能，住戶在室內(nèi) 與訪客進行對話的同時町以在室內(nèi)機顯示器看見來訪者影像并通過開鎖按鈕控制大門 開啟，達到阻止陌生人進入人門的目的?？梢晫χv系統(tǒng)是由門口主機、室內(nèi)

37、可視分機、 不間斷電源、電控鎖、閉門器等基木部件構(gòu)成。獨立安裝的智能家尿系統(tǒng)中的可視對講 系統(tǒng)的門口主機與設(shè)在客廳和走廊過道、房間等位置的室內(nèi)町視分機；房地產(chǎn)商統(tǒng)一安 裝的樓宇可視對講系統(tǒng)，樓梯道口大門主機與每個住戶的室內(nèi)分機相連。以下是對講系 統(tǒng)包括的產(chǎn)品：對講系統(tǒng)(intercoms)移動電話和平板電腦配件(cell phones and pad accessories)固定電話配件(home phones & accessories)遠程監(jiān)測與控制(remote monitoring & control )小型電話交換機(pabx)在智能家居系統(tǒng)中，對講系統(tǒng)屬于家庭安防系

38、統(tǒng)的一部分，是一個常見的選配系統(tǒng)， 尤其是在別樂應(yīng)用中。部分廠商將控制主機嵌入到可視對講系統(tǒng)中，并整合智能照切、 電器控制功能，成為一個以町視對講系統(tǒng)為載體的智能家居系統(tǒng)。小型家川電話交換機(pabx)對家庭對外電話通訊和內(nèi)部對講通話都很冇好處，避免 了由于房間人和房間多麻接聽電話不便帯來的麻煩，同時還可實現(xiàn)內(nèi)部通話，小型家用電 話交換機具備呼出外線、外線呼入、轉(zhuǎn)接外線電話和內(nèi)部通話，支持來電顯示、電腦話務(wù)員 錄音、免打擾、彈性編碼、來話代接、呼出限制、通話保密等特點。視頻監(jiān)控。英文cameras and surveillanceo包括網(wǎng)絡(luò)攝像機、視頻監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)攝像機口j作為靈活的圖像視頻

39、監(jiān)視設(shè)備與智能家 居系統(tǒng)配合使用。完整的視頻監(jiān)控系統(tǒng)是由攝像、傳輸、控制、顯示、記錄登記5人部 分組成。攝像機通過同軸視頻電纜將視頻圖像傳輸?shù)娇刂浦鳈C，控制主機再將視頻信號 分配到各監(jiān)視器及錄像設(shè)備，同時可將需要傳輸?shù)恼Z音信號同步錄入到錄像機內(nèi)。通 過控制主機，操作人員可發(fā)出指令，對云臺的上、下、左、右的動作進行控制及對鏡頭 進行調(diào)焦變倍的操作，并可通過控制主機實現(xiàn)在多路攝像機及云臺z間的切換。利用特 殊的錄像處理模式，可對圖像進行錄入、i川放、處理等操作，使錄像效果達到最住。以卜是視頻監(jiān)控包插的產(chǎn)品:攝像機(camera) 監(jiān)控系統(tǒng)附件(surveillance accessories)視頻

40、監(jiān)視套件(video monitoring kits)視頻錄像設(shè)備(video recorder)在智能家居系統(tǒng)中，視頻監(jiān)控系統(tǒng)屬于家庭安防系統(tǒng)的一部分，是一個常見的選配 系統(tǒng)，尤英是在別墅應(yīng)用中。防盜報警。英文home alarm system。一個報警系統(tǒng)(alert system)通常由報警探頭(前端探測器)和報警控制器組成。報 警探頭包括有：門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器、紅外探測器和紅外/微波雙鑒器、緊急呼 救按鈕。報警控制器是一臺主機(如電腦的主機-樣)是用來處理，包括有線/無線信 號的處理，系統(tǒng)本身故障的檢測，電源部分，信號輸入，信號輸出，內(nèi)置撥號器等這個 方而組成。以卜是防盜報警包括

41、的產(chǎn)品：1) 報警系統(tǒng)(alert system)2) 個人保全產(chǎn)品(personal security product)3) 射頻發(fā)射與接收設(shè)備(re transmitters & receiver)4) 報警探頭(security sensor)5) 安防系統(tǒng)配件(security systems accessories)在智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品形態(tài)中，大多數(shù)將智能家居控制主機與報警控制器是兩個相對 獨立的硬件，但也有控制主機屮嵌入報警控制器、報警控制器屮嵌入控制主機的情況， 安防報警廠商設(shè)計的智能家居系統(tǒng)多以后者為主。電鎖門禁。英文door locks & access con

42、trolo門禁電鎖是門禁系統(tǒng)的重要組成部分，是門禁系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)和關(guān)鍵設(shè)備。在智能家居 系統(tǒng)中，門禁系統(tǒng)的控制部分多與智能家居控制主機及相關(guān)模塊整合，并不成為一個獨 立的系統(tǒng)，但門禁電鎖作為人門、車庫門、出入口等位置的門禁執(zhí)行機構(gòu)廣泛使用。門 禁電鎖分類有門禁磁力鎖，門禁電插鎖，門禁陰極鎖，門禁陽極鎖，門禁電控鎖。智能遮陽(電動窗簾)：intelligent sunshading system/electric curtain (i ss), 智能遮陽系統(tǒng)通常是由遮陽百葉或者遮陽窗簾、電機及控制系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)軟件是 智能遮陽控制系統(tǒng)的一個組成部分，與控制系統(tǒng)破件配套使用，在智能家居系統(tǒng)中，

43、控 制軟件通常屬于智能家居控制主機軟件一部分。一個完整的智能遮陽系統(tǒng)能根據(jù)周圍a 然條件的變化，通過系統(tǒng)線路，白動調(diào)整簾片角度或作整體升降，完成對遮陽百葉的智 能控制功能，既阻斷輻射熱、減少陽光總射，避免產(chǎn)生眩光，乂充分利用自然光，節(jié) 約能源。還有一種簡化模式的智能遮陽系統(tǒng)，通常稱為電動窗簾(electric curtain),它是 由電機、減速輪組、主動輪、滑輪和環(huán)形滑線組成，其特征是：滑線上縛冇一或 二只永磁體，與之相對應(yīng)有一或二只巾環(huán)是磁性材料制成；沿線和永磁體在由非 磁性材料制成的簾。桿內(nèi)腔運行，而吊環(huán)全部套在簾桿外周或嵌進下部開的縫內(nèi)， 永磁體用磁力牽引吊壞。智能窗簾的控制方式有定時

44、控制、半口動手動控制、智 能化的亮度控制和場景控制、手動控制四種，尤其是智能化的亮度控制和場景控 制最為常見，通常在會客模式、影院模式、睡眠模式、離家模式場景設(shè)置生效時， 與智能照明系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、背景音樂系統(tǒng)、家庭影院系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng) 產(chǎn)生聯(lián)動，達到調(diào)整宗內(nèi)光照、營造氣氛、保護隱私等目的。智能家電：英文intelligent home application (iha)o智能家電就是微處理器和計篦機技術(shù)引入家電設(shè)備后形成的家電產(chǎn)品，具冇自動監(jiān)測自 身故障、自動測量、自動控制、自動調(diào)節(jié)與遠方控制屮心通信功能的家電設(shè)備。智能家 電就是微處理器和計算機技術(shù)引入家電設(shè)備后形成的家電產(chǎn)品，具有b

45、動監(jiān)測b身故 障、自動測量、自動控制、自動調(diào)節(jié)與遠方控制中心通信功能的家電設(shè)備。冃前智能家居與家電設(shè)備的連接的控制是通過電器控制系統(tǒng)來完成的，由于標(biāo)準協(xié) 議兼容等問題未能很好解決，這種連接方式的控制多數(shù)只能實現(xiàn)電源的開關(guān)操作、空調(diào) 電視等少數(shù)電器的功能操作，而不能實現(xiàn)更多智能化的設(shè)定和操作。行業(yè)發(fā)展趨勢是一 方面智能家居產(chǎn)品的不斷研發(fā)和普通，連接到網(wǎng)絡(luò)小的智能家居能夠與智能家居系統(tǒng)整 合和協(xié)同工作；另一方而，智能家居將嵌入智能家居的控制模塊，直接連接智能家居控 制主機，實現(xiàn)更便捷的控制功能。暖通空調(diào)系統(tǒng)。英文thermostats & hvac controlso指溫控器和hvac控制

46、。家庭常用的暖通空調(diào)產(chǎn)品包括家用屮央空調(diào)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)、 采暖系統(tǒng)。太陽能與節(jié)能設(shè)備。英文solar & energy saverso包括家庭住宅使用的太陽能電池、電器設(shè)備；節(jié)能、節(jié)水及高能效的設(shè)備、軟件與 管理方案；風(fēng)力發(fā)電等。木分類還包插家庭能源管理home energy management system, 簡稱hemso自動照明(automatic lighting)高效照明器具(high efficiency lighting) 電力監(jiān)測與設(shè)備效率(power monitoring & appliance efficiency),或稱家庭 能源管理(home ener

47、gy management system)。遙控窗戶窗簾(remote-control windows & coverings),與智能遮陽(電動 窗簾)類似。太陽能電池板(solar panels)太陽能產(chǎn)品(solar products)水和噴灌管理(water & sprinkler management)，與花草自動澆灌(automaticwatering circuit)類似。房屋節(jié)能改造(weatherization)風(fēng)力發(fā)電(wind power)自動抄表。英文automatic meter reading system (amr),也稱為集中抄表、遠程抄表。是指

48、采川通信、計算機等技術(shù)，通過專川設(shè)備対各種儀 表(如水表、電表、氣表等)的數(shù)據(jù)進行自動采集和處理的系統(tǒng)。它一般是通過數(shù)據(jù)采 集器讀取表計的讀數(shù)，然后通過傳輸控制器將數(shù)據(jù)傳至管理屮心，對數(shù)據(jù)進行存儲、顯 示、打印。解決自動抄表主要解決上門入八抄表帶來的擾民、數(shù)據(jù)上報不及時、管理不 便等難題?？趧映碓诜康禺a(chǎn)建設(shè)項冃中的智能小區(qū)中與樓宇對講系統(tǒng)一樣，成為一個 標(biāo)準配置。單戶型的智能家居，通常并不與自動抄表系統(tǒng)相連，這是因為智能家居系統(tǒng)設(shè)計安 裝商通常未獲得h動抄表接口數(shù)據(jù)讀取權(quán)限。在煤、氣、水、電探測報警后的執(zhí)行器聯(lián) 動上，智能家居系統(tǒng)控制的執(zhí)行器采用自動抄表設(shè)備上的執(zhí)行器或者進行聯(lián)動操作。智能家居軟件。英文smarthome softwareo是指獨立于智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品廠商的第三方軟件，笫三方軟件企業(yè)通過與智能家居系統(tǒng) 產(chǎn)品廠商達成底層協(xié)議，應(yīng)用層面的合作，開發(fā)可控制丄流智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)智能燈 光控制、智能電器控制、智能溫度控制、智能影音控制、智能窗簾控制、智能安防控制、 智能遙控控制、智能定吋控制、智能網(wǎng)絡(luò)控制、智能遠程控制、智能場景控制等功能的 軟件。第三方的智能家居軟件存在的前捉是協(xié)議開放、產(chǎn)品兼容。越來越多的智