物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用-智能家居-第3版教學(xué)課件第1章-智能家居概述

第1章智能家居概述本章要點(diǎn)2了解智能家居的有關(guān)概念智能家居在我國(guó)的發(fā)展情況。熟悉智能家居的特征與相關(guān)技術(shù)。熟悉智能家居的產(chǎn)業(yè)鏈與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。掌握智能家居系統(tǒng)的組成。3世界第一幢“智能建筑”：1984年1月，美國(guó)聯(lián)合科技公司將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國(guó)康涅狄格州哈特福特市的一幢舊金融大廈進(jìn)行改建時(shí)，采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)大樓的空調(diào)、電梯、照明等設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，并提供語(yǔ)音通信、電子郵件和情報(bào)資料等方面的信息服務(wù)。

從此也揭開(kāi)了全世界爭(zhēng)相建造智能家居的序幕。1.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.1智能家居的起源此后，美國(guó)、加拿大、歐洲、澳大利亞和東南亞等經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家先后提出了各種智能家居的方案。智能家居在美國(guó)、德國(guó)、新加坡、日本等國(guó)都有廣泛應(yīng)用。4比爾.蓋茨的豪宅：比爾.蓋茨在他的《未來(lái)之路》一書(shū)中以很大篇幅描繪他正在華盛頓湖建造的私人豪宅--是“由硅片和軟件建成的”并且要“采納不斷變化的尖端技術(shù)”。這個(gè)豪宅完全按照智能住宅的概念建造，不僅具備高速上網(wǎng)的專線，所有的門窗、燈具、電器都能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)控制，而且有一個(gè)高性能的服務(wù)器作為管理整個(gè)系統(tǒng)的后臺(tái)。1.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.1智能家居的起源圖1-1比爾.蓋茨的豪宅5在國(guó)內(nèi)，智能家居不是一個(gè)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。我國(guó)的智能家居起步較晚，但發(fā)展較快，大致經(jīng)歷了4個(gè)階段。1.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.2智能家居在國(guó)內(nèi)的發(fā)展1萌芽起步階段（2000年之前）整個(gè)行業(yè)還處在概念熟悉、產(chǎn)品認(rèn)知的階段，還沒(méi)有出現(xiàn)專業(yè)的智能家居生產(chǎn)廠商，僅出現(xiàn)少數(shù)代理和銷售國(guó)外智能家居產(chǎn)品的公司，從事進(jìn)口零售業(yè)務(wù)，產(chǎn)品多數(shù)銷售給在我國(guó)居住的歐美用戶。61.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.2智能家居在國(guó)內(nèi)的發(fā)展2開(kāi)創(chuàng)發(fā)展階段（2000~2010年）智能家居的概念在國(guó)內(nèi)逐步進(jìn)入企業(yè)和家庭，先后成立了五十多家智能家居研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)。智能家居的市場(chǎng)逐漸啟動(dòng)。2005年以后，由于技術(shù)等因素的制約和智能家居企業(yè)的快速成長(zhǎng)所導(dǎo)致的激烈競(jìng)爭(zhēng)，智能家居行業(yè)遭遇了市場(chǎng)的調(diào)整，部分智能家居生產(chǎn)企業(yè)退出市場(chǎng)，部分企業(yè)縮減了市場(chǎng)規(guī)模。與此同時(shí)，國(guó)外的智能家居品牌卻逐步進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。這一階段經(jīng)歷了從第一波快速發(fā)展到進(jìn)入自我調(diào)整的穩(wěn)定發(fā)展時(shí)期。71.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.2智能家居在國(guó)內(nèi)的發(fā)展3融合發(fā)展階段(2010年至今)這一階段的典型技術(shù)以物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)以及人工智能等息息相關(guān)。2011年11月，工業(yè)和信息化部發(fā)布物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃，把智能家居列入9個(gè)重點(diǎn)示范應(yīng)用工程之后，各種利好政策接踵而來(lái)。在這一階段，國(guó)內(nèi)大批科技企業(yè)介入智能家居市場(chǎng)，如海爾、小米、華為等。智能家居產(chǎn)品也從單純的智能硬件的零散局部化的智能控制，開(kāi)始與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)庫(kù)以及人工智能等緊密結(jié)合，逐步向平臺(tái)和生態(tài)轉(zhuǎn)變，智能家居正向著更加智能、甚至智慧的方向發(fā)展。81.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.2智能家居在國(guó)內(nèi)的發(fā)展3融合發(fā)展階段(2010年至今)“十四五”期間我國(guó)智能家居行業(yè)的重點(diǎn)發(fā)展方向：明確數(shù)字家庭服務(wù)功能。滿足居民獲得家居產(chǎn)品智能化服務(wù)的需求；滿足居民線上獲得社會(huì)化服務(wù)的需求；滿足居民線上申辦政務(wù)服務(wù)的需求。強(qiáng)化數(shù)字家庭工程設(shè)施建設(shè)。加強(qiáng)智能信息綜合布線；強(qiáng)化智能產(chǎn)品在住宅中的設(shè)置；強(qiáng)化智能產(chǎn)品在社區(qū)配套設(shè)施中的設(shè)置。完善數(shù)字家庭系統(tǒng)。加強(qiáng)數(shù)字家庭系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)；加強(qiáng)與相關(guān)平臺(tái)對(duì)接；推進(jìn)智能家居產(chǎn)品跨企業(yè)互聯(lián)互通和質(zhì)量保障；強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字安全保障。91.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.2智能家居在國(guó)內(nèi)的發(fā)展4成熟階段(預(yù)計(jì)到2030年之后)智能家居所強(qiáng)調(diào)的智能需要依賴信息化技術(shù)如人工智能技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和成熟。而業(yè)界認(rèn)為，這些技術(shù)的真正成熟，有可能在2030年之后。因此，智能家居的完全成熟發(fā)展與應(yīng)用或?qū)⒃?030年左右真正實(shí)現(xiàn)。101.1智能家居的起源與發(fā)展1.1.3智能家居產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀智能家居產(chǎn)業(yè)鏈大致可以分為上游、中游、下游三部分，上游環(huán)節(jié)向下游環(huán)節(jié)輸送產(chǎn)品或服務(wù)，下游環(huán)節(jié)向上游環(huán)節(jié)反饋信息。圖1-2

我國(guó)智能家居行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)圖111.2智能家居的基本概念1智能家居2智慧家庭3數(shù)字家庭4云計(jì)算6大數(shù)據(jù)5霧計(jì)算121.2智能家居的基本概念1.2.1智能家居智能家居是一個(gè)以家庭住宅為平臺(tái)，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。智能家居通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家中的各種設(shè)備（如窗簾、空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)

家電、音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、數(shù)字影院系統(tǒng)以及三表抄送等）連

接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、安防監(jiān)控、情景模式、遠(yuǎn)程

控制、遙控控制以及可編程定時(shí)控制等多種功能和手段。131.2智能家居的基本概念1.2.1智能家居隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G等技術(shù)的發(fā)展，智能家居正在從“單品智能”邁入“全屋智能”時(shí)代。圖1-3智能家居示意圖141.2智能家居的基本概念1.2.1智能家居綠米聯(lián)創(chuàng)CEO游延筠認(rèn)為，全屋智能最終要解決的是三件事：做你不想做的事情、做你做不到的事情、猜你想做的事情。151.2智能家居的基本概念1.2.2智慧家庭智慧家庭是指以物聯(lián)網(wǎng)、寬帶網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，依托移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息化技術(shù)，構(gòu)建安全、舒適、便利、智能、溫馨的居家環(huán)境，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的智能化提供、人與家庭設(shè)施的雙向智能互動(dòng)。智慧家庭可以看作是智慧城市理念在家庭層面的體現(xiàn)，是信息化技術(shù)在家庭環(huán)境的應(yīng)用落地。2016年11月14日，我國(guó)工信部、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合印發(fā)了《智慧家庭綜合標(biāo)準(zhǔn)化體系建設(shè)指南》?！督ㄔO(shè)指南》指出，智慧家庭服務(wù)的典型應(yīng)用主要包括健康管理、居家養(yǎng)老、信息服務(wù)、互動(dòng)教育、智能家居、能源管理、社區(qū)服務(wù)和家庭安防等8個(gè)方面。161.2智能家居的基本概念1.2.2智慧家庭智慧家庭是一套跨界的依據(jù)用戶服務(wù)需求創(chuàng)新定義的服務(wù)產(chǎn)品整合系統(tǒng)。圖1-4愛(ài)悠智慧家庭示意圖171.2智能家居的基本概念1.2.3數(shù)字家庭數(shù)字家庭是一個(gè)系統(tǒng)，主要以住宅為載體，由家居產(chǎn)品和提供連接、控制、服

功能的平臺(tái)構(gòu)成，其目標(biāo)是為居民提供安全、健康、舒適、愉悅、便捷的高品質(zhì)

生活服務(wù)。數(shù)字家庭涉及到住宅開(kāi)發(fā)與物業(yè)服務(wù)、產(chǎn)品研發(fā)生產(chǎn)、政府基層治理與公共服務(wù)、

社會(huì)化服務(wù)等多個(gè)領(lǐng)域，包含居民、生產(chǎn)商、開(kāi)發(fā)商、服務(wù)商、政府等多種角色

實(shí)體，其建設(shè)、使用、運(yùn)維及服務(wù)構(gòu)成了相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。181.2智能家居的基本概念1.2.4云計(jì)算云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法，云計(jì)算（CloudComputing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算方式，它的運(yùn)算能力是每秒10萬(wàn)億次。通過(guò)云計(jì)算可以按需將共享

的軟硬件資源和信息提供給計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備，如用戶可通過(guò)臺(tái)式電腦、筆記

本電腦、平板電腦、智能手機(jī)或其他智能終端接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行

運(yùn)算。

典型的云計(jì)算提供商往往提供通用的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)應(yīng)用，可以通過(guò)瀏覽器等軟件或者

其他Web服務(wù)來(lái)訪問(wèn)，而軟件和數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在服務(wù)器上。191.2智能家居的基本概念1.2.4云計(jì)算圖1-5云計(jì)算環(huán)境下數(shù)據(jù)中心管理201.2智能家居的基本概念1.2.4云計(jì)算智能家居的穩(wěn)定性、可靠性，在很大程度上建立在良好的硬件基礎(chǔ)上，沒(méi)有容量足夠大的存儲(chǔ)設(shè)備，將會(huì)造成信息難以儲(chǔ)存，甚至大量的數(shù)據(jù)會(huì)因此遺失，自然更難對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性的查詢分析以及計(jì)算。云是一種低成本的虛擬計(jì)算資源，云計(jì)算將這些資源集中起來(lái)，自動(dòng)管理，用戶隨時(shí)隨地可以申請(qǐng)部分資源，支持各種應(yīng)用程序的運(yùn)轉(zhuǎn)，省去了大量的維護(hù)工作，自然就可以降低成本，提高工作效率，獲取更好的服務(wù)。為了滿足智能家居的種種需求，云計(jì)算成為了智能家居最好的伙伴，通過(guò)云計(jì)算，建設(shè)一個(gè)云家，即可更加精準(zhǔn)快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)家居設(shè)備的控制，而且在用戶獲得更好的云服務(wù)的同時(shí)，成本也更加低廉。211.2智能家居的基本概念1.2.5霧計(jì)算霧計(jì)算(FogComputing)是云計(jì)算延伸出的概念。霧計(jì)算采用分布式的計(jì)算方式，將計(jì)算、通信、控制和存儲(chǔ)資源與服務(wù)分給用戶或靠近用戶的設(shè)備與系統(tǒng)。霧計(jì)算主要用于管理聯(lián)網(wǎng)的傳感器和邊緣設(shè)備的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)、處理和應(yīng)用程序放置在網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備中，并不全部保存在云端數(shù)據(jù)中心。通過(guò)霧計(jì)算，大量實(shí)時(shí)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)沒(méi)有必要全部上傳到云端，然后再?gòu)脑贫藗骰貋?lái)，而將那些需要靠近智能物體的數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)的邊緣直接進(jìn)行有效處理，使用戶可以在本地分析和管理數(shù)據(jù)，并進(jìn)行控制使用，從而提高數(shù)據(jù)處理效率。搭配分布式的霧計(jì)算，通過(guò)智能路由器等設(shè)備和技術(shù)手段，在不同設(shè)備之間組成數(shù)據(jù)傳輸帶，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)流量，數(shù)據(jù)中心的計(jì)算負(fù)荷也相應(yīng)減輕。221.2智能家居的基本概念1.2.6大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)（bigdata）是指無(wú)法在一定時(shí)間范圍內(nèi)用常規(guī)軟件工具進(jìn)行捕捉、管理和處理的數(shù)據(jù)集合，是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)。業(yè)界通常用5個(gè)V來(lái)概括大數(shù)據(jù)的特征：容量（Volume），種類（Variety），

速度（Velocity），可變性（Variability），真實(shí)性（Veracity）。大數(shù)據(jù)的特色在于對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式數(shù)據(jù)挖掘，必須依托云計(jì)算的分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)和云存儲(chǔ)、虛擬化技術(shù)。大數(shù)據(jù)已經(jīng)與我們的工作生活息息相關(guān)、須臾難離。2015年，我國(guó)提出推行

國(guó)家大數(shù)據(jù)戰(zhàn)略。231.2智能家居的基本概念1.2.6大數(shù)據(jù)圖1-6大數(shù)據(jù)分析處理架構(gòu)圖241.3智能家居的主要特征1.3.1操作方式簡(jiǎn)單操作方式越來(lái)越人性化，如3D人臉識(shí)別、語(yǔ)音控制、隔空操控等新一代信息技術(shù)能實(shí)現(xiàn)高精準(zhǔn)身份認(rèn)證和無(wú)感開(kāi)鎖；能用通俗語(yǔ)氣的語(yǔ)音指令控制智能家居；或用一個(gè)手勢(shì)也能控制不同的應(yīng)用情景。1.3.2組網(wǎng)形式靈活家庭網(wǎng)絡(luò)主要分無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)兩種。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)又分射頻技術(shù)、ZigBee技術(shù)與Z-wave技術(shù)等，有線網(wǎng)絡(luò)也分總線技術(shù)與電力線載波技術(shù)，

總線技術(shù)又有KNX總線、LonWorks總線、RS-485總線、CAN總線等。家庭網(wǎng)絡(luò)始終保持與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線寬帶網(wǎng)的隨時(shí)相連，為智能家居

控制提供了網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。251.3智能家居的主要特征1.3.3設(shè)備互聯(lián)互通各種家用電器可通過(guò)家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，智能家居系統(tǒng)的可監(jiān)控能耗模式是借助無(wú)線通信、計(jì)量和控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)。可以采用的無(wú)線通信方式包括Wi-Fi或ZigBee等。1.3.4功能任意擴(kuò)展智能家居的控制主機(jī)的軟件系統(tǒng)在逐步更新升級(jí)，控制功能也在不斷完善。

除能實(shí)現(xiàn)智能燈光控制、電器控制、安防報(bào)警、背景音樂(lè)、視頻共享、門窗

控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控外，還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)澆花掃地、兒童關(guān)愛(ài)、智慧康養(yǎng)、寵物看

護(hù)、緊急電話求助等。261.3智能家居的主要特征1.3.5系統(tǒng)穩(wěn)定可靠如百度AIoT安全方案可為智能家居系統(tǒng)供低成本的安全服務(wù)。智能家居的控制主機(jī)是基于互聯(lián)網(wǎng)+GSM移動(dòng)網(wǎng)雙網(wǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性，即使在某些互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)速低或不穩(wěn)定的地方使用也不會(huì)影響系統(tǒng)的主要功能。如綠米聯(lián)創(chuàng)Aqara研發(fā)的方舟技術(shù)?系統(tǒng)自動(dòng)化場(chǎng)景容災(zāi)技術(shù)，可防止最壞的情況發(fā)生。271網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)2安全防范技術(shù)1.4智能家居相關(guān)技術(shù)3自動(dòng)控制技術(shù)4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)5環(huán)境感知技術(shù)6人工智能技術(shù)7音視頻技術(shù)281.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像等信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、處理和傳輸?shù)?，使信息資源達(dá)到充分共享的技術(shù)。通信網(wǎng)按功能與用途不同，一般可分為物理網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)和支撐管理網(wǎng)三種。

物理網(wǎng)是由用戶終端、交換系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)等通信設(shè)備所組成的實(shí)體結(jié)構(gòu)，

是通信網(wǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也稱裝備網(wǎng)。

業(yè)務(wù)網(wǎng)是疏通電話、電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等各類通信業(yè)務(wù)的網(wǎng)路，是指

通信網(wǎng)的服務(wù)功能。按其業(yè)務(wù)種類，可分為電話網(wǎng)、電報(bào)網(wǎng)，數(shù)據(jù)網(wǎng)等。

支撐管理網(wǎng)是為保證業(yè)務(wù)網(wǎng)正常運(yùn)行，增強(qiáng)網(wǎng)路功能，提高全網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量而

形成的網(wǎng)絡(luò)。按其功能不同，可分為信令網(wǎng)、同步網(wǎng)和管理網(wǎng)。291.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.1網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)圖1-7在異地用手機(jī)對(duì)家里的空調(diào)進(jìn)行控制301.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.2安全防范技術(shù)安全防范技術(shù)是社會(huì)公共安全科學(xué)技術(shù)的一個(gè)分支，具有其相對(duì)獨(dú)立的技術(shù)內(nèi)容和專業(yè)體系。按照學(xué)科專業(yè)、產(chǎn)品屬性和應(yīng)用領(lǐng)域的不同，可以分為：入侵探測(cè)與防盜報(bào)警技術(shù)；視頻監(jiān)控技術(shù)；出入口目標(biāo)識(shí)別與控制技術(shù)；報(bào)警信息傳輸技術(shù)；移動(dòng)目標(biāo)反劫、防盜報(bào)警技術(shù)；社區(qū)安防與社會(huì)救助應(yīng)急報(bào)警技術(shù)；實(shí)體防護(hù)技術(shù)；防爆安檢技術(shù)；安全防范網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)集成技術(shù)；安全防范工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。311.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.2安全防范技術(shù)安全防范技術(shù)通常分為三類：

（1）物理技術(shù)防范。主要指實(shí)體防范技術(shù)，如建筑物和實(shí)體屏障以及與其匹配的各種實(shí)物設(shè)施、設(shè)備和產(chǎn)品（如門、窗、柜、鎖等）；

（2）電子防范技術(shù)。主要是指應(yīng)用于安全防范的電子、通信、計(jì)算機(jī)與信息處理及其相關(guān)技術(shù)，如：電子報(bào)警技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)、出入口目標(biāo)識(shí)別與控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其相關(guān)的各種軟件、系統(tǒng)工程等。

（3）生物統(tǒng)計(jì)學(xué)防范技術(shù)。主要是法庭科學(xué)的物證鑒定技術(shù)和安全防范技術(shù)中的模式識(shí)別相結(jié)合的產(chǎn)物，主要是指利用人體的生物學(xué)特征進(jìn)行安全技術(shù)防范的一種特殊技術(shù)門類，應(yīng)用較廣的有指紋、掌紋、眼紋、聲紋等識(shí)別控制技術(shù)。321.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.3自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)控制技術(shù)是控制論的技術(shù)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，是通過(guò)具有一定控制功能的自動(dòng)控制系統(tǒng)，來(lái)完成某種控制任務(wù)，保證某個(gè)過(guò)程按照預(yù)想進(jìn)行，或者實(shí)現(xiàn)某個(gè)預(yù)設(shè)的目標(biāo)。從控制的方式看，自動(dòng)控制系統(tǒng)有閉環(huán)和開(kāi)環(huán)兩種。(1)閉環(huán)控制。閉環(huán)控制也就是反饋控制，系統(tǒng)組成包括傳感器、控制裝置和

執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如智能家居中的門窗控制、安防報(bào)警等。

(2)開(kāi)環(huán)控制。開(kāi)環(huán)控制也叫程序控制，這是按照事先確定好的程序，依次發(fā)出信號(hào)去控制對(duì)象。如智能家居中的燈光控制、電器控制、情景控制等。331.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.4物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（InternetofThings，IoT）是信息科技產(chǎn)業(yè)的第三次革命。物聯(lián)網(wǎng)是指通過(guò)信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物體與網(wǎng)絡(luò)相連接，物體通過(guò)信息傳播媒介進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)管等功能。物聯(lián)網(wǎng)是一種復(fù)雜、多樣的系統(tǒng)技術(shù)，它將“感知、傳輸、應(yīng)用”3項(xiàng)技術(shù)結(jié)合在一起，是一種全新的信息獲取和處理技術(shù)。341.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.5環(huán)境感知技術(shù)環(huán)境感知技術(shù)與傳感器技術(shù)密不可分。在智能家居系統(tǒng)中，傳感器將感知到的物理量、化學(xué)量或者生物量等轉(zhuǎn)化成能夠處理的數(shù)字信號(hào)。在智能家居的系統(tǒng)控制中，環(huán)境感知技術(shù)還與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等相結(jié)合，將感知信息處理后再與無(wú)線通信技術(shù)等結(jié)合到一體，形成智能可靠的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)配備有滿足不同應(yīng)用需求的傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、光照度傳感器、紅外線感應(yīng)器、位移傳感器、壓力傳感器等。351.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.5環(huán)境感知技術(shù)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)由傳感單元、處理單元、無(wú)線收發(fā)單元和電源單元等幾部分組成。圖1-8無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)傳感單元：用于感知、獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的信息，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；處理單元：由嵌入式系統(tǒng)構(gòu)成，負(fù)責(zé)控制和協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)各部分的工作，存儲(chǔ)和處理自身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)；無(wú)線收發(fā)單元：由無(wú)線通信模塊組成，負(fù)責(zé)與其他傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)；電源單元：能夠?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)提供正常工作所必需的能源，通常采用微型電池。361.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.5環(huán)境感知技術(shù)在智能家居的環(huán)境感知中，還涉及對(duì)物體或人的感知、自動(dòng)識(shí)別與定位。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)指使用一定的識(shí)別裝置(如攝像頭、指紋識(shí)別器等)，通過(guò)被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來(lái)完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。目前智能家居中采用的識(shí)別技術(shù)有圖像識(shí)別技術(shù)、射頻識(shí)別RFID技術(shù)、GPS定位技術(shù)、紅外感應(yīng)技術(shù)、聲音識(shí)別技術(shù)、動(dòng)作識(shí)別技術(shù)(姿態(tài)、手勢(shì)等)、生物特征識(shí)別技術(shù)(指紋、虹膜等)等。371.4智能家居相關(guān)技術(shù)1.4.6人工智能技術(shù)人工智能(ArtificialIntelligence，AI)是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的

智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。1.4.7音視頻技術(shù)音視頻技術(shù)是研究音頻信號(hào)和視頻信號(hào)的產(chǎn)生、收集、處理、傳輸和存儲(chǔ)的技術(shù)，是傳統(tǒng)音響技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)字聲像技術(shù)相結(jié)合的一門實(shí)用技術(shù)。智能家居中的背景音樂(lè)、家庭影院就是音視頻技術(shù)的具體應(yīng)用。智能家居技術(shù)涉及面較廣。今后可靠的無(wú)線控制技術(shù)將會(huì)成為未來(lái)智能家居技術(shù)的主流，而觸摸式、聲控式、感應(yīng)式等更多人性化的控制技術(shù)也會(huì)得到發(fā)展。381.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能智能家居系統(tǒng)的組成大致可分為硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。從智能家居的主要功能上進(jìn)行劃分，主要包括控制管理、照明控制、家庭安防、環(huán)境監(jiān)控、健康監(jiān)控、能源管控、自動(dòng)管家、背景音樂(lè)、家庭影院9個(gè)子系統(tǒng)。圖1-9智能家居系統(tǒng)主要功能391.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能1控制管理控制管理是智能家居的控制中心。接收各種控制方式的信息，如本地控制、遙控控制、情景控制、手機(jī)遠(yuǎn)程控制、觸摸感應(yīng)控制、定時(shí)控制等；將各種控制信息經(jīng)過(guò)處理，發(fā)出相對(duì)應(yīng)的指令，對(duì)智能家居的設(shè)備進(jìn)行操作控制，完成某種特定功能，如家電控制、燈光控制、窗簾控制、環(huán)境(溫濕度)控制、節(jié)能控制、娛樂(lè)控制、安防控制、健康監(jiān)控、車輛控制和家庭灌溉控制等。401.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能2照明控制智能照明控制是指用多種智能控制方式實(shí)現(xiàn)對(duì)住宅內(nèi)所有燈具的開(kāi)啟關(guān)閉、亮度調(diào)光、全開(kāi)、全關(guān)以及組合控制的形式，實(shí)現(xiàn)“回家、離開(kāi)、會(huì)客、用餐、影院”等多種燈光情景效果，從而達(dá)到照明智能的節(jié)能、環(huán)保、舒適、方便的功能。411.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能3家庭安防安防控制主要實(shí)現(xiàn)家庭防盜、防火、煤氣泄漏監(jiān)測(cè)與報(bào)警、用電安全、用水安全、家電安全、車輛安全等，并能夠提供自動(dòng)報(bào)警及自動(dòng)處理、緊急求助等。家庭安防涉及的傳感器包括門磁感應(yīng)器、紅外感應(yīng)器、玻璃破碎探測(cè)器、吸頂式熱感探測(cè)器、煤氣泄漏探測(cè)器、煙感探測(cè)器、監(jiān)控?cái)z像頭等。421.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能4環(huán)境監(jiān)控主要對(duì)家居中的環(huán)境情況，如室內(nèi)溫度、空氣濕度、有害氣體含量

(二氧化碳濃度、甲醛濃度、煙霧、PM2.5、粉塵顆粒濃度等)等情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并能針對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的情況對(duì)環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)，如通過(guò)相應(yīng)的家電設(shè)備(換氣扇、空氣凈化器等)的開(kāi)啟與關(guān)閉，自動(dòng)適應(yīng)居住者的需求。431.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能5健康監(jiān)控健康監(jiān)控主要通過(guò)智能穿戴設(shè)備(智能手表、智能手環(huán)等)、智能馬桶(尿液監(jiān)測(cè))、智能呼吸監(jiān)測(cè)儀、體重計(jì)、智能健身器材、智能電冰箱、油煙機(jī)等對(duì)人的睡眠、飲食、活動(dòng)、生活習(xí)慣、身體體征等進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄、統(tǒng)計(jì)和分析，對(duì)不健康生活提出預(yù)警，對(duì)健康生活提供指導(dǎo)。將健康監(jiān)控與遠(yuǎn)程醫(yī)療看護(hù)相連接，在家里使用智能綜合測(cè)試儀將對(duì)家人的體溫、脈搏、血壓、血糖、血氧濃度、心電圖、體重等信息定期上傳，那么可通過(guò)專業(yè)醫(yī)生的反饋指導(dǎo)保證健康的生活。441.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能6能源管控家庭能源管控是家用電器智能控制的升級(jí)。如在家庭用電上，可以監(jiān)測(cè)能耗；用電高峰期時(shí)，可以有選擇性地使用家用電器；可以檢測(cè)何時(shí)電費(fèi)較低，節(jié)約電費(fèi)；可以遠(yuǎn)程通過(guò)電腦、智能手機(jī)、平板電腦等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控用電情況。7自動(dòng)管家自動(dòng)管家是利用人工智能技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及各類智能硬件

(如智能機(jī)器人、各種自動(dòng)智能家電等)，協(xié)助主人管理整個(gè)家庭，如自動(dòng)清理衛(wèi)生、自動(dòng)灌溉草坪、協(xié)助安排與提醒各類工作、生活計(jì)劃的實(shí)施、自動(dòng)叫醒服務(wù)等。451.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.1智能家居主要功能8背景音樂(lè)配合AV影視交換產(chǎn)品，可以用最低的成本，不僅實(shí)現(xiàn)了每個(gè)房間音頻和視頻信號(hào)的共享，而且可以各房間獨(dú)立的遙控選擇背景音樂(lè)信號(hào)源，可以遠(yuǎn)程開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、換臺(tái)、快進(jìn)、快退等。9家庭影院運(yùn)用先進(jìn)的微電腦技術(shù)、無(wú)線遙控技術(shù)和紅外遙控技術(shù)，把數(shù)字電視機(jī)頂盒、網(wǎng)絡(luò)電視機(jī)頂盒、DVD、電腦、影音服務(wù)器、高清播放器等多路信號(hào)源，根據(jù)用戶的需要，發(fā)送到每一個(gè)房間的電視機(jī)、音響等終端設(shè)備。461.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介智能家居的主要硬件包括控制主機(jī)(又稱智能網(wǎng)關(guān))、路由器、家庭網(wǎng)絡(luò)、各種傳感器、探測(cè)器、紅外轉(zhuǎn)發(fā)器、智能控制面板、智能手機(jī)等。圖1-10智能家居的主要硬件示意圖471.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介1控制主機(jī)控制主機(jī)也稱智能網(wǎng)關(guān)，它是智能家居主要硬件之一，是家庭網(wǎng)絡(luò)和外界網(wǎng)絡(luò)溝通的橋梁，是通向互聯(lián)網(wǎng)的大門。在智能家居中由于使用了不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語(yǔ)言，控制主機(jī)就是一個(gè)翻譯器?？刂浦鳈C(jī)除具有傳統(tǒng)路由器的功能外，還具備無(wú)線轉(zhuǎn)發(fā)、無(wú)線接收功能。控制主機(jī)就是智能家居的“指揮部”，所有的輸入設(shè)備通過(guò)室外互聯(lián)網(wǎng)、GSM網(wǎng)、室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)接入到這個(gè)控制主機(jī)，所有的輸出設(shè)備的操作都由它通過(guò)室內(nèi)無(wú)線網(wǎng)發(fā)出指令、完成操作，或通過(guò)室外互聯(lián)網(wǎng)、GSM網(wǎng)向遠(yuǎn)端用戶手機(jī)或電腦發(fā)出家里的安防信息。481.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介2路由器路由器是連接兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)間起網(wǎng)關(guān)的作用，是讀取每一個(gè)數(shù)據(jù)包中的地址然后決定如何傳送的專用智能性的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。它能夠理解不同的協(xié)議，可以分析各種不同類型網(wǎng)絡(luò)傳來(lái)的數(shù)據(jù)包的目的地址，把非TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的地址轉(zhuǎn)換成TCP/IP地址，或者反之；再根據(jù)選定的路由算法把各數(shù)據(jù)包按最佳路線傳送到指定位置。圖1-11路由器491.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介3家庭網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)是在家庭范圍內(nèi)(可擴(kuò)展至鄰居，小區(qū))將計(jì)算機(jī)、電話、家用電器、安防控制系統(tǒng)、照明控制和廣域網(wǎng)相連接的一種新技術(shù)。家庭網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多子網(wǎng)結(jié)構(gòu)的分別采用不同底層協(xié)議的混合網(wǎng)絡(luò)，與局域網(wǎng)（LAN）和廣域網(wǎng)（WAN）相比，在系統(tǒng)構(gòu)成、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及用戶群體方面都具有自己的特點(diǎn)，未來(lái)的家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)必須提供完整的系統(tǒng)集成方案、高度的互操作性和靈活易用的網(wǎng)絡(luò)接口。501.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介4傳感器與探測(cè)器傳感器與探測(cè)器的作用就像一個(gè)人的眼睛（人體紅外感應(yīng)器），鼻子（燃?xì)鈭?bào)警器，煙霧報(bào)警器），耳朵（門磁，震動(dòng)感應(yīng)器），它能將“看到、聞到、聽(tīng)到”的信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送到控制主機(jī)。智能家居一般均安裝了溫/濕度一體化傳感器，可燃?xì)怏w傳感器，煙霧傳感器，人體紅外探測(cè)器，無(wú)線門磁探測(cè)器，無(wú)線幕簾探測(cè)器，玻璃破碎探測(cè)器等。511.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介5智能控制面板智能控制面板包括開(kāi)關(guān)面板與插座面板等。智能燈光面板的主要作用是實(shí)現(xiàn)智能燈光的開(kāi)關(guān)控制和亮度調(diào)節(jié)。用手觸摸一下，就能控制燈具的開(kāi)或關(guān)，另一方面可接收控制主機(jī)發(fā)的指令進(jìn)行智能燈光控制。插座面板在智能家居中可通過(guò)電腦/手機(jī)客戶端、無(wú)線電遙控器實(shí)現(xiàn)對(duì)電器用電負(fù)載(如電熱水器、電飯煲等)的通斷控制，或通過(guò)智能主機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。還可定時(shí)開(kāi)關(guān)用電器電源，起到便捷、節(jié)能、防用電火災(zāi)的作用。521.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介5智能控制面板531.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介6紅外轉(zhuǎn)發(fā)器紅外轉(zhuǎn)發(fā)器是一款對(duì)紅外家電設(shè)備

(如：空調(diào)、電視、機(jī)頂盒、DVD、音響等)進(jìn)行無(wú)線操作的智能控制器。ZigBee主機(jī)可通過(guò)ZigBee信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)學(xué)習(xí)過(guò)的紅外碼，用戶可利用智能手機(jī)或平板電腦通過(guò)客戶端軟件輕松控制紅外家電。541.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.2智能家居主要硬件簡(jiǎn)介7智能手機(jī)智能手機(jī)具有獨(dú)立的操作系統(tǒng)，獨(dú)立的運(yùn)行空間，可由用戶自行安裝軟件、游戲、導(dǎo)航等第三方服務(wù)商提供的程序，并可通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入。在智能家居系統(tǒng)中先下載廠家的應(yīng)用軟件，將智能手機(jī)與控制主機(jī)(或稱智能網(wǎng)關(guān))綁定，這樣智能手機(jī)便可控制智能家居中的所有設(shè)備。551.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.3智能家居軟件構(gòu)成智能家居的軟件系統(tǒng)是智能家居實(shí)現(xiàn)智能的根本所在。智能家居的軟件按所在的位置不同，一般分為三部分。圖1-12智能家居軟件的構(gòu)成示意圖

561.5智能家居系統(tǒng)的組成1.5.3智能家居軟件構(gòu)成智能家居硬件設(shè)備上的嵌入式軟件：比如智能網(wǎng)關(guān)、智能面板、各種傳感

器等，一般用C語(yǔ)言在Keil中編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)；后臺(tái)服務(wù)器上的軟件：可選用阿里云或者騰訊云，一般用JAVA/PHP開(kāi)發(fā)，

連接后臺(tái)MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)；智能手機(jī)端的應(yīng)用軟件：蘋(píng)果手機(jī)的應(yīng)用軟件要在appstore上下載；安卓

操作系統(tǒng)手機(jī)可在360應(yīng)用商店或生產(chǎn)廠方官網(wǎng)上下載。571.6智能家居的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介2017年12月，國(guó)家質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委批準(zhǔn)發(fā)布了《物聯(lián)網(wǎng)智能家居數(shù)據(jù)和設(shè)備編碼》、《物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備描述方法》和《智能家居自動(dòng)控制設(shè)備通用技術(shù)要求》等三項(xiàng)智能家居系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)在文本圖形標(biāo)識(shí)、數(shù)據(jù)和設(shè)備編碼、設(shè)備描述、用戶界面、設(shè)計(jì)內(nèi)容等五大方面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)智能家居進(jìn)行了詳細(xì)定義和規(guī)范。物聯(lián)網(wǎng)智能家居系列標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)將為智能家居產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、操作等方面提供技術(shù)指導(dǎo)，加快推動(dòng)我國(guó)智慧家居系列產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，為我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居領(lǐng)域的廣泛普及和推廣提供標(biāo)準(zhǔn)化保障。

以上三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)已于2018年7月1日起實(shí)施。581.6智能家居的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介1.6.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居數(shù)據(jù)和設(shè)備編碼本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T35143-2017，它規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中各種設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的編碼序號(hào)，設(shè)備類型的劃分和設(shè)備編碼規(guī)則。1.6.2物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備描述方法本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T35134-2017，它規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備的描述方法、描述文件的格式要求、功能對(duì)象類型、描述文件元素的定義域和編碼、描述文件的使用流程和功能對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1.6.3物聯(lián)網(wǎng)智能家居自動(dòng)控制設(shè)備通用技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T35136-2017，它規(guī)定了家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中家用電子設(shè)備自主協(xié)同工作所涉及的術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)、通信要求、設(shè)備要求、控制要求和安全要求等。591.6智能家居的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介1.6.1物聯(lián)網(wǎng)智能家居數(shù)據(jù)和設(shè)備編碼本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T35143-2017，它規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中各種設(shè)備的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)的編碼序號(hào)，設(shè)備類型的劃分和設(shè)備編碼規(guī)則。1.6.2物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備描述方法本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T35134-2017，它規(guī)定了物聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備的描述方法、描述文件的格式要求、功能對(duì)象類型、描述文件元素的定義域和編碼、描述文件的使用流程和功能對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。1.6.3物聯(lián)網(wǎng)智能家居自動(dòng)控制設(shè)備通用技術(shù)要求本標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)為GB/T35136-2017，它規(guī)定了家庭自動(dòng)化系統(tǒng)中家用電子設(shè)備自主協(xié)同工作所涉及的術(shù)語(yǔ)和定義、縮略語(yǔ)、通信要求、設(shè)備要求、控制要求和安全要求等。601.7智能家居新協(xié)議