智能家居技术分析比较

如果单从技术层面看,难以辨别上述智能家居产品中究竟哪类技术居于领先地位。但我们可以从目前世界上家庭智能系统应用比较普及的地区情况来探讨哪类产品比较有竞争优势。同时,结合我国的实际情况来作一比较。


    由于国内一些经济较发达的地区,城市人口密度高,住宅建设相对密集。目前,多数住宅楼、小区是很多住户共用一台变压器甚至是共用一相电源,这对电力载波类的智能家居产品在国内市场的应用带来技术上的难题。由于信号的稳定性较差与串扰较大,地址码的限制(一个独立的系统最多不超过256节点),安装电力载波系统的住宅容易产生误操作。即便厂家针对这个问题设计了阻波器、滤波器这种装置,效果也没有太多的改善。


    从应用层面来比较这几类产品的优势与不足。评判某类产品其应用技术是否为广大用户接受,主要体现在该产品在系统功能、布线方式、安装及调试的复杂性、系统可靠性、操作方便性、标准化、扩展性性价比等几个方面。我们可以通过各项比较来看,现场总线控制系统技术功能最为全面。


    集中控制系统与电力载波类产品功能上也比较全面,一般能提供灯光、电器控制功能,也可通过遥控器、电话等方式控制,实现场景设定,有些产品还带有安防报警器信号接口。但集中控制系统多数由于采用小功率继电器来实现用电回路的通断开关,给现场安装也带来一些问题,只能控制小功率的灯具、电器。


    综上所述,从布线方式、产品功能、系统稳定性及使用方便性等方面综合比较,很显然,现场总线类智能家居产品在应用方面具有相当的优势,应该是未来中国家庭智能化技术主流发展方向。


    至于以单片机技术开发的集中控制智能家居产品则存在明显的不足,输出功率低,不兼容传统的开关方式、布线复杂,充其量也只是一个过渡性的产品。目前这类产品有些应用在价位相对较低的楼盘中,发展商主要出发点是追求智能家居的市场,对出售楼盘进行炒作。

智能家居无线技术介绍

由于多数智能家居系统的布线工程比较费事,所以在一些新的智能家居商家所研发的系统,就立足解决这个难题。目前这一问题虽然没有得到完全、彻底的解决,但是已经大大减少在整个施工过程中的布线工程量,但由于它的出现属于一种新的方式,所以其价格就相对高一些,有的进口系统价位甚至高达10万元以上(人民币);还有部分系统采用的蓝牙技术,其产品更为昂贵且在国内也并不常见。在国内有代理的美国MAX产品就是一种高端产品,还有国内自主研发的产品都大大减少了布线施工量。但其成本较高、易受干扰、保密性差、同时人们长期生活在较强电磁波的环境中,究竟对人体健康有多大的影响,现在还没有确切的科学定论。


    目前无线智能家居系统主要有电力载波及遥控开关两类。


    遥控开关则有无线RF遥控技术、红外IR遥控技术两类。遥控开关主要是一些传统普通电工产品厂家的产品,事实上,遥控开关只是在传统开关的基础上增加了遥控功能,有些产品还在遥控器上增加可定时控制,但由于其功能单一,不应算做智能家居产品。


    高频电力载波类家居控制系统是无线技术应用的代表产品。电力载波技术是利用220V电力线将发射器发出的高频信号传送给接收器从而实现智能化的控制。高频信号传送技术将120Khz的编码信号加载到50Hz的电力线上,由发射设备将高频信号送给接收器,而每个接收设备都预先设定了一个地址码。地址码是由房间码(A-P)和单元码(1-16)组成,共有256种组合。因此采用这套系统不需要额外的布线,这也是这套系统的最大的一个优势。


    电力载波技术最早在美国应用,该产品在美国主要是用在旧房子的改造上,而国内则是在买新房子或在旧房子装修时才会考虑这个问题。如果房子是入墙式装修,要外加高频功能模块在开关插头之上,多少会觉得不太协调。高频的一些技术限制成为人们批评的借口。例如反应速度慢(在50Hz供电系统中,传送一个指令需时0.62秒),抗干扰性能差(这是由于信号载波在电力线中传送造成的,在我国这个问题比较严重)等,这都是电力载波系统在我国的推广应用中带来的实质性问题。、无拓扑逻辑限制的互连和通信,信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G。

智能家居总线技术介绍

总线技术在智能家居行业当中,目前可以算是应用最为广泛的一种技术手段。消费电子总线技术(Consumer Electronic Bus,CEBus)是美国电子工业协会(EIA)于1984年4月开始组织开发出的家居网络标准,于1992年正式推出,并定义为IS-60/EIA-600标准。参与研究开发(CEBus)的公司多达几百家,像IBM、Bell、Panasonic、Sony等都是它的会员。CEBus是一个较完整的开放系统,并要求控制信号在所有的介质中都要以相同速度(10kbit/s)传送,从而有效的避免了信号传输中可能出现的“瓶颈”问题。但由于CE Bus接口技术比较复杂,价钱非常昂贵,因此CEBus在中国的应用也不多见。另还有香港永泰锋发明的埃普总线技术(ApBus)、RS-485总线技术、iBus总线技术等。但在总线技术下生成的智能家居系统,最大的特点是具有可扩展性;工程安装也不是很复杂;由于科学技术的不断发展,新生成许多总线协议下的智能家居系统的价格也不是很高,目前市场的销售情况也很不错。


    现场总线控制系统则通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输,采用分散型现场控制技术,控制网络内各功能模块只需要就近接入总线 即可,布线比较方便。


    一般来说,现场总线类产品都支持任意拓扑结构的布线方式,即支持星型与环状结构走线方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。“一灯多控”,在家庭应用比较普遍,以往一般采用“双联”、“四联”开关来实现,走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制,则完全不需要增加额外布线。是一种全分布式智能控制网络技术,其产品模块具有双向通信能力,以及互操作性和互换性,其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构,各网络节点可以从总线上获得供电(24V/DC),亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信,信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G。

智能家居X-10技术介绍

x10是一种国际通用的智能家居电力载波协议(即一种通讯“语言”),用这种“语言”的兼容产品可以通过电力线相互“说话”,无需重新布线,被控制的电器可多达256路。低廉的价格、上千种的产品以及简单的设置方式可以使您迅速进入智能家居时代。


    X-10是以50Hz或(60Hz)为载波,再以120KHz的脉冲为调变波(Modulating Wave),发展出来的数位控制技术,并制定出一套控制规格,是以电力线为连接介质对电子设备进行远程控制的通讯协议。在许多国家已广泛的应用于家庭安全监控、家用电器控制、室内照明控制、背景音乐控制和住宅仪表数字读取等方面。X-10系统一般由发射模块和接收模块组成,各组件可设定不同的编码(地址码)以示区别。使用时,控制组件可插入室内不同的电源插座,家庭其他系统内的设备就可以执行控制命令了。该系统的特点有:安装施工简便,系统调试比较简单;可用于旧房子改造工程,新房子装修工程,已装修房的改装工程;系统稳定、可靠、安全;使用方便,操作简单;具有系统扩展功能;有多种模块面板;产品价位比较底;有执行指令冲突可能。


    x10技术——电力载波通讯协议(plc),起初是由一家总部设在苏格兰的pico电子工程公司在20世纪70年代开发并获得专利的。后来pico的工程师们来到了纽约,并继续致力于x10技术的研究与应用。他们经过了9次试验,在第10次试验的时候终于有了突破性的进展,所以,x10就成了这一信号技术的代名词,在1978年,他们与著名的bsr音响公司合资成立了以x10命名的家庭自动化公司,在1987年,x10公司买下了bsr公司的股份。到了1997年12月,x10技术专利权到期,所以现在x10技术是一个开放性的平台,很多制造商都在发x10技术的新产品和新技术。


    x-10系统在国外的发展现状:
    20世纪80年代初,随着大量采用电子技术的家用电器的面市,住宅电子化开始出现。80年代中期,将家用电器/通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后,形成了住宅自动化概念。80年代末,随着通信与信息技术的发展,出现了通过总线技术对住宅中各种通信/家电/安防设备进行监控与管理的商用系统,这在美国被称为smart home,也就是现在智能家居的原型。


    在智能家居20余年的发展历程中,x10技术是最耀眼的明星。到目前为止,在美国已经有很多大公司生产、销售x10产品,如radioshack、stanley、leviton、honeywell等等;仅在美国就已经售出一亿只模块,大约有1000多万家庭使用x10产品,x10控制规格已成为当今美国家庭自动化控制规格的主要领导者。如今,这一技术在欧洲也已迅速普及并开始进入亚洲。
x-10技术在国内的发展现状:
    目前应用x10技术的产品在我国还较少,国内的x10技术才刚刚起步,但国内有些厂家和代理商已经推出了针对中国住宅情况做出改进的x10配套产品,在上海、深圳、天津、广州等大城市已经开始销售x10产品。目前国内也有多家生产X-10系统的公司。销售的很多产品价格较高,不易被老百姓所接受。一旦价格下来后,趋势将是便利化、超市化、diy化。


    x-10探秘
    20世纪80年代初, 随着大量采用电子技术的家用电器面市,住宅电子化出现。80年代中期,将家用电器\通信设备与安全防范设备各自独立的功能综合为一体后,形成了住宅自动化概念。80年代末,通信与信息技术的发展,出现了通过总线技术对住宅中各种通信\家电\安防设备进行监控与管理的商用系统,这在美国称为SmartHome,也就是现在智能家居的原型.智能家居最初的定义是这样的:"将家庭中各种与信息相关的通信设备\家用电器和家庭安防装置,通过家庭总线技术(HBS)连接到一个家庭智能系统上,进行集中或异地监视\控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调."HBS是智能住宅的基本单元,也是智能住宅的核心.


    在智能家居20余年的发展过程中,X-10是最引人注目的.皮可电子公司(Pico Electronics Lcd.)是全球第一家研发出简单型计算机用集成电路的公司。1976年,该公司已在代号X-1~X-9的几个计划中研发出许多计算机用的集成电路.当时,该公司的研发计划为:在不必另行布新线路的情况下,如何利用即有线路来控制家中的灯饰及电子电器产品,并将该计划命名为X-10。


    X-10计划是全球第一个利用电力线载波来控制灯饰及电子电器产品,并将其商业化的成功模式.皮可电子公司成功地研发出该项技术。X-10是以60Hz(或50Hz)为载波,以120Hz的脉冲为调变波而研发出的数位控制技术,并制订出一套控制规格。


    X-10模组于1978年由西尔司公司引进美国,无线电器材公司则于1979年开始卖该模组系列产品。今日,X-10不仅是一家公司,也是一种利用电力线载波原理的家庭自动化控制协议.美国许多大公司如Radio
Shack,Stanley,Leviton,Honeywell都销售X-10的产品。全美约有600万家庭在X-10产品。


    X-10公司制造了一系列的家庭自动化产品,如照明开关,遥控器,安防系统,电视机控制界面,电脑控制界面,电话应答机等.许多美国的家庭自动化产品制造商,也采用X-10协议来生产其产品,X-10控制协议已成为如今美国智能家居产品的主要领导者.


    欧美,日本,新加坡,韩国有众多专业的提供智能家居产品的生产厂家和分销机构,周边产品和配备产品的厂家队伍更是庞大,一些知名的企业如IBM,CISCO,西门子,三星,微软,索尼,松下很早就投身了这一行业,产品种类繁多,各自采用的技术标准也不相同,有些产品如X-10应用已相当成熟。


    国内智能家居是与智能小区同步发展的,甚至在许多场合两者划上了等号.其实两者无论从系统构成\产品分类\市场细分还是集成安装方法方面来讲都是有区别的.一方面是智能小区技术被普遍关注且相应产品大量面市,另一方面是智能家居产品远未成气候,导致了我们很多时候都从智能小区的角度来看智能家居,难以将它作业一个专门的细分市场和产品去对待.数字城市,智能小区,智能家居是智能化系统的三个层面,三者并不是简单的包容关系.数字城市为智能小区和智能家居提供了一个与外界进行信息沟通交流的基本平台,智能小区有效地连接着一个以小区为单位的地域范围内的智能家居并提供相关服务,如小区安防,物业管理及信息服务等.而智能家居是以家为平台,兼备建筑、网络通讯、信息家电、网络家电、自动化和智能化,集系统、结构、服务、管理、控制于一体的高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的家居环境。智能家居可以成为智能小区的一部分,也可以独立安装.智能家居的实施其实就是智能化装修。


    目前,国内专业智能家居厂家的数量正在迅速增长。智能家居市场在未来的三五年内会高速增长,新技术\新产品也会不断出现并投入应用。


    就目前的发展趋势分析,预计今后两年内全世界有将近1亿的家庭将构建智能家居。至2010年,50%以上的新房将具有一定的智能家居功能.自1999年开始,我国政府部门就已密切注意到这个动向和趋势,国家信息产业部\国家科委\建设部等部委组织有关专家论证和规划在我国如何发展智能家居和住宅小区的计划,开始着手研究和制定有关我国家庭智能化的标准,使我国在智能家居技术领域得以有序和迅速的发展。

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造成的,在我国这个问题比较严重)等,这都是电力载波系统在我国的推广应用中带来的实质性问题。

数字家庭平台及智能化与数字化技术应用

内容提要:随着智能化与数字化技术从“智能建筑”走向“数字家庭”,国内外信息产业和家电制造业都将“数字家庭”作为其研究和应用的目标。我们通过多年来应用家庭智能化与数字化技术和在国内“数字家庭”系统工程的实践,提供对“数字家庭”的由来与发展、数字家庭平台功能需求以及“数字家庭”智能化与数字化技术应用,供读者们参考。
关键词:智能大厦 数字家庭 家庭智能化 家庭智能单元 家庭网关
    国家数字城市发展战略将数字社区和数字家庭列入国家数字技术应用的重要组成部分。国家颁布的《建筑及居住区数字化技术应用》国家标准,将为社区和家庭信息共享与网络融合制定共同遵守的规范和协议,随着智能化技术从“智能大厦”走向“数字家庭”,迈进千家万户。近年来“数字家庭”突然频繁地出现在国内外的各大媒体上,一时间成了房地产开发商售楼的“卖点”。那么达到一个什么样的标准和模式才可称之为“数字家庭”?尽管几年前一些经济发达的国家就提出“数字家庭”的概念,然而结合我国数字社区发展及家庭智能化真正的实际需求是什么?这些问题都需要建筑智能化业界的专家们作出回答。
什么是“数字家庭”?
    “数字家庭”在英文中常用“Smart Home”来表示。而在国内的提法比较多样化,例如:家庭智能化(Intelligent Home)、家庭自动化(Home Automation)、家庭网关(Home Gateway)、数字家庭(e Home)、网络家居(Network Home)等。尽管提法不同,然而其体现的内涵就是:在具有个性化的住宅家庭中实现多元网络信息,多样化的自动化控制以及节能环保等功能整合到一体化的家庭智能信息管理与自动化监控平台上;“数字家庭”的核心是家庭智能化技术的应用,即互联网络科技、移动通讯科技、自动化控制科技、节能环保科技的综合应用集成。
    数字家庭平台将与家居生活有关的各种分离的应用功能有机地结合为具有相关性的整体。数字家庭通常要建立两个应用平台:
    第一,必须有一个兼容性强的数字家庭平台(例如:“家庭智能单元”或“家庭网关”),它是“数字家庭”的心脏,也可以理解为是一个家庭信息网络和安全与电器自动化的管理监制中心。有了它,住户可以和家庭内的各种智能化应用功能实现快速的信息沟通,以及远程的遥控操作和控制。建立数字家庭平台,是实现数字家庭最基本的物质条件。
    第二,要求有一个家庭网络平台,它是建立家庭信息网络和控制网络融合的基础,它不仅将宽带网连接到家庭,同时通过家庭网络平台将住宅内的电话网络、电视网络、计算机网络以及家庭自动化监控网络合理的融合在统一的家庭网络平台中。
    真正的数字家庭生活环境需要科技应用和网络的支撑。数字家庭平台和家庭网络平台的整合,将住宅内所有的电脑、电话、电视机、传真、打印机、扫描仪、数码相机、可视对讲摄像头,甚至网络家电通过家庭网络都连接到一体化的智能平台上来。通过集中与分布、有线与无线相结合的方式,实现对所有链接在家庭网络上的信息与通讯终端、家用电器、安全报警装置进行浏览、监视和遥控,最终满足住户对家庭舒适、安全、便捷和环保的现代生活与居住环境的要求。
    “数字家庭”市场广阔
    “数字家庭”的出现将大大改变人们的生活方式、工作方式、并牵动房地产业、装修、物业管理以及IT产业和家电制造业等一大批产业。自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后,美国、加拿大、欧洲、澳大利亚以及新加坡等东南亚经济比较发达的国家和地区先后提出了各种“数字家庭”的解决方案。虽然国外“数字家庭”市场才刚刚启动,却已出现世界众多企业争食“遍地是黄金”的数字家庭市场。
    根据美国一家权威市场调查机构预计,今后两年内将有近1亿的家庭构建家庭网络。在国内海尔、TCL、华为、中兴等一批家电和信息产业公司也将下一代智能家电和通讯产品研发的方向指向“数字家庭”和“网络家电”。因此应用智能化技术,研究和开发“家庭智能化系统产品”是建筑智能化深入发展的方向。
    智能网关产品介绍
    新加坡新电子系统集团公司从1994年进入中国智能建筑市场,专业从事智能建筑的设计,智能化系统产品研发以及智能化系统工程承包。特别是近年来公司将产品研发的重点锁定在“数字家庭”系统产品上,从8X到8XE直到8XG。目前深受市场欢迎的8XE/G可视数字双屏家庭智能化系统产品,广泛应用于北京奥林匹克花园、上海西郊庄园、广州汇景新城、广州山水庭苑、广州中海康城、南国奥林匹克花园、深圳香蜜湖水榭花都等一大批数字社区和“数字家庭”中。
    家庭智能网关(Home Intelligent Gateway)代表着数字家庭智能化与数字化技术应用与发展的趋势和方向。家庭智能网关在应用计算机技术、互联网络科技和自动化控制技术的基础上,全面整合浏览器技术(Web/s)、移动通讯技术(2.5G/3G)、家庭无线局域网技术(802.11)、蓝牙技术(Bluetooth)、红外线技术(IR)以及家庭无线控制技术(HomeRF)。真正将信息(包括监视图像信息)、网络和控制整合在网络化家庭智能网关平台上,住户只要通过一个无线上网的2.5G手机,就可以随心所欲的浏览网络信息、家庭娱乐、拨打电话、发送SMS/MMS简讯,控制家电等。
    数字家庭智能网关(HGW)进一步应用家庭Web/s、2.5G/3G和HomeRF等高新科技,使其更具有与互联网络完全的开放性和与移动通讯系统完全的兼容性,数字家庭智能网关通过各种高速接口将家庭安全报警、照明控制、网络家电、可视对讲、网络摄像机、家庭娱乐设施、电话、电视、计算机以及各种信息和通讯终端都连接到家庭智能网关上来,实现以HGW为核心,将家庭四大中心整合为一体,即家庭信息中心、家庭网络中心、家庭娱乐中心和家庭监控中心。
    住户只要通过一个移动式掌上触摸无线电脑或2.5/3G手机就可以实现网络信息浏览、观赏电视节目、VOD点播、发送SMS/MMS简讯、拨打IP可视电话、显示可视对讲来访者影像及遥控开锁、遥控家庭娱乐设施、调节灯光照度、控制网络家电设备、监视家庭安全状态、显示网络摄像机监控图像。特别是由于HGW具有与2.5G/3G移动通讯系统与设备无线联网的能力。通过多媒体简讯服务(MMS),将影像、语音和文字与手机、网络浏览器和HGW链接在一起,大大增强和扩展了家庭智能化功能和应用范围。数字社区物业管理也可通过家庭智能网关及IC卡身份认证,提供社区电子商务和网上付费等增值服务。通过家庭智能网关真正将传统的电话、电视和电脑的功能与网络和自动化科技应用融为一体,创造出家庭智能化的新生活。
    行业发展需要合力
    智能化与数字化技术在“智能大厦”和“数字家庭”中的应用将大大地推进我国数字化技术应用的发展进程。我国信息化建设已经将数字社区和数字家庭列为重要发展目标。数字家庭将是链接在数字城市、乃至数字地球网络上的一个节点,将使得人与人、人与信息、人与物之间的交流和交互可以是在任何时间、任何地点和任何对象。
    “数字家庭”的出现是信息网络化科技发展的必然。它也必然改变人们的生活方式,将成为人们新生活的一种模式。应用数字化、自动化、智能化技术,是将传统住宅改造为“数字家庭”重要的科技手段和发展方向。“数字家庭”的建设是一个系统工程,要实现家庭智能化的功能,仅仅靠一个网络和家庭网关是不够的,这需要宽带运营商、网络接入商、网络增值服务商、网络设备供应商、网络应用软件开发商以及政府职能部门、社区开发商、物业管理公司、家庭智能设备供应商、网络家电生产商等共同的合作与配合。