智能家居(smart home, home automation)是以住宅爲平台(tái),利用綜合布線(xiàn)技術、網絡通信(xìn)技術、 安全防範技術、自動控制技術、音視頻技術将家居(jū)生活有關的設施集成,構建高效的住宅設施與家(jiā)庭日程事務的管理系統,提升家居安全性、便利性、舒适性、藝術性(xìng),并實現(xiàn)環(huán)保節能的居住環境 [1] 。
2023年4月(yuè)4日,QuestMobile數據顯示,截至2023年2月,智能家居APP月活用戶(hù)規模爲2.65億。
[20] 所謂的智能(néng)家居,是以住宅(zhái)爲平台,利用綜合布(bù)線技術、網絡通信技術、安全防範技術、自動控制技術、音視頻技術,将家居生活相(xiàng)關的設備集成起來(lái),構建可集中管理、智能控制的(de)住宅設施管理系統,從而(ér)提升家居的安全性、便利(lì)性、舒适性、藝術性,并實現環保(bǎo)節能的居住環境.換句話說,智能家居并不是一個(gè)單一的産品,而是通過技術手段(duàn)将家中所有的産品連接成一個(gè)有機的系統,主人可随時(shí)随地控制該系統.
[19] 智能家居是在(zài)互聯網影響之下物聯化的體現。智(zhì)能家居通過物聯網技術将家中的各種設備(如音視頻設備、
照明系統、窗簾控(kòng)制、空(kōng)調控制、
安(ān)防系(xì)統、數字影院系統、
影(yǐng)音服(fú)務器、
影櫃系統、網絡家電等(děng))連接到一起,提供家電控制、照明控制(zhì)、電話遠程控制(zhì)、室内外遙控、防(fáng)盜報警、
環境監測、暖通控制、紅(hóng)外轉發以及可(kě)編程定時控制等多種功能和手段(duàn)。與普通家居相比,智能家居不僅具有傳統的居住功能,兼備建築、網(wǎng)絡通信、信息家電、設備自動化,提(tí)供全方位的信息交(jiāo)互功能,甚至(zhì)爲各種能源費用節約資金
[2] 。
智能家居的概念起源很早,但一(yī)直未有具體的建(jiàn)築案例出現,直到1984年美國聯合科技公司(United Technologies Building System)将建築設(shè)備信息化、整合化概(gài)念應用于美國康涅狄格州(Connecticut)哈特佛(fó)市(shì)(Hartford)的(de)CityPlaceBuilding時,才(cái)出(chū)現了首棟的“智能型建(jiàn)築”,從此揭開了全世界争相建造智(zhì)能
家居(jū)派的序幕
[2] 。
家庭自動(dòng)化
家(jiā)庭自動化系(xì)指利用微處理電子技術,來集成或控制家中的電(diàn)子電器産品或系統,例如:照明燈、咖啡(fēi)爐、電腦設備、保安系統、暖氣及冷氣系統、視訊及音響系統等。家庭自動化系統主(zhǔ)要是以一個(gè)中央微處理機接收來自相關電子電器産品(外(wài)界環境因素的變化,如太陽初升或(huò)西落等所造成的光線變化等)的訊息後,再以既(jì)定的程序發送适當的信息給其它電子電器産品。中央微(wēi)處(chù)理機(jī)必須透過許多界面(miàn)來控制家中的電器(qì)産品,這些界面可以是(shì)鍵盤,也可以是觸摸式熒(yíng)幕、按(àn)鈕、
電腦、電話機、遙控(kòng)器(qì)等;消費者可發送(sòng)信号至中央微處理機,或(huò)接收來自中央微處理機的訊号
[3] 。
家庭自動化是智能家(jiā)居的一個重要系統,在智(zhì)能家居剛出現時,家庭自動化甚至就等同于智能家居(jū),它仍是智能家居的核心之一,但随着網絡技術有(yǒu)智能家居的普遍應(yīng)用,網絡家電/信息家電的成(chéng)熟(shú),家庭自動化(huà)的許多(duō)産品功能将融入到這些新産品(pǐn)中(zhōng)去,從而使單(dān)純(chún)的家庭自動化産品在系統設計中越(yuè)來越少,其核心地位也将被家庭網絡/家庭信息系統(tǒng)所代替。它将作爲家庭網絡中的控制網絡部(bù)份在智能家居中發揮作用
[3] 。
家庭網絡
首先要把這個家庭網絡和純粹的“家庭局域網(wǎng)”分開來,它是指連接家庭裏的
PC、各種外設及與因特網互聯的網絡系統(tǒng),它隻是家(jiā)庭網絡的(de)一個(gè)組成部份。家庭網絡是在(zài)家庭範圍内(可擴展至鄰居,小區)将PC、
家(jiā)電、
安全系統、
照明(míng)系統和
廣域網相連接的一種新(xīn)技術。 當前在家庭網絡所采用的(de)連接技術可以分爲“有線”和“無(wú)線”兩大類。有(yǒu)線方案主要包括:雙絞線或同軸電纜連接、電話線(xiàn)連接、電力線連(lián)接等;無線方案主要(yào)包括:紅外線連接、無線電連接、基(jī)于(yú)RF技術的連接和基(jī)于
PC的無線連接等
[4] 。
家庭網(wǎng)絡相比起傳統的辦公網絡來說(shuō),加(jiā)入了很多家庭應用産品和系統,如家(jiā)電設備、照明系統,因此相應技術标準也錯(cuò)綜複雜
[4] 。
網絡家電
網絡家電是将普通家用電器利用數字技術、網絡技術及智能控(kòng)制技術設計改進的新型家(jiā)電産品。網絡家電(diàn)可(kě)以實現互聯組成一個家庭内部網(wǎng)絡(luò),同時(shí)這個家庭網絡又可以與外部互聯網相連接。可見,網絡家電技術包括兩個層面:首先就是家電之(zhī)間的互連問題(tí),也就是使不同(tóng)家電(diàn)之(zhī)間(jiān)能夠互相識别,協同工作。第二個層面是解(jiě)決家電網絡與外部網(wǎng)絡的通信,使家(jiā)庭中(zhōng)的家電網絡真(zhēn)正成爲外部網(wǎng)絡的延伸
[5] 。
要實現(xiàn)家電間互聯和信息交換,就需要(yào)解決(jué):1. 描述家(jiā)電的工作特性的産品模型,使得數據(jù)的交換具有特定含義;2. 信(xìn)息傳(chuán)輸的網絡媒介。在解決網絡媒介這一難點中,可選擇的方案有:電力線、
無線射頻、雙絞線、同(tóng)軸電(diàn)纜、
紅外線、
光纖。認爲(wèi)比(bǐ)較可行的網絡(luò)家(jiā)電包括網絡冰箱(xiāng)、網絡空調、網絡洗衣機、網絡熱水器、網絡微波爐、網(wǎng)絡炊具等。網絡家電(diàn)未來的方向也是充分融合到家庭網絡中去
[5] 。
信息家電
信息家電應該是一種價格(gé)低廉、操作簡(jiǎn)便、 實用性強、帶有
PC主要功能的家電(diàn)産品。利(lì)用
電腦、電信和電子技術與傳統家電(包括白色家(jiā)電:電冰箱(xiāng)、洗衣機、微波爐(lú)等和黑色家電:電視機、錄(lù)像機、音響、VCD、DVD等)相(xiàng)結合的創(chuàng)新産品, 是爲數字化與網絡技(jì)術更廣泛地深入家庭生活而(ér)設計的新型家(jiā)用電器,信息家電包括PC、機(jī)頂盒、HPC、超級
VCD、無(wú)線數據(jù)通信(xìn)設備、WEBTV、INTERNET電話等等,所有能夠通過網絡(luò)系統交互信息的家(jiā)電産品,都可以稱之(zhī)爲信息家電。音頻、視頻和通信設備是信息家電的主要組成部分。另一方面(miàn), 在傳統家電的基礎上,将信息技術融入傳統的家電當中,使其功能更加強大,使用更(gèng)加簡單、方便和(hé)實用,爲家庭生活創造更(gèng)高品質的生活環境(jìng)。比如模拟電視發展(zhǎn)成數(shù)字電視,VCD變成DVD,電冰箱、洗衣機、微波爐(lú)等(děng)也将會變成數字化、網絡化、智能化的信息家電
[6] 。
從(cóng)廣義的(de)分類來看,信息家電産品實際上包(bāo)含了網絡(luò)家電産品,但如(rú)果從狹義的定義來界定(dìng),我們可以這樣做一簡單分類:信息家電更多的指帶有嵌入式處理器的小型家用(個(gè)人用)信息(xī)設備(bèi),它的基本特征是與網絡(主要指互(hù)聯網)相連而有一些(xiē)具體功能,可以是成套産品,也可以是一個輔助配件。而網絡(luò)家電則(zé)指一個(gè)具有網絡操作功能的家電類産品,這種家電(diàn)可以理解是我們原來普(pǔ)通家電産品(pǐn)的升級
[6] 。
智能家居網絡随着集成技術、通信技術、互操作能力和布線标準(zhǔn)的實現而不斷改進(jìn)。它涉及對家庭網絡内所有的智能家具、設備和系統的操作、管理以(yǐ)及集成技術(shù)的應用
[7] 。其(qí)技術特點表現如下:
1.通(tōng)過家庭(tíng)網關及其
系(xì)統軟件建立智能家居平台系統
家庭網關是智能家居局(jú)域網的核(hé)心部分,主要完成家庭内部網絡各種不同(tóng)通信協議之間的轉換和
信息共享(xiǎng),以及與外部(bù)通信網絡之間的數據交(jiāo)換功能,同時網(wǎng)關(guān)還負責家庭智能設備的管(guǎn)理和控制
[8] 。
2.統一的平台(tái)
用
計算機技術(shù)、
微電子技術、
通信(xìn)技術,家庭智能終端将家庭智能化的(de)所有功能集成起(qǐ)來,使智能家居建立在一個統一的平台之上。首先,實現家庭内部網絡與外部網絡之間的(de)數據交互;其次,還要
保證能夠(gòu)識别通過網絡傳輸的指令是合法的指令,而不是(shì)“黑客”的非法入侵。因此,家庭智能終端既(jì)是家庭信(xìn)息的交通樞紐,又是信息化(huà)家庭的“保護神”
[9] 。
3.通過外(wài)部擴展模(mó)塊實現與家電的互連(lián)
爲實現家用電器的集中控制和遠程控制(zhì)功能,家庭智能網關通過有線或無線的方式,按照特定的(de)通信協(xié)議,借助外部擴展模(mó)塊控制家電或照明(míng)設備
[10] 。
4.嵌入式系統的(de)應用
以往的家庭智能終(zhōng)端絕大多數(shù)是(shì)由單片機控制的。随着新功能的增加和性能的提升,将處理(lǐ)能力大大增強的具有網(wǎng)絡功(gōng)能的嵌入式操作系統和單片(piàn)機(jī)的控制軟件程序(xù)做了相應(yīng)的調整,使之有機地結合成完整的
嵌入式系統 [11] 。
智能家居作爲一個新生産業,處于一個導入期與(yǔ)成長期的臨界點,市場(chǎng)消費觀念還未形成,但(dàn)随着智能家居市(shì)場推(tuī)廣普及的進一(yī)步落(luò)實,培(péi)育起消費者的使用習慣,智能(néng)家居市場的(de)消費潛力必然是巨大的,産(chǎn)業前景光明(míng)。智能家居在中國的發展經曆的四個(gè)階段,分别是萌(méng)芽期、開創期、徘徊期、融合演變期
[12] 。
萌(méng)芽期
(1994年-1999年)這是智能家(jiā)居第一個發展階段,整個行業(yè)還處在一個概念(niàn)熟悉、産品認知的階段(duàn),這時(shí)沒有出現專業的智能家居生産廠商,隻有深(shēn)圳有一兩(liǎng)家從事美國X-10智能家居代理銷售的公司從事進口(kǒu)零售業務,産品多銷售給居住國内(nèi)的歐美用戶
[12] 。
開創期
(2000年-2005年)先(xiān)後成立了五十多(duō)家(jiā)智能家(jiā)居研發生産(chǎn)企業,主要集中在深(shēn)圳、上(shàng)海、天津、北京、杭州、廈門等地。智能家(jiā)居的市場(chǎng)營銷、技術(shù)培訓體系逐漸完善(shàn)起來,此階段,國外智能家居産品基本沒有進入國(guó)内市場
[12] 。
徘徊(huái)期
(2006-2010年)2005年以後(hòu),由于上一階段智能家居企業的野蠻成長和惡性競争,給智能家居行業帶來了極大的負面(miàn)影響(xiǎng):包括過分誇(kuā)大智能家居的功能而實際上無法達到這個效果、廠(chǎng)商隻顧發展代理商卻忽略了(le)對(duì)代(dài)理商的培訓和扶持(chí)導緻代理商經營困(kùn)難、産品不穩定導緻(zhì)用戶高投訴率。行業用戶、媒體開始(shǐ)質疑智能家居的實際效果,由原來的鼓吹變得謹慎,市場銷售也(yě)幾年出來(lái)增長(zhǎng)減緩甚至部分區域(yù)出現(xiàn)了銷售額(é)下降的現象。2005年-2007年,大約有20多家智能家居生産企業退(tuì)出了這一市場,各(gè)地代理商結業轉(zhuǎn)行的也不在少數。許多堅(jiān)持下來的智能家(jiā)居企(qǐ)業,在(zài)這幾年也經曆了縮減規模的痛苦。正在這一時期,國外的智(zhì)能家居品(pǐn)牌卻暗中布局進入了中國市場,而活躍在市場上的國外(wài)主(zhǔ)要智能家居品牌都是這一時期進入中國市場的,如
羅格朗、霍尼韋爾、
施耐德、Control4等。國内部分存活下來的(de)企業也逐漸找到(dào)自己的發展(zhǎn)方(fāng)向,例如天津瑞朗,青島愛爾豪(háo)斯,
海爾,科道等,用X10,深圳索科特做了空調遠程控制,成爲(wèi)工業智控(kòng)的廠家
[12] 。
融合演變(biàn)期
(2011-2020年)進入2011年以來,市場明顯看(kàn)到了增長的勢頭,而且大的行(háng)業背(bèi)景是房地産受到調控。智能家居的(de)放量增長說明智(zhì)能家居行業進入了一個拐點,由(yóu)徘徊(huái)期進入了新一輪的融(róng)合(hé)演變期。接下來的三(sān)到五(wǔ)年,智能家居一方面進入一個相對(duì)快速的發展階段,另一方面協議與技術标準開始主動互通(tōng)和融(róng)合,行業并購現象開始出(chū)來甚至成爲主流。
接下來的五(wǔ)到十年,将是智能家居行業發展極爲(wèi)快速,但也是最不可琢(zhuó)磨的時期,由于(yú)住宅家庭成爲各(gè)行業争奪的焦點市場,智能(néng)家居作爲一個承接平台成爲各方力量首先争奪的目标。但不管如何發展,這個階(jiē)段國内會誕生多家年銷售(shòu)額上百億元的智能家居企業
[12] 。
爆發期
(2020年以後)各大廠商已(yǐ)開始(shǐ)密集布局智能家居,盡(jìn)管從産業來看,還沒有特别成功、特别能代表整個行業的案例顯現,這預示着行業(yè)發展仍處于探索階段,但越來(lái)越多的廠商開始介入和參與已使得外(wài)界意識到,智能家居未來已(yǐ)不可逆(nì)轉,智能家居企(qǐ)業如何發展自身優(yōu)勢(shì)和其他(tā)領域的資源整合,成爲企業乃至(zhì)行業的“站穩(wěn)”要素
[12] 。
2023年4月4日,QuestMobile數據顯示,截至2023年2月,智能家(jiā)居APP月活用(yòng)戶規模爲2.65億,在所有智能設備APP月活用戶中占比近80%。截至2023年2月,智能家居(jū)綜合管理類APP月活用戶規(guī)模達1.46億,同比增長28.3%
[20] 衡量一個智能(néng)家居系統的成功(gōng)與否,并非(fēi)僅僅(jǐn)取決于智能化系統的多少、系統的先進性或集成度,而是取(qǔ)決于系統的設計和配置是否經濟合理并且系統能(néng)否成功運行,系統的(de)使用(yòng)、管理和維護是否方便,系統或産品的技術是否成熟适用,換句話(huà)說,就是如何以最少的投入、最簡便的實現途徑來換取最大的功效(xiào),實現便捷高質量的生活
[13] 。爲了實現上述目标,智能家居系統設(shè)計時要遵循以下原則:
實用便利
智能家居最(zuì)基本的目标是爲人們提供一個舒适、安(ān)全、方便和高效的生活環境。對智能家居産品來說,最重要的是以(yǐ)實(shí)用爲核心,摒棄(qì)掉那些華(huá)而不實,隻能充作擺設的功能,産品以實用(yòng)性、易用性和人性化爲(wèi)主
[14] 。
在設計智能家居(jū)系統時,應根據用戶對智能家居功能的需求,整合以(yǐ)下(xià)最實用最基本的家居控制功(gōng)能:包括智能家電控制、
智能燈(dēng)光(guāng)控制、電動窗簾控制、
防盜報警、門(mén)禁對講、煤(méi)氣洩露(lù)等,同時(shí)還可以拓(tuò)展諸如三(sān)表抄送、視(shì)頻點播等服務增值功能。對很(hěn)多個性化智能家居的控制方式很豐富多樣,比如:本地控制(zhì)、遙控控制、集(jí)中控制(zhì)、手(shǒu)機遠程(chéng)控制、感應控制、網絡(luò)控制、定時控制等等,其本意是(shì)讓人們擺脫繁瑣的事務,提高效率,如果操作過程和程(chéng)序設(shè)置過于繁瑣,容易讓用戶産生排斥心理(lǐ)。所以在對智能家居(jū)的設(shè)計時一定要充分考(kǎo)慮到用戶體驗,注重操作的便利(lì)化和直觀性,最好(hǎo)能采(cǎi)用圖形圖像化的控制界面,讓(ràng)操作所見即所得(dé)
[14] 。
标準性
智能家居系統方案的設計應依照國家和地區(qū)的有關标(biāo)準進(jìn)行(háng),确保系統的擴充性和擴展性,在系統傳輸上采用标準的
TCP/IP協議(yì)網絡技術(shù),保證不同産商 之間系統可以兼容與(yǔ)互(hù)聯。系統的(de)前端設(shè)備是多功能的、開(kāi)放的、可以擴展的設備。如系統主機、終端與模(mó)塊采用标準化接口設計(jì),爲家居智能系統外部廠商提供集(jí)成的平台,而且其功(gōng)能可以擴展,當需要增加功能時,不必(bì)再開挖管網,簡(jiǎn)單可靠、方便節約。設計選用(yòng)的系統和産(chǎn)品能夠使本系統與未來不(bú)斷發展的第三方受控設備進行互通互(hù)連
[15] 。
方便性
家庭智能化有一個顯着的特點,就是安裝、調試(shì)與維護的工作量(liàng)非常大,需要大量的人力物力投入,成爲制(zhì)約行業發展的瓶頸。針對(duì)這個問題,系統在設計時, 就應(yīng)考慮安裝與維(wéi)護的方便(biàn)性,比如系統可以通過
Internet遠程調試與(yǔ)維護。通過網絡,不僅使住戶能夠實現家庭智(zhì)能化系統的控制功能,還(hái)允許工程人員在(zài)遠程檢查系統的工作狀況,對系統出現的故(gù)障(zhàng)進行(háng)診斷。這樣(yàng),系統設置與版本更新可(kě)以在(zài)異地進行,從而大大方便了系(xì)統的應用與維護,提高了響應(yīng)速度(dù),降低了維護成(chéng)本
[15] 。
輕巧型
“輕(qīng)巧”型智能家居産品顧名思義它是一種輕量級的智能家居系統。“簡單(dān)”、“實用”、“靈巧”是它的最主要特點,也是其與傳統智能家居系統最大的區别。所以(yǐ)我們(men)一般把無需施工(gōng)部署,功能可自由搭配組合且價格相對(duì)便宜可直接面對(duì)最終消費者(zhě)銷售的智能家居産(chǎn)品稱爲“輕(qīng)巧”型智能(néng)家居産品
[16] 。
(1)制定關于智能家居的标準。标(biāo)準之争實質是市場之争,多年前發達國家就(jiù)有了智能家居的概念和(hé)标準,當時的标準偏重于安防,随着(zhe)通信技術和 網絡技術的發展,傳統的建築産(chǎn)業 與IT産(chǎn)業有了深度(dù)的融合,智能家居 的概念才得以真正發展。中國的居住環境與發達國家不(bú)同,中國的智能小(xiǎo)區概念(niàn)及其實施标準更帶有很強的中國特色。加入(rù)
WTO後,中國的行業管理正在與國際接(jiē)軌,以行業(yè)協會爲龍(lóng)頭推進标準(zhǔn)化進程,加強行業管理(lǐ)将是今後的重(zhòng)點
[17] 。
(2)産品标準化—— 行業發展(zhǎn)的必由之(zhī)路。
目前,中國境(jìng)内(nèi)的家居(jū)智能(néng)控制系統産品很多,據估(gū)計有數百個品種,小至三、五個人的小公司,大至幾千人 的國(guó)企,都(dōu)有人涉足家居智能化産(chǎn)品的研發、生産。于是,中國就産(chǎn)生了幾百個互不兼容(róng)的标準,至今還沒有一個能夠占領國(guó)内市場 10%的(de)家居智能(néng)控制系統(tǒng)産品。随着(zhe)市場競争的加(jiā)劇,大部分中小企業會被(bèi)迫退出這個市場 ,但他們已安裝在各地(dì)的小區内的(de)産品将(jiāng)無(wú)備品備(bèi)件可供維修,受害者當然是業主或(huò)用戶。這将是一種(zhǒng)十(shí)分可(kě)怕的情景。由此可見,推進标準化進程是智能化行(háng)業的必由之路,也是當務之急
[17] 。
(3)個性化(huà)—— 家(jiā)居智能(néng)控制系統的生命所在。
在公衆生活的模式中,家居生活是最能體現個性化的,無法用一(yī)種标準程式去約定大家(jiā)的家庭生活,而隻能去适應它。這就決定個性(xìng)化是家居智能控(kòng)制系統的生命所(suǒ)在
[17] 。
(4)家電化—— 家居智(zhì)能化控制系(xì)統的發展方向。
家居智能控制産品有些已變成了家用電器,有些正在變成 家用電器,IT廠商(shāng)和家電廠(chǎng)商傾力(lì)推(tuī)出的“網絡家電”就是(shì)網絡與家電結合的産物
[17] 。
環境控制和安全規範
智能家居本身建設的目的就是爲了給人們提供安全、舒(shū)适的生活環境,但是由于(yú)目前的智能(néng)化家居系統在這個方面顯現出許多不足之處,因爲(wèi)未來智能家居的發展必然在這個方面開展完善工作,并将這個理念貫穿到家居生活中各個系統之中,比如影(yǐng)音(yīn)設備、溫度調控、安全控制等,對于這個方面還要完成遠程與(yǔ)集中控制并行的任(rèn)務,确保整個家(jiā)居生活體現出更加人性化的特點
[18] 。
新技術新(xīn)領域的應用
智能家居在未來的發展過程爲了适應當時的(de)發展(zhǎn)狀況,必然會和還沒有與之進行結合的新技術進行融合,
IPv6等新(xīn)型通信技術的發展将(jiāng)會起到重要的促進作用, 智能(néng)家居的控制方(fāng)面将(jiāng)會引發IT行業的發展新風潮;另外,智能家(jiā)居系統在得到改進之後(hòu),能夠在商業化的氛圍中進行應用,從而拓寬其(qí)應用範(fàn)圍,這種情況會使得(dé)智能家居的市場也随之出現大範(fàn)圍的擴展
[18] 。
和智能電網相結合
在中(zhōng)國,
智能電(diàn)網的建設有其根本(běn)需(xū)求(qiú),将對整個住宅的各種智能化設施服務,在對電力方面進行服務的過程中,還可以對智(zhì)能家居(jū)的網絡形成滲透作用,使用智能電網的(de)用戶,如果同時也在享受智能家居(jū)的服(fú)務,那麽他的需求(qiú)就是兩者之間可以建立其一個有效的緊密通信, 能夠對智能(néng)家居與智能電網相結合的各種信(xìn)息進行統籌之後,進行實(shí)際的有(yǒu)效管理