智能家居集成控制總線技術(shù)要求起草單位

武漢光谷數(shù)字家庭研究院有限公司、武漢市標(biāo)準(zhǔn)化研究院、湖北省電子信息產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)院。

蔡慶華、黃青、陳曉、龐奧、吳善農(nóng)、鄒黎、田廣禮、任雯菁、劉穎涓。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于智能家居集成控制總線的產(chǎn)品研制和智慧家庭新建、改建的項(xiàng)目集成。

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了智能家居集成控制總線的技術(shù)要求，包括總則和總體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能要求、路由控制設(shè)備、智能主控器、集控器等。

3.1 小區(qū)智能化的核心是家庭智能化

小區(qū)的智能化，涉及小區(qū)的周邊、小區(qū)內(nèi)以及住戶家庭的智能化：在智能化住宅小區(qū)的周邊及內(nèi)部設(shè)置安全防范系統(tǒng)，并在家庭內(nèi)設(shè)置可視對(duì)講、防盜報(bào)警控測(cè)器、緊急求助和報(bào)警按鈕、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警等家庭安全防范系統(tǒng)，設(shè)置三表（或四表）出戶計(jì)量系統(tǒng)，家電控制以及電視、電話和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，為住戶需求的高速通信提供可能。家庭智能化部分與信戶生活息息相關(guān)，不但滿足了住戶生活的舒適性、便利性，改善住戶居住環(huán)境，提高住戶生活水平，改變住戶生活方式，是小區(qū)智能化的核心。

家庭內(nèi)大多數(shù)的子系統(tǒng)和設(shè)備都以通過智能家庭網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(luò)上發(fā)送信息。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和控制平臺(tái)，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，是研究智能家庭網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。

3.2智能家居集成平臺(tái)系統(tǒng)

3.2.1智能家居

智能家居是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的名種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通的家居相比，智能家居不公具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的空話生活空間；還由原來的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，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，甚至為各種能源支出節(jié)約資金。

智能家居的基本目標(biāo)是：將家庭中各種與信息相關(guān)的通信設(shè)備，家用電器和家庭保安裝置通過家庭總線技術(shù)（HBS）連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，交保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。

3.2.2 智能家居平臺(tái)系統(tǒng)的主要功能

作為小區(qū)智能化系統(tǒng)的核心，智能家居平臺(tái)系統(tǒng)通過其核心設(shè)備――家庭智能終端來實(shí)現(xiàn)家庭智能化的功能。家庭智能終端是來實(shí)現(xiàn)家庭智能化的功能。家庭智能終端是智能家成的心臟，通過它實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集、信息輸入、邏輯處理、信息輸出、聯(lián)動(dòng)控制等功能。

家庭智能終端的功能如下：

（1） 家庭安防：安全是居民對(duì)智能家居的首要要求，家庭安防由此成為智能家居的首要組成部分。家庭安防報(bào)警、門窗磁報(bào)警、緊急求助報(bào)警、燃?xì)庑孤﹫?bào)警、火災(zāi)報(bào)警等。當(dāng)家庭智能終端處于布防狀態(tài)時(shí)，紅外探頭探測(cè)到家中有人走動(dòng)，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警，通過蜂鳴器和語音實(shí)現(xiàn)本地報(bào)警；同時(shí)，報(bào)警信息報(bào)到物業(yè)管理中心，還可以自動(dòng)撥號(hào)到主人的手機(jī)或電話上。

（2） 可視對(duì)講：通過集成與顯示技術(shù)，家庭智能終端上集成了可視對(duì)講功能，無需另外設(shè)置室內(nèi)分機(jī)即可實(shí)現(xiàn)可視對(duì)講的功能。

（3） 遠(yuǎn)程抄表：水、電、氣表的遠(yuǎn)程自動(dòng)抄收計(jì)費(fèi)是物業(yè)管理的一個(gè)重要部分，它的實(shí)現(xiàn)解決了入戶抄表的低效率、干擾性和不安全因素。

（4） 網(wǎng)絡(luò)家電：網(wǎng)絡(luò)家電是智能家居集成系統(tǒng)的重要組成和支持部分，代表著家庭智能化的發(fā)展方向。通過統(tǒng)一的家電聯(lián)網(wǎng)接口，將網(wǎng)絡(luò)家電與家庭智能終端相連，組成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障遠(yuǎn)程診斷等功能。

（5） 家庭短信：物業(yè)管理中心與家庭智能終端聯(lián)網(wǎng)，對(duì)住戶發(fā)布信息，住戶可通過家庭智能終端的交互界面選擇物業(yè)管理公司提供的各種服務(wù)。

（6） 物業(yè)報(bào)修：通過家庭智能終端可以向物業(yè)管理部門申請(qǐng)維修、預(yù)訂等指定社區(qū)服務(wù)。

3.2.3 智能家居平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

智能家庭網(wǎng)絡(luò)隨著集成技術(shù)、通信技術(shù)、互操作能力和布線標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)而不斷改進(jìn)，它涉及到對(duì)家庭網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的智能器具、設(shè)備和系統(tǒng)的操作、管理，以及集成技術(shù)的應(yīng)用。

（1） 通過家庭網(wǎng)關(guān)――家庭智能終端及其系統(tǒng)軟件建立家居智能平臺(tái)系統(tǒng)。

家庭網(wǎng)磁是智能家庭局域網(wǎng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各咱不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時(shí)網(wǎng)關(guān)一般還負(fù)責(zé)家庭智能設(shè)備的管理和控制。

用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)，家庭智能終端（家庭網(wǎng)關(guān)）將家庭智能化的幾乎所有功能集成起來，使智能家居建立在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)之上。首先，家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的輿通暢、準(zhǔn)確；其次，還要保證能夠識(shí)別能過網(wǎng)絡(luò)輿過來的指令是合法的布不是“黑客”的非法入侵。因此，家庭智能終端既是家庭信息的交通樞紐，又是信息化家庭的保護(hù)神。

（2） 通過通信模塊實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)家電的互聯(lián)

為實(shí)現(xiàn)家用電器的網(wǎng)絡(luò)功能，每臺(tái)家電 都要擁有通信模塊。對(duì)于不同的物理輿介質(zhì)，需要有不同的通信模塊，通信模塊是傳統(tǒng)家電升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)家電的接口。為保證各家電之間以及以及家電網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)之間的正確通信，必須制訂一套完整的通信協(xié)議。

（3） 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用

傳統(tǒng)的家用電器絕大多數(shù)是由單片機(jī)控制，從傳統(tǒng)家電升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)家電之后，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和家電控制系統(tǒng)的無縫連接，將具有網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式軟件和單片機(jī)的控制軟件程序作了相應(yīng)的調(diào)整，使之有機(jī)地結(jié)合成完整的嵌入式系統(tǒng)。

3.2.4家庭自動(dòng)化（Home Automatiom）

家庭自動(dòng)化是指利用微處理電子技術(shù)，來集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)（如照明燈、空調(diào)、熱水器、電腦設(shè)備、保安系統(tǒng)、視訊及音響系統(tǒng)等）。家庭化系統(tǒng)主要是以一個(gè)中央微處理機(jī)（Central Processor Unit CPU）接收來自相關(guān)電子電器產(chǎn)品的信息后，再以既定的程序發(fā)送適當(dāng)?shù)男畔⒔o其它電子電器產(chǎn)品。中央微處理機(jī)必須透過許多界面來控制家中的電器產(chǎn)品，這些界面可以是鍵盤，也可以是觸摸式屏幕、按鈕、電腦、電話機(jī)、遙控器等；消費(fèi)者者可發(fā)送信號(hào)中央微處理機(jī)，或接收來自中央微處理機(jī)的信號(hào)。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)家電的逐步成熟，家庭自動(dòng)化的許多功能將融入到這些新產(chǎn)品中去。可見，家庭自動(dòng)化是智能家居的研究方向。

結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)的發(fā)展和人類對(duì)居信環(huán)境的要求，可以預(yù)見未來的智能家居將以下功能：收發(fā)和保存信息；管理個(gè)人或家庭的經(jīng)濟(jì)情況；管理家庭的通信需求；管理電源和設(shè)備的使用；提供安全和可靠的環(huán)境；無需維護(hù)的運(yùn)行；簡(jiǎn)單的操作；可根據(jù)個(gè)人或家庭生活方式定制。

3.3網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)家電是將普通家電器利用數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能控制技術(shù)設(shè)計(jì)的新型家電產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)家是可以互聯(lián)成一個(gè)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)又可以與外部互聯(lián)網(wǎng)相連，從而形成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)。

可見，網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)包括兩層面：首先就是家電之間的互聯(lián)問題，也就是使不同家電之間能夠互相識(shí)別，協(xié)同工作。第二個(gè)層面是解決家電網(wǎng)絡(luò)與家庭網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)的通信，使家庭中的家電網(wǎng)絡(luò)真正成為家庭網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)的延伸。

海爾集團(tuán)根據(jù)社區(qū)智能化及家電的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合小區(qū)智能化技術(shù)以及家電網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，開發(fā)了包括家庭網(wǎng)關(guān)（家庭智能終端）、網(wǎng)絡(luò)空高、網(wǎng)絡(luò)熱水器、網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)洗碗機(jī)、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)微波爐等在內(nèi)的全系列網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品，技術(shù)先進(jìn)。

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)功能

海爾的網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品具有以下主要功能：

（1） 遠(yuǎn)程控制：通過遠(yuǎn)程的電腦電話、手機(jī)，便可以對(duì)家中的熱水器、空調(diào)等電器進(jìn)行操作。如進(jìn)行空調(diào)、熱水器的遠(yuǎn)程開關(guān)，溫度等的調(diào)節(jié)。

（2） 遠(yuǎn)程查詢：通過遠(yuǎn)程的電腦，可以查詢家中電器的工作狀態(tài)，如空調(diào)、熱水器等是否關(guān)閉。

（3） 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的集中統(tǒng)一控制與管理：如可以科學(xué)分配電力等能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)供電，合理調(diào)配大功率電器的協(xié)調(diào)運(yùn)行。

（4） 可以實(shí)現(xiàn)故障信息自動(dòng)論斷、反饋：家電的故障信息以及使用不正確的信息可以自動(dòng)論斷、并反饋到服務(wù)中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使廠家能立即為用戶提供遠(yuǎn)程或上門服務(wù)。

（5） 生活模式控制：連在家庭網(wǎng)絡(luò)上的電器，可以根據(jù)主人的生活規(guī)律和生活習(xí)慣，通過自學(xué)習(xí)，自動(dòng)啟停、自動(dòng)改變運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而大大簡(jiǎn)化操作，方便人們的日常生活，提高生活質(zhì)量。

3.3.2 海爾網(wǎng)絡(luò)家電 系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

海爾網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，是家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、家電控制技術(shù)、社區(qū)智能化技術(shù)等互相結(jié)合的產(chǎn)物。它從滿足用戶需求的角度出發(fā)，采用了國(guó)際上成熟的基礎(chǔ)技術(shù)，完成了以上技術(shù)跨學(xué)科整合。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制和家電的互操作，必須解決家庭組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)接入問題。與企業(yè)網(wǎng)不同，家庭組網(wǎng)還面臨著一些技術(shù)問題，如用戶的聯(lián)網(wǎng)要求必須價(jià)格低廉、易于安裝、配置和使用，不需要很多技術(shù)維護(hù)知識(shí)等，同時(shí)，家庭聯(lián)網(wǎng)還必須考慮物理傳輸介質(zhì)的問題，使新建住宅和老式住宅均可以方便地組網(wǎng)。

從網(wǎng)絡(luò)通信的角度看，家庭網(wǎng)絡(luò)包含了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳送層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層共七層結(jié)構(gòu)：物理層的目的是將原始比特流從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)家電運(yùn)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)家電；數(shù)據(jù)鏈路層主要討論在數(shù)據(jù)鏈路上幀流的傳輸問題；網(wǎng)絡(luò)層主要處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸；傳送層的任務(wù)是提供可靠的、經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)從源頭到目的地之間的傳輸；會(huì)話層主要控制用戶間的會(huì)話；表示層主要處理應(yīng)用實(shí)體間交換數(shù)據(jù)的語法，其目的是解決格式和數(shù)據(jù)表示的差別；應(yīng)用層就用進(jìn)程提供訪問OSI環(huán)境的方法。

網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸介質(zhì)有雙絞線、電線載波和無線（RF）等。針對(duì)不同的物理傳輸介質(zhì)，國(guó)際上天形成相應(yīng)的家電互聯(lián)技術(shù)規(guī)范或協(xié)議，其中有代表性的有：LonWorks、CEBus、HomePNA、HomeRF等。LonWorks完整的七支協(xié)議，支持上述三種物理傳輸介質(zhì)，用于各行各業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢允强偩€型的，也可以是其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。協(xié)議都包括在其神經(jīng)元芯片中。CEBus(EIA600)是一個(gè)開發(fā)式的標(biāo)準(zhǔn)，支持電力線載波、雙絞線、無線（RF）及電纜通信，主控制器完成高層應(yīng)用和網(wǎng)管功能，它與數(shù)據(jù)鏈路層核心控制器以及物理層收發(fā)信機(jī)相連。HomePNA(家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟)意在采肜單一通用的電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，迅速為市場(chǎng)提供一系列家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案。其物理層采頻分多路復(fù)用（FDM）方式，用戶使用符合HomePNA規(guī)范的產(chǎn)品，可以利用現(xiàn)存的電話線連接計(jì)算機(jī)和其他家用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)共享Internet訪問、共享數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序以及共享我設(shè)，與此同時(shí)還可以進(jìn)行正常電話通話。