智能家居集成控制總線技術(shù)要求起草人

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

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)督檢驗院。

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)置可視對講、防盜報警控測器、緊急求助和報警按鈕、可燃?xì)怏w探測報警等家庭安全防范系統(tǒng)，設(shè)置三表（或四表）出戶計量系統(tǒng)，家電控制以及電視、電話和計算機網(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)實現(xiàn)自動化。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，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智能家居集成平臺系統(tǒng)

3.2.1智能家居

智能家居是指利用先進的計算機技術(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；還由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，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）連接到一個家庭智能化系統(tǒng)上進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，智能家居平臺系統(tǒng)通過其核心設(shè)備――家庭智能終端來實現(xiàn)家庭智能化的功能。家庭智能終端是來實現(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。家庭安防報警、門窗磁報警、緊急求助報警、燃?xì)庑孤﹫缶?、火?zāi)報警等。當(dāng)家庭智能終端處于布防狀態(tài)時，紅外探頭探測到家中有人走動，就會自動報警，通過蜂鳴器和語音實現(xiàn)本地報警；同時，報警信息報到物業(yè)管理中心，還可以自動撥號到主人的手機或電話上。

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

（3） 遠程抄表：水、電、氣表的遠程自動抄收計費是物業(yè)管理的一個重要部分，它的實現(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)，實現(xiàn)家用電器的遠程監(jiān)控、故障遠程診斷等功能。

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

3.2.3 智能家居平臺系統(tǒng)的技術(shù)特點

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)的實現(xiàn)而不斷改進，它涉及到對家庭網(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。

用計算機技術(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統(tǒng)一的平臺之上。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神。

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

為實現(xiàn)家用電器的網(wǎng)絡(luò)功能，每臺家電 都要擁有通信模塊。對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)是由單片機控制，從傳統(tǒng)家電升級為網(wǎng)絡(luò)家電之后，為實現(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的控制軟件程序作了相應(yīng)的調(diào)整，使之有機地結(jié)合成完整的嵌入式系統(tǒng)。

3.2.4家庭自動化（Home Automatiom）

家庭自動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)主要是以一個中央微處理機（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、遙控器等；消費者者可發(fā)送信號中央微處理機，或接收來自中央微處理機的信號。

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，家庭自動化的許多功能將融入到這些新產(chǎn)品中去?？梢?，家庭自動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；管理個人或家庭的經(jīng)濟情況；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；無需維護的運行；簡單的操作；可根據(jù)個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)計的新型家電產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)家是可以互聯(lián)成一個家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，這個網(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別，協(xié)同工作。第二個層面是解決家電網(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。

海爾集團根據(jù)社區(qū)智能化及家電的發(fā)展趨勢，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、網(wǎng)絡(luò)洗碗機、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。

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

（2） 遠程查詢：通過遠程的電腦，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） 可以實現(xiàn)對家電的集中統(tǒng)一控制與管理：如可以科學(xué)分配電力等能源供應(yīng)，實現(xiàn)分時供電，合理調(diào)配大功率電器的協(xié)調(diào)運行。

（4） 可以實現(xiàn)故障信息自動論斷、反饋：家電的故障信息以及使用不正確的信息可以自動論斷、并反饋到服務(wù)中心的計算機系統(tǒng)中，使廠家能立即為用戶提供遠程或上門服務(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)，自動啟停、自動改變運轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而大大簡化操作，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

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。

要實現(xiàn)對家用電器的遠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)要求必須價格低廉、易于安裝、配置和使用，不需要很多技術(shù)維護知識等，同時，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網(wǎng)絡(luò)家電運送到另一個網(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)濟的數(shù)據(jù)從源頭到目的地之間的傳輸；會話層主要控制用戶間的會話；表示層主要處理應(yīng)用實體間交換數(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。針對不同的物理傳輸介質(zhì)，國際上天形成相應(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)存的電話線連接計算機和其他家用設(shè)備，實現(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)，與此同時還可以進行正常電話通話。