第-6-章-智-能-家-居课件.ppt

1、第 6 章智能家居1 1第 6 章智 能 家 居6.1智能家居概述智能家居概述6.2智能家居的功能与结构智能家居的功能与结构6.3智能家居的关键技术智能家居的关键技术6.4LookeyHome智能家居平台智能家居平台6.5基于网络的智能家居控制基于网络的智能家居控制第 6 章智能家居2 26.1 智能家居概述智能家居概述6.1.1 智能家居的概念智能家居的概念1984年， 美国联合技术建筑系统公司（United Technologies Building System）将建筑设备信息化、 整合化概念应用于美国康涅狄格州（Conneticut）哈特福德市（Hartford）的“都市办公大楼（Ci

2、ty Place Building）”， 通过对该座旧式大楼进行一定程度的改造后， 再采用计算机系统对大楼的空调、 电梯、 照明等设备进行监测和控制， 并提供语音通信、 电子邮件和情报资料等方面的信息服务。 第 6 章智能家居3 3通过改造， 这座大楼成为世界上首栋“智能大厦”。 此后， 加拿大、 欧洲、澳大利亚和一些经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案， 其中， 德国弗劳恩霍研究会与11家公司联手合作， 建成世界上第一座智能家居样板房， 向人们揭示了未来住宅的前景和计算机技术新的发展趋势。 最著名的智能家居是比尔盖茨的豪宅。 第 6 章智能家居4 41990年， 比尔盖茨在他的未来

3、之路一书中以很大的篇幅描绘了他正在华盛顿湖建造的私人豪宅。 他描绘的住宅是“由硅片和软件建成的”， 并且要“采纳不断变化的尖端技术”。 经过七年的建设， 1997年， 比尔盖茨的豪宅终于建成。 他的这个豪宅完全按照智能住宅的概念建造， 不仅具备高速上网的专线， 所有的门窗、 灯具、 电器都能够通过计算机控制， 而且有一个高性能的服务器作为管理整个系统的后台。第 6 章智能家居5 5智能家居也叫数字家庭， 或称智能住宅， 在英文中常写作Smart Home， 在香港、 台湾等地区还有数码家庭、 数码家居等称法。 通俗地说， 智能家居利用先进的计算机、 嵌入式系统和网络通信技术， 将家庭中的各种设

4、备（如照明系统、 环境控制、 安防系统、 网络家电）通过家庭网络连接到一起。 一方面， 智能家居使用户有更方便的手段来管理家庭设备。第 6 章智能家居6 6 比如，通过无线遥控器、 电话、 互联网或者语音识别方式控制家用设备， 并可以执行场景操作， 使多个设备形成联动； 另一方面， 智能家居内的各种设备相互间可以通信， 不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行， 从而给用户带来最大程度的高效、 便利、 舒适与安全。 此外，智能家居还是以住宅为平台， 兼备建筑、 网络通信、 信息家电、 设备自动化， 集系统、 结构、 服务、 管理为一体的高效、 舒适、 安全、 便利、 环保的居住环境。 第 6

5、章智能家居7 7 智能家居可以定义为一个过程或者一个系统， 它利用先进的计算机技术、 网络通信技术、综合布线技术， 将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起， 通过统筹管理， 让家居生活更加舒适、 安全、 有效。 与普通家居相比， 智能家居不仅具有传统的居住功能， 可提供舒适、 安全、 高品位且宜人的家庭生活空间， 而且由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具， 可提供全方位的信息交换功能， 帮助家庭与外部保持信息交流畅通， 优化人们的生活方式， 并帮助人们有效地安排时间， 增强家居生活的安全性， 节约能源。第 6 章智能家居8 8在国家宏观发展需求（即建设节能型社会和创新型社会的目标

6、）、 信息技术应用需求（即信息化已成为当今人们生活的重要部分）、 公共安全保障需求（即安全保证是衡量社区住宅环境的标准）和建筑品牌提升需求（即智能化是现代建筑灵魂核心的充分体现）以及其他主客观因素的作用下， 智能家居的产生和发展是必然的。 第 6 章智能家居9 96.1.2 智能家居的发展现状智能家居的发展现状1. 智能家居的国外发展现状随着家居控制技术的逐渐成熟， 智能家居在国外越来越普及。 不同国家的国情不同， 因此智能家居的风格也不一样。 美国的智能家居偏重于豪华感， 追求舒适和享受， 但其能耗很大， 不符合现阶段世界范围内低碳、 环保和开源节流的理念。 第 6 章智能家居10 10德国

7、的智能家居则继承了其一贯思想， 注重基本的功能性， 追求专项功能的开发与应用。 澳大利亚的智能家居的特点是房屋百分之百自动化， 而且不会看到任何手动的开关。 安全问题也是考验智能家居的标准之一， 澳大利亚的智能家居保安系统里的传感器数量更多， 即使飞过一只小虫， 系统都可以探测出来。第 6 章智能家居11 11日本的智能家居以人为本， 注重功能， 兼顾未来发展与环境保护， 比较讲究充分利用空间和节省能源， 大量采用新材料、 新技术， 充分利用信息、 网络、 控制与人工智能技术， 实现住宅技术现代化。 此外， 日本除了实现室内的家用电器自动化联网之外， 还通过生物认证实现了自动门识别系统， 来访

8、人员站在安装于入口处的摄像机前， 用大约1秒钟的时间， 如果确认来人为公寓居民， 大门就会打开。 第 6 章智能家居12 12韩国的智能家居提倡实用主义， 政府对智能小区和智能家居采取多项政策扶持， 规定在汉城等大城市的新建小区必须装有智能家居系统。 目前韩国全国80%以上的新建项目采用智能家居系统。 比如， 韩国电信用4A描述他们的数字化家庭系统（HDS）的特征， 即Any Device、Any Service、 Any Where和Any Time， 以此表示这套系统能让主人在任何时间、 任何地点操作家里的任何用具、 获得任何服务。 第 6 章智能家居13 13智能化的家用电器， 配上监视

9、系统， 人们使用手机通过通信网络即可远程监视和遥控， 这就是韩国IT产业所描绘的未来数字化家庭生活。 目前， 比较有代表性的国外智能家居系统有NEYWELL公司的智能家庭产品、 HAL公司的NI智能家居系统、 HAL公司的ALdeluxe、 Vantage（旺帝）公司的Vantage家居自动化系统、 LG公司的LG HomNet智能家居系统。第 6 章智能家居14 14三星公司的homevita家电控制解决方案、 MavHome智能家居、美国杜克大学的Home Depot智能家居、 科罗拉多大学计算机系和认知科学学院的“Neural Network House”数字家庭模型、 美国的佛罗里达大

10、学的移动和普适计算实验室的“GatorTech Smart House”数字家庭模型。 图6-1所示为MavHome系统的架构图与传感器分布图。 图6-2为MavHome系统的终端PC和交互界面。第 6 章智能家居15 15图6-1 MavHome系统的架构图和传感器分布图第 6 章智能家居16 16图6-2 MavHome系统的终端PC和交互界面第 6 章智能家居17 172. 智能家居国内发展现状1） 海信集团的DNethomeDNet-home是新一代数字家庭网络设计方案， 它是基于IPV4IPv6网络协议的。 这款数字家庭产品是对高速电力线多媒体主干网络、 ZigBee低速率网络和Wi

11、Fi无线信息网络的有机融合， 实现了媒体流、 信息流和控制流的完美组合。 第 6 章智能家居18 18在整个研发过程中， 海信还进行了技术创新和产品创新， 开发了媒体中心、 网络机顶盒、 网络空调、 网络冰箱、 智能管家和视频监控报警系统等一系列产品。 DNet-home数字家庭系统让家庭中所有的电器设备既能够实现它们的自身功能， 而且联入家居网络之后系统的整体功能也有所提升。 由于该款设计方案采用无线、 电力线混合组合的方式， 客户不需要自己另行布线就可以入住新家。 第 6 章智能家居19 192） 海尔集团的U-homeU-home是海尔集团在物联网时代推出的美好居住生活解决方案。 它采用

12、有线与无线网络相结合的方式， 把所有设备通过信息传感设备与网络连接， 从而实现“家庭小网”、 “社区中网”、 “世界大网”的物物互联。 通过物联网技术可以将各类3C产品联通起来， 进行统一的智能化识别与管理， 从而构建数字媒体信息共享的智能家居系统、 安防系统等， 如图6-3所示。 第 6 章智能家居2020图6-3 U-home系统结构图第 6 章智能家居21 213） 美的公司的智能家居系统如图6-4所示， 美的公司的智能家居系统是以住宅为平台， 以网络为基础， 综合应用通信、 信息等技术， 实现对家居设备的控制和管理， 并构成与外界信息交互的通道， 满足人们安全、 舒适、 便捷的生活需求

13、的居住环境。 该系统主要包括控制设备、 安防门禁、 家居应用、 娱乐信息和社区管理五部分。 第 6 章智能家居2222控制设备将智能家电、 灯光、 窗帘及其他自动化设备进行联网， 使主人在家里、 家外都能便捷地操作这些设备， 其控制方式有集中控制、 多点控制、 预约控制、 情景控制和远程控制五种； 安防门禁将各种探测器联网， 对火灾、 煤气泄露、 门窗非法进入等进行监测，为主人提供一个安全的家； 家电应用是综合应用各种电器， 提供新鲜的空气、 干净的水、 明亮的光线、 健康的食物和流畅的音乐， 给主人带来更多的舒适感。 第 6 章智能家居2323娱乐信息是通过手机、 电脑、 智能电视等设备向用

14、户定时推送娱乐信息， 使用户及时了解最新的娱乐动态。 社区管理是指包括电子监控、 电子巡更、 门禁管理、 停车场管理等的一系列社区服务， 以此为业主提供方便安全的社区生活环境。第 6 章智能家居2424图6-4 美的公司的智能家居系统第 6 章智能家居25254） 智能生活专家KOTIKOTI智能家居系统是一套对家居常用电器设备、 各类照明灯具以及电动窗帘进行集中控制的完整解决方案， 用户可以利用壁挂、 桌面或手持的控制器、 遥控器等设备非常方便地对电器、 灯具进行操作和控制。 KOTI智能家居系统与远程控制系统结合使用， 用户还可以在回家的路上利用手机开启家中的空调、 饮水机等， 回到家中即

15、可马上享受高科技带来的方便。 第 6 章智能家居2626KOTI智能家居系统如图6-5所示， 包括家居控制系统、 家居安防系统、 可视对讲系统、 家居监控系统、 背景音乐系统、 影音娱乐系统、 数字服务系统和远程控制系统、 端到端设备管理及控制平台（M2M）、 数字家庭互动应用接入及管理平台（SHOME）和数字家庭远程监控系统应用平台（EHOME）， 为数字家庭提供了全方位的服务， 其交互终端有PC、 手机、 PDA等。 第 6 章智能家居2727图6-5 KOTI智能家居系统示意图第 6 章智能家居28285） 鹭岛国际别墅鹭岛国际别墅智能家居是由天津市泰益通科技有限公司为鹭岛国际定制的一套

16、智能家居解决方案， 其整体结构如图6-6所示。 第 6 章智能家居2929图6-6 鹭岛国际别墅的结构图第 6 章智能家居3030该方案主要有八个功能， 介绍如下： （1） 遥控控制功能。用户可以使用遥控器来控制家中灯光、 热水器、 电动窗帘、 饮水机、 空调等设备的开启和关闭， 并且可以在一楼（或客厅）来查询二楼（或卧室）灯光、 电器的开启、 关闭状态； 同时遥控器还可以学习控制家中诸如电视、 DVD、 音响等红外电器设备。 第 6 章智能家居31 31（2） 定时控制功能。 用户可以提前设定某些产品的自动开启、 关闭时间， 如电动窗帘每天早晨08：30自动开启， 18：30自动关闭。 其他

17、电器和灯光的自动开启、 关闭也是如此。 第 6 章智能家居3232（3） 集中控制功能。 用户在进入家门或是离开家门时， 在玄关处就可以同时打开客厅、 餐厅和厨房的灯光与厨宝等电器， 尤其是在夜晚可以在卧室控制客厅和卫生间的灯光电器， 既方便又安全， 还可以查询它们的工作状态。 第 6 章智能家居3333（4） 远程控制功能。 用户可以利用手机和固定电话来控制家中的空调、 热水器和灯光， 使之提前制冷、 制热或进行灯光的开启和关闭。 （5） 场景功能。 用户可以依据自己的喜好设置不同的场景模式， 如会客场景、 就餐场景、 休息场景等。 第 6 章智能家居3434（6） 网络总控功能。 不管在什

18、么时间、 什么地点， 用户只要上网就可以轻松地控制家里的灯光电器、 电动窗帘等。 （7） 指纹密码功能。 用户再也不用因为没有带钥匙而进不去家门了， 只要用密码、 指纹就可以打开房门； 亲戚和朋友来访也可以用电话打开房门， 如果主人很忙而无法起身给亲戚和朋友开门， 也可以用遥控器打开房门。 第 6 章智能家居3535（8） 电动天蓬帘。 用户能够用遥控器对天蓬帘进行控制。以上介绍的几种具有代表性的我国智能家居系统是不同企业和科研单位从不同的角度和立场理解智能家居的结果。 各大企业厂商在推出概念性产品的同时， 也在寻求更为合理的家居系统解决方案。 一个具有良好应用前景的家居系统必须具有开放性和可

19、扩展性， 以及使用和维护的简单方便性， 这是由普通家庭的实际情况所决定的。 第 6 章智能家居36366.1.3 智能家居的发展特点和发展方向智能家居的发展特点和发展方向（1） 市场潜力大。 房地产业在全国的发展都很迅速， 作为其下游产业， 智能家居市场的前景非常乐观。 （2） 智能家居产业处于引导期， 没有统帅品牌和领军企业， 市场处于无序竞争期。 各个产业各自为政， 没有统一的标准， 各种技术力量重复投入， 致使在这个基础上的家庭网络产品五花八门， 但多数产品大同小异， 行业内各企业的竞争处于无序状态。 第 6 章智能家居3737（3） 智能家居行业市场远未成熟， 大规模的价格战、 广告战

20、和服务战还没有爆发， 市场份额较为分散， 市场的认知和接受程度较低， 市场尚处于需要逐步培育和引导的阶段。 与产品的服务供应商的争先恐后相比， 智能家居产品进入用户终端的步伐略显迟缓。 （4） 面对巨大的智能家居市场的需求， 市场区域存在不均衡的状态， 华东、 华南等经济较发达的地区为主要的市场需求区域， 而西南、 西北地区的市场份额相对较小。 第 6 章智能家居3838基于目前科技的发展现状和人们的消费理念， 智能家居系统有以下五个发展方向： （1） 向“一体化系统集成”方向发展。 家居智能化需满足自动化管理、 三表计量、 安全防范监控、 火灾报警、 对讲呼叫、 设备监控等六项内容。 将这六

21、项内容的智能化功能集成， 从而降低成本， 是其未来发展的一个方向。 第 6 章智能家居3939（2） 向节能环保方向发展。 智能化的本质之一是降低成本和提高效率， 节能是降低成本的关键技术， 环保是全球的要求， 智能家居如何结合现有技术降低功耗、 减少对家庭和小区的污染、 提高生活环境的质量也是其未来发展必须考虑的因素。 第 6 章智能家居4040（3） 向智能化、 网络化、 人性化方向发展。 智能化是智能控制发展的必然趋势， 它是当代高科技技术和生物学技术的高度综合和升华， 因此家居业必然会向智能化方向发展； 网络化是信息技术、 通信技术和计算机技术发展的必然趋势， 是智能化的一个重要条件；

22、 人性化体现了“以人为本”的思想， 是科学技术发展的最终目的， 因此也是智能家居未来的一个发展方向。 第 6 章智能家居41 41（4） 向规范化、 标准化方向发展。 我国智能家居发展起步较晚， 新技术、 新产品层出不穷， 标注和规范还在制定之中。 产品的规范化、 标准化方面仍存在着许多问题， 还需与国际接轨。 规范化、 标准化是智能家居快速发展、 走入国际市场的必由之路。 （5） 向具有“中国特色”的家居智能化方向发展。 家居智能化系统需要大量的适合中国国情的产品和运行软件， 目前开发的软、 硬件产品的种类较少、 水平较低。 因此， 这一方面的研究开发急需加强。 第 6 章智能家居4242

23、6.2 智能家居的功能与结构智能家居的功能与结构6.2.1 智能家居的功能智能家居的功能（1） 系统基于TCP/IP通信协议， 以家庭智能网关为控制核心， 将对讲、 家电、 照明、 安保、娱乐等设备通过网络集成于一体， 实现可视对讲、 实时监视控制、 灯光控制、 电动窗帘控制、 智能插座控制、 红外电器控制、 远程电脑控制、 电话控制、 门禁控制、 安防报警、 信息发布、背景音乐及多媒体娱乐等强大的功能,且综合布线简单， 有效地降低了成本。 第 6 章智能家居4343（2） 系统采用红外无线遥控、 GPRS 技术， 引入人性化理念， 赋予用户更多、 更智能的操控方式， 外观设计典雅、 精致、

24、大方。 系统可以实现实时监控， 通过实时监控楼梯口、 门口的状况， 保证房产周界的安全。 第 6 章智能家居4444（3） 系统具有远程监视功能， 确保时时获悉家中的安全状况， 并可监视小区其他活动区域， 即一键布防、 守护全家； 具有创新的防区智能化算法， 有效地减少误报； 提供多防区的安防报警方案， 允许用户根据自身需要连接红外、 烟感、 紧急按钮、 门磁、 窗磁等设备。 此方案有警号、 短信、 电话、 管理中心呼叫等多种报警输出方式， 报警记录可自动生成， 方便查看。 第 6 章智能家居4545（4） 智在生活， 随心而控， 系统带有实际状态反馈的家电控制技术， 能通过家庭控制终端或远程

25、控制网页， 真实地反馈当前家电的工作状态。 （5） 系统具有人性化的GUI界面设计、 独特的图形化报警与家电控制用户界面设计， 支持多层户型图，支持多种控制操作界面， 所有控制状态为闭环反馈， 确保控制指令的有效执行。 第 6 章智能家居4646（6） 场景幻化， 随心而动， 系统允许设置多种场景模式。 在每一个场景模式中包含连接到系统的各个灯光家电设备， 用户可以通过调节不同的亮度状态并将状态组合， 形成一个场景模式。 用户可以通过触摸屏、 遥控器、 电话远程控制等方式自由切换不同场景。第 6 章智能家居4747从技术上讲， 智能家居所要实现的主要功能有： （1） 对家用电器和其他设备的控制

26、、 调节和监测， 比如微波炉、 洗衣机、 灯光、 电动窗帘、 防盗报警器、 自动门烟雾探测器、 有害气体检测装置、 温度和湿度控制器、 风量调节器、 各种手动的开关和遥控器等。第 6 章智能家居4848（2） 沟通家电和其他视频设备之间以及与外部世界之间的信息通道， 其中包括台式/手持计算机、 电视、 录像机、 VCD/DVD和数码照相机等。 （3） 通过对外的接口实现远程控制和信息交换， 如电话线、 有线电视电缆、 市电电源线、 双绞线和无线通信方式等。 第 6 章智能家居49496.2.2 智能家居的体系结构智能家居的体系结构实现智能家居必须满足三个条件： 具有家庭网络总线系统； 能够通过

27、这种网络（总线）系统提供各种服务功能； 能与住宅外部相连接。 通过总结各类智能家居系统， 可以得出智能家居的体系结构如图6-7所示。 由图可见， 整个系统由两网连接三层， 其中的三层指家庭设备层、 本地服务平台层和远程服务层， 两网是指数字家庭网络和外部网络。 下面将重点介绍家庭网关和家庭网络。 第 6 章智能家居5050图6-7 智能家居的体系结构第 6 章智能家居51 511. 家庭网关概述目前研究家庭网关的公司众多， 但家庭网关的定义还不统一。 Residential Gateway Group（RG）是一个在1995年建立的正式的工业论坛组织， 它率先采用家庭网关来代表一个集中式智能接

28、口， 将家庭外部的接入网络和家庭内部网络联系起来。 RG将家庭网关定义为一种简单的、 智能的、 标准化的、 灵活的整个家庭网络接口单元， 它可以从不同的外部网络接收通信信号， 并通过家庭网络将信号传递给某个消费设备。 第 6 章智能家居5252借助引入家庭网关的概念， 希望它能够为集成不同的外部网络和丰富新的应用提供一个有效的途径。 Cisco System公司的家庭网关定义是： 一个在家庭内的网络化信息设备与智能宽带接入网之间的智能化网关。 2Wire公司的家庭网关定义是： 一种将家庭网络无缝连接到宽带网络， 使所有家庭内连网设备同时享有高速连接的设备。第 6 章智能家居5353上面这几种定

29、义都认为家庭网关是一种将外部宽带网络与家庭内部网络连接的设备。 而Parks Associates认为家庭网关应是连接一个外部网络或多个接入网络， 通过某种类型的家庭网络分配服务给一个或多个设备的设备， 即一个集中式整个家庭的网关才能视为一个真正的网关。 但由于现有一些产品已具备其中的某些功能， 而且目前存在许多不同的观点， 因此家庭网关应有一个比较广义或普遍意义上的定义。 第 6 章智能家居54541) 家庭网关的功能利用信息技术， 家庭网关可以实现以下功能： （1） 信息网络化。 通过家庭网关， 主人可以方便地接收电子邮件、 浏览各种网上信息和订阅各种电子期刊或杂志等。 （2） 管理智能化

30、。 家庭网关可以对家庭内各种通信设备的运行进行管理， 包括网络通信协议的执行和网络资源的分配， 以保证家庭网络系统的正常运行。 第 6 章智能家居5555（3） 节能环保化。 通过网络管理系统， 监控家庭内各种设备的运行， 如灯光控制、 家电设备的远程控制、 室内环境的优化调节等； 同时还能够提供一些经济方面的优化决策控制， 如能够根据不同用电时段和峰谷电费差价， 合理控制家电的运行， 以达到节能环保的目的。 第 6 章智能家居5656（4） 居住安全化。 通过安装各种检测报警装置实现家庭的保安、 消防以及其他需求， 如通过烟气传感器、 温度传感器、 特殊气体传感器， 预防房间失火和有害气体过

31、量； 通过加装红外传感器、 门磁、 振动感应器、 无线微波等报警装置， 防止窃贼入侵等。 第 6 章智能家居5757（5） 运行自动化。 家庭内各种设备都连接到网络上， 通过网络上的管理软件可以实现对设备的监测和故障诊断功能。 一旦出现故障， 家庭管理系统会给出提示， 并自动通过家庭内的网间接口设备向设定的相应维修单位报修， 无需主人亲自动手。 （6） 操作简单化。 该网络系统是在千家万户中使用的， 考虑到使用者的年龄、 职业、 经历以及受教育程度等的差异， 所以该系统操作简单、 方便、 可靠， 适应不同使用人群的需要。 第 6 章智能家居5858（7） 个性化、 模块化。 随着信息时代的到来

32、， 个性化的要求在不断提高。 未来智能家居应能够根据不同使用者的家庭环境、 设备数量和类型以及生活方式等做相应的配置和调整， 如可根据消费者的需求和可接受费用， 定制相应的系统解决方案等。 第 6 章智能家居59592） 家庭网关的特点（1） 模块化、 可独立式设备。 系统分别按功能独立地设计模块， 安装时可以选择部分功能模块， 也可以分步骤安装， 这种功能结构不仅适合于小区而且同样适合于别墅。 （2） 设备兼容、 分步实施。 网关具有很好的可扩展性、 配置灵活性和易操作性。 用户可以面对现实， 立足现在， 先满足当前的基本需求， 然后再根据需要进行扩展， 随着经济条件的不断改善， 购买新的模

33、块产品并连接到该平台， 分步实现高级智能家居功能。 第 6 章智能家居6060（3） 可兼顾大量存在的非智能家电。 考虑到目前家庭里大量存在的非智能家电， 这种兼容性所带来的好处是明显的。 （4） 方便将来需要通过电视上网的用户。 由于网络功能强大， 因而用户将来可以通过电视实现上网，通过电视来监控家居状况。 第 6 章智能家居61 61（5） 适合于智能家居的DIY。 智能家居有一个重要的特点就是个性化定制。 与选择家庭装修、 家电设备、 衣物和玩具一样， 家庭网关模块的选配和安装也需要用户自己的参与， 因此DIY将是未来智能家居发展的方向。 第 6 章智能家居62623） 家庭网关的优势以

34、计算机网络平台为基础的家庭网关系统具有以下优点： （1） 提供优秀的兼容性和可扩展性。 各种模块接口能协调管理照明、 控制、 娱乐、 安全、 电话等多种系统， 用户可以按照住宅或经济实力来定制智能家居环境， 轻松添加新的子模块。 （2） 提供高级控制特性。 系统允许用户通过简单的操作来定时控制设备、 灵活地规划和更改控制流程、 实现组合控制和条件控制等。 第 6 章智能家居6363（3） 操作界面友好， 无需专门学习即可掌握。 通过清晰明了的智能家居管理界面， 用户可以方便地对电视机、 DVD、 功放、 空调等多种设备集中进行单功能控制或组合控制， 将多种家用电器设备的一系列动作包含在一个组合

35、按钮中， 完成多种家用电器的操作。 由于所有的控制均可自行定义， 因此组合控制流程可以根据实际需要自由地进行调整和改变。 即使出差在外， 也一样能通过电脑实时、 实景地监控家居的安全情况， 解除后顾之忧。 第 6 章智能家居64642. 家庭网络概述1） 家庭网络的概念家庭网络不同于纯粹的“家庭局域网/家庭内部网络”， 常提到的“家庭局域网/家庭内部网络”是指连接家庭里的PC、 各种外设及与因特网互联的网络系统， 只是家庭网络的一个组成部分。 中国通信标准化协会（CCSA）“家庭网络总体研究课题组”研究报告认为， 家庭网络概念是个变化的概念， 它随着用户的需求、 政策、 技术、 标准的发展而发

36、展。第 6 章智能家居6565目前不同行业（包括IT/家电业、 通信业、 小区物业）对家庭网络的不同理解都是根据不同的用户需求而来的。 家庭网络包含四个要素： 用户需求、 设备、 网络、 业务与应用， 每个要素对不同用户、 不同时期是不同的。 家庭网络从广义上理解是指在家庭内部通过一定的传输介质（如电力线、 双绞线、 同轴电缆、 无线电、 红外等）将各种电气设备和电气子系统连接起来， 采用统一的通信协议， 对内实现资源共享， 对外能通过网关与外部网（如Ethernet， ISDN， ATM等）互连进行信息交换。 智能家庭网络作为家庭信息基础设施， 将构筑以下三种网络， 如图6-8所示。 第 6

37、 章智能家居6666图6-8 家庭网络系统第 6 章智能家居6767(1) 娱乐性家庭网络： 用于连接各种娱乐性家用电器， 如高清晰度电视机、 DVD、 家庭影院等。 (2) 数据通信家庭网络： 用于传递数据信息， 如电话、 计算机等， 包括电子函件的收发、 WEB 浏览器、 网上购物等。 (3) 家庭低速控制网络： 用于实现家用电器的远程监视和远程控制， 及家庭安防控制等。 第 6 章智能家居68682） 家庭网络的目标家庭网络发展的最终目标是： 它不仅仅是一个为了完成家庭内部各种设备资源共享、 协同工作的网络， 还能通过与外部网络（电信网/Internet/社区网）的连接， 实现家庭内部设

38、备与外部网络信息交流的目的， 通过丰富多彩的业务和应用使用户享受到舒适、 便利、 安全的新的生活体验。 第 6 章智能家居69693） 家庭网络的功能家庭网络应该具备以下一些功能： （1） 信息共享功能。 共享 Internet 访问， 共享微机外设， 共享文件和应用。 （2） 家庭娱乐功能。 对内实现多媒体设备之间的视频、 音频信号传输， 对外实现可视电话、 视频会议和视频点播等视频音频信息交流。 第 6 章智能家居7070（3） 信息采集功能。 收集住户家庭运行的各种参数， 包括水表、 电表、 煤气表的计量数据以及居室温度、 湿度等， 实现自动抄表， 提高住宅档次和物业管理水平。 （4）

39、信息服务功能。 住户可以了解自己家庭运作的各种参数， 如房间温度和湿度、 各种计量表读数以及被控家电的状态等， 同时可以通过网络进行各种交通的简单查询。 第 6 章智能家居71 71（5） 安全防范功能。 通过住宅室内安装的各种报警探测器和应急按钮进行防盗、 防火和防灾监控， 能够及时处理各种警情。 （6） 智能化控制功能。 根据周围环境的变化对家用电器进行智能化控制， 从而建立舒适健康的生活环境。 （7） 其他增值功能， 如家庭电子商务、 申请社区服务等。 第 6 章智能家居72724） 家庭网络的发展趋势现今智能家庭网络向三大技术趋势发展： 网络化、 领先的无线移动和脱离PC。 而推进这个

40、发展趋势的正是网络技术、 无线通信技术以及嵌入式系统的广泛应用。 网络化的嵌入式无线智能家居控制系统是未来智能家居的发展方向， 它能够提供标准化接口和无线网络互连功能， 而且可以通过嵌入式通信协议使得系统能够脱离传统PC， 从而智能家居行业也将跨入后“PC”时代。 第 6 章智能家居7373 正如计算机摆脱了大型机进入PC才开始大发展， 脱离了PC独立状态的智能家居才能有更大的发展。 未来家庭的数字设备将会通过无线技术连接起来， 从而实现家庭内每一个家用电器和设备都能上网和互操作的目标。 通过无线技术构建独立的家庭局域网， 让“无线”自在的舒适生活成为现实， 并通过Internet或GPRS连

41、接到外网， 进而实现通过计算机、 手机或PDA来远程监测和控制家庭中的各种设备， 真正实现家庭设备的信息化、 网络化和智能化。第 6 章智能家居74746.2.3 智能家居系统平台的特点智能家居系统平台的特点智能家庭网络随着集成技术、 通信技术、 互操作能力和布线标准的实现而不断改进， 它涉及对家庭网络内所有的智能器具、 设备和系统的操作、 管理， 以及集成技术的应用， 其技术特点表现如下。第 6 章智能家居75751. 通过家庭网关及其系统软件建立智能家居平台系统家庭网关是智能家庭局域网的核心部分， 主要完成家庭内部网络各种不同通信协议之间的转换和信息共享， 以及同外部通信网络之间的数据交换

42、， 同时， 还负责家庭智能设备的管理和控制。第 6 章智能家居76762. 统一的平台利用计算机技术、 微电子技术和通信技术， 家庭智能终端将家庭智能化的所有功能集成起来，使智能家居建立在一个统一的平台之上。 首先， 实现家庭内部网络与外部网络之间的数据交互； 其次， 还要保证能够识别通过网络传输的指令是合法的指令， 而不是“黑客”的非法入侵。 因此， 家庭智能终端既是家庭信息的交通枢纽， 又是信息化家庭的保护神。 第 6 章智能家居77773. 通过外部扩展模块实现与家电的互联为实现家用电器的集中控制和远程控制功能， 家庭智能网关通过有线或无线的方式， 按照特定的通信协议， 借助外部扩展模块

43、控制家电或照明设备。 4. 嵌入式系统的应用以往的家庭智能终端绝大多数是由单片机控制的， 随着新功能的增加和性能的提升， 将处理能力大大增强的具有网络功能的嵌入式操作系统和单片机的控制软件程序作了相应的调整， 使之有机地结合成完整的嵌入式系统。 第 6 章智能家居78786.3 智能家居的关键技术智能家居的关键技术6.3.1 家庭网络内部组网技术家庭网络内部组网技术家庭网络内部组网主要解决各种信息家电之间的数据传输， 能把外部连接传入的数据传输到相应的家电上去， 同时可以把内部数据传输到外部连接。 当前在家庭网络中所采用的传输技术可以分为“有线”和“无线”两大类。 第 6 章智能家居7979有

44、线技术主要包括双绞线或同轴电缆连接、 电话线连接、 电力线连接等； 无线技术主要包括红外线连接、 无线电连接、 基于RF技术的连接和基于PC的WiFi、 蓝牙连接等。 家庭网络相比起传统的办公网络来说， 加入了很多家庭应用产品和系统， 如家电设备、 照明系统， 因此相应技术标准也错综复杂， 家庭网络的发展趋势是将智能家居中的其他系统融合进去， 最终一统天下。 第 6 章智能家居80806.3.2 家庭网络中间件技术家庭网络中间件技术家庭网络必须是一个动态的环境， 新设备加入到家庭网络里， 可以被其他在同一网络中的设备识别， 同时它也可以发现其他设备， 并能相互协调工作； 同时， 以后将会出现专

45、门开发家庭网络应用程序的公司， 它们必须保证同一应用程序可以在采用不同的嵌入式操作系统的信息家电上运行。第 6 章智能家居81 81解决这些问题并不简单， 因为家庭网络环境中的资源构成非常复杂， 不仅有采用不同操作系统和硬件体系的设备， 还有存在网络中的可以被使用的软件成员， 甚至人也可以成为网络资源的一部分， 这样就对设计信息家电以及家庭网络成员的开发人员造成了很大的困难。 如何使开发人员可以忽略各种不同设备的底层信息？ 如何在设计家庭网络分布式应用时使用通用接口？ 这就必须在家庭网络应用的开发中引入中间件技术。 根据互联网数据中心(Internet Data Center， IDC)的表述

46、： 第 6 章智能家居8282中间件是一种独立的系统软件或服务程序， 分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源， 中间件位于客户机服务器的操作系统之上， 管理计算资源和网络通信。 IDC对中间件的定义表明， 中间件是一类软件， 而非一种软件； 中间件不仅仅实现互连， 还要实现应用之间的互操作； 中间件是基于分布式处理的软件， 最突出的特点是其网络通信功能。 第 6 章智能家居8383可以这样来定义面向家庭网络应用的中间件技术， 它运行在信息家电的操作系统之上， 使用操作系统提供的功能， 从各种信息家电产品的不同的硬件体系结构、 操作系统和网络接入中抽象出一种逻辑上的通信能力， 设计A

47、PIS接口为上层的家庭网络应用程序提供一系列服务， 用于帮助建立和配置家庭网络中的分布式应用， 也是家庭网络的重要组成成员之一。 第 6 章智能家居8484如果与OSI七层网络模型相对应， 中间件技术一般对应的是包括会话层及以上的表示层和应用层。利用中间件技术， 信息家电的开发人员可以自由地选择底层通信技术和操作系统， 信息家电产品可以选择电力线、 无线、 IEEE1394等网络技术实现通信。 第 6 章智能家居85851. M2M中间件M2M中间件包括两部分： M2M网关和数据收集/集成部件。 网关是M2M系统中的“翻译员”， 它获取来自通信网络的数据， 将数据传送给信息处理系统。 网关的主

48、要的功能是完成不同通信协议之间的转换。 M2M系统的硬件是使机器获得远程通信和联网能力的部件。 典型的M2M系统结构如图6-9所示。第 6 章智能家居8686图6-9 M2M系统框架第 6 章智能家居8787现在的M2M 硬件产品可分为以下五种。1) 嵌入式硬件将硬件嵌入到机器里面， 使其具备网络通信能力， 常见的产品是支持GSM/GPRS或CDMA无线移动通信网络的无线嵌入数据模块。 嵌入式硬件的典型产品有Nokia的12 GSM 嵌入式无线数据模块、 Sony Ericsson 的GR 48和GT 48、 Motorola的用于GSM的G18/G20和用于CDMA的C18、 Siemens

49、 的用于GSM网络的TC45、 TC35i、 MC35i 嵌入模块等。 第 6 章智能家居88882) 可组装硬件在M2M的工业应用中， 厂商拥有大量不具备M2M通和连网能力的设备仪器， 可组装硬件就是为满足这些机器的网络通信能力而设计的。 包括从传感器收集数据的I/O设备（I/O Devices）等。 M2M硬件完成协议转换功能， 将数据发送到通信网络的连接终端（Connectivity Terminals）， 有些M2M硬件还具备回控功能， 其典型产品有Nokia的用于GSM连接终端的30/31等。 第 6 章智能家居89893) 调制解调器（Modem） 上面提到嵌入式模块将数据传送到移

50、动通信网络上时， 起的就是调制解调器的作用。 如果要将数据通过公用电话网络或者以太网送出， 分别需要相应的Modem， 典型产品有BTSeries CDMA、 GSM无线数据Modem等。 第 6 章智能家居90904) 传感器传感器可分成普通传感器和智能传感器两种。 智能传感器（Smart Sensor）是指具有感知能力、 计算能力和通信能力的微型传感器。 由智能传感器组成的传感器网络（Sensor Network）是M2M技术的重要组成部分。 第 6 章智能家居91 91一组具备通信能力的智能传感器以Ad Hoc方式构成无线网络，协作感知、 采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，