目录
二、 智能家居现状 2
三、 回顾智能建筑发展 3
3.1. BA系统 4
3.2. 系统集成 5
四、 智能家居系统实施体会 5
4.1. 智能家居的子系统划分 6
4.2. 智能家居的通讯方式 17
4.3. 智能家居的通讯协议种类 18
4.4. 智能家居人机界面的种类 18
4.5. 用户及工程商对产品的考量 18
4.6. 产品商对市场的考量 19
五、 探索智能家居未来方向 19
六、 结束语 20
智能家居系统由来智能家居或称智能住宅,在英文中常用SmartHome,与智能家居的含义近似的还有家庭自动化(HomeAutomation)、电子家庭(ElectronicHome、E-home)、数字家园(Digitalfamily)、家庭网络(Homenet/NetworksforHome)、网络家居(NetworkHome),智能家庭/建筑(Inte1ligenthome/building)、在香港、台湾等地区还有数码家庭、数码家居等称法。
智能家居的概念起源很早,但一直未有真正的案例。年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州哈特佛市的CityPlaceBuilding时,出现了首栋“智能建筑”,从此揭开了智能家居发展的序幕。
国内最早投放市场的智能家居产品应该是海信的电话远程控制空调,它的控制功能由一个双音多频解码器和内码翻译器组成。双音多频解码器应答控制端的呼叫并还原出对应的按键号,翻译器则把按键号翻译成空调的控制内码,从而与空调控制板对接。不难看出,双音多频解码器是一个通用设备,而内码翻译器是一个专用设备。从内码翻译器输出的控制代码是产品供应商私有的,出于对自身产品的保护,一般不会对外公开。用网络化的眼光去看内码翻译器,可以把它看作一个协议网关,在控制网络中起到私有协议和通用协议的转换功能。当时大多数人对这种功能并不看好,觉得毫无必要。这也算是国内市场对智能家居的第一次试水,海信铩羽而归。
智能家居现状如今对智能家居的定义是以住宅为平台,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。它也可以定义为一个过程或者一个系统。利用先进的计算机技术、网络通讯技术、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,提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间;还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具,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,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性,为各种能源费用节约资金。
最早进入国内智能家居市场的是X-10系统,一种基于电力线载波技术的控制系统,虽然追捧的人不少,但真正实施却不多,可谓是第一批吃螃蟹的人。随后,从智能建筑走出来的一些品牌,如AMX、CRESTRON、LUTRON、TELETASK、HONEYWELL、ABB等进入私人家居领域,与此同时国内市场的智能家居系统品牌开始出现,如海尔、小米、美的、阿里巴巴、华为、安居宝等。时至今日,物联网的兴起让智能家居市场在我国有了前所未有的发展。各种品牌如雨后春笋,令人应接不暇。然而井喷式的爆发后随即带来的是一个纷繁杂乱的市场,各家的协议、标准、尺寸各不相同,智能家居主要面对的是私人住宅,不像公建项目那样留有足够的空间、管路、容错等冗余,而互不兼容的设备品牌,让用户陷入了一个选择困难的境地:选定一个品牌,则后续的主要控制设备都要选择相同品牌,如要更换品牌,则整个系统要推翻重来,严重时甚至连布线系统也要重新规划。让用户成为一个品牌的死忠粉是比较困难的,而事实上也很少见某个家庭里的家电设备品牌完全相同的。
回顾智能建筑发展本人年进入智能建筑行业,对当时的“5A”大楼记忆犹新。5A分别指BA、SA、FA、CA、OA。中文意思为楼宇自动化、安防自动化、消防自动化、通讯自动化、办公自动化。其中-
BA系统包含:变配电、送排风、给排水、冷热源、空调、照明等子系统;SA系统包含:摄像、报警、门禁、巡更等子系统,后来又增加了停车管理子系统;FA系统包含:烟感/温感、手报按钮、紧急电话、末端水流监控、喷淋压力监控、远程启泵、紧急广播等子系统,后来紧急广播与背景音乐广播融合并单独成为一个系统PA系统;CA系统在当时还不完整,仅仅由大对数电缆和多模光缆组成的布线系统(PDS)和程控交换机(PABX)组成,当时用户的通讯需求绝大多数限于模拟电话,在WINDOWSNT3.5的年代,几乎没有联网的PC,因此大部分光缆和HUB都是一种摆设,后来综合布线单独成为一个系统,程控交换机也独立出来并且多了一个由交换机、路由、服务器、存储等组成的网络系统;OA系统在当时是个无纸办公概念,复印件、传真机成了时髦办公的必选。微软的OFFICE还没有出现,只有单独的WORD以及金山WPS系统,部分书面工作转而由PC完成并通过软盘分享,先进一点的通过MODEM收发传真,成为无纸传真的先驱。如今OA系统里多了一个最大的组成部分:ERP系统。浪费了些许篇幅作了简单介绍,其实我着重要说的是BA系统。
BA系统上面简单介绍了智能建筑的几个子系统,子系统具体内容不展开赘述,单分析系统组成和构架。
真正得以大规模实施的BA系统是一种分布式控制系统,一个区域内的设备由一个控制节点来完成,若干个控制节点通过一定的方式连接起来最终汇集的一台中央电脑(服务器)。每个节点(也称作DDC)由一个主控模块和若干个功能模块组成,功能模块一般分为4种:DI、DO、AI、AO(开关量输入、开关量输出、模拟量输入、模拟量输出),具体功能不展开。主控模块与服务器直接的连接通常称作总线(BUS),各个品牌DDC的BUS从外观上看都差不多,介质都是双绞线,物理接口是或,当时知名的品牌有HONEYWELL、SIEMENS、JohnsonControls等,但协议各不相同。我曾经碰到过几个BA系统改造的案例,DDC模块损坏,虽然品牌厂商还在但该系列产品早已停产,新产品无法兼容老系统,其他品牌更无法兼容。最终,针对损坏的DDC站点重新建设一套BA系统,戏称小BA,于是,控制室无端多了一台服务器,下达控制指令时,操作员要分别在两台电脑上进行操作。
当这种情况开始越来越多的出现时,曾经有一家Echelon的代理公司邀请我参加了他们的产品发布会并有意让我开拓华东市场。可能我无意销售,独爱技术,但产品的功能的确让我眼前一亮,它就是业内耳熟能详的LONWORKS。LONWORKS模块实现了跨品牌DDC的通讯,这对BA系统的改造、升级、扩容带来了很大的便利,最大程度的保护了业主的投资。回到本文最初,LONWORKS模块不就充当了协议网关的角色吗?时间继续向前,国内BA品牌纷纷崛起,用户在众多选择余地的时候也更多考验到产品生命周期,说白了就是可替代性和通用性。在这种情况下,不兼容通用协议、自由协议过度保密的产品逐渐被市场淘汰,取而代之的是兼容性更好、匹配度更高的通用产品。
系统集成刚才我介绍过智能建筑的几个系统在实际运行时,并不是独立的,它们会发生横向的相互联系,在最初的时候我们称这种相互联系为联动。比如火灾发生时,需要切断常规电源并打开紧急广播和疏散照明还要控制防火卷帘门二次下滑和打开所有门禁;入侵报警发生时需要联动报警点附近的灯光,并将报警处的摄像机画面切换到主屏幕全屏显示;门禁被非法打开时,需要抓拍当时的现场画面……,这种联动需求有很多,实现方式有两种,一种通过DI/DO接口互联,俗称硬联动;另一种是通过上位计算机的串口互联,俗称软联动。抛开硬联动不说,软联动要基于联动系统协议开放的基础。在智能建筑发展的后来,这种相互联系的需求不再是简单的联动,而是更多、更复杂的数据采集、整合、分析,这就是系统集成的原始需求,于是先有了API,后来出现了OPC、OPCUA,系统集成让用户在一个平台上可以浏览到各个系统的数据、报表并可进行调整、控制,简而言之,各系统上位机可以被隐藏,用户的人机界面就一台电脑,并且,通过系统集成平台,所有系统的数据都可以远程分享,这极大的提升了用户体验。
智能家居系统实施体会再说回到智能家居系统。对于很多指定品牌建设智能家居系统的用户,基本分为两类:对这个品牌的死忠粉和对智能家居一知半解的有钱人,但是结果都差不多。第一类人在发现某个设备有缺陷后,要么不愿翻天覆地整改,就此罢休,要么经过几次折腾之后彻底放弃;第二类人纯属在朋友面前要面子,啥都买最好最贵的,当然一分价钱一分货,但昂贵的维保费用难免要让他在背后骂娘,时间一久,都成摆设。这里最重要的一点还是产品的通用性,本人经过多年的案例实施,总结了通用性包含了尺寸、供电、通讯、人机界面等多个方面。
就拿尺寸来说,现在家居装修都开始注意到要有一个弱电箱,或者叫信息箱、多媒体箱,主要用来放置光猫、路由等设备,信息箱的尺寸和内部安装槽位都是按同品牌的功能模块来生产制作的。也就是说,用户必须一并采购相同品牌的交换机模块、有线电视模块、路由器模块等才能达到理想的安装效果,并且,一旦模块损坏或故障必须购买相同型号的模块,其他品牌的类似模块要么无法在箱体内就位,要么根本无法安装入箱。因此我在设计实施的时候都是定制非标箱体,说是非标,指的是外尺寸,而内部都是以工业标准预留了设备安装空间,虽然看上去有些笨重,但用户选择余地很大,不同品牌任你换,绝不会出现无法安装的情况。
而供电则尽量选用常见的电压规范,如12V、24V等,而各个设备的供电电压最好一致。
通讯是智能家居最重要也是最隐蔽的部分,用户只能看到若干条电线,如果是无线系统则更加虚无,但它却实实在在是整个智能家居的核心部分。一般来说确定了品牌就同时确定了系统的通讯方式。而我要强调的依然是通用性、可替换性,尽量使用通用、开放的产品。
人机界面是用户直接能感受得到的东西,从墙装按键面板、墙装触摸屏到无线触摸屏,又到苹果APP、安卓APP,然而WEB2.0的到来彻底打开了人机界面的一个新大门,不再依托软件,不再需要授权,摆脱了C/S模式,以B/S模式取代也意味着跨平台得以实现。
智能家居的子系统划分这里我要用去一定篇幅就我个人的认知来对智能家居系统作一下简介。如同智能建筑的弱电系统类似但又有区别,其系统划分更贴近家庭的日常需求。个人觉得智能家居系统和划分为以下几个子系统:
综合布线系统安全防范系统家居通讯网络家庭影音系统背景音乐系统机电管理系统照明系统集中控制系统居然也分了8个系统,而且个别系统还可细分子系统。别惊讶,慢慢看来。
综合布线系统弱电行业的人对这个名词一定不陌生,它是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。是为了解决数据和语音通讯而存在的,整个系统主要由4对双绞线/大对数电缆/光缆组成,但对于家居系统可能要调整一下我们对这个系统的观点。
首先,家居系统的网络信息点远不如大楼那么多,难以独立作为一的系统来处理,但麻雀随小,五脏俱全,不能忽视;
其次,家居应用在位置调整上变化不多,其内部格局相对固定,而在功能扩展和延伸上有相对的变化;
再有,家居有更多的多媒体应用和需求,但和专业的多功能厅有些许不同,家居应用更讲究廉价实惠;
最后,家居弱电系统没有那么多的承包单位,会各自提出不同的要求,造成资源浪费。
综上所述,家居的综合布线系统应该把通讯以外的其他系统的线缆敷设一同考虑进去,在管道共用和管径使用上统一考虑,使之互相协调,节约投资。在设计家居布线系统时,一如之前说的,要明确功能需求,把管道、线缆这些隐蔽工程都做好了,今后无论要用什么设备,都不会说“诶,要是当时怎么怎么就好了”。在实际生活中常会碰到朋友这样说,当初听你们的就好了。其实,房子修缮是不可避免的,但要重新开槽排线是很痛苦的。多几根线,在现在看来似乎是浪费,但在未来可以节约你不少的人工和材料。也许你不屑,认为什么都可以无线的,无线系统固然有其方便自由的优点,但信道拥挤,资源匮乏,安全性差,辐射污染等是它致命的弱点。
安全防范系统安防系统是现代家庭弱电系统的一个基本组成部分,它还是一个大框架,囊括了几个子系统。现代家庭财富积累多了、老人多了、孩子金贵了、出差旅游多了......而社会人口流动也多了,这些都是潜在的安全风险,如何能有效降低风险,并在危险发生时及时了解,在事故发生后能有足够的证据,这些是安全防范系统要达到的目标。
摄象监视子系统。摄象机对于大家应该都见过,家庭安装摄象机可以远程监护老人、观察孩子、了解子家门前院后的情况。对摄象机采集的画面进行不间断的记录,可供随时调阅。在家时可直接通过录象机或使用家里任意一台联入家庭网络的计算机进行回放;人不在家时,可通过办公室网络或使用手机通过移动网络实现远程查看。现在的硬盘录象机可支持多种智能手机,无需太过顾虑自己手机的兼容性。模拟摄象监视系统需要敷设同轴线缆,数字摄像监视系统通过网线传输信号,两者都有采用无线方式工作的,但传输距离有限制,并且信道有限。报警子系统。家庭报警有几种类型,防盗入侵报警:是有盗贼突破门窗及花园围墙或企图拆除报警设施引起的报警;紧急求助报警:是因老人孩子遇到紧急情况,按下报警按钮后发出的报警;环境异常报警:因系统探测到燃气泄露、烟雾、温度、积水等情况触发的报警。报警主机在收到不同报警内容时可做出不同的反应:在发生防盗入侵报警时将启动警笛并拨打预设电话号码(如物业)或发送短消息到主人手机,同时可联动到其他子系统协同工作;在发生紧急求助报警时将拨打预设电话(如家人)或发送短消息到主人手机,同时可联动到其他子系统协同工作;在发生环境异常报警时将启动警笛,并拨打预设电话号码(如物业)或发送短消息到主人手机,同时可联动到其他子系统协同工作(如执行切断气源、水源、电源等动作)。报警子系统可采用无线方式工作的,但终端初次安装时需要对码且需定期需要更换电池。门禁/车库子系统。你是否已经厌烦了出门带一大堆钥匙,你是否担心钥匙包被别有用心的人拣到?你是否觉得用卡片开门就象进入地铁是很方便的事呢?门禁系统可以帮你解决这个问题。这个技术来自于建筑的出入口控制系统。当我们抛弃了传统的钥匙,我们要做的就是记住一个密码或带上一张薄薄的卡片,甚至什么也不用带,只要带上你的手指。我们可以用密码开门,用公共交通卡开门或干脆用指纹甚至面部特征开门。对于家里一些重要的地方,同样可以设置门禁,并不一定是房间的门,可以是柜子、箱子,你的百宝箱。不是每张公交卡都能打开你家的门,都要经过授权注册才行,现在很多小区都用公交卡来验证出入人员身份,这样就更便捷了。时下很多高端住宅都配有私人车库,以往我们进入车库时总要从遮阳板上取下遥控器来打开车库的电动门,现在好了,应用远距离读卡或车牌识别技术,在车辆接近车库时,库门就自动开启了;当车辆完全入库后,库门自动关闭。访客对讲子系统。很多小区都配置了访客对讲系统,上海最新DB31将此作为小区的技防验收标准。系统分为可视与非可视2种,全数字系统构架是目前的主流。一台门口机可以连接多台室内机,任一室内机都可接听门口机的呼叫,如与小区联网,则构成二次访客确认系统。现在很访客系统都集成了门禁功能并能接入我摄象监视系统中去,把来访人员的画面也记录下来等于增加了一个门口摄象机。家居通讯网络对于通讯网络系统,我们同样把它分成几个子系统。
语音通信子系统。电话的普及使得人们的交流沟通更方便及时,与此同时,人们提出了更多的要求。家居语音通信系统可以让每个房间里都有一门分机,或许你会觉得不需要那么多,确实,当下手机如此普及,真的很少有人再去使用固定电话。但是语音通讯又是无法彻底抹除的一个子系统,在需要传真的时候、手机信号不良的时候都需要用到固话。与此相关的当然就是VOIP,外观虽然与普通固话类似,但功能却有天壤之别。通过光猫引出的固话其实就是VOIP应用的一种,光猫在此充当了语音网关的作用,普通家庭一般不会部署SIP服务器和IP话机,但可以部署语音网关,从而可以用普通话机拨打IP电话。数据通信子系统。如今,电脑离开了网络就被认为是一堆废铁,网络改变了我们的生活方式。而现在,每个家庭第二台电脑的出现并非新鲜事;接着,网络家电的出现标志着一个趋势,英特网的应用将达到空前的规模,为什么IP地址资源会枯竭?正在等待全面应用的IPV6协议将把每个电子设备都推向网络化。家庭网络是整个英特网延伸到个人的最后一跳,它为我们的本本、手机提供WIFI的接入;把网络电视机、PC、数据服务器连接在一起;它把宽带运营商提供的接入服务提供给每一个需要与外部网络连接的终端。无纸办公子系统。这是一个基于以上两个系统的扩展应用,适合SOHO使用,不论你是居家办公还是一个企业,都不希望垃圾传真来费电费纸,同时又希望有用的传真能有效归档,本系统能把收发的所有传真都妥善的存档,让本地用户在计算机上直接把编辑好的文档作为传真发送出去;让用户在异地存取,或者,干脆把传真发送到你的邮箱里。你出差在外,通过手机或本本,就把家里的传真收妥了。当然,在