浅析智能家居功能与系统创新 - 安防知识网

本文根据笔者的实践与思考，论述了智能家居面向节能、安全与舒适所发展的新型功能方向，提出从系统架构上保证小区智能化可靠实现的创新思路，即从系统集成到集成系统的系统设计理念，并从网络基础、系统设计生产等诸方面提出保障系统可靠运行的建议与措施。

家庭智能化系统的创新功能介绍
家庭智能化系统主要给人们带来的是居住安全、舒适与节能的享受，这些功效通常通过家庭智能化系统的六项主要功能来实现，即可视对讲、家庭防盗、远程抄表、家电智控、信息发送以及家居布线等功能。在这些系统功能中，安全是大家关心的首要问题，也是小区的共性要求，是家庭智能化的核心，如可视对讲系统、家庭防盗系统与家居布线系统已经被市场广泛接受；信息发送、家电智控功能也逐步走入高档住宅小区，远程抄表功能虽然说已经没有技术障碍，但是由于地方政策等因素的制约，应用还不够广泛。近年来，人们对居住品质提出了更高的要求，安全、节能和舒适是家庭智能化今后要达到的更高境界，并不断催生出许多新的需求。虽然，目前许多功能还是少数人的个性需求，但值得业内人士重视与探讨。

面向安全、舒适与节能，厂商们应该将传统家庭智能化的功能进行创新设计，使新的系统具有更强的处理能力和更多的系统功能。这种系统具有多种可以编程的模式，每一个探测器及每一个智控设备都可以独立编入模式，而每一种模式都可以通过远程电话或户内键盘来控制。比如将某一模式编为晚上就寝模式，这时可以将防盗系统的相关探测器设防、灯光关闭、热水器关闭、煤气阀关断等。系统还具有万能联动功能，即任何传感器可以和任意执行器之间产生联动。煤气探测器报警可以联动打开排气扇，同时关闭煤气阀；入侵探测器报警可以联动打开阳台灯光；甚至可以做到在单元门口刷卡开门时，家里的防盗系统自动撤防，灯光自动打开，迎接主人的到来。在绿色节能方面，系统可增加如下功能：一是空气质量探测与排气设备联动，以保证室内空气质量与有害气体的及时排出；二是室内湿度监控与抽湿设备联动，以保证室内具有合适的湿度环境；三是人离断电，将相关电源开关集中在模式中进行控制，避免电视、空调等家用电器在待机时的电能损耗以及忘了关灯等行为造成的浪费。在安全方面，系统可考虑接入老人自动报警器，通过判断传感器状态和位置进行自动报警；在火灾报警和应急逃生方面，新的家庭智能化系统也应有所作为，通过火灾探测器和逃生装置的接入，使住户能够在火灾事故发生时不仅能够及时发出报警，还能通过逃生装置在第一时间逃离现场，保障人员的生命安全。

由此可见，随着家庭智能化的不断发展，家庭安保系统将逐步扩展成为家庭智能控制中心，在提高人们居住生活水平上发挥越来越大的作用。

创新的集成系统架构
以家庭智能化为核心的住宅小区智能化系统一般包含安全防范、管理与监控、信息网络三个子系统。其中，安全防范子系统又包含住宅报警装置、访客对讲装置、周界防越报警装置、闭路电视监控装置与电子巡更装置；管理与监控子系统包括自动抄表系统、车辆出入与停车管理、紧急广播与背景音乐、物业管理计算机系统以及设备监控装置。以上多个分子系统与电话、电脑、电视网络相结合，形成了通常意义智能化小区的主要组成部分。

在上述系统中，安全防范子系统与管理监控子系统的功能，一般都是由独立的分子系统实现，并在小区管理中心层面通过物理连接实现联动功能和通过信息平台实现数据共享。这就是业内通常所说的系统集成。[nextpage]

这种系统集成的特点是功能子系统与物理子系统一一对应，系统是由下而上建设，即先完成子系统建设再在中心实现有限的集成。各子系统使用不同厂家产品与不同的协议标准，每个系统的管线、设备、运行和维护都是独立的，这种系统集成具有结构复杂、经济性不佳、可靠性不强和设备不能互通互换等不足之处。

于是，从系统设计的角度，业内人士提出了从系统集成到集成系统的转变。

集成系统是建立在统一网络平台上、实现多功能融合的简单化系统，其特点是在一个具有标准接口的网络上挂接不同的多功能终端，实现以往需要多个独立系统才能完成的多种功能要求。集成系统与系统集成的区别在于，集成系统是一种自上而下的结构，是先建立控制网络，再延伸出各个功能子系统。并且，集成系统的前端设备是多功能的、开放的、可以扩展的设备。如系统主机、终端与模块采用标准化接口设计，不同厂家产品可以互换，而且其功能可以扩展，当需要增加功能时，不必再开挖管网，简单可靠、方便节约。

显然，这种创新型的集成系统架构具有结构优化、经济节约、维护方便、效益提高等优点。同时，有效地实现了系统的综合监控管理、实现相关子系统的协同与联动、优化简化了系统结构、减轻设计施工与验收工作、缩短周期并方便系统运行维护。在系统设计时，采用集成系统的理念和架构，能够从根本上减少甚至避免系统安装维护所遇到的诸多问题。

从以前简单的子系统罗列，发展到了采用融合与集成技术，人们要求系统结构尽可能优化与简化，而且采用数字化、网络化的产品和系统越来越多，人们体会到了减少线缆与共享资源的好处，以及人们对电话、电视、宽带的结构化和标准化模式非常习惯与认同，于是，要求系统网络化、标准化、智能化的呼声也日益强烈。因此，这种创新型的系统架构是可行的，也是大势所趋。

系统可靠性设计建议
有了先进的家庭智能化功能和创新的系统架构，是不是就能高枕无忧了呢？根据笔者多年的产品设计与工程实施经验，认为答案是否定的。由于家庭智能化是二次成型的系统产品，其系统的工程特性在用户满意度提升上起到至关重要的作用。在智能家居系统设计生产过程中，应充分考虑这种集成的可变因素。在可靠性与工艺性设计上，减少今后集成可能带来的不稳定因素，这也是系统设备生产厂家遇到的新课题和新挑战。

首先，小区控制网络是集成系统的基础和关键，一定要选择被广泛接受并被证明有效可靠的通讯协议。以前对控制网络的争论比较多，但通过近几年的实践，人们越来越务实地认识到，无论何种控制网络形式，只要能够可靠传输信号，并且具有标准化接口，都能成为智能小区集成系统的基础与载体。以太网和现场（总线）控制网络是当前应用于智能小区集成系统的主要网络形式。其中基于LonTalk协议的LonWorks控制网络是一种通用的、开放式的互动测控网络，可与多家厂商的现有产品及不同网络通讯协议设备组网。在小区内建立LonWorks现场总线，可以将现有智能设备组网。同时，面向未来，可以接驳各种接受LonTalk协议的智能设备，并能与IP局域网融合。中国标准化管理局（SAC）已将LonWorks技术转化为下列控制网络技术标准（国家标准）：GB/Z20177-2006控制网络LonWorks技术规范；GB/T20299.4-2006《建筑及居住区数字化技术应用》第4部分：控制网络通信协议应用要求。[nextpage]

对于大型小区，系统户数可达数万户，总线距离可达数公里，此时应构建适应于各种规模的多节点、长距离复杂结构的系统体系，并采用模拟分区技术使数千户的大型小区如同几十户一样稳定可靠。系统还应通过建立完善的模块化系统结构，使用户不管是实现单一系统功能还是强大的多系统集成功能，都能在控制网平台上通过功能模块的增减来方便地实现。只要业主需要，可以一步到位或分步实施。

其次，要非常重视未来所面临的不同工程与应用环境下的系统表现。大量的系统完善工作，应该在工厂里完成而不是在施工现场，这样的系统才是一套真正成熟的系统。这包括解决在低温环境下的温度补偿问题、在潮湿环境下的防蚀散热问题、在多雨环境下的密封防水问题，以及在多雷环节下的防雷接地问题。这些都需要在工厂模拟环境或通过现场问题的剖析来逐一认真解决，一个产品的成熟度如何，很大程度上取决于上述细节问题处理得如何。

此外，系统在工程安装调试中的方便设计也非常重要。家庭智能化有一个显著的特点，就是安装、调试与维护的工作量非常大，需要大量的人力物力投入，成为制约行业发展的瓶颈。针对这个问题，系统在设计时，就应考虑安装与维护的方便性，比如系统可以通过Internet远程调试与维护。通过网络，不仅使住户能够实现家庭智能化系统的控制功能，还允许工程人员在远程检查系统的工作状况，对系统出现的故障进行诊断。这样，系统设置与版本更新可以在异地进行，从而大大方便了系统的应用与维护，提高了响应速度，降低了维护成本。

系统安装的方便性与冗错性设计，以及系统使用的简单化与人性化设计，也都会影响整个系统的口碑。业内人士都知道，电话线接错或短路是不会导致系统损坏的，而家庭智能化系统也应做到这一点，避免因为系统的“脆弱”导致对家庭智能化系统的非议增加。值得指出的是，工程中的许多问题并不是施工员的问题而应该是厂家的责任。

结语
家庭智能化系统发展已经进入了第二个十年，从简单的对讲系统，到如今的智能化小区，我国的智能小区应用与产业都走到了新的阶段，虽然目前大量小区的实际应用还很简单，全面的家居智能化系统公司还在为未来而艰苦努力，但业内者应该保持信心，只要经过功能创新、结构优化以及合理化人性化设计等方面的探索与实践，家庭智能化系统定将越来越受到广大用户的欢迎，家庭智能化产业也定将能不断发扬光大。（本文作者樊小刚现任职于浙江天工智能电子有限公司）