一、概述

　　一般来说，一个完整的智能家居系统应具有如下功能，包括家庭安全防范、照明系统控制、环境控制、家电控制等多种途径控制。

　　家居安防系统可以有效地利用技防手段来实现居家安全防范。家居安防系统包括防盗、防火、防燃气泄漏等功能，并具备远程监控，住户可以通过网络或电话随时了解家内情况，同时可远程监听或监视家庭内部情况。

　　智能家居的主体在于家庭自动化，未来家庭自动化的主体是家电、照明等电气设备的控制。自动化系统采用集中或者分布式控制，住户可以通过网络或者电话远程控制家庭内部设备，家居自动化系统是智能家居的主要发展方向。

　　随着人们对生活体验的个性化要求越来越高，家庭内部影音系统、家庭内部环境、网络虚拟环境等需求也越来越高，人们在这方面的消费支出也将越来越高，未来的智能化家居也会满足人们更多这些方面的需求。

　　智能家居承载着现代化城市组建的重大任务，以一套先进、安全、稳定、智能化的系统和智能产品为基础，基于社区带宽网络，将社区住户、公共设施、服务软件、智能化产品联接并有机融合，实现社区数字化，为社区居民提供舒适、便捷、安全、智慧和充满幸福的生活环境。

　　其以社区居民为主要服务主体，重点实现物业管理智慧化、社区公共服务智慧化、生活服务智慧化、家居智慧化等功能。

　　二、设计原则

　　（1）使用便利

　　智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。对智能家居产品来说，最重要的是以实用为核心，摒弃掉那些华而不实，只能充作摆设的功能，产品以实用性、易用性和人性化为主。

　　在设计智能家居系统时，应根据用户对智能家居功能的需求，整合以下最实用最基本的家居控制功能：包括智能家电控制、智能灯光控制、电动窗帘控制、防盗报警、门禁对讲、煤气泄露感知等，同时还可以拓展诸如三表抄送、视频点播等增值服务功能。智能家居的控制方式可以尽量个性化，比如：本地控制、遥控控制、集中控制、手机远程控制、感应控制、网络控制、定时控制等等，其本意是让人们摆脱繁琐的事务的困扰，享受便捷的服务，如果操作过程或程序设置过于繁琐，容易让用户产生排斥心理。所以在对智能家居的设计时一定要充分考虑到用户体验，注重操作的便利化和直观性，最好能采用可视化的控制界面，让操作所见即所得。

　　（2）可靠性

　　整个建筑的各个智能化子系统应能二十四小时运转，系统的安全性、可靠性和容错能力必须予以高度重视。对各个子系统，以电源、系统备份等方面采取相应的容错措施，保证系统正常安全使用、质量、性能良好，具备应付各种复杂环境变化的能力。

　　（3）标准性

　　智能家居系统方案的设计应依照国家和地区的有关标准进行，确保系统的扩充性和扩展性，在系统传输上采用标准的网络技术，保证不同产商之间系统可以兼容与互联。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，为家居智能系统外部厂商提供集成的平台，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。设计选用的系统和产品能够使本系统与未来不断发展的第三方受控设备进行互通互连。

　　（4）方便性

　　布线安装是否简单直接关系到成本，可扩展性，可维护性的问题，一定要选择布线简单的系统，施工时可与小区宽带一起布线，便会显得简单与容易。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着的特点，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。

　　（5）轻巧型

　　“轻巧”型智能家居产品顾名思义它是一种轻量级的智能家居系统。“简单”、“实用”、“灵巧”是它的最主要特点，也是其与传统智能家居系统最大的区别。所以我们一般把无需施工部署，功能可自由搭配组合、价格相对便宜并可直接面向最终用户的智能家居产品称为“轻巧”型智能家居产品。

　　三、智能家居主要系统介绍

　　（1）家庭安全防范

　　智能家居安防系统是集信息技术、网络技术、传感技术、无线电技术等多种技术为一体的综合应用，利用现代的宽带信息网络和无线电网络平台，将家电控制、家庭环境控制、家庭监视监测、家庭安全防范、家庭信息交流、家庭娱乐、小区管理和服务集为一体构成的智能系统产品，是具有较强的技术性和前瞻性。

　　这套系统包含门磁传感器、红外广角探测器、红外幕帘探测器等。安装门磁、窗磁，防止非法入侵，管理系统可通过安装在住户室内的报警控制器得到信号从而快速接警处理。报警联动控制可在室内发生报警时，系统向外发出报警信息的同时，进行自动打开室内的照明灯光、启动警号等任务。紧急求助功能室内的报警控制器具有紧急呼叫功能，管理系统可对住户的紧急求助信号做出回应和救助。

　　报警管理显示功能离家模式即防盗报警状态，防止非法入侵，管理系统可实时接收报警信号，自动显示报警住户号和报警类型，并自动进行系统信息存档。预设报警功能智能安防系统可预设报警电话。设/撤防联动控制在家设防模式，安全防范系统可联动切断某些家用电器的电源。在家撤防模式，部分照明灯自动打开，门磁和窗磁离线，室内烟感探测器和厨房可燃气体探测器仍为报警模式。

　　智能门锁：门是家庭出入的重要通道，一把门锁对整个家庭的安全十分重要。一般而言，智能门锁首先解决的是开锁方式，其次才是安全性，但事实上它的安全性要比传统门锁高得多。智能门锁在安全性的加强上主要包括门锁开锁、上锁、反锁状态的实时反馈，照片快速收集，反暴力破解等。

　　门窗磁：与智能门锁相比，门窗磁同样负责出入口把关，而不同的是，这些产品是主动型防御设备，可实时监测门窗磁的开关状态，一旦发现异常情况，即便用户不在家也能通过手机收到相关信息。

　　红外入侵探测器：红外入侵探测器与门窗磁类似，都属于感应类，但感应的对象和区域不同，门窗磁感应的是设备自身的分离状态，负责一个点或面的安全，而红外入侵探测器探测的人体活动，负责一定的空间区域。另外，红外入侵探测器不但可以将探测的异常情况发送到用户手机，而且通常具有本地报警功能。

　　智能摄像机：智能摄像机是整个智能家居系统少有的可视化设备，在安全防护方面非常直观。通过这类设备，用户可以随时随地查看家中的情况。目前，除了远程查看外，智能摄像机还具备了自动巡航、双向语音、多用户分享、红外夜视、高清回放等功能。

　　烟雾探测器：顾名思义，烟雾探测器就是用来探测烟雾浓度的，如果浓度超标会进行本地报警，同时向用户手机推送信息。不过，随着多功能一体化设计的引入，烟雾探测器开始集多功能于一体，例如今年CES上推出的烟雾火警探测器，不但能够探测烟雾浓度，而且还具有感知温度、湿度、光照和噪音强度等功能。

　　可燃气泄漏探测器：可燃气泄漏探测器主要用于探测室内空气中的可燃气浓度，通常安装在厨房，以防由于人为或其他原因造成可燃气泄漏。与时下不少智能家居产品类似，可燃气泄漏探测器的报警机制也分本地端和移动端两种。

　　漏水传感器：从名字上来看，这类产品更像是一种用于节水的智能产品，但实际上也可用于安全防护，有时还很关键。在安全防护方面，这类产品的使用场景是探测漏水、渗水问题，以免因水电相连而致使用户触电。

　　智能插座：智能插座是智能家居中的一款基础设备，充当连接用电设备与电源的角色，能够在两方面加强安全：一是自身拥有安全保护机制，不会导致用户触电;二是支持远程断电，一旦用电设备出现问题，用户可及时通过智能手机切断电源，保护家电设备。

　　（2）照明系统控制

　　智能照明控制系统是指用计算机技术并辅助其他手段，对电力照明实行自动控制，提供合适照明环境的同时降低照明系统的电能消耗和其他使用费用。智能照明控制系统于手动照明控制系统相比有很多优点，包括创造环境气氛，改善工作环境、提高工作效率，良好的节能效果，延长光源寿命，管理维护方便等。

　　创造环境气氛

　　使用智能照明系统，可以根据使用情况和住宅内的日光亮度来预设回路。可在回路中实现灯具的单独控制或成组控制，每个回路或灯具都可以设置为不同的亮度级别，这些级别存储为“场景”，可以理解为一个房间或某一区的完整面貌。设置场景后，即可方便地使用墙上的控制面板或遥控器手动调用。可以根据定时器、日光传感器和使用情况自动调用这些场景，使其达到丰富的艺术效果。

　　改善工作环境，提高工作效率

　　智能照明控制系统以调光模块控制面板代替传统的平开关控制灯具，可以有效地控制各房间内整体的照度值，从而提高照度均匀性。同时，这种控制方式有效地解决了频闪效应，不会使人产生不舒适、头晕脑胀、眼睛疲劳的感觉。

　　良好的节能效果

　　智能照明控制系统借助各种不同的 “预设置”控制方式和控制组件，对不同时间不同环境的光照度进行精确设置和合理管理，实现节能。这种自动调节照度的方式，充分利用室外的自然光，只有当必需时才把灯点亮或点亮到要求的亮度，利用最少的能源保证所要求的照度水平，节电效果十分明显，一般可达30%以上。

　　延长光源寿命

　　智能照明控制系统能成功地抑制电网的浪涌电压，同时还具备了电压限定和WE流滤波等功能，避免过电压和欠电压对光源的损害。智能调光器慢慢地把灯光调亮到一个设定的水平。刚打开灯时，这是相当重要的。在这一点上，白炽灯由于灯丝的热冲击易于失败。通过把灯慢慢地调亮到设定的水平，也被称为“软启动”，避免了冲击电流对光源的损害，可以相当多的延长灯泡的寿命。降低灯泡的亮度也可以延长灯泡的寿命。减低10%的亮度，灯泡可以延长一倍的寿命，而减少50%,可以延长到20倍以上。还可以实现“软关断”，灯光慢慢地熄灭。当切换场景时，灯光的变化是渐变的，使人们不会有突然变化的感觉，充分考虑到人眼对灯光的亮度的适应性。延长光源寿命不仅可以节省大量资金，而且大大减少更换灯管的工作量，可以降低照明控制系统的运行费用，管理维护也变得简单。

　　管理维护方便

　　智能照明控制系统对照明的控制是以模块式的自动控制为主，手动控制为辅，照明预置场景的信息存储在内存中，这些信息的设置和更换十分方便，使建筑物的照明管理和设备维护变得更加简单。例如在客厅中，可根据时间设定晚上11点后，场景照明自动切换到睡前场景照明。睡觉前还可以从集中显示器中查看各房间的灯是否关闭。

　　（3）环境控制

　　通过控制系统，对系统内所有灯光采用开关控制与调光控制相结合外，同时联动家居内电动窗帘、空调等设备达到场景控制功能。例如在客厅设置会客场景、居家场景；餐厅设置聚餐场景、清扫场景等。通过室外遮阳进行室内衡亮度感应，使住户既充分地享受日光，又很好的达到了节能的目的。

　　智能新风：环境控制系统把户外自然空气与室内空气进行置换，引入新鲜空气的同时排出污浊的空气，24小时保持循环流通。其中空气质量监测器让室内甲醛、PM2.5等无所遁形；新风换气机自动过滤户外空气中的粉尘、尾气、PM2.5等，同时进行热量交换，毫不影响室内的舒适；智能控制器会根据各房间空气质量，自动调节风速、置换量，节能减耗。

　　恒温、恒湿、恒氧：人是恒温的生命体，具有相对恒定的身体舒适度，平均数值为温度25℃、相对湿度50％、含氧量21%、气流速度0.15米／秒。不过，智能环境控制系统可以根据个人的独特情况、不同的功能房间、季节的变换等，定制专属的身体舒适方案，通过温度传感器、湿度传感器、氧传感器等设备，时时精准的检测，自动进行对比调节，为营造恒久舒适的居家环境。

　　室内环境净化：烹饪油烟、烟草烟雾、人体代谢等都会持续的产生污染物，危害身体健康。智能环境控制系统是净化环境持久战的攻坚利器，确保生活在健康的环境中。例如：当做饭时自动加大对厨房的净化量；在吸烟的房间会自动加大通风量；如果外出旅游，也会自主定时通风，保障居所的空气质量。

　　节能措施：尽量减少不可再生能源的消耗，提高能源的使用效率；减少建筑围护结构的能量损失；降低建筑设施运行的能耗。例如：利用计算机、平衡阀及其专用智能仪表对管网流量进行合理分配;安设热量分配表和温度调节阀，用户可根据需要消耗和控制热能;采用新型的保温材料包敷送暖管道，以减少管道的热损失；通过智能窗帘能够在不同季节、不同区域控制接收或阻止太阳辐射，调节温度减少能源损耗。

　　（4）家电控制

　　系统主要包含以下特点：

　　无线遥控、远程控制、智能方便、稳定可靠、价廉物美。

　　家电智能控制功能可以通过智能家居控制终端、遥控器、手机、Internet，实现对红外信息家电的管理和控制。可以单独控制，也可以成组、定时控制，结合灯光和电动窗帘等的控制，成为场景效果的一部分。

　　智能照明：主要实现对整个居住空间的灯光的智能控制管理，可以用遥控等多种智能控制方式实现对居住空间灯光的遥控开和关，调光，全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现；并可用定时控制、电话远程控制、电脑本地及互联网远程控制等多种控制方式实现功能，从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。

　　智能家居控制系统智能电器：电器控制采用弱电控制强电方式，即安全又智能，可以用遥控、定时等多种智能控制方式实现对在家里饮水机、插座、空调、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制，避免饮水机在夜晚反复加热影响水质，在外出时断开插排通电，避免电器发热引发安全隐患。

　　智能家居控制系统智能遮阳：智能遮阳系统通常是由遮阳百叶或者遮阳窗帘、电机及控制系统组成。控制系统软件是智能遮阳控制系统的一个组成部分，与控制系统硬件配套使用，在智能家居系统中，控制软件通常属于智能家居控制主机软件一部分。一个完整的智能遮阳系统能根据周围自然条件的变化，通过系统线路，自动调整帘片角度或作整体升降，完成对遮阳百叶的智能控制功能，既阻断辐射热、减少阳光直射，避免产生眩光，,又充分利用自然光，节约能源。

　　智能家居控制系统节能控制：包括家庭住宅使用的太阳能电池、电器设备；节能、节水及高能效的设备、软件与管理方案；风力发电等。本分类还包括家庭能源管理Home Energy Management System，简称HEMS。

　　智能家居控制系统远程抄表：采用通信、计算机等技术，通过专用设备对各种仪表（如水表、电表、气表等）的数据进行自动采集和处理的系统。它一般是通过数据采集器读取表计的读数，然后通过传输控制器将数据传至管理中心，对数据进行存储、显示、打印。解决自动抄表主要解决上门入户抄表带来的扰民、数据上报不及时、管理不便等难题。自动抄表在房地产建设项目中的智能小区中与楼宇对讲系统一样，成为一个标准配置。

　　智能家居控制系统系统软件：英文Smarthome Software。是指独立于智能家居系统产品厂商的第三方软件，第三方软件企业通过与智能家居系统产品厂商达成底层协议，应用层面的合作，开发可控制主流智能家居系统，实现智能灯光控制、智能电器控制、智能温度控制、智能影音控制、智能窗帘控制、智能安防控制、智能遥控控制、智能定时控制、智能网络控制、智能远程控制、智能场景控制等功能的软件。

　　智能家居控制系统系统布线：智能家居布线系统从功用来说它是智能家居系统的基础，是其传输的通道。智能家居布线也要参照综合布线标准进行设计，但它的结构相对简单，主要参考标准为家居布线标准（TIA/EIA 570-A）。TIA/EIA 570-A草议的要求主要是给订出新一代的家居电讯布线给与现今及将来的电讯服务。标准主要提出有关布线的新等级，并建立一个布线介质的基本规范及标准，主要应用支持话音、数据、影像、视频、多媒体、家居自动系统、环境管理、保安、音频、电视、探头、警报及对讲机等服务。

　　智能家居控制系统系统网络：英文为Home Networking。智能家居系统中指的家庭网络是一个狭义的概念，是指是由家庭内部具备高性能处理和通信能力的设备构成的高速数据网络。两种最流行的家庭网络类型是无线和以太网。在这两种类型中，路由器执行大部分工作，负责控制相互连接的设备之间的通信。通过将路由器连接到拨号、DSL或电缆调制解调器，还可以让多台计算机共享一个互联网连接。

　　四、结束语

　　说简单一点，智能家居最终的目的是让主人更多的思考，让智能家居系统更多按照主人的生活方式来服务主人；创造一个更舒适，更健康，更环保，更节能，更智慧的科技居住环境。

　　如果要具体地讲，从技术的角度来讲，未来的智能家居将朝以下几个方向发展：

　　1、未来的触摸控制，将成为智能家居普及型的控制方式，通过一个智能触摸控制屏实现对家庭内部为灯光，电器，窗帘，安防，监控，门禁等智能控制，这是必配的。

　　2、智能手机，将成为未来智能家居最重要的移动式智能控制终端，通过手机的智能家居客户端软件或WEB方式，实现对家庭内部的远程监控与控制，实现对家里远程开锁，客人图像确认，远程开启空调以及暖器设备。这将成为每个人必需要移动控制方式。

　　3、无线与有线控制系统，将会无缝结合，干线区域采用布线控制系统，小区域采用无线控制系统，这将是未来智能家居控制系统与技术的发展方向。

　　从市场的角度来看，未来的智能家居将会朝以下几个方向发展：

　　1、智能家居将成为家庭版的物联网，实现家庭内部所有物体的相互通讯将是智能家居未来发展方向。

　　2、智能家居系统将于智慧国家智能系统，智能城市系统，智能楼宇与智能小区，实现无缝联接，所有的智能家居系统，都必然会兼容与以上大系统的无缝控制联动。

　　（本文作者现任职上海建坤信息技术有限责任公司工程师）