智能家居发展现状研究

窦强葛鑫冉述宋东曾杰

（成都理工大学信息科学与技术学院，四川 成都610059）

0 引言

从古至今，家居一直在人类社会发展中扮演着重要的角色，它是生活水平的一种象征。家居的变迁也反映人类在科技水平，经济发展上的进步。智能家居将会逐渐改变人类的习惯，以后智能家居是以住宅为平台，综合利用通信，自动控制等技术，将家居生活有关的设施集成。如今的智能家居市场相较于智能手机或智能穿戴设备市场来说规模不大，但增速在一直上涨。而现在，随着科技水平不断发展，生活水平的提升，智能家居虽然目前发展缓慢，但在不久的将来势必会成为各大科技公司继智能手机，智能穿戴设备之后的第三战场。2014年后各大科技公司在这智能家居，物联网一领域投入更多资源，其间竞争也愈加激烈。由于家居市场的产品种类繁多，在智能化时所要运用的技术，实现的附加功能不一样，或是服务对象的不同，我们由此进行了对智能家居的分类。同时指出了智能家居市场所面临的因为技术标准不一，售价尚高而导致难以推广普及的问题，也展望了未来智能家居市场的美好前景。

1 智能家居发展现状分析

1.1 市场调研

市场研究公司Juniper发布的相关数据显示，2013年全球智能家居市场规模为330亿美元，较2012年的250亿美元增加32.0%。同时该机构还预测，2018年全球智能家居市场规模将达到710亿美元，如果市场规模能够保持目前的稳定增速，那么在四年之后势必将突破这一预测值。

2014年初，国际物联网贸易与应用促进协会发布了《2013年度中国智能家居行业研究报告》，报告中称，未来三年，中国智能家居市场增速会不断提升，到2016年预计可达到29.17%，预测2017年中国智能家居行业市场规模将达80亿元。根据IDC数据显示，到2025年，亚太智能城市的投资总额约为1.04万亿美元。英特尔预测，在未来20年里，全球城市将投入41万亿美元为物联网升级基础设施，智能家居将从由每个家庭扩展到整个社区乃至整座城市。

图1 中国智能家居市场规模预测

1.2 市场现状

而2014年成为了智能家居元年。百度指数显示，2011年到2014年间，以“智能家居”为关键词进行的搜索次数上涨了约3倍。2015年微软在WinHEC发布会上表示物联网平台是Windows10的一个发展重点，而智能家居是物联网平台的服务对象之一。苹果在2014年发布了智能家居平台HomeKit，2015年CES大会上，大量的HomeKit设备参与了展出，智能家居平台的配套产品已经如雨后春笋般出现。谷歌收购了智能家居品牌Nest。三星也早已推出了智能电视，智能洗衣机，智能锁在内的多种产品。除了传统科技大公司，中国的公司在智能家居领域也有动作，包括小米，魅族，海尔等不少企业已经发布了多款智能家居产品。

1.3 技术标准

但是到目前，智能家居行业并没有统一的技术标准。这是智能家居发展中的一个主要瓶颈，并且在关于智能家居的讨论中常常占据突出位置。技术标准是指家居设备间的通讯协议，由于协议多样性和不兼容导致智能家居的“碎片化”，与智能家居的设计初衷背道而驰。目前而言，无线技术与有线技术相比更占优势，仅流行的无线标准就有ZigBee,Z-Wave,蓝牙，WiFi等，它们优劣不同，常常令消费者在选择上头痛不已。这几种标准里ZigBee是这个领域的鼻祖，但目前有被Wi-Fi标准取代之势。

2 智能家居分类

智能家居领域种类繁多，大到冰箱空调，小到开关灯泡。我们从智能家居的功能上对其进行一个大致分类，主要分为以下三类。

2.1 家居助手

第一类是家居助手，家居助手类产品主要目的是最大程度方便家居生活，可以通俗的解释为“懒人福利”。这个领域中的产品种类最多，技术实现相对容易。比如带Wi-Fi的智能开关插座，集路由，网络储存，电源于一身，可供手机，平板充电，并提供无线网络。还有智能扫地机器人，放在家里它自己就能自动扫地，电量快耗尽时自己去插座充电。也有用手机作遥控器，控制一个智能家居遥控器，从而间接在手机上能使电视机调台，音箱播放，空调调温，灯泡亮灭。这里详细介绍智能锁，可以输入密码开启或关闭，也能够发送短信短信，同时它监视家庭湿度，室温，是否煤气泄漏。一旦装上这种密码锁，不必再离家以后担心是否已关门，客人来时自己不在家，家中无人时是否出现火灾，煤气泄漏等危险情况，能够提前预知危险情况的发生，就能够减少人身与财产的损失，它的实现仅仅是在普通的锁里加上一个STM32芯片，通过这个“中心大脑”收集传感器传来的数据，通过算法判断环境情况是否正常，一旦出现问题可有控制模块使其中的SIM卡给主人发送通知短信或直接报警。上述的家居助手类产品的技术实现与智能锁差异并不大，大都是利用嵌入式技术来实现，它们集成化越来越高，体积越来越小，实物越来越少，功能越来越多，也越强大。以前需要人们自己做的事情，现在人们控制家居让它自己去做就行了。

2.2 家居健康

第二类是家居健康产品，显而易见它与用户的身体健康有关。这类产品相对第一类来说种类较少，科技含量更高，价格也更高。比如一个智能水杯，它能根据用户的饮水量，体质，活动量，温度为用户设计最合理的饮水时间和饮水量，还可以通过手机记录每天饮水情况。而智能电子秤能够精准测出体重，通过蓝牙传输到手机，分析纪录体重变化趋势，给出用户BMI指数。这方面最典型的产品是空气净化器，2014年12月，小米公司发布了一款空气净化器，操作非常简单，只需手机一键就可以进行模式切换等基本操作，它还能读懂天气预报，根据室外空气质量提醒你打开净化器或开窗通风，但CADR(洁净空气输出比率)值406噪音虽符合标准，但还是太大，三档CADR值190立方米每小时，也低于专业净化器，由此可见，健康类产品所需要考虑的指标更多，如何提升指标，设计出各方面平衡的健康类家居是不小的难题。与第一类家居助手产品不同的是用户需要从家居健康类产品中得到更多的信息，并且能够随时查看，这就涉及到了APP开发，各个平台APP开发技术不尽相同，小规模创业团队也难以兼顾所有平台，所以增加了开发难度。除此之外，健康领域所要求传感器，电子设备的运算精度，稳定性也比之前的更高。随着中国老龄化社会的到来，身体健康会被逐渐重视起来，或许在以后选购家具健康类产品会成为为健康买单的一种方式，这是一个不能被忽视的市场。

2.3 家居能源

第三类智能家居产品在一定程度上和“绿色建筑”是重叠的，主要目的是最大限度节约资源，提供健康，高效的能源使用方式。与之前分类最大的不同是这类家居很少是一个整体,它们通常管道布线藏在看不见的地方。比如TED Superstore智能家庭电能监视器，它使用8个子监视器，分布在房屋的不同位置，来收集，储存和分析用户家庭的电能数据。用户甚至能使用它监视单个房间或单个电器所使用的电量。而如果你在家里装了LOXONE的家具套件，那么无论你在哪里，手机一键可以通过调节房间温度，灯光亮度，安全系统，开关窗帘或百叶窗，也能断掉插座电源，从而达到节省能源的目的。家居能源类产品不仅能够节约能源，甚至能产生能源。据中国科学报报道，我国已有团队研究出了智能发电窗，它使用了二氧化钒材料，能利用它在高低温下的化学结构不同，使其在高温时会反射红外线，起到隔热效果，同时也能利用太阳光发电，同时吸收大部分紫外线，达到调节房间温度，储存电能的目的。这一类产品，能够使能源被更有效率的运用起来，也可以储存和生产能源，减少在能源上的花费和二氧化碳排放，可谓一箭双雕。试想未来千家万户装上家居能源设备后，全球能源紧张的情况将在一定程度上得到缓解。

3 科技发展与智能家居的未来

综上所述，智能家居的前景毫无疑问是美好的，在其技术发展已基本成熟的情况下市场一直处于不温不火的状态。这里的原因除了缺失技术标准之外，最主要的还是价格。在美国，一个搭载ZWave的交流插座卖39美元，而普通插座只需要1.49美元。这样的差价再加上学习和搭建成本会让很多人觉得“普通插座已经足够好了”。而很多智能家居在设计上缺乏美感，再加上智能家居应用场景多种多样，单一外观设计已经不再能够满足所有用户的需求，加重了设计成本问题。但由于科技的发展，产品技术会更加成熟，加入这一领域的公司越来越多，竞争逐渐白热化，智能家居产品价格的下降只是时间问题。

随着中国经济的不断发展，生活水平逐步提高，技术瓶颈逐渐突破，技术标准最终建立，相信在不久的将来，这些冷冰冰的数据将以穿戴着“智能家居”的外衣进入到的千家万户，届时智能家居所带来的便捷体验将惠及工作生活的方方面面。

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