无线智能家居安防系统专利技术综述

刘云星 程曦

摘 要：本文主要介绍了无线智能家居安防系统的发展状况，基于对专利申请的分析对该技术中不同无线组网技术分支内容进行了梳理。从专利文献的视角对无线智能家居安防系统的发展进行了统计分析，总结了无线智能家居安防系统专利申请趋势，主要申请人分布，介绍了无线组网技术分支及其发展历程，并绘制了技术发展路线图，仅供参考。

关键词：智能家居;无线技术;安防;监控;ZigBee;WiFi;专利申请

智能家居概念起源于20世纪80年代初的美国，称之为 Smart Home。其经历了4代的发展：第一代是通过同轴线及两芯线完成家庭组网，进而实现灯光、窗帘及少量的安防控制等;第二代是通过总线及IP技术组网，能够完成可视对讲及安防的业务;第三代是集中化的智能控制系统，由中控机完成安防、计量等方面的功能;第四代则基于物联网技术可根据用户需求实现个性化的功能。

家庭安防系统的联网技术分为“有线”和“无线”两大类。有线方案主要包括电话线连接、电力线连接、以太网和总线等;无线方案主要采用红外、无线方式等。本文主要关注无线方案的家庭安防系统。无线技术中的智能家居中，运用无线技术进行信号的传输，避免了大量布线带来的复杂与成本，并且终端的移动和设置非常灵活和方便，目前在智能家居行业中较为主流的无线方式有ZigBee、WiFi、Z-wave和蓝牙等。

智能家居安防系统中无论是移动终端控制家居设备，还是设备之间通信都离不开通信网络。常见的智能家居的组网方式主要分为3类： 基于分布式现场总线技术、基于集中控制技术和基于无线技术。无线技术中的智能家居中，运用无线技术进行信号的传输，避免了大量布线带来的复杂与成本，并且终端的移动和设置非常灵活和方便，目前在智能家居行业中较为主流的无线方式有ZigBee、WiFi、Z-wave和蓝牙等。

本文以DWPI和CNABS公开的无线智能家居安防系统相关文献为基础，对 智能家居安防系统近距离无线技术国内外专利申请状况进行统计和分析，针对这一领域的专利状况进行分析。

经检索得到全球范围内无线智能家居安防系统的专利申请随年代变化的历年分布情况，下图具体给出了全球历年专利申请的分布情况：

由图2可见，从2001年开始出现无线智能家居安防系统专利申请，直到2004年开始较缓慢地增加，从2005年到2009年的申请量较为平稳，各国都是在了解研发的过程，而2010年开始至今有了大幅的提高，一方面是智能手机的普及推动了智能家居的发展，另一方面是由于国内专利申请量大幅增加，从这个时期开始家电、物联网等行业都开始提高专利申请。而2017年后专利申请的公开数据不完整，导致总申请量从图上看起来下降了，但并不意味着该领域申请量就进入了成熟发展期，从图中趋势来看从2015年开始增速减缓，一方面是组网的无线技术并没有出现革新的技术，都是在原有的技术上进行升级，比如WiFi从802.11a/b升级到802.11n等，并没有出现新技术;另一方面作为控制端的移动终端这些年发展越来越强大，很多功能都和移动终端密切集中在一起，导致从整个系统上来说并没有大的变化。但是从2017年开始，基于5G NB-IOT的发展和部署，相信无线智能家居安防系统会有一个新的大发展。

以在DWPI中获得的专利申请为统计基础，对全球专利申请的主要申请人进行统计与分析，如下图所示。

从上图可以看出，位列前两位的主要申请人为Google和三星，Google很早就在进行智能家居的研究，并且在2014年收购了Nest公司，此项并购非常引人注目，谷歌吹响进军智能家居市场号角;三星一直在致力于智能家居的布局和发展，这和他们产品线非常丰富有关，从智能手机到电视机洗衣机等家电都有自家产品，相比其他企业需要相互合作达到产品的互通，三星在这个方面非常具有优势，这两个都是智能家居领域先进的龙头企业。虽然中国申请量比其他国家要多，但是分布在各行各业，比较分散，但在排名较前的公司里面也有小米、长虹等国内通信领域或者家电领域的领头企业，可见在无线智能家居安防这一领域，这些有核心竞争力的企业依然是提高创新能力和核心技术的主要原动力。

无线智能家居安防系统作为一个具体的应用领域，涉及组网、控制、自动化、移动终端等多个技术模块，就采用的无线组网技术来说也是多种多样的，通过对不同无线组网技术的分析，可以进一步了解未来的发展趋势，以及各技术相互优劣，作为后续研发的参考。

从上图可以看出，由于红外技术发展很早，且广泛应用于遥控、安防等方面，在智能家居领域仍然发挥着作用，并且随着智能家居的发展，2012年开始有了的巨大发展;ZigBee是一种近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率和低成本的无线技术，其提出之初是应用于工业现场自动化控制数据传输，依赖成熟的规范和技术的优势，直接应用技术、而未对技术本身进行改进的申请几乎占了100%;WiFi虽然存在安全隐患等缺点，但其无线电波的覆盖范围广，且已经得到规模商业化应用，仍是智能家居的生力军;蓝牙技术适合点到点的高速数据和语音传输，虽不适合大范围组网，但市场前景也是可观的;NFC具备固有的安全性，虽然目前的应用热点是移动支付，但其在智能家居的门禁、身份认证和敏感数据交换中也有用武之地。

智能家居技术从本质上而言是对网络技术、物联网技术和自动化控制技术的综合运用。

智能终端和无线网络的发展也推动了智能家居的发展。智能终端拥有良好的人机操作界面，使用户达到更好的智能家居操作体验，完美地诠释“科技以人为本”的追求，成为最佳的人机交互窗口。以WiFi为主的无线网络技术的普及，不仅实现了移动网络的分流，而且承担移动网络的压力，成为有线网络的有益补充。减少布线麻烦，实现对家电的智能控制，具有良好的扩展性和移动性，让智能家居控制變得便捷、人性化。

在物联网还没有提出来时，智能家居处于数字化时代，单纯被动地接收数据。而物联网的兴起，给智能家居带来了第二次生命，重新定义了智能家居概念，主动控制和交互，使智能家居变“数字”为“智慧”。在智能家居系统中，物联网将所有家电设备连接到一个网络，让设备状态、设备参数等信息共享和交换。

随着云、无线网络及各智能终端的出现与发展，萌生了“云+端”的智能家居模式，即采用一个位于互联网的基于云计算技术的专用功能的服务平台，此服务平台提供了大众需要的各种生活服务功能，如天气参数，也可在此服务平臺设置或开发个性化服务，智能终端通过注册的方式连接到此服务云上，进而实现智能家居管理的云端化。同时，智能手机的推出，可使得此模式呈现出掌上化的特性。

“云+端”模式的关键技术是端到云端的通信策略及数据交互方式。若要智能家居市场大力推广，其通信方式除了具备双向、实时和高速的特点，在系统的互操作上也应是开放及标准化的。这种模式已经有部分厂商和单位开始尝试，但由于网络产品的多样性及厂家的不同导致在系统的互操作上并没有实现完全的开放和标准化。

案例分析

针对审查实践，下面通过具体案例说明如何利用该技术提高审查工作的效率。

【案例申请号】201310577896.5

【发明名称】同步设备和无线传输系统

【技术方案】

权利要求1：

一种信源设备，包括AV发送部分，该AV发送部分利用多播无线传输将包含视频和/或音频的AV数据发送给信宿设备，其特征在于：

连接状态判断部分，该连接状态判断部分对多个信宿设备各自的无线连接状态进行判断;

设备信息存储部分，该设备信息存储部分将表示由所述连接状态判断部分判断的各个信宿设备的无线连接状态的状态信息与为了对各个所述信宿设备进行识别而预先登记的识别信息关联起来，并作为信宿设备信息进行存储;以及设备信息发送部分，该设备信息发送部分利用无线将该设备信息存储部分存储的信宿设备信息发送给多个所述信宿设备。

该申请文件的标题与权利要求内容看起来比较难理解，结合说明书实施例内容“在由音乐播放机（信源设备）以及左右扬声器（信宿设备）构成的系统中，如果右扬声器基于音乐播放机中的信宿列表检测到与左扬声器的通信被断开，则右扬声器不仅重放正常的右扬声器音频数据，还以合成方式重放左扬声器音频数据，或增大音量来重放右扬声器音频数据”，也就是说本申请是通过信宿设备能把握其他信宿设备的无线连接状态，从而自动校正令人不满的收看环境而在接收机（信宿设备）侧不依赖用户操作。

可见，本申请实际上是属于智能家居中家电控制子系统下音视频自动化控制的，且组网方式是无线网络，因而在检索对比文件的过程中侧重于检索“家庭娱乐，智能影音”等关键词以及与电视接收控制相关的分类号H04N7/00和H04N21/00。得到对比文件US2008141316A1，就是与在家庭娱乐系统中设备调节自动化相关，能够评述本申请权利要求的创造性。

【案件启示】在申请文件比较难理解的时候，要充分从实施例中获取信息，结合各技术分支的技术路线能快速明确技术方案的实质内容与发明点，利用“分类号”、“发明点”、“技术效果”以及“时间节点”这些要素有效筛选和定位对比文件，大幅减少检索时间，提高审查效率。由于智能家居涵盖的技术领域太多，许多涉及智能家居的案件本身并不一定会明确指出就是属于该领域，需要结合技术分支充分理解本申请，从而提高审查能力。

通过对无线智能家居安防系统技术发展状况的梳理，以及对该领域专利国内外的申请情况进行分析，对现有技术有了更加深刻的了解，同时也掌握了相关领域技术的发展趋势，此外，通过大量阅读申请文件，提高了相关领域关键词的选取能力，在一定程度上有助于检索效率的提高，同时也为后期的审查提供了新的思路。

参考文献

[1] 陈战利，刘志毅，杨桂华.基于互联网的智能家居安防系统设计[J].大众科技，2019，21（5）：16-18.