智能家居系统概述

杨传燕 冯玉华

随着科学技术的不断发展以及新技术的出现， 人们对居住环境智能化、舒适程度等要求越来越高，智能家居引起越来越多的关注。本文分析了智能家居的基本概念， 重点探讨了系统组成及关键技术， 提升人们生活的舒适性及节能环保的作用。

前言

2020年，随着5G商业化落地加速，AI+IoT时代全面开启，以及新基建带来的广受益效应，智能家居进入新的刷新阶段，步入技术重塑、产品重塑、场景重塑、入口重塑、渠道重塑与体验重塑的新征程，赋予新生态、新特征与新常态的新生命。

互联网、地产、装修、家居等阵营全线参与，平台与设备赛道逐步丰满、B/C端功能应用、渠道开拓、项目落地与场景应用逐步成熟，随着疫情推动宅经济，2020年智能家居步入上升快车道。

一、智能家居的基本概念

智能家居是以提升家居的生活质量为目的，以设备互操作为条件，利用综合布线技术、网络通信技术、智能家居—系统设计方案安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事物的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如音频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境检测、暖通控制、红外转发等多种功能和手段。智能家居不僅具有传统的居住功能，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，提供全方位的信息交互功能。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，甚至为各种能源费用节约资金。

二、智能家居系统的组成

1、智能中控系统

智能中控系统是指具有智能家居系统控制功能的控制器硬件和软件，具备有相应外围接口，智能中控系统通常包括各种形式的终端产品，典型的组成有智能网关、智能语音、智能开关等设备。智能中控系统通过直接连接或者协议转换间接控制方式实现设备通信、语音控制等功能，与互联网连接的控制主机还能实现网络控制和远程控制的功能。控制中控系统还能在第三方的智能家居软件的配合下，实现更好的场景设置、时间管理和跨平台的连接，获得更佳的用户体验。

（1）智能网关

智能网关是家居智能化的心脏，通过它实现系统信息的采集，信息输入，信息输出，集中控制，远程控制，联动控制等功能。

（2）智能语音面板

智能语音独特的人家交互功能可以成为智能家居的总指挥，它可以是家庭消费者用语音进行上网的一个工具，比如上网购物、网上点餐、了解天气预报，它也可以对智能家居设备进行控制，比如打开窗帘、设置沐浴温度、提前让热水器升温等。

（3）智能开关面板

可以在原有机械控制开关的基础上加入控制模块，远程通过手机、电脑等终端，控制家里的开关的状态等。

2、电器影音系统

种类繁多的影院设备给客户的使用带来了不便，操作更是令人头疼的问题，电器影音系统的出现使这一切变得简单。典型的组成设备有智能遥控器、智能灯泡、智能插座等。同时电器影音系统也提供了整宅的电器智能控制，客户在了解了影音控制的同时，一定会拓展到整体家居电器控制，将对灯光、空调、地热等系统进行整合，实现整体智能控制。

3、家庭安防系统

智能家居的安防系统使用功能强大，想要智能化的家居生活，就需要考虑到安防系统的重要性。例如门的安防，当有外人进行来访时， 首先会按门铃，用户在手机上就会接收到相关的信息，也可以通过视频通话，利用手机进行远程查看。窗户的安防，当智能门磁探测器检测到人体信息时，窗户会自动关闭，当窗户出现异动时，智能门磁探测可以及时发出警报或者是相关录像。室内的安防是可以检测到煤气或其他有害气体，当智能燃气报警器发车声音时会将信息传递到主人手机上。

三、智能家居主流技术

1、智能家居的传输技术

智能家居的传输技术大体可以概括为三种方式：总线型技术、无线技术、电力载波技术。

（1）总线技术类产品比较适合于楼宇智能化以及小区智能化等大区域范围的控制，由于其设置安装比较复杂，造价较高，工期较长，只适用新装修用户。

（2）无线通信技术众多，已经成功应用在智能家居领域的无线通信技术方案主要包括：射频（RF）技术、IrDA红外线技术、HomeRF 协议、Zigbee 标准、Z-Wave 标准、Z-world 标准、X2D 技术等。 无线技术方案的主要优势在于无需重新布线，安装方便灵活，而且根据需求可以随时扩展或改装，可以适用于新装修用户和已装用户。

（3）电力线载波通信技术充分利用现有的电网，两端加以调制解调器，直接以50Hz 交流电为载波，再以数百KHz 的脉冲为调制信号，进行信号的传输与控制。

2、智能家居网关

智能家居系统的核心部分是家庭网关，主要由AC-DC电源、处理器、ZigBee模组、以太网接口和按键指示灯等几部分组成。其中AC-DC电源用于给各个元器件供电;ZigBee模组和处理器用于建立ZigBee网络和执行相应的程序动作;以太网接口用于与Internet网络通讯;按键指示灯用于检测外部出发信号及设备通讯和工作状态指示。

智能家居网关负责ZigBee网络的建立、管理，是ZigBee网络的中心和管理者。它负责无限传感器网络中的数据与上级网络（例如接入以太网、GPRS等）通信。

作为物联网六大应用之一的智能家居产品已经开始应用于人们生活中的各个方面，虽然还存在部分问题，但是随着科学技术的不断发展， 系统中的关键技术在完善与发展中前行，带动产品的优化， 让智能家居系统进入更多人的家中， 实现大多数人智能化的生活方式。

参考文献

[1]高汉龙.关于智能家居控制系统的技术问题[J].科技传播， 2014， 6 （18） ：210+212.

[2]胡月莲.现阶段智能家居及其发展趋势[J].现代经济信息， 2010 （7X） ：162.

[3]马明， 徐保国， 钟强.物联网智能家居系统的研究与设计[J].传感器世界， 2012， 18 （06） ：27-30.