新城建政策下数字家庭发展新机遇

2021-11-02冯承文王钢孙玥

智能建筑与智慧城市 2021年10期

关键词：数字家庭终端设备新城

冯承文，王钢，孙玥

（1.青岛海尔智能技术研发有限公司；2.中关村乐家智慧居住区产业技术联盟；3.全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会）

1 新城建政策促进数字家庭行业的发展

1.1 数字家庭行业发展现状和问题

数字家庭的市场销售额在逐年提升，产品使用越来越普及，应用逐步走向成熟。但在实际应用中，用户使用满意程度不高，真正吸引用户使用的引爆点不多，许多应用场景不是很理想，便利性不足。

制约数字家庭行业继续快速发展的原因很多，其中一个关键的技术问题就是互联互通问题：很多能力相对比较弱、功能单一的数字家庭终端需在家庭网络中与其他数字家庭终端互联才能实现数字家庭的整体应用场景，现实的数字家庭系统中会出现多个厂商的独立系统，这些系统之间缺乏互联互通，只能依靠单一数字家庭厂商自身的能力来实现数字家庭的应用，这个多年未能很好解决的问题，导致了数字家庭系统缺少整体的应用体验，阻碍了数字家庭市场的落地。另一个原因是由于缺乏更大量、更准确的数字家庭相关数据和信息的支撑，导致实用的应用场景不多，没有给用户带来真正的便利，数字家庭市场推广迟缓。

1.2 新城建项目的主要内容

目前，住建部正大力推进新型城市基础设施建设(以下简称“新城建”)工作，部署推进新城建项目试点扎实落地。新城建主要包含7个方面：全面推进城市信息模型(CIM)平台[1]建设、推动智能化市政基础设施建设和更新改造、协同发展智慧城市和智能网联汽车、建设智能化城市安全监管平台、加快推进智慧社区建设、推动智能建造和建筑工业化协同发展、推进城市综合管理服务平台建设。

1.3 新城建助力数字家庭行业

新城建充分利用信息技术的发展成果，以技术标准体系规范行业发展，依托行业共性平台解决以前社区信息、建筑信息与数字家庭终端不关联的问题，加大对相关数据和应用进行整合、处理、共享和查询。建立数字家庭基础平台和智慧社区信息模型，基于BIM和CIM技术打造数字孪生社区，建立基于空间属性的数据模型以及基于精细化模型的数据可视化能力，并以此为社区管理提供人、物、行为的全面数据基础，通过大数据、人工智能的应用，提升社区管理和服务的能力。CIM模型的建立、智慧城市和智慧社区等部分的快速推进都将大大推进数字家庭的应用落地和发展进程。

2 智慧城市、智慧社区与数字家庭的融合带来更新的产品和服务体验

新城建的推进极大丰富和扩展了数字家庭的应用服务和使用场景。以前，数字家庭的应用由于缺乏更大量、更准确的数据和信息的支撑而难以实现，但伴随着新城建各项工作的推进，数字家庭作为智慧社区和智慧城市应用的末端承载，用户能够在家庭中共享智慧社区和智慧城市中的信息和应用，数字家庭的应用也逐步丰富起来，从而促进了数字家庭的发展和落地实施。数字家庭的发展依赖于终端设备、用户、房间、楼宇、社区以及整个城市的相互协调，构建BIM和CIM数据模型，支撑城市、社区、家庭多元异构数据的融合与交换，实现终端设备、用户、房间、楼宇、社区以及整个城市之间数据和服务的共享。新城建中，社区住宅的数字模型为数字家庭提供了更多的精准数据基础。智能家电的安装需要获取家庭的房间信息，之前无线智能家电的安装和配置存在比较大的问题，就是无线网络的布点，由于智能家电的属性问题，很多种类的智能家电需要安装在墙角，房间边缘等地点，通常这些区域网络信号会比较弱，厂商需要通过增加其他辅助手段增强智能家电的网络信号，由于每个用户的实际需求不同，导致厂商需要针对客户进行个性化的安装调试，增加了厂商的成本，降低了用户的体验。未来，通过新城建中建筑和房间的数字模型，根据用户的实际装修布置网络的信号强度、设备类型等综合信息，制定出合理的网络布局，使智能家电可以直接入户，安装即可使用，不需要再额外增加其他的工作量。比如：通过新城建中建筑和房间的数字模型，可以为数字家庭的能源管理系统提供更多的外部数据参考，通过住宅的位置、户型、光照程度、电力的管控、入住人员信息等为数字家庭的供暖、制冷设备提供更多的调控参考依据，使整个家庭用更少的能源满足所有需求。新城建中智慧社区提供的各项增值服务极大丰富了数字家庭的应用场景，如，社区服务平台有着社区内的公共设施管理、增值服务管理、人员管理等。公共设施管理包括但不限于照明管理、安防监控管理、车辆管理、门禁管理、能源管理等。增值服务包括但不限于物业服务、家政服务、美容美发、购物餐饮、维修安装、社区活动、社区托管、社区养老等。在数字家庭系统和智慧社区进行互联互通后，用户使用数字家庭中的人机交互终端，足不出户就可以读取社区物业推送的各种消息、物业账单等。利用人机交互终端获取门禁信息，公共区域的监控图像；订购家政服务、社区活动、社区托管以及社区养老等服务；居家老人每日健康数据（血压计数据、血糖仪数据、冰箱开门次数、烹饪器具使用数据、体重计数据、智能马桶分析数据、人员异常活动数据）上传至社区医院；虚拟社区活动室服务；社区物业的信息以及社区公共服务的使用；邻居之间的互助等。新城建中智慧城市提供的各项增值服务极大丰富了数字家庭的应用场景，如，实现用户在家中获取当天的天气、日常出行路线的交通状况、政府最新的政策信息、行政事务的办理等。数字家庭、智慧社区与其他智慧城市的第三方服务平台进行互联，以数字家庭和智慧社区提供的数据信息作为智慧城市的应用支撑，如，电网服务平台、城市安防紧急服务平台、城市消防紧急服务平台等等。因此，数字家庭、智慧社区与智慧城市之间是相互提升、相互促进，共同发展的关系。

3 新城建为数字家庭部署实施提供技术支撑

在新城建的建设过程中，通过构建数字家庭基础平台，利用BIM/CIM融合数据，搭建基于BIM/CIM的智慧社区服务平台，通过智慧社区平台与智慧城市平台和数字家庭系统进行互联互通，为数字家庭业务部署提供技术支撑。数字家庭与智慧社区、智慧城市系统互联互通的实现，首先应解决数字家庭中终端设备的互联互通，实现不同厂商、不同类型的终端互联互通，不同厂商的数字家庭服务的互联互通。其次，才是数字家庭应用服务与智慧社区、智慧城市系统互联互通。数字家庭可以通过平台对接，实现智慧社区和智慧城市系统之间生活与政府公共管理服务的互联互通。

3.1 跨厂商数字家庭终端设备的互联互通

目前，不同厂商数字家庭终端设备的互联互通主要有以下几个路径：数字家庭终端设备通信协议及终端设备关键数据格式的统一；通过数字家庭网关进行异构通信协议转换；通过行业公共互联平台实现不同厂商设备管理平台的连接。这几种方式中，虽然统一数字家庭终端对外通信数据格式是最为简单、直接的互联互通方式，但由于厂商众多，即使发布了相关标准，但由于厂商研发和产品部署实施的投入成本较高，执行的力度非常有限，导致实际落地困难。目前，针对较大数字家庭终端厂商来说，更愿意通过云服务平台的方式进行互联互通，既能够以更小的代价实现互联互通，又能够较好地保护住各厂商自身的利益，所以该种方式成为了目前比较主流的互联互通技术方案。不同厂商终端设备互联互通示意图[2]如图1所示，可以通过厂商服务平台和行业服务平台实现互联。

图1 不同厂商数字家庭终端设备互联互通示意图

3.2 数字家庭、智慧社区和智慧城市系统的互联互通

智慧社区服务平台除了对社区内智能终端设备和人员的管理，还具备与各级城市管理部门平台接入的能力，通过数字家庭、社区与城市综合管理等业务平台进行对接，实现集中、高效的管理与资源共享，提高数字家庭和社区综合服务的能力，实现多平台间数据共享、互联互通。智慧社区平台是数字家庭和智慧城市的应用和服务共享的基础。

要实现数字家庭、智慧社区和智慧城市系统的互联互通，需要打通不同平台用户管理的接口、设备管理的接口以及应用服务管理的接口，而统一的接口协议、统一的用户、设备和应用管理都将是互联互通推进的重点，而这需要通过国家或行业标准的建立来进行统一解决。

数字家庭、智慧社区和智慧城市平台互联互通示意图如图2所示。

图2 数字家庭、智能社区和智慧城市平台互联互通示意图

4 新城建的安全认证体系为数字家庭提供安全保障

4.1 信息安全

在数字家庭、智慧社区、智慧城市互联互通过程中会涉及多个平台、多个服务与应用，因而需要建立完善的信息安全保护措施，以保证整体应用的正常运行。在新城建的建设过程中，通过数字家庭系统安全云平台实现互联互通，数字家庭系统安全云平台连接图如图3所示。

图3 数字家庭系统安全云平台连接图

其中数字家庭系统安全云平台应主要解决的技术问题包括：

①对厂商平台、数字家庭终端设备和用户的数字证书的管理机制，包括发放、更新、注销、鉴别；

②跨厂商平台的数字家庭终端设备的用户和权限管理机制；

③对用户隐私及敏感数据的跨平台访问保护机制；

④平台间的密钥管理共享机制。

通过以下技术手段有效解决信息安全问题：

①对数字家庭终端设备的身份进行有效验证，需要保证平台内的数字家庭终端设备身份信息唯一，不可预测，并拥有足够的长度和复杂度；

②用户绑定数字家庭终端的过程安全可靠，数字家庭系统安全云平台需下发对基于用户生成的一次性验证信息，数字家庭终端设备配网激活的时候需携带该验证信息，进而进行用户和终端设备的绑定，防止用户和其他非绑定关系的数字家庭终端设备进行交互；

③在所有平台交互通信过程中，应通过安全加密保护机制来保证通信安全；

④在保证数字家庭系统安全云平台登录接口的安全性，确保云平台的唯一标识，平台身份令牌的安全性、不可预测性，并拥有足够的长度和复杂度；

⑤应使用精细粒度的访问权限控制，根据用户信息、数字家庭终端设备信息、应用场景等配置出最小且必要的权限，以确保使用安全。

4.2 用户个人数据和隐私的保护

数字家庭、智慧社区、智慧城市中会获取大量与用户有关的个人信息和隐私信息，随着国家个人信息保护法的颁布和实施，需要重点对这些个人信息进行保护，同时在使用、转移、存储销毁等过程中不会引起个人数据和隐私的泄露。新城建政策的推进需要在满足个人信息保护法以及国家标准GB/T35273-2020《信息安全技术个人信息安全规范》[3]要求的基础上，对用户个人数据和隐私进行保护，真正促进数字家庭应用的落地。