時間:2023-05-29 18:01:32
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能家居,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
技術
SmartThings是一個智能家居開放式平臺,具有開放式API接口,能夠兼容各種無線
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SmartThings是一個智能家居開放式平臺,具有開放式API接口,能夠兼容各種無線網絡標準,可以使用第三方開發的應用,讓手機和平板成為所有家用電器的總控制器。
SmartThings如何實現智能家居呢?首先,SmartThings無線Hub是整個系統的核心,其次是六個傳感器,分別檢測識別運動、振動、溫度和設備的開關狀態。
接下來,要將SmartThings無線Hub和路由器進行連接“配對”,目前這個過程需要10分鐘。如果SmartThings無線Hub的信號無法覆蓋整個房間,就需要用長一點的線纜代替;當然,用筆記本電腦常用的“共享網絡”功能也可能完成。
SmartThings支持不同的設備,從電冰箱、電視、熱水器、空調到面包機等無所不包,前提是設備兼容,這就意味著必須裝有Zigbee或Z-Wave等標準的無線傳感器設備。連接前,同樣也要“配對”,而且所花時間不短。
只要完成配對,就可以用SmartApps應用控制電器了,如監控設備狀態、提醒或者設定步驟完成一系列自動化任務,例如:當手機(和主人)離開屋子時,關掉烤箱;離開超過20分鐘,關掉空調;主人還有半小時回家,自動打開熱水器和空調等等。 前景
SmartThings已經實現了設備互聯,但要讓家居完全變得智能,還需要更多智能化的任務設計。未來,與網絡和軟件“智慧融合”的電器會越來越多,它們與SmartThings的配合也會越來越精彩。
簡單的說,智能家居就是通過各種技術的整合,讓我們的家更加舒適。智能家庭的創新很多時候并不是科研上的創新,而是一種集成組合的創新,通過小小的改變,讓原本家庭中平凡的物件變得智能有趣。
也許對于許多人來說,智能家庭還只是一個概念,但實際上不少企業已經摩拳擦掌,打算大干一場,甚至還有許多產品已經進入市場。
小米門窗感應器
小米公司是近年來國內最火熱的IT企業,在移動通訊行業,小米利用自己營銷上的創新,成了行業中的攪局者,進而成為了國產手機市場中的王者,而現在小米的觸角也伸到了家居行業。
在2015年1月,小米公司便公布了他的智能家居套裝,其中的小米門窗感應器,引起了我們的注意。
門窗傳感器,能夠實時感知門窗的開關情況,可以將門窗的開關情況發送到用戶的手機上,用戶可以隨時了解家中門窗是否關好。
配合小米智能家居套裝中的人體傳感器(人體傳感器,能夠通過熱感應捕捉人和動物的移動,并擁有170°探測范圍,探測距離為7米。)使用,能夠在夜間發揮防盜的作用,藥片般大小的身形,絕對是居家必備良品。
此外,小米門窗感應器還能配合小米的空氣凈化器使用,當清晨開窗換氣時,門窗感應器就會向空氣凈化器發出指令,讓空氣凈化器進行待機狀態,待門窗關閉時,又會讓空氣凈化器運行,進行空氣清潔。
叮咚mini 智能貓眼
在2015年5月,移康智能科技有限公司在淘寶眾籌上了他們的新產品“叮咚mini 智能貓眼”,僅一天時間,銷量便過百萬,一時間又成為互聯網間的一個神話。
叮咚mini智能貓眼可視門鈴,相比較普通貓眼而言有著更廣泛的視角,幾乎可以看清門外的整個場景。除此之外,它可以實現可視化對講,用戶不用再趴在門上往外瞄了,配備的2.8寸液晶顯示器可以清晰顯示來訪人員面貌。叮咚mini智能貓眼采用了專業安防級鏡頭,具有紅外LED補光技術,即使是在夜間,它依舊可以將來訪者看得清清楚楚。
叮咚mini智能貓眼還可以在用戶不在家時,自動記錄門關的情況,用戶可以通過手機,或者回來查看記錄情況。
其實嚴格說來,叮咚mini智能貓眼可視門鈴在技術上并沒有太大的創新,僅僅只是將我們常見的攝像頭裝在了門上,并通過互聯網來控制,但這正是智能家居的精髓,它并不是科研上的技術創新,而更多的是一種創意。
零能源空調桌
家具并不是我們所屬的行業,但如果這張桌子可以制冷供暖,那么就與我們相關了。而且它的制冷供暖還是在不消耗能源的前提下,那么,我們應該非常關注它了。
智能家居是現在一個熱門的創業領域,路由器、電視、冰箱、微波爐都在被創業者智能化。但似乎很少有人注意到每家都需要一件家具――桌子,這個存在了上千年但形態并沒有太多改變的東西。
當然,智能家居創業者看到的都是可以聯網的家具,而桌子不僅不能聯網,甚至都不需要電力。但也正是桌子的這種特性,讓巴黎的兩位工業設計師看到了機會。他們設計了一張可以代替空調的桌子。
設計師 Jean-Sébastien Lagrange 探索一種通過家具來解決環境和能源問題的新方式。于是他和工程師 Rapha?l Ménard 一起準備打造零能源家具,而這張能代替空調的桌子是他們的第一款產品。
這張桌子表面看起來和普通餐桌并沒有太大的差別,但神奇之處在于桌子下方的構造。他們采用了一種特殊的材質的蠟,當室溫超過22攝氏度的時候這種蠟會變硬,吸引房間的熱量;而當室溫低于22攝氏度的時候,這種臘又會變軟,從而釋放熱量。
通過吸熱和放熱,這張桌子可以保持房間的溫度恒定在22度左右。這兩位設計師表示,在一個適合15人開會的小會議室里,配合這張桌子使用空調,能夠節約30%的電力。不過要是房間的溫度一直在22度以下,那這張桌子就不能發揮其神奇的特性了。
通過某種材料來室溫吸收或者釋放熱量并不是一個新的概念,但把這個概念和桌子結合,通過高超的工業設計能力做出既實用又美觀產品的卻不多。這兩位設計師表示這種桌子會在今年下半年正式開始銷售。
本項目為云南某三層豪華型別墅結構。別墅的主人十分重視場景控制,整棟別墅有100多盞燈和50多扇窗簾,如果采用傳統控制方式,面板數量過多,操作復雜,同時也影響墻面裝飾的美觀。
針對建筑及裝飾的豪華與高貴的定位,以及客戶對居住環境的舒適度、安全防范、及時通訊、節能環保、簡易操作等需求,我們為客戶提供了Bticino智能家居系統的Axolute產品系列。
Bticino智能家居系統集系統、結構、服務、管理、控制于一體,利用先進的BUS通訊技術、電力自動化技術、無線技術,將與居家生活有關的各種設備有機地結合起來,通過BUS總線及計算機網絡綜合管理家中設備,來創造一個優質、舒適、安全、便利、節能、環保的居住生活環境空間。
Bticino智能家居在保持了傳統居住功能的基礎上,優化了人們的生活方式和居住環境,幫助人們有效地安排時間、節約能源,實現了家電(如空調、熱水器等)控制、照明控制、室內遙控、窗簾自控、防盜報警、對講及溫度定時控制等,提供了全方位的信息交換功能。
系統構成
別墅智能系統構成:燈光控制子系統、窗簾控制子系統、溫度控制子系統、背景音樂子系統、對講控制子系統、安全報警子系統、遠程網絡通訊子系統等。
系統特點
整個系統只須一條scs-bus雙絞線,沒有大量的電纜附設和繁雜的控制設計。
執行器模塊安裝在原有的強電箱內,可與微型斷路器同裝于照明箱中。
現場控制器只需一條SCS-bus雙絞線進行連接,采用27V安全低電壓供電方式,安全可靠,操作方便。
功能修改、控制修改方便靈活,只需僅做小的程序調整,不須現場重新布線就可以實現。
節約能源,提高效率。
通過時鐘,自動控制設定,自動運行到最佳狀態,合理節約能源,方便管理和維護。
所有執行器模塊均為模數化產品,采用標準35mm導軌安裝方式。
所有現場控制器及移動感應器均采用墻裝方式,施工簡單,并且不同的面板及移動感應器可隨時互換,控制功能變更方便。
基本執行器模塊安裝體積小,可安裝在照明箱中,無需定制特殊箱體,尤其適合于別墅安裝空間小的環境。
場景模塊(F420)可現場記憶場景,隨時可對場景控制效果進行調整。
別墅項目平面結構圖
產品配置及實施特點
主臥室配置
舒適
配置兩路控制器H4652/2,執行器F411/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置控制器H4651/2,調光模塊F414(1路調光,阻性負載每路最大1000W):
配置背景音樂壁掛式揚聲器1對L4567,控制器H4562(可隨時播放喜歡的曲目);
配置移動感應器及主動探測器HC4611,控制器H4651/2(可根據人的走動控制燈光的開/關);
配置LCD觸摸屏H4684一個(可顯示或控制設備的狀態,如客房窗簾的開關等)。
節能
配置溫度傳感器(帶微調)HC4692FAN,可調節室內當前溫度±3℃,風速調節,防凍或關閉模式;
控制風機盤管等設備(自動調節溫度,啟動場景模式)。
通訊
配置可視對講室內分機Video display(接受對講主機的呼叫,與其它對講室內分機內部對講,也可啟動場景,控制背景音樂和調節室內溫度)。
安全
配置報警模塊349416,可監測8個獨立的區域,1個緊急報警區域,可并接多個緊急報警按鈕(當出現報警或緊急按鈕被按下時,報警模塊發出報警信號通知主人或物業);
配置窗磁、門磁、玻璃破碎探測器、光學式煙霧探測器、溢水探測器及緊急按鈕。
主衛配置:
舒適
配置兩路控制器H4652/2,執行器F411/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置背景音樂壁掛式揚聲器1對L4567,控制器H4562(可隨時播放喜歡的曲目)。
安全
配置窗磁、玻璃破碎探測器、溢水探測器、緊急報警按鈕。
廚房配置
舒適
配置兩路控制器H4652/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置控制器H4651/2,調光模塊F414(1路調光,阻性負載每路最大1000W);
配置背景音樂壁掛式揚聲器1對L4567,控制器H4562(可隨時播放喜歡的曲目)。
通訊
配置可視對講室內分機Video display(接受對講主機的呼叫,與其它對講室內分機內部對講,也可啟動場景,控制背景音樂和調節室內溫度)。
節能
配置溫度傳感器(帶微調)HC4692FAN,可調節室內當前溫度±3℃、風速調節、防凍或關閉模式;
控制風機盤管等設備(自動調節溫度,啟動場景模式)。
安全
配置窗磁、玻璃破碎探測器、光學式煙霧探測器、溢水探測器。
餐廳配置
舒適
配置兩路控制器H4652/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置控制器H4651/2,調光模塊F414(1路調光,阻性負載每路最大1000W):
配置背景音樂壁掛式揚聲器1對L4567,控制器H4562(可隨時播放喜歡的曲目)。
節能
配置溫度傳感器(帶微調)HC4692FAN,可調節室內當前溫度±3℃、風速調節、防凍或關閉模式。控制風機盤管等設備《自動調節溫度,啟動場景模式)。
安全
配置窗磁、玻璃破碎探測器。
客廳配置
舒適
配置兩路控制器H4652/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置紅外遙控接收器HC4654,無線控制燈光、窗簾或場景。
通訊
配置可視對講室內分機Video station(接受對講主機的呼叫,開啟樓梯燈,與其它對講室內分機內部對講,也可啟動場景,控制背景音樂和調節室內溫度)。
安全
配置窗磁、玻璃破碎探測器。
節能
配置溫度傳感器(帶微調)HC4692FAN,可調節室內當前溫度±3℃、風速調節、防凍或關閉模式。控制風機盤管等設備(自動調節溫度,啟動場景模式)。
視聽室配置
舒適
配置兩路控制器H4652/2,執行器F411/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置F411/2,設定PL1=PL2(投影幕布控制模塊);
配置控制器H4651/2,調光模塊F414(1路調光,阻性負載每路最大1000W);
配置多通道A/V混合器,控制器H4651/2,場景模塊F420,使燈光場景和A/V場景的控制有機結合起來。
安全
配置窗磁、玻璃破碎探測器。
節能
配置溫度傳感器(帶微調)HC4692FAN,可調節室內當前溫度±3℃、風速調節、防凍或關閉模式。控制風機盤管等設備(自動調節溫度,啟動場景模式)。
庫房配置
舒適
配置兩路控制器H4652/2,執行器F411/2,實現本地控制兩路燈光或窗簾;
配置移動感應器及主動探測器HC4611,控制器H4651/2(當有人進入庫內時,可自動將庫內燈光打開,也可手動控制或定時控制燈光)。
智能控制箱:安裝執行模塊。
花園配置
配置燈光執行器F411/1(阻性負載3500W,白熾燈負載2300W,節能燈1000W),采用觸摸屏定時與紅外感應配合的方式進行燈光控制,當到傍晚6點時,定時自動打開燈光。
遠程控制
設備房安裝有遠程控制網關F453AV,就可實現燈光、窗簾、空調、場景、監視遠程網絡控制。
項目說明
系統是以SCS技術協議為平臺,在2芯總線上實現可視對講、照明控制、窗簾控制、溫度控制、防盜報警、背景音樂系統、視頻監控等完美連接。系統不需要任何的集成,產品以模塊化的設計,非常容易對系統進行擴展升級。系統的設計極具人性化的特點,全面創造舒適、節能、通訊、安全的環境。
自從筆者首發“微智能”有春天,第一次提出微智能思想撬開智能家居之門論述之后,很多智能家居從業者也在一起交流。今天,筆者結合微智能與微創新這個對比角度,從深層剖析微言下的智能家居窘境內在根源。
智能家居從行業應用開始走向公眾視野還是這一兩年的事情,筆者也有幸多次訪談過從事過智能家居智能裝飾業10多年的朋友們,從企業生存和發展角度,期間的辛酸苫辣不是當下鼓噪的智能硬件團隊能夠想象的。又愛又恨是我從他們身上第一感覺到的。愛不容置疑,那么恨到底是為什么呢?
一、曲高和寡的局面急需破解
我們姑且將智能家居分為前裝智能家居和后裝智能家居兩個陣營(實際這兩者到底如何界定并無公論)。這兩大陣營的主力干將們這幾年也逐步分別向對方領域滲透和摸索。任何新生事物的出現都是對傳統的繼承和顛覆,可以肯定的是競爭和矛盾必然不可避免。
這里不過多闡述后裝智能的蠢蠢欲動,單從智能家居前裝企業群來看,雖然歷經10多年的發展,始終圍繞項目(PROJECT)在生活;雖然曾經也鼓噪挑動,也始終無法吸引更多消費群體,曲高和寡的局面依然無法破解。誠然這可能與具體前裝智能家居從業群體的發力角度、推廣的深度有關系,但肯定不能避免大環境中有利因素缺乏有直接關系。
一方面智能家居到底是什么還不能自圓其說,—方面智能家居后裝群體此起彼伏。何去何從肯定成了智能家居從業資深人士的心中之痛。這期間,筆者已經注意到不少前裝業者在小步探索融合共存之道,精神可嘉,然匍匐前進也從某種角度折射出“微創新”帶來的糾結之痛。
沒有深入的分析,沒有戰略的指導綱領,各自為戰的“微創新”也只能淪落為勉力而行的小探索,最終也無法逃避苦悶的結局。哪里是春天?微智能思想或將撬開智能家居之門。
二、靜止的智裝方案渴望活力
孤芳自賞的智能家居前裝裝飾方案,與自命不凡的后裝智能單品之間PK味道雖然表面已然淡化,但是扮豬吃老虎的顧慮肯定在兩個陣營里的內心都存在。在悄悄進村的“微創新”驅使下,雙方的短兵相接到是時有發生。
己所不欲勿施于人的道理依然深入到我們中國人的血液,那么為什么不考慮最終用戶的想法呢?推己及人不能完全代表真實的市場看法。剛需的尋找視乎還是停留在“親愛的,我付出那么多,你為啥還不愛我?”這個局面。
崇尚個性和活力的時代,還有誰會喜歡在靜止、封閉、死板的智能堆中生活?從字面上也是與智能家居這個詞意背道而馳的。那到底如何讓成型的前裝智裝方案保持活力?到底如何讓孤立的智能后裝單品煥發整體的光彩?
小步的微創新實踐肯定需要,但是沒有戰略的微智能思想指導,也同樣避免不了在錯誤道路上探索的尷尬。這或許也是難言的痛點。
三、閉門角力的局面搖搖欲墜
這兩大陣營業者存在天然的差別,一個是創業刺激中的雞血發電,一個是資源對接中的項目生活。好比硬件和軟件工程師之間的差異,一個用C++( MAYBESOMETHING OTHERS),一個用PROTEL (MAYBE POWerpCB,DONOT MIND);更好比文科生與理科生,這咋協調呢?
微創新這下是束手無策了,只能是閉門角力了。看誰氣長成為追求的目標。那么,還有人會去真正關心最終用戶的需求呢?微智能思想的出現奠定了不同語種對話的天然機制和配合機理。只有從戰略層面上雙方認同同一個高度的指導原則,才有可能平等的對話,而不是各自閉門圓桌論道了。這或許就是所謂的忐忑之痛。
四、開放融合的道路迷霧叢叢
既然要突圍,既然不想閉門角力,既然不能再各自為站,那么到底改咋對接?筆者參加過幾十次的所謂“資源”對接會,也有幸聆聽過多場高端”圓桌”會談,可惜的是至今沒有看到所謂成功的融合共贏模式出現,甚至坐視HOMEKIT等開始鼓噪挺進。
試錯對誰都是成本,微創新的風險累積起來也可能要斷臂才能生存。開放、融合,乃至跨界共贏已然成為共識,那么為什么還不能出現成功的典范?這或許就是黎明前的黑暗帶來的迷茫之痛了吧。
結語
谷歌于1月中旬宣布斥資32億美元收購“iPod之父”托尼法德爾創辦的智能家居公司Nest Labs。路透社稱,這是谷歌向深入消費者的家居邁出的最大一步,將從該交易收獲一條富有前景的產品線和法德爾領導的設計人才團隊。
針對這次收購,業界有多方猜測,多數人持有和路透社相同的看法,認為這是谷歌向智能家居大舉邁進的前奏。
Nest精美的恒溫器和煙感器很受用戶歡迎,恒溫器具有數字感知能力,帶有出色的用戶界面和大量的傳感器,支持Wi Fi網絡連接,能夠學習、了解用戶的使用習慣。但Nest的核心技術并非恒溫控制器,法德爾曾說過,Nest的核心技術是通訊、算法、傳感器、用戶體驗、運行于一個云網絡,恒溫控制器只不過是Nest了解用戶行為習慣的一個窗口。它基于家庭對于用戶信息的收集剛好彌補了谷歌在互聯網方面收集信息的不足。谷歌自身也一直向智能方向挺進,從Android系統到谷歌眼鏡,再加上近年來越來越多地涉足新領域,如高速網絡服務、無人駕駛汽車、機器人等等,都和“智能”二字密不可分。作為使用頻次最高的手機和電視在裝載了智能系統之后,除了更大的屏幕和更快的速度,以及在制作工藝上找找噱頭外,已經很難在個體上有大的突破,下一步一定是和其他家電的互聯互通,谷歌收購Nest,可以看做是向智能家居吹響了起錨的號角。另外,Nest兩位創始人都出自蘋果公司,兩款產品也洋溢著蘋果的極簡設計風格和工業設計理念,這是谷歌值得學習和借鑒的地方,有助于谷歌與蘋果競爭。
同時也有相反的觀點,從Nest的公司屬性來說,盡管是智能家居行業中個性鮮明的一員,但很難成為領導者或提供整套解決方案,而加盟谷歌之后也還是繼續保持獨立運營,并沒有太大的規劃。另外,Nest的恒溫器在能源環保方面的屬性更強,可以很好的追蹤和管理家居能源的使用情況,因此也可以把收購Nest看做是谷歌針對新能源領域下的一步棋。
在中國,業內公司對于這次收購的回應都顯得比較積極。我們采訪了八家行業內的公司,以快思聰為首,普遍認為這次收購代表了以谷歌為首的互聯網大公司對智能家居市場的認可及看好,互聯網的新思路有可能會為行業帶來爆發式的增長。晟愷集成總經理卓祺祥曾去Nest參觀過,他覺得谷歌可能是對大數據更感興趣。而在私家影院方面見長的者尼則將觀點一分為二,一方面認為是給智能家居行業打了一針興奮劑,另一方面創意小公司的崛起,也給老牌智能家居廠商敲響了警鐘,提醒他們創新的重要性。
對國內影響多大?
相對于谷歌收購Nest,或許我們更關注的是這次收購對于本土行業又會有多大的影響?智能家居的概念在國內提出多年,越來越多的出現在酒店、商業建筑以及公共設施中,但若談在民用中廣泛普及還為時尚早。沃夫德爾在全宅智能方面發力已有近三年的時間,坦言目前國內智能家居尚處在初級階段。各細分行業的壁壘相當堅固,上下游的利益方向也不一致,沒有統一的規范標準和成熟方案的產品,國內的智能家居產業亟待在軟件生態和開放精神重大突破。沃夫德爾認為,互聯網的興起已經顛覆了傳統產業原有的生產和經營狀況;IT巨頭進入智能家居,可加速為國內同行提供整合方案借鑒和成熟的商業模式。晟愷集成認為開辟一塊新的市場非常艱難,即便谷歌這樣的大公司也不例外,因此到底有多大的促進,還需要繼續觀望。者尼和太原圣曼尼看法相同,認為國內智能家居市場正處在一個飛速上升的階段,各種國際智能家居品牌一擁而入,但很多產品都沒能接地氣,不太符合中國市場的需求。這次收購必然會出現幾個優秀的智能產品廠商,這樣行業才會發生天翻地覆的變化。快思聰也認為目前來看可能影響還沒能涉及到國內,但一旦技術或者理念有較大的變化,才會有比較大的突破。
未來會怎樣?
國家工信部已出臺的《物聯網“十二五”發展規劃》,將智能家居列入9大重點領域應用示范工程之一,政策扶持意圖明顯;在物聯網與智慧城市的雙重引擎驅動下,移動互聯網技術的普及和應用程序開發的提速、云計算由專業領域向住宅消費需求領域的拓展,將使智能家居行業規模迅速擴大;預計在不久的將來,國內智能家居市場將達到千億元的規模。另外,智能家居涵蓋的面很多,從影音等家電的控制到燈光、安防,不一而足,未來有很大的增長空間。者尼認為,在未來五年可穿戴的智能設備將加入到智能家居系統中,進一步改變我們的生活方式,并且智能家居將會制定出行業國家標準,從而催生專業的智能家居培訓機構出現;中航影音則斷言智能家居市場一定會有一場革命。而處在行業上游的快思聰表示,在近三年的計劃增長速度都是50%以上,有信心能夠保持智能家居第一品牌的位置。
至此,從傳統家電企業海爾、智能手機廠商小米,到電商京東、媒體平臺樂視等,均已推出了自己的智能家居平臺。這個原本量級僅有數十億元的市場,突然成了“香餑餑”。
國外巨頭的動作更早一步。2013年底,谷歌宣布以32億美元的高價收購智能家居公司Nest。這家并不大的企業主營智能恒溫器和煙霧探測器。外界將此舉解讀為谷歌正式踏入智能家居的第一步。Nest在2014年6月,斥資5.55億美元收購智能監控攝像頭企業Dropcam;10月收購智能家居制造商Revolv,后者兼具智能家居軟硬件開發實力,尤長于家居設備之間的通訊實現。
然而,由于品牌之間各自為戰,數據不能互聯互動,成為阻礙行業發展的最大瓶頸。
因此,與去年智能電視混戰中各搞一套的做法不同,意圖搶占智能家居發展先機的進入者們,無論高調低調,都不忘強調“開放”。傳統家電企業海爾甚至將原本自有的智能家居品牌UHOME,完全納入了今年推出的“U+智慧生活開放平臺”。
即便開放平臺的盈利模式目前還模糊,巨頭們不約而同作出選擇:打造智能家居領域的“新安卓”。 轉型無線
通過植入無線通訊模塊或接口,兼容幾大標準無線通訊協議,從而實現數據的互聯互通。這就是巨頭們爭相打造的“新安卓”。
此前20年間,在家居設備間實現通訊主要是依賴綜合布線技術。“每個設備都要連一條用于通訊的傳輸線,一套別墅可能要布線數百條,還需要一個專用的通訊機房。”曾從事智能家居系統銷售工作的何小帥稱,依賴有線通訊的智能家居并不便捷,“用戶體驗不好”。綜合布線技術在不少新型社區、大型會議中心和超五星酒店皆有運用。但這種通訊技術的特點決定了,它在任何建筑中的運用都必須整套實施,后期也很難升級。從業者們大多承認,在2013年之前,智能家居只是“富人的游戲”。
直到2009年南京物聯傳感技術有線公司(下稱南京物聯)涉足智能家居市場,試圖擺脫“有線”桎梏。“無線替代有線是未來趨勢,在智能家居領域已經提了20年。這種方式簡單方便易升級。”南京物聯企業合作部總監錢蘭英說。
為完成技術選型,南京物聯耗費了整整半年時間。當時無論是紅外、藍牙,還是WiFi技術,都已在家庭和個人客戶市場中應用。但南京物聯認為,很多傳感器需用電池,WiFi由于帶寬較寬,功耗高,電池難以滿足供電需求。
另一種技術ZigBee,通訊方式類似移動蜂窩通訊網絡,每一個設備都可以成為下一個通訊結點,具有覆蓋面大功耗低的優勢,更適于控制開關和傳感器之間聯系,且已在一些大型智慧建筑中成功運用。最終,南京物聯研發團隊選擇了ZigBee技術。簡單的ZigBee通訊每次僅產生數KB的數據量,因此耗電量也很低。確定了技術類型后,南京物聯開發了以電源開關和各類傳感器、控制器為主的上百種智能家居設備。
和綜合布線技術運用的效果類似,整套安裝完成后,“智能家居”中起床窗簾能自動打開,下雨窗戶可自主關閉,門鎖開關有提示,空氣不好開新風……且一個傳感器或開關可與所有智能設備互聯,從而實現某種“場景”,如“家庭影院”場景,即可一鍵實現關燈、打開音響、垂下幕布等功能。若傳感器監測到家中甲烷超標,還能通過機械手主動關閉燃氣閥門,并打開抽油煙機換氣。
由于不需要事先設計,無需機房,現在完成一套120平方米公寓的智能家居系統安裝,成本可控制在3萬-5萬元,大大低于有線智能家居的六位數。而且,“運用無線技術,不需要一步到位,用戶可以根據自己的需求一件一件加上去”。錢蘭英補充。
然而,直到2013年之前,南京物聯都沒能實現盈虧平衡。華融證券稱,到2012年底,中國智能家居滲透率僅為2.96%,此前三年的增速均在20%左右。直到一些智能單品的推出,開始改變這個行業。2012年開始出現的各類智能電視,迅速在2013年席卷市場。
據中國電子商會消費電子產品調查辦公室調查,2013年智能電視的市場滲透率為45%,2014年上半年智能電視滲透率已經超過55%,下半年將達到70%。
2013年末,智能家居滲透率突然升至近5%。
在Broadlink創始人劉宗孺看來,WiFi是目前智能家居領域最“火”的技術。“現在很多已經上市的智能家電產品,大部分都是用的WiFi技術。而且WiFi可以直接聯接家用無線路由器,不需要其他的網關。家中有WiFi,產品也就很容易普及。”而家庭內部的ZigBee網絡,若要通過APP實現遠程控制,則必須另設一個網關用于數據轉換。
盡管再三強調ZigBee的好處,南京物聯的員工們也承認,該技術不能用于傳輸大數據,也不太適于一些復雜操作。該公司推出的智能監控設備,即需使用WiFi技術進行圖像傳輸;同時也開發了一款設備,用于實現基于WiFi技術的智能空調等大型家電設備與家用ZigBee數據系統之間的數據轉換。使用方法與數字電視機頂盒遙控器的“學習”功能類似,可以將家電遙控器的功能移植至APP終端。
劉宗孺認為,正是WiFi技術的成熟和互聯網的普及,才真正帶動了智能家居市場的發展。
轉型之路
劉宗孺比較推崇單品先行的道路。即通過一些小型單品,降低消費門檻,首先在感興趣的極客中試用,進而推廣更多產品。
小米科技智能家居負責人高自光也曾表示,“讓用戶先接受單品,多了以后自然有平臺。”至10月,在小米真正向市場推出旗下四款智能家居產品時,也同時了智能家庭解決方案,并提供了一個與“京東超級APP”類似的聚合應用。
2014年“雙十一”期間,“京東超級APP”正式推出,成為首個面向個人使用者的智能家居綜合應用客戶端。通過這一應用可以同時實現對海爾空調、美的熱水器、方太抽油煙機等40多款智能家電居產品的控制。京東云平臺智能硬件事業部總監鄧正平稱,“技術體系就有好幾百人,此外還有金融集團的眾籌業務,產銷體系也是專人負責,是公司級的聯合項目”。作為電商平臺,既有的合作伙伴關系讓其更易與硬件企業達成一致,家電巨頭如美的、TCL,包括海爾在內的數百家企業,均已在這一平臺上與京東展開合作。京東甚至在4月推出了“JD+”扶持計劃,宣布從智能芯片開發,到數據接入、應用服務開發,以及電網最具有勢的營銷等各領域,為合作者提供智能家居全產業鏈的幫助。
然而,對傳統的家電企業來說,轉型并不那么簡單。無論京東、海爾還是其他平臺,都會免費提供通訊模塊的供應商供貨清單,只需要安裝此類通訊模塊,或在自有模塊上增設接口,即能被接入平臺。然則由于家電是玻璃和不銹鋼材質外殼,如何在內部本來就為數不多的地方,選擇一個恰當的位置,既避免不銹鋼材質對通訊的影響,又要很好地隱藏WiFi模塊的天線,并把天線隱藏并加長,從而使操控更靈敏,是研發團隊的第一要務。
另一方面,原有的非智能家電產品在設計時,并沒有考慮兼容自動控制功能。要想真正智能,必須要短時間內在原有產品上嵌入控制模塊,實現自動啟動、定時等功能。為此,方太集團從2014年初與京東洽談開始,雙方都在搶速度,“花了兩個月時間就把產品開發出來了”,方太電子商務部部長李濤說,這些技術瓶頸都要在很短時間內加班加點實現突破,“否則會錯失市場機會”。
在海爾出品的家電產品中,已有30%安裝了內置模塊。“剩下的會有接口預留待升級,令它們可以有潛力深入智能化解決方案。”海爾U+推廣總監陳海林介紹。
盡管每個通訊模塊不足百元,但加上技術研發等其他成本,方太智能廚電的價格要比普通廚電貴上300元-400元。李濤認為,智能家居與傳統家居消費人群不同,以有品位的高端人群居多,且較為年輕,更容易接受新生事物。
分析人士均認為未來的智能家電市場規模巨大。奧維咨詢預計,到2020年,智能型的空調、冰箱、洗衣機和電視的滲透率將分別為55%、38%、45%、93%,按目前大家電的出貨量粗略估算,分別對應5500萬臺、2660萬臺、2250萬臺、9330萬臺。信達證券指出,屆時中國整體智能家居市場規模將會超過1.3萬億元,而智能家電將會占到其中的70%-80%左右。
一、國內智能家居的發展現狀與產品特點
1、智能家居的定義
智能家居從上世紀80年代興起于日本和歐美.90年代末引入中國:伴隨國內經濟的快速發展,尤其是近幾年房地產業的繁榮,國民對住宅環境的要求日益提高,智能化家居的概念已為人們所逐步了解并接受。家居智能化系統的水平往往成為評價一個樓盤或別墅檔次的重要依據。
客觀地說,由于科學技術的快速發展、新產品新技術的應用層出不窮,不同時期,同一時期的不同區域,人們對智能家居的理解和應用都不盡相同。結合這幾年在國內的發展實踐,綜合各種學術觀點,我們給智能家居下一個適當的定義:智能家居是現代科學技術和居住環境藝術相結合的產物,它為人們提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間,實現人與環境的和諧與可持續發展;它是一個多功能的技術系統,其眾多的功能子系統間具有協同配合的能力;是以技術為基礎,以服務為手段, 以客戶需求(而不是以產品)為中心,以技術文化為靈魂,通過量身定制式服務,由居家智能專業服務商為不同的用戶出品各具特色的個性化系統。
針對中國國情,我們要求智能家居要具備以下幾個要素:運行穩定化、控制分散化、系統集成化、功能實用化、操作人性化、應用個性化、選擇多樣化、可持續擴展化。
由此可見,智能家居是一個系統層次概念,它涵蓋了在建筑環境層次能夠影響人們生活的諸多方面。就實際應用而言往往有以下系統:可視對講、家庭安防、網絡通訊、互動娛樂、智能照明、家電控制等。如果上述系統是單獨配置或彼此孤立運行,那并不符合“居家智能”的真正意義。以下我們就智能家居系統在國內的應用情況,在產品技術與應用層面做一個回顧與探討。
2、智能家居體系結構
智能家居系統可以有多種分類形式,依據其體系結構為特征進行劃分, 目前國內市場上存在以下幾類不同結構形式的系統類型:
①拼湊型控制系統
目前,國內智能家居市場上,各廠商出于宣傳的需要,往往把自己的單一子系統稱為智能家居系統,而沒有從系統的層次去引導用戶。工程商在項目實施中,各個功能子系統獨立設計、自主工作,只是將原有各獨立系統簡單堆砌在一起。例如可視對講、安防系統、燈光系統等。各子系統相互之間互不相連,不能交換數據;這類系統的缺點是:各子系統不能相互協調、統一控制,網絡的潛能與優勢未能開發。從系統學來講,這并不符合以上智能家居的定義。
實踐證明,智能家居的核心是系統集成化,各個子系統間集成的好壞往往成為這個系統能否有效運行的關鍵。對于不具開放性的各個子系統,集成的工作是難點,對系統集成商的技術能力提出了很高的要求。
家居智能化產品基本上都是網絡型工程產品,布線、安裝、調試都需要有經驗的工程技術人員操作,但目前系統集成行業由于門坎低,參與角逐者眾多,較之產品制造行業的混亂,大部分地產開發商采取“價低者得”的方法選擇系統集成商,無法保證其技術實施能力,影響項目施工質量。
②主機式集中控制系統
在住宅內安裝一臺“智能控制中心”或“智能終端”,它可以是一臺普通計算機、嵌入式或者單片計算機系統。這種類型的系統一般采用星形拓撲結構,從控制中心引出多種控制與數據線,連接到住宅中所有需要實施控制或者獲取數據的監控節點,現場設備與中央控制單元,使用標準模擬信號(4~20mA、0~5V等)傳輸現場信息。
每個監控節點不安排任何數據處理能力,只是單純地完成對繼電開關控制(例如控制燈光或電源),或者采集無源的數據(例如門磁開關信號)。系統的邏輯關系固定在主控制器上,有的可以通過軟件修改,添加新設備需修改主控制器。從當前最新的發展可見到,一些產品也把可視對講和主機合并為一體,使用液晶觸摸屏,成為外型高檔的系統。
此類系統也有很大的局限性,表現在兩點:
系統穩定性差:因為是一臺主機集中完成所有子系統的監控,一旦主機出現故障,對整個系統的影響是無法彌補的。
網絡規模小:這種集中控制方式受到主機接口單元數量和模擬信號傳輸距離的限制, 網絡的規模就不可能做大,這樣的系統適用于小區域的公寓房型,在別墅等環境的應用就顯得有點“力不從心”了。
③遙控型系統
此類系統采用射頻遙控的方式,由單一的照明遙控開關逐步擴展到其它方面的應用。現場控制模塊具有射頻接收接口,手持遙控器遙控操作,現場無需布線。可設置具有可視對講與安防系統的主機,主機也可通過射頻的方式遙控現場的控制模塊。
由于應用無線遙控的方式,此類系統的安裝與使用都非常簡單,但同樣,遙控器和主機都是中央監控的設備,受無線信號傳輸距離的限制,控制規模小,在別墅等大區域多樓層的場合使用受到諸多限制。
④現場總線控制系統
現場總線控制技術是現代控制技術的應用,在工業生產中被廣泛采用。每個現場控制單元具有數字處理和雙向高速通訊的能力,分散控制。網絡規模大且具有高度的穩定性。在智能建筑領域常見的現場總線標準有:LonWorks、EIB、BqCNET、CA.X、PROFIBIS、CEBUS、APBus、X10等。而在智能家居市場上, 目前在國內就發展趨勢和應用前景比較看好的是L。n11。rks、巨IB等總線系統‘L。nU。rks為80年代美國Echel。n公司所提倡,并有世界各地LonMark協會的推動.由于其技術的先進性獲得的廣泛支持,L。nWorks總線已成為美國國家標準,不久也將成為中國國家標準之一。
此類系統中,就目前國內市場而言常見的產品有:
電力線系統:此類系統在國內的應用還剛剛開始,常見的有xlo系統。電力線技術因為信號的傳輸僅僅借助電力線完成,而不需要繁雜的布線,在舊房改造中的應用有比較好的前景。但應該注意到其應用的局限,特別是其穩定性受到較大限制,由于國內電力質量不高,往往使信號傳輸不穩定,需要增加不固定的各種阻波與濾波裝置,和國外的獨棟住宅不同.更需要考慮緊密相臨的家居環境間的通訊干擾。就電力通訊而言,其技術是成熟的,但其在智能家居中的成功應用還需要進行一段時間的探索。有的電力線系統需要配合相應的價格昂貴的智能家電,從市場的推廣來看,還停留在概念階段。
雙絞線系統:常見的有ABB、Siomens等歐洲廠商的EIB系統,中國臺灣尼科(Xico)的LonWorks系統、美國Lutron 智能照明子系統和澳大利亞奇勝的C-Bus智能照明子系統等。應該看到,我們所提倡的系統的可集成性是建立在系統的開放性基礎之上的,這就要求系統所采用的總線協議必須有廣泛的產品支持。單一廠商的子系統不能構成智能家居系統。
智能家居的要點是集成。從專業的角度,各個子系統需要各個專業的廠商去生產,而不是由一個廠商包辦,現實中也找不到一個品牌可以專業的包攬所有子系統。從系統的持續可擴展性,用戶需要選擇一個得到廣泛支持的技術?不會因一個產品的缺失而造成整個系統的斷層。毋庸置疑,Lonworks系統符合這樣的要求,是代表發展主流的系統,具備了智能家具系統的以下必要因素:運行穩定化、控制分散化、系統集成化、選擇多樣化、可持續擴展化。
3、關于“實用主義”與“以人為本”
智能家居是家居裝飾的一部分,建筑美學與人類行為藝術始終是人們的訴求核心。智能家居歸根結底不是以科技為中心,而是以人中心。這就要求,在面對紛繁蕪雜的系統時,我們要始終保持清醒的頭腦,不提出不符合平時生活習慣的超前訴求,而要追求一種輕松、簡單、人性、個性、藝術家居環境。
例如網絡家電雖然提出多年。但始終停留在概念上,因為沒有人經常在辦公室遙控自己電視機;也沒有人習慣早上出門把米放到電飯煲,下班前再遙控做飯。當然。空調、地熱等空氣環境控制系統是智能家居的一個重要子系統,是需要控制自勺。
目前國內智能家居市場上,多數品牌產品往往外觀簡單單一。同質化嚴重,只能徘徊在中低端市場。例如.作為人機界面的開關面板,所有場景沒有圖形的說明,或只是簡單的文字、數字標識。其代表的功能很難記憶,造成了除主人外,老人、小孩、客人都無法使用的尷尬,“高科技”系統反而讓人倍感頭疼;“千板一面”,也缺失了個性的張揚。 在高端市場上,歐洲的ElB總線系統,其面板開關做了改進,面板開關允許使用者插入卡片標識;中國臺灣尼科的LonWorks總線系統,更進一步采用觸摸玻璃面板開關,可隨時更改各個場景的圖象.平添了諸多人性與藝術的特質,很好地滿足了功能實用化、操作人性化、應用個性化的需求。
通過以上探討,我們可以看出,在選擇一個智能家居系統時,人們需要恰當的理解家居智能的含義。盡量使用采用開放式現場總線技術的系統.同時,更需進一步考慮產品所應具備的人性、藝術的要素。
二、尼科智能家居的設計理念
Xico智能家居系統是一套完全采用LonWorks總線標準的系統。從系統構成的角度,Xico智能家居系統泛指以Xico產品為核心,建立在LonWords網絡架構之上的各個智能家居子系統的集成。
整個系統有以下特點:
1、 網絡規模龐大:每個Lonltorks設備都是一個智能節點,每個LonTalk網絡域可有32385個節點。
2、網關能力突出:支持家庭無線局域網訪問,最新的網關技術支持Internet訪問與維護、電話遠程控制,無需固定的IP地址。
3、控制功能豐富:可以和諸多具有LonWorks接口的子系統方便集成,例如,可以對別墅中用的最多的DAlKlX的小型家用中央空調系統進行溫度、風速、啟停、模式轉換等各種參數的設定。
4、系統集成簡單:出于安全性的考慮,安防系統往往要求獨立一個網絡,Xico的系統可以和普通獨立的安防系統聯動,又不影響安防系統的信號傳輸安全。
5、人性化、個性化、藝術化的控制人機界面:Xico系統的人機界面主要有玻璃觸摸式場景面板、LCD空調掛墻面板、遙控PDA、彩色TFT液晶觸摸屏等,操作界面根據室內裝修風格量身訂制。
6、強弱電分離,模塊化控制:面板開關采用低壓Dcl2~24V供電,無安全隱患。控制模塊標準導軌安裝于強電控制箱,系統接線與功能擴展方便易行。
7、大功率負載:Nico的主控模塊每個回路可驅動2000w的功率設備。
8、國際認證:Xico的產品通過了LonWorks3認證與“認證。
三、尼科智能產品介紹
1、觸控式面板開關(Kevpad)
其主要特點為:
觸控式功能鍵并具可程序化功能,依照不同需求設定不同動作模式。
多種顏色背景光設計,符合現代潮流并方便夜間辨識。
鋁制面板經過特殊的磨砂處理,具超高質感;壓克力材料面板,提供更多種顏色選擇,以配合安裝場所之內裝潢設計。
內建CPL,可單獨成為一控制系統。
觸控按鍵圖樣可依客戶需求訂做,達到以圖樣取代文字及實現不同文字的方便性。
大小與傳統八六盒體積相同,不需額外開孔或更換。
2、數字調光器(Dimmer)
數字調光器為一體積小、高效能,適用于家庭、樓宇、酒店以及任何需要調光的場合的調光器。Xico數字調光器提供四組回路,每回路負載電流10A,其最主要的特色為三段式旁路開關的設計。三段式旁路開關包括了自動模式、切斷模式、手動模式。
3、電源控制器(PowerController)
Xico電源控制器十組個別獨立的外接輸入模塊可與局部控制開關或感應器連結來控制燈光開關以節約能源。電源控制器不但可應用于所有的燈光,亦可用于其它以開/關控制的非燈光裝置,如電動窗簾、電動布幕、噴水池等。電源控制器可將各種不同的電源開關作一整合, 以提高使用上的便利性。xico電源控制器最主要的特色為三段式旁路開關的設計。三段式旁路開關包括了自動模式、切斷模式、手動模式。另外具有十組干接點開關量輸入點。
4、空調控制器(Wall Module)
對于室內空調溫控質量及功能要求很高的客戶而言,Nico的空調控制器(wall Module)是目前設計最新穎且具有最佳親和性操作接口的產品。即使在一個完全黑暗的環境中,其藍色背光(趴ueBacklisht)的設計,仍然可提供您空調系統的實時信息顯示;而觸控面板的功能也使得操作更具柔性也更有吸引力。
選用具現代感設計及新技術應用的掛墻式空調控制器(wall Module),比現行一般的溫度調節器節可省更多的工程成本,并使得施工布線更簡單。而合理的價位及高科技的應用亦將溫度調節器帶入另一個新的紀元,非常適用于住宅、辦公大樓及高級飯店。
5、PDA遙控器
透過區域內的無線網絡架構,隨時隨地的控制家庭內、辦公區域內或是酒店內的家庭智能化系統、安防系統、中央監控系統及電子化商業系統、并整合空調、燈光、安防、娛樂視聽系統等LonWorks系統,從此不需要再起身操作觸控面板開關或是其它設備。
十款新品
波創成功的另外兩大要素,是技術和產品。2010年,波創引進國際先進管理體系,并與多家世界500強企業實現了深度合作,同時成功推出了全球首款基于ZigBee技術的智能家居系統、首款支持3G、WIFI技術的遠程智能控制終端、首款基于物聯網的智能家庭能源分析終端,扎實的技術保證了波創能夠提供給用戶專業的解決方案和完善的技術支持。
在媒體會上,波創了將于2012年上市的十大新銳產品,它們分別為智能網關、ZigBee遙控器、觸摸智能開關、紅外信號中繼器、各種型號的門口機等,滿足用戶在智能中控上的各項需求。
2012推廣計劃
2011年度取得的不菲業績,令波創找到了新年度發展的方向并設定了明確的市場規劃,“攜手百強地產商,攜手百強工程商,攜手百強旗艦店”,并加深與各行業媒體的溝通與聯系,加強品牌宣傳力度。在產品推廣上,則是以本次的10款新品為主。從波創的規劃以及若干精品案例中可以看出,波創采用解決方案加自主產品銷售的模式,并通過與地產商、工程商緊密合作的方式來擴大業務量,這是目前智能家居行業最有效、最直接的銷售模式。DHC
1. BC2-GGLRZB Zigbee遙控器,采用電容觸摸按鍵設計,采用zigbee控制,雙向通信,
可以控制家中所有電器設備,同時可以定制8種模式,實現組合、場景等集中控制。
2. BC2-D10G智能網關,鋼化玻璃面板,電容觸摸屏,最大厚度20mm,10寸數字液晶
顯示屏,支持主流媒體格式文件播放、圖片瀏覽等,在可視通話的基礎上還支持小區
信息服務、社區公共、小區商城等。
3. BC2-D10LD大堂門口機,鋁合金材質、防水設計,10寸液晶屏顯示,內置CCD攝像頭,
可支持web遠程維護,支持刷卡、密碼等開門。
智能家居通常指既包括單獨住宅中的智能家居,也包括在房地產小區中實施的基于智能小區平臺的智能家居項目。智能家居還指智能家居系統產品,由智能家居廠商生產,滿足智能家居集成所需功能的產品,通過集成安裝方式完成,因此完整的智能家居系統包括硬件產品、軟件產品、集成與安裝服務、售后在內的服務過程。智能家居系統包含的主要子系統有:家居布線、家庭網絡、智能家居(中央)控制管理、家居照明控制、家庭安防、背景音樂、家庭影院與多媒體、家庭環境控制等系統。其中,智能家居(中央)控制管理系統、家居照明控制系統、家庭安防系統是必備的。只有完整地安裝了所有的必備系統,并且至少選裝一種或一種以的可選系統的家居才能稱為智能家居。
智能家居為什么智能?
智能家居技術主要解決的是家庭電子設備之間,以及家庭電子設備與人之間的溝通問題。如何讓溝通變得更加準確、穩定、高效和貼心,那就要依靠智能家居技術來實現了,換句話說技術是智能家居的神經。智能家居技術主要包括有線技術和無線技術。
(1)有線技術
除X-10、PLC-BUS外,幾乎沒有專門針對智能家居行業制定的通訊技術。早在20世紀70年代,X-10電力線載波技術就開始應用于家居自動化領域了。2000年前后,我國引入并推廣了此項技術,但市場局面一直難以打開和推廣,主要原因還是技術本身。
電力線載波技術一直被寄予厚望的主要原因就是其在部署智能家居系統時可避免另外布線。電力線載波技術穩定性的不足主要是因為電力網絡環境實在較差,尤其是國內的電網。如果電力線要實現足夠穩定地通訊,需要花費很大的代價。除此之外,電力線通訊還涉及對公共電網的二次污染以及信息安全性的問題等。
所以雖然電力線載波技術產生得非常早期,但人們還是不停地從其他領域尋找合適的有線技術開發智能家居產品,甚至自創私有技術協議進行產品開發。因為各種有線技術都有其優劣勢,所以一直群雄相爭、各分天下,并沒有突破性的進展,行業規模也一直較小。
(2)無線技術
無線技術的發展和語音通訊技術的發展是類似的,電報、有線電話、無線“大哥大”、GSM移動電話和手機。技術越來越先進,售價卻越來越低!智能家居系統最重視穩定性、靈活性和安全性,Zigbee和Z-Wave技術由此應運而生,靈活的組網方式、智能的聯網修復、互為中繼、低功耗、低成本。Zigbee有國際標準組織支持,制定的規范較為完善;Z-Wave是“草根”協會,但也得到了一些國際“大佬”(如,Intel和微軟)的欣賞,很難預測誰會是最后的勝利者。
從技術上講,智能家居實現的主要功能有幾個方面。
(1) 對白色家用電器和其他設備的控制、調節和監測,例如,微波爐、洗衣機、燈光、電動窗簾、防盜報警器、自動門煙霧探測器、有害氣體檢測裝置、溫度和濕度控制器、風量調節器、各種手動的開關和遙控器等。
(2) 溝通黑色家電和其他視頻設備之間,以及與外部世界間的信息通道,其中包括臺式/手持計算機、電視、錄/攝像機、VCD/DVD和數碼照相機等,同時還可以實現對它們的控制和監測。
(3) 通過對外的接口,實現遠程控制和信息交換,例如,電話線、有線電視電纜、市電電源線、雙絞線和無線通訊方式等。
這些功能會涉及各種信息,如電燈等家電設備、計算機等信息設備。這么多設備信息,智能家居如何區分和控制呢?智能家居根據信息流介質可分為兩大部分:
(1)控制網絡
智能家居主要是控制家庭中各種設備的運行狀況,如電燈的滅/亮和亮度控制,空調的啟/停以及溫度和風量的控制,家庭安防系統的訊號采集和執行,各種開關量的輸入,電動窗簾的開啟/關閉控制,室內各種物理量的探測(如溫度、濕度,各種氣體含量等),四表(煤氣表、電表、水表和暖氣的熱量表)數據的輸出與指示等。
控制網絡上傳輸的信息主要是控制信息以及一些物理量參數。信號的頻率相對比較低,因此傳輸的速率可以比較低,一般在數十比特率就能滿足要求,但對信息傳輸的可靠性要求較高。這是因為它傳輸的信息是各種設備的控制信息,它的錯誤不僅可能導致設備的非正常工作,而且可能會導致設備的損壞。因此控制網絡在技術上主要解決的問題就是傳輸的可靠性。
(2)信息網絡
信息網絡連接的設備有計算機、電視、音響系統、錄像機、數碼相機以及手機等。在信息網絡上傳輸的主要是音頻和視頻信號,它們的頻率帶寬一般要高達數兆赫茲,因此要求信息網絡上的信息傳輸速率比較高,普遍應達到10Mbps以上。但相對說來,它的可靠性要求沒有控制信息那么高。因為視音頻信息在傳輸前后的處理都有一定的容錯能力,即使有瞬時的錯誤,對設備以后的運行也幾乎沒有影響。因此信息網絡在技術上需要解決的主要問題是傳輸速率(帶寬),所以應該盡可能提高信息網絡的帶寬。
主流智能家居技術趨勢分析
未來主流智能家居技術趨勢會是什么呢?我想不論是有線還是無線,是Zigbee還是Z-wave,最終都應該從人們的普遍需求出發,尋找智能家居應用市場需要的技術。
(1)智能家居安全技術是首選
家庭財產和人身安全是要首先考慮的,如果家里有什么異常情況,比如非法入侵、煤氣泄漏、失火、漏水等,可以第一時間知道并處理的“防盜報警”系統。可以隨時隨地查看家里狀況,看看心愛的寶貝或寵物好不好的“視頻監控”和“遠程監控”系統。
(2)娛樂休閑
在客廳、臥室或是小花園里,隨時隨地聽喜歡的音樂的“中央音響”系統。每個電視、家庭影院系統都可以任意點播想看節目的“媒體共享”“數字家庭”系統。
(3)節能環保
需要的時候,燈光、窗簾、空調、地暖、通風系統等才會打開,否則自動關閉。走廊樓道、衛生間里人來燈亮,人走燈滅,方便又省電的“照明控制”。人離開房間半小時后,可以自動關閉燈光、窗簾、空調等。
(4)便捷高效功能
離家前、睡覺前可以一鍵關閉家里的燈、窗簾、空調、地暖、多媒體等系統,同時報警系統進入警戒防范狀態的“一鍵場景”。遙控器從多個簡化成一個,甚至可以用智能手機或平板電腦直接操控的“集中控制”。回家前,“遠程控制”開啟空調。“日程控制”設定早晨6點放音樂、開啟窗簾,下午4點自動打開空調、熱水等。人可以通過“語音控制”和“人工智能”實現與家電設備的語言溝通,讓它干嘛就干嘛。
家附件經過授權的商戶會及時確認需要添加的日常用品,例如衛生紙、飲料等。馬桶可以將人的身體狀況及時匯報專屬醫生,醫生由此及時提醒人如何改善飲食或生活習慣,這些是“智慧社區”。
總的來說,我們需要一種或多種技術來支持智能家居實現我們希望的安全、娛樂、節能、便捷功能,并且這個系統容易升級改造、可以靈活擴充,甚至個性DIY等。通過信息化手段整合多方資源與“智慧社區”“智慧城市”相匹配。
未來的智能家居什么樣?
【論文摘要】:智能家居是未來家庭生活的發展趨勢,闡述了智能家居的基本概念,說明了智能家居中的總線技術的特點和意義,比較了幾種主要的總線技術,指出了項目研究的重點。
智能家居是現代社會最熱門的話題之一,它的目標是通過網絡等信息通信技術手段實現對家居電器等的智能控制,使其能夠按照人們的設定工作運行,而不論距離的遠近。智能化與遠程控制是智能家居的兩大特點。目前,已經有越來越多的機構和個人開始了對智能家居的研究。
1. 智能家居的概念
智能家居(Smart Home)是以家為平臺,兼備建筑、自動化,智能化于一體的高效、舒適、安全、便利的家居環境。家居智能化技術起源于美國,最具代表性的是X-10技術,通過X-10通信協議,網絡系統中的各個設備便可實現資源的共享。因其布線簡單、功能靈活,擴展容易而被人們廣泛接受和應用。至今,X-10技術產品的銷售已超過兩億個,僅在美國一個國家,便有超過600萬個家庭在使用。自動化的智能家居不再是一幢被動的建筑,相反,成了幫助主人盡量利用時間的工具,使家庭更為舒適、安全、高效和節能。
隨著網絡技術的發展,特別是無線網絡的發展,網絡化智能家居系統可提供遙控、家電(空調,熱水器等)控制、照明控制、室內外遙控、窗簾自控、防盜報警、電話遠程控制、可編程定時控制及計算機控制等多種功能和手段,使生活更加舒適、便利和安全。
2. 智能家居中的總線技術
要實現家居的智能化,就必須實現家居的網絡化,使家居內的大部分電器設備能夠通過一定的方式連入網絡,從而實現這些設備的遠程控制和自動控制。家居電器的上網實質是網絡最后接入的1公里之內的問題,此類問題要求網絡可靠性高、信心量少,多個設備之間的互操作性強。就智能家居而言,如何把結構和性能不一的電器設備接入網絡,如何能夠實現這些設備的相互通信是在構建智能家居時主要考慮的問題,所以說,智能家居的關鍵技術其實就是網關技術和總線技術。文章主要討論的是其中的總線技術。
總線技術在智能家居行業當中,目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。在總線技術下生成的智能家居系統,最大的特點是具有可擴展性,工程安裝也不是很復雜。由于科學技術的不斷發展,新生成許多總線協議下的智能家居系統的價格也不是很高,目前市場的銷售情況也很不錯。
智能家居中的現場總線控制系統通過系統總線來實現家居燈光、電器及報警系統的聯網以及信號傳輸,采用分散型現場控制技術,控制網絡內各功能模塊只需要就近接入總線 即可,布線比較方便。一般來說,現場總線類產品都支持任意拓撲結構的布線方式,即支持星型與環狀結構走線方式。燈光回路、插座回路等強電的布線與傳統的布線方式完全一致。"一燈多控",在家庭應用比較普遍,以往一般采用"雙聯"、"四聯"開關來實現,走線復雜而且布線成本高。若通過總線方式控制,則完全不需要增加額外布線。是一種全分布式智能控制網絡技術,其產品模塊具有雙向通信能力,以及互操作性和互換性,其控制部件都可以編程。典型的總線技術采用雙絞線總線結構,各網絡節點可以從總線上獲得供電(24V/DC),亦通過同一總線實現節點間無極性、無拓撲邏輯限制的互連和通信,最高的信號傳輸速率和系統容量則分別為10KBPS和4G,完全能夠滿足現代智能家居的需要。
3. 主要的總線技術比較
目前,國際上家庭總線的標準主要有以下幾種:前述的X-10,日本的家庭總線(Home Bus),歐洲標準安裝總線(EIB)和BatiBus,美國Echelon公司的LonWorks,HP公司的IRDACONTRAL等。其中,最受業界關注,應用最廣的是X-10、LonWorks和消費總線(CEBus)這三種。
3.1 X-10技術
X-10技術是世界上最早出現的,也是最簡單的智能家庭網絡系統,它的出現標志著家居智能化技術的成熟。在智能家居20多年發展過程中,X-10技術得到了極大的應用。它在美國的發展已經25年的歷史了,到目前為止美國的X-10用戶已經達到1000萬以上,X-10控制規格已成為當今美國家庭自動化控制規格的主要領導者。歐洲版的X-10發展也相當迅速并得到普及,漸漸的,這一技術開始進入亞洲。可以說,X-10是二十世紀最具代表性的家庭智能自動化產品。
X-10采用電力線作為其網絡通信介質,系統中的各個設備直接掛在電力線上就可以相互通信,X-10技術基于X-10協議,由發射器發出X-10控制信號,通過現有電力線網轉輸X-10信號到接收器,然后由接收器再對各燈具、用電器等用電設備進行控制。
但X-10采用的是電力線通信方式,容易受到干擾,系統的抗干擾性能比較差,且尋址空間小,對模擬量支持不夠,只能提供非常有限的功能。如果只要求這些有限功能,使用X-10可能是很合算的,但在需求日益豐富的今天,X-10有逐漸被取代的趨勢。
3.2 LonWorks
LonWorks是美國Echelon公司于1991年推出的,LonWorks技術為設計、創建、安裝和維護設備網絡方面的許多問題提供解決方案:網絡的大小可以是兩個到32385個設備,并且可以適用于任何場合。LonWorks提供從收發器到協議到軟件API的一個完整的、端到端的控制網絡解決方案。
LonWorks網絡中設備的通信是采用一種稱為LonTalk的網絡標準語言實現的。LonTalk協議由各種允許網絡上不同設備彼此間智能通信的底層協議組成。LonTalk協議提供一整套通信服務,這使得設備中的應用程序能夠在網絡上同其他設備發送和接收報文而無需知道網絡的拓撲結構或者網絡的名稱、地址,或其他設備的功能。LonWorks協議能夠有選擇地提供端到端的報文確認、報文證實和優先級發送,以提供規定受限制的事務處理次數。對網絡管理服務的支持使得遠程網絡管理工具能夠通過網絡和其他設備相互作用,這包括網絡地址和參數的重新配置、下載應用程序、報告網絡問題和啟動/停止/復位設備的應用程序。LonWorks可以在任何物理媒介上通信,這包括電力線,雙絞線,無線(RF),紅外(IR),同軸電纜和光纖。
LonWorks也有其弱點,主要是價格太高,光電開關的體積太大,對此,Echelon公司開發了一個智能型收發器--PL3120芯片組,其中整合了Echelon公司的PLT-22電力線實體層和8位的Neuron芯片核心,這使得LonWorks被越來越多的高級建筑所采用。
3.3 CEBus
消費總線(CEBus)起源于1984年美國電氣工業協會的消費電器小組制定的家電互聯的規范,1992年,它被正式命名為CEBus規范(EIA600)。消費總線出現后,迅速得到IBM、HONEYWELL、MICROSOFT、INTEL-LON、DEMOSYS、LUCENT、PHILIPS、SIEMEMTS等國際著名公司的支持,在智能住宅和住宅自動化領域具有舉足輕重的影響。
消費電子總線網絡拓撲結構可以是總線型、星型、樹型或混合型。總線中的每個節點的地位是平等的,不需要一個主控設備。對于多節點競爭訪問網絡資源的解決方法是采用沖突檢測和沖突解決,網絡中各節點的控制關系通過綁定來實現,從而使整個家庭中的電器系統能成為一個智能的整體。
參照ISO的網絡協議建議書,消費電子總線可劃分為物理層、數據鏈路層、網絡層和應用層。CEBus在應用層定義了一種面向對象的、嚴格的設備描述語言CAL(Common Application Language),簡稱公共應用語言,其內容涵蓋了家庭中可能擁有的家電。公共應用語言采用了面向對象的方法,把任意一個家電設備按照功能分解成幾個預定義的對象模型。在面向對象的編程語言中,一個對象由數據和操作這些數據的函數組成。在消費總線中,這些對象也由數據(稱為實例變量)和操作(稱為方法)組成,不同的設備可以采用相同的對象,用相同的方法操作,但是控制結果隨設備的不同而有不同的意義。
CEBus以其簡便的協議、日臻完善的技術正日益成為消費電子設備互操作的企業標準,CEBus通訊的低層功能已實現了芯片化,所以接入設備比較便宜。目前,市場上此類芯片有LM1893、ST7536、SSC-P485、CEWay-Ⅲ等。隨著載波通訊技術的進一步成熟,CEBus將在儀器儀表、家庭自動化、智能樓宇建設、智能小區建設以及工業廠區建設中得到更為廣泛的應用。但由于CEBus接口技術比較復雜,價錢非常昂貴,因此CEBus在中國的應用也不多見。
4. 小結
隨著信息技術的高速發展,智能家居技術越來越受到人們的關注,是現代網絡技術研究的重點之一,而利用總線技術來實現智能家居又是智能家居技術發展的重要方向。文章中介紹的幾種主流總線技術都有各自的特點,就本項目而言,LonWorks網絡是一個不錯的選擇,是我們以后研究的重點方向之一。
參考文獻
專為智能家居打造的谷歌Brillo
谷歌Brillo完全針對智能家居打造,谷歌在2015年度I/O開發者大會上宣布了這一操作系統,其是一種輕量級、非常基礎的物聯網設備底層系統,可以與安卓設備整合,支持Wi-Fi以及藍牙低功耗協議,能夠讓各種物聯網設備實現互聯互通,也能夠幫助設備連接至智能手機、平板電腦以及云端。Brillo旨在減少物聯網應用生態系統的碎片化程度,讓設備間的互聯互通變得更為簡單。值得一提的是,Brillo使用了谷歌全新的稱之為“Weave”的通訊協議,谷歌希望其可以成為物聯網設備領域事實上的工業標準。
簡單而言,Brillo屬于Android系統的分支,可以運行在最低32MB內存的設備上。Brillo運行在類似路由器設備、盒子或者智能家居核心設備上。本身就是OS哦。
谷歌的物聯網野心
萬物互聯不單單是能夠改變人們現在生活狀態,更隱藏著巨大的消費市場。具體到大眾最容易體驗到物聯網應用的智能家居領域,谷歌不但推出了Nest、OnHub這樣的硬件產品,更打造了物聯網通信的協議標準Weave,再配上Brillo系統,整個從硬到軟的生態圈基礎構架已經搭建完畢。Android系統的開放性讓谷歌分享了智能移動終端市場高速成長的紅利,而這次Brillo同樣會執行免費和開放策略,以最快速度完成對市場和合作伙伴的整合,相對其它競爭對手而言,谷歌的優勢在于對全產業鏈的謀劃,畢竟除了軟硬件系統等傳統科技行業外,YouTube這樣對內容的掌控平臺同樣會成為谷歌布局整個智能家居領域的獨有優勢。
物聯網領域的四大陣營
谷歌雖然強勢,可也沒到只手遮天的地步,單智能家居領域已經是一個萬億級的市場了,更何況還有更大的物聯網領域呢?
雖說統一標準的缺失讓整個智能家居及物聯網領域混亂不堪,不過掌握行業主流規則的魅力讓眾多巨頭們以結盟的形式參與市場份額的爭奪,目前,算上谷歌主導的Brillo,整個物聯網已有四大標準。有以高通為核心(微軟、LG、夏普、海爾、松下等)的AllSee Alliance聯盟,還有以英特爾為核心(三星、戴爾等)的Open Interconnect Consortium聯盟(簡稱OIC聯盟),還有蘋果主導的HomeKit。
從現如今的發展狀況來看,AllSee Alliance聯盟最為成熟,首先它的成立時間最早(2014年1月),其次它的成員數量最多(140+),再者它已經有實質性產品在市場上售賣。Open Interconnect Consortium聯盟、蘋果HomeKit成立于2014年夏季,而在2015年初才面世的谷歌Brillo,多少給人遲到的感覺,但憑借數量夸張的Android終端設備,Brillo完全具備后發先制的機會。
走進神秘的Brillo
相對智能手機、平板電腦等設備而言,智能家居多少有些陌生的感覺,而無論是蘋果的HomeKit還是當前的Brillo,大眾能接觸的機會并不多,但它們對整個智能家居乃至物聯網領域的推動確是巨大的。
物聯網版本的Android
Brillo本就屬于Android,輕量化讓其能在32MB RAM內存、CPU能力較弱的設備上運行,甚至還不要求設備擁有顯示屏。
極低的硬件需求加上免費來源的特性以及對ARM、x86、MIPS等多個硬件平臺的支持,再加上數以億計的Android終端設備,Brillo有望快速同智能家居廠商達成合作。相比傳統操作系統,Brillo最終呈現在消費者控制設備上的界面并不會有太突兀,但對廠商而言,Brillo只會允許NDK生成的OS模塊,統一和標準化的拓展功能,將有力推動整個智能家居領市場的成長。
智能家居設備與網絡的橋梁
未來,智能設備會通過網關接入互聯網,Brillo系統為這種網關系統而設計的。在網關型設備成熟之后,谷歌必將隨之推出針對資源嚴重受限設備比如傳感器使用的RTOS或NoOS方案。
在物聯網中,設備通常只支持物聯網協議CoAP(受限應用層協議),它們需要支持協議轉換的網關才能接入互聯網。路由器是核心關鍵。目前路由器市場中仍然大量采用收費的 VXWorks OS,而開源的 openwrt 系統則仍然不夠穩定,因此我們可以預測,不久的將來 Brillo 必將顛覆路由器操作系統。功能路由器到智能路由器的發展會類似手機。
不得不提的Weave
物聯網時代,光有系統,沒有通信協議標準是不行的,谷歌在推出Brillo的同時,還推出了名為“Weave”的通信標準。
Weave讓物聯網中的設備能夠互相通訊,所有設備都使用統一的語言,具有跨平臺、支持開發者API等特性。有了它,用戶在鎖門的時候,家中的燈泡、空調等設備就會知道,并自己關閉電源。
前面提到的四大陣營,各自競爭的核心便是通信層的協議。無論是谷歌Weave還是蘋果的Siri,其實都可以看作設備與設備間交流的一種需要規范。有了這樣通用的規范語言,設備間才能順利完成通信和交流,從而實現人機交流到物物交流的過度。
從獨立個體到整體
統一標準的缺乏,讓當前智能家居的各個設備都相互孤立,彼此無法互聯互通,而只有讓他們相互進行交流,才能實現真正的智能化,比如一款烹飪應用軟件能使智能烤箱調節到合適的溫度。各個標準陣營存在的核心就是解決設備間溝通的問題,Brillo系統和Weave的出現,最大的看點就是讓原本單一的智能設備有望形成一個整體。
Brillo帶來的應用變革
絕大多數消費者更關注Brillo能夠帶來應用層面的改變,少去了傳統智能系統圖形化的智能UI界面,Brillo變得神秘許多,不過從日常應用出發,Brillo能夠為人們生活帶來的改變確實實實在在的。
讓設備真正擁有思想
Brillo系統有統一的規則和數據傳輸協議,使得開發者和制造商得以開發設計互聯設備。而weave作為Brillo的通信層協議,讓設備可以自己定義事件(例如,門鎖的“鎖門”、“解鎖”),并且讓其他設備了解這些事件的存在,以及它們的意義。這讓設備間可以自己互動,像是鎖門的同時,冷氣和烤箱會知道,并同時關掉自己的電源之類的。
對于終端設備用戶而言,這一切由機器自發的行為舉止跳過了以往人機交互的UI界面,但卻讓設備真的有了自動控制和獨立思維能力,讓其擁有了真正的智能,而非用戶手中的遙控木偶。
交流變得自然流暢
物物交流并不等同于拋棄人機交互,通過統一的系統環境和底層通信語言,設備間能實現數據交互和互動分析。這往往能讓設備更“懂”用戶一些。比如智能電視能夠通過分析了解用戶使用PC的行為習慣,從而給用戶帶來更符合用戶偏好的產品,而擺脫大海撈針的傳統電視節目點選過程。而空調、加濕器等設備也可根據室內外溫度濕度數據共享分析,自動調節,讓整個家居環境更具智能。
而在人機交互方面,雖然少了最上層的 UI,但 Android 大部份的 I/O機能在Brillo上依然存在,所以仍然包括了可以理解語音的工具,讓“咖啡機,煮一杯咖啡”這樣的指令成為可能。
從OnHub看谷歌玩轉Brillo
對于新技術、新產品形態的推動,越來越多的廠商喜歡以身作則,微軟Surface的減持讓人們看到二合一產品的光明未來,而多少有些虛幻的Brillo的確很難讓人們有一個準確的印象,這就需要谷歌的大力推廣了。在Brillo面市不久,谷歌便推出了一款搭載該系統的路由器OnHub。根據谷歌的介紹,OnHub內足足有13跟天線,其中12根用來傳輸信號,另一1根專門負責檢測網絡擁堵。OnHub可以根據鏈接設備的數量和優先級不同,自動優化網絡,這點倒是可以成為智能的表現,而“一鍵Wi-Fi密碼共享”、“自動完成安全補丁的獲取功能”等特色功能也讓其表現出明顯的智能化趨勢,不過并未出現有別于當前路由器的顛覆設計,這也體現了Brillo循序漸進的推廣策略。
Android陣營的龐大
高速增長的智能移動終端讓谷歌分享到巨大紅利,不說十臺智能手機中有超過八臺Android系統的型號,但隨意六七臺是沒有問題的。用戶數量龐大的Android無疑將成為Brillo最有利的靠山。同為谷歌的產品,Brillo將會與安卓應用保持齊頭并進的發展態勢。實際上,Brillo已經得到了最新版本Google Play Services的支持,后者是安卓開發者用來開發應用程序的一種工具集,這意味著相關的開發工作將會得到更快的推進。
對于谷歌而言,物聯網需要的是應用,而非互聯網。Brillo傳達出公司認為傳統網絡模型不適合物聯網發展的觀點。
對單一生態圈的擔憂
理論上來說,單一生態系統會讓物聯網得到更快的發展。但谷歌Brillo的出現只是業界巨頭介入該領域的最新例證。統一的協議加上統一的操作系統看起來頗為誘人,理論上也會讓相關設備廠商更加輕松,應用開發者以及智能家居用戶也同樣可以從中獲益。谷歌一家獨大的可能也會讓人們更加對自己的隱私感到擔憂。
從互聯網到移動互聯網,谷歌旗下各種產品早已全面滲透進入用戶生活,相比硬件產品而言,從搜索習慣到關乎健康的大數據,谷歌對于用戶的“掌控”細致入微,這樣的“了解”能夠讓科技公司更好地為用戶服務,不過一旦數據發生泄露,后果也是相當嚴重的。除谷歌外,蘋果、三星無不是努力嘗試構筑單一生態圈,追求全面覆蓋用戶生活的同時,也帶來了市場對單一生態圈的擔憂。
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1 研究背景
智能家居,亦稱智能住宅,英文Smart Home,是將家庭相關的通訊設備、家用電器和家庭保安裝置,通過總線技術連接到一個家庭智能化系統上進行集中的或異地的監視、控制和家庭事務性管理。
智能住宅的概念起源于美國,其在美國的發展也是最為迅猛的。隨后歐洲、韓國、日本、新加坡等國家住宅智能化也飛速發展。
據中國住宅與城鄉建設部數據顯示,中國有建筑總面積400多億平方米,每年新增建筑面積20多億平方米,預計到2020年新增建筑面積約300億平方米,達到700多億平方米。隨著住房面積的增加,智能家居面臨的機會也在加大.據權威部門,預測到從2012-2015年,建筑智能行業產值將保持20%以上的增長速度,到2015年將達到1345億元的產值。
2 系統功能及總體設計方案
(1)一鍵布防:可以通過手機控制安防系統的狀態;
(2)危險檢測:通過紅外熱釋電傳感器、微振動傳感器、火光傳感器、煙霧傳感器等檢測家居常見的危險狀況;
(3)報警系統:當檢測到異常情況時,通過SIM300模塊進行手機提醒,并立即拉起警報;
(4)顯示模塊:系統外置一塊液晶顯示屏用作系統工作狀態的信息顯示。本系統的核心SIM300無線通信技術以控制安防系統的狀態,當遇到異常情況時,通過手機通知的方式告訴房主,并啟動報警系統。本產品配有液晶屏顯示,方便用戶觀察當前安防狀態。
3 技術分析及創新
3.1 GPRS通信模塊
在設個產品設計中GPRS通信模塊采用的是SIMCOM公司的推出的三個頻段設計的GSM/GPRS模塊SIM300,適合于開發GSM/GPRS等相關無線應用產品,應用及其廣泛,現在很多高科技產品都有它的身影,常見的如我們的手機,刷卡付現的無線POS機,還有一些應用如無線MODEM卡,無線數據傳輸業務。
SIM300模塊具有一套標準的AT命令集,包括一般命令、呼叫控制命令、網絡服務相關命令、電話本命令、短消息命令、GPRS命令等。而在本系統的設計中SIM300模塊與GPRS模塊的互相通信是通過串口COM端口連接,通過處理其AT命令,來實現系統與模塊的數據傳輸。
3.2 主模塊
SIM300接口電路板,排布了所需基礎電路,安裝了供電電源裝置,電平轉換器等。接口電路板可以實現SIM300的無線通信,從而達到與手機無線接收端互相通信的功能,接收呼叫以及短信的接收發送,通過串口通信控制,判斷AT命令,確定是否有電話及短信。整體的主控由CPU完成,當CPU對收發的信息進行分析及完成處理后,會做出相應的應答和接下來的處理命令。
3.3 無線通信模塊
為了使該系統很方便的應用在當前的各類家居中,系統中的防盜報警單元與主控CPU之間的通信采用無線方式。模塊選擇當前應用較為廣泛的nRF24L01通信模塊。該模塊是一款新型單片射頻收發器件,工作于2.4GHz~2.5GHz ISM頻段。內置頻率合成器、功率放大器、晶體振蕩器、調制器等功能模塊,并融合了增強型ShockBurst技術,其中輸出功率和通信頻道可通過程序進行配置。
本系統中模塊通過4線SPI通信方式與系統CPU進行數據通信。各種傳感器模塊將探測信號輸出至無線通信子模塊,由子模塊的nRF24L01通過無線方式與主控CPU之間完成信息交換。無線傳感器探測通信子模塊采用鋰電池單獨供電,可以方便的放置在距離主機較遠的家居門窗等位置,使該系統的實用性大大增強。
3.4 防盜報警模塊
本產品的報警模塊采用紅外線的熱感知系統,通過傳感器對屋內的溫度變化做出反應,發送信號給主控端,主控端即CPU進行分析處理,發出下一步的處理命令。從而告知遠程的屋主,及時報警。
3.5 創新之處
(1)無線控制:與有線控制相比,在任何移動通信網絡覆蓋范圍內都可以通過手機進行遠程控制,解決布線難問題。而且,采用手機無線控制方式,可以節省大量布線資源及線路老化維修等問題的煩惱,具有明顯的優勢。
(2)傳感器控制:相比于紅外遙控必須進行光信號直線傳輸,控制距離有限且受障礙物的限制。基于SIM300的無線控制裝置突破空間距離的局限性,且不必單獨制作紅外遙控器,僅需在我們常用的手機上編輯一條短息指令即可輕松遙控。
4 市場前景分析
隨著科技進步,盜賊作案的手法日益翻新,許多高性能的鎖具被攻破,用時不到20秒。然而,安防意識薄弱和防盜報警手段的落后,給不法分子帶來可趁之機。據警方一份調查顯示,只有不到10%的家庭安裝了防盜報警器械,其中很多也因年久失修,維護不當,多數常常發生誤報和漏報。
在國家“十二五”發展規劃中,將安防規劃單獨列明,明確指出要“加強公共安全體系建設。適應公共安全形勢變化的新特點,推動建立主動防控與應急處置相結合、傳統方法與現代手段相結合的公共安全體系。”預計到“十二五”末期,我國的安防產業規模將實現翻一番的總體目標。
同時,隨著3G技術的迅猛發展與廣泛應用,通過有效的信息傳輸,將家庭安防、智能控制系統高度集成,為家庭用戶提供高技術的智能化手段,以實現快捷、高效的超值服務。隨著物聯網時代的到來,云計算的崛起,智慧城市的建設,人們對智能家居的立場也從最初的觀望轉到逐步接受并體驗、使用的階段使智能家居系統由觀念認知轉化為現實的具體項目。可見,智能家居正在構成一種新興的產業,有著廣大的市場需求動力。
參考文獻
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作者簡介
李喜樂(1992-),女,吉林省長春市人。西南交通大學通信工程專業在讀學生。
楊潤耀(1993-),女,河北省高邑縣人。西南交通大學 通信工程專業在讀學生。
劉志文,男,湖北省人。西南交通大學通信工程專業在讀學生。