主頁（http://www.130131.com）：智能家居系統(tǒng)核心技術(shù)探討
本文從技術(shù)與應(yīng)用的廣角全面闡述智能家居系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展前景，深入分析了其核心技術(shù)——通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制器，并提出個人的技術(shù)觀點和建議。
1. 概述
智能家居，又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示。與智能家居含義近似的有家庭自動化（Home Automation）、電子家庭（Electric Home、E-home）數(shù)字家園（Digital Family）、家庭網(wǎng)絡(luò)（Home Net/Networks for Home）、網(wǎng)絡(luò)家居（Network Home）、智能家庭（Intelligent Home），在我國港臺地區(qū)，還有數(shù)碼家庭、數(shù)碼家居等稱謂。
智能住宅或智慧家居，是利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，依照人體工學(xué)原理，融合個性需求，對家居生活進行網(wǎng)絡(luò)化的綜合智能管理，實現(xiàn)更舒適、更安全、更便捷的全新家居生活體驗。智能住宅對中國市民來說并不陌生，早在2001年就有媒體報道，上海智能化住宅已經(jīng)達到400幢，但嚴(yán)格說來，他們只是在原來可視對講的基礎(chǔ)上，增設(shè)了幾種簡單的系統(tǒng)（比如基本的安防控制和三表遠(yuǎn)程抄送等），真正意義上的智能化住宅截止目前并不多見。智能小區(qū)經(jīng)過多年的實際應(yīng)用，已經(jīng)有了長足的發(fā)展，僅僅提供安全保障的智能小區(qū)系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足人們對于安全、方便、智能化等方面的需要。因此，智能家居必將成為一個新的市場熱點。
智能家居系統(tǒng)的內(nèi)涵，主要由家居綜合布線系統(tǒng)、家居安全防范系統(tǒng)、家居電器自動控制系統(tǒng)和家居背景音響系統(tǒng)。
智能家居系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)為家庭信息控制、家庭通信網(wǎng)絡(luò)和控制總線、家庭網(wǎng)關(guān)。國際廠商如德國西門子、日本松下等，國內(nèi)廠商如聯(lián)想、海爾、TCL紛紛推出產(chǎn)品。
目前，智能家居系統(tǒng)種類繁多，主要有基于樓宇對講系統(tǒng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)、基于現(xiàn)場總線技術(shù)的家庭自動化系統(tǒng)和基于智能手機的智能家居系統(tǒng)三大類。
由于樓宇保安對講系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化成熟，并使單純的樓宇對講系統(tǒng)向家庭自動化系統(tǒng)過渡順藤摸瓜，以基于樓宇對講系統(tǒng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品居多。這類產(chǎn)品基于樓宇對講系統(tǒng)技術(shù)（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和傳輸系統(tǒng)），在各戶室內(nèi)分機增添功能終端設(shè)備（防盜、防火、照明、家用電器等）�；诂F(xiàn)場總線技術(shù)的智能家居系統(tǒng)技術(shù)含量高、功能強，實施容易，是本文探討的重點�；谥悄苁謾C的智能家居系統(tǒng)屬新興產(chǎn)業(yè)技術(shù)，本文簡要闡述。
在滿足系統(tǒng)功能設(shè)計要求情況下，不同產(chǎn)品可能采用不同的技術(shù)手段，其核心技術(shù)——通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制器。
目前實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)總體上可以歸為三大類：總線技術(shù)、無線技術(shù)、電力載波技術(shù)。
控制器方式主要有拼湊型控制系統(tǒng)、主機式集中控制系統(tǒng)和智能控制中心。
2. 通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
目前實現(xiàn)智能家居控制的信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)總體上可以歸為三大類：總線技術(shù)、無線技術(shù)、電力載波技術(shù)。
2.1 電力線載波技術(shù)
電力線載波技術(shù)起源于美國，X-10通信協(xié)議適用于X-10發(fā)送器與接收器之間，以家庭內(nèi)的電力線纜為通信媒體，用于家庭安全監(jiān)控、電器控制等家庭自動化系統(tǒng)。X-10缺點在于許多設(shè)備間進行單向通信，沒有反饋機制，因為其控制元素是不完善的，通信媒體單一，通信速率較低。
荷蘭PLC-Bus技術(shù)，是一種高穩(wěn)定性及較高價格性能比的雙向電力線通信總線技術(shù)，而其他的電力線控制技術(shù)在系統(tǒng)功能、可靠和成本上均無法與之比擬。它主要由三部分組成，即發(fā)射器、接收器和系統(tǒng)配套設(shè)備。該系統(tǒng)對弱電布線的唯一要求是每個開關(guān)盒里都必須有零線和火線。電力線的Home Plug也綻露良好發(fā)展前景。
國內(nèi)引入PLC-Bus技術(shù)的主要有索博智能家居系統(tǒng)，濟南中訊高科電子科技公司的同類產(chǎn)品。還有（佛山）自主開發(fā)基于電力線載波技術(shù)的智能墻壁開關(guān)產(chǎn)品。
2.2 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要有802.11b，Bluetooth（藍牙）和Home RF三種方案。
802.11b技術(shù)，是IEEE的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。無線寬帶，目前802.11g也運行在2.4GHz頻段,達到54M寬帶，更高寬帶（100M以上）的802.11n和UWB也開始嶄露頭角�；跓o線通信技術(shù)的系統(tǒng)，具有免布線、安裝簡單的優(yōu)點，但目前多數(shù)此類產(chǎn)品都是單向通信方式，各個開關(guān)之間也無法建立聯(lián)動關(guān)系，對于某些要求220V交流電的火線和零線均連接到控制節(jié)點上的產(chǎn)品必須重新布線。
藍牙技術(shù)是一種廉價的、低功能的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用戶可以控制10m之內(nèi)的藍牙設(shè)備。工作在2.4GHz頻段，數(shù)據(jù)速率為1Mbps。國內(nèi)推出基于藍牙技術(shù)的松本智能全無線家居智能系統(tǒng)；澳門科技大學(xué)智能家居系統(tǒng)（MUST Smart Home System）由PRO2主處理器、藍牙控制系統(tǒng)（Bluetooth Control System，簡稱BCS），手機電腦連接系統(tǒng)（Motile to PC System，簡稱MPS）組成。
Home RF技術(shù)。主要為家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，工作在2.4GHz頻段，它采用了數(shù)字跳頻擴頻技術(shù)，HomeRF2.x中，跳頻速率增加到75跳/S，其數(shù)據(jù)峰值也高達10Mbps，它能根據(jù)傳輸速率動態(tài)調(diào)整跳頻寬帶。
遙控器系統(tǒng)采用射頻遙控的方式，主機通過射頻的方式遙控現(xiàn)場的控制模塊，安裝與使用簡單，但遙控器和中央監(jiān)控的設(shè)備，受無線信號傳輸距離的限制，控制規(guī)模小。
3．總線技術(shù)
現(xiàn)場總線是現(xiàn)代控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。現(xiàn)場總線技術(shù)是近十年中蓬勃發(fā)展起來的新生事物，在實際工程應(yīng)用中體現(xiàn)出其強大的生命力，控制網(wǎng)必將沿著現(xiàn)場總線方向發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)也必將是控制網(wǎng)技術(shù)的核心，每個現(xiàn)場控制單元具有數(shù)字處理和雙向高速通訊的能力，分散控制，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大且具有高質(zhì)的穩(wěn)定性。
目前世界上現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)有200多個，有很多應(yīng)用于建筑物的總線技術(shù)，它們中大多數(shù)是某個具體應(yīng)用的解決方案。當(dāng)前國際上具有代表性的現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品有FF總線、PROFI 總線、LON總線、BAC net、CAN 總線、INTER 總線和CC Link總線等。
以雙絞線為基礎(chǔ)的家居控制總線，以此通信介質(zhì)的主要有CEBUS消費電子總線、Lon Works總線、AP Bus總線、RS-485總線、EIB電氣安裝總線。就總線本身而言，這幾種總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本是相同的。
3.1 RS-485總線
其網(wǎng)絡(luò)特性使用差分電壓傳輸方式；一般采用總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，總線節(jié)點數(shù)有限，使用標(biāo)準(zhǔn)485收發(fā)器時，單條通道的最大節(jié)點數(shù)為32個，傳輸距離較近（約1.2km），傳輸速率低（300～9.6kbps）；傳輸可靠性較差，對于單個節(jié)點，電路成本較低，設(shè)計容易，實現(xiàn)方便，維護費用較低。
(中國集群通信網(wǎng) | 責(zé)任編輯：陳曉亮)
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