智能家居

所謂的智能家居,是以住宅為平台,利用綜合佈線技術、網絡通信技術、安全防範技術、自動控制技術、音視頻技術,將家居生活相關的設備集成起來,構建可集中管理、智能控制的住宅設施管理系統,從而提升家居的安全性、便利性、舒適性、藝術性,並實現環保節能的居住環境.換句話説,智能家居並不是一個單一的產品,而是通過技術手段將家中所有的產品連接成一個有機的系統,主人可隨時隨地控制該系統. ^[19] 

智能家居是在互聯網影響之下物聯化的體現。智能家居通過物聯網技術將家中的各種設備（如音視頻設備、照明系統、窗簾控制、空調控制、安防系統、數字影院系統、影音服務器、影櫃系統、網絡家電等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、電話遠程控制、室內外遙控、防盜報警、環境監測、暖通控制、紅外轉發以及可編程定時控制等多種功能和手段。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統的居住功能，兼備建築、網絡通信、信息家電、設備自動化，提供全方位的信息交互功能，甚至為各種能源費用節約資金 ^[2]  。

智能家居的概念起源很早，但一直未有具體的建築案例出現，直到1984年美國聯合科技公司（United Technologies Building System）將建築設備信息化、整合化概念應用於美國康涅狄格州（Connecticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時，才出現了首棟的“智能型建築”，從此揭開了全世界爭相建造智能家居派的序幕 ^[2]  。

家庭自動化係指利用微處理電子技術，來集成或控制家中的電子電器產品或系統，例如：照明燈、咖啡爐、電腦設備、保安系統、暖氣及冷氣系統、視訊及音響系統等。家庭自動化系統主要是以一箇中央微處理機接收來自相關電子電器產品（外界環境因素的變化，如太陽初升或西落等所造成的光線變化等）的訊息後，再以既定的程序發送適當的信息給其它電子電器產品。中央微處理機必須透過許多界面來控制家中的電器產品，這些界面可以是鍵盤，也可以是觸摸式熒幕、按鈕、電腦、電話機、遙控器等；消費者可發送信號至中央微處理機，或接收來自中央微處理機的訊號 ^[3]  。

家庭自動化是智能家居的一個重要系統，在智能家居剛出現時，家庭自動化甚至就等同於智能家居，它仍是智能家居的核心之一，但隨着網絡技術有智能家居的普遍應用，網絡家電/信息家電的成熟，家庭自動化的許多產品功能將融入到這些新產品中去，從而使單純的家庭自動化產品在系統設計中越來越少，其核心地位也將被家庭網絡/家庭信息系統所代替。它將作為家庭網絡中的控制網絡部份在智能家居中發揮作用 ^[3]  。

首先要把這個家庭網絡和純粹的“家庭局域網”分開來，它是指連接家庭裏的PC、各種外設及與因特網互聯的網絡系統，它只是家庭網絡的一個組成部份。家庭網絡是在家庭範圍內(可擴展至鄰居，小區)將PC、家電、安全系統、照明系統和廣域網相連接的一種新技術。 當前在家庭網絡所採用的連接技術可以分為“有線”和“無線”兩大類。有線方案主要包括：雙絞線或同軸電纜連接、電話線連接、電力線連接等；無線方案主要包括：紅外線連接、無線電連接、基於RF技術的連接和基於PC的無線連接等 ^[4]  。

家庭網絡相比起傳統的辦公網絡來説，加入了很多家庭應用產品和系統，如家電設備、照明系統，因此相應技術標準也錯綜複雜 ^[4]  。

網絡家電是將普通家用電器利用數字技術、網絡技術及智能控制技術設計改進的新型家電產品。網絡家電可以實現互聯組成一個家庭內部網絡，同時這個家庭網絡又可以與外部互聯網相連接。可見，網絡家電技術包括兩個層面：首先就是家電之間的互連問題，也就是使不同家電之間能夠互相識別，協同工作。第二個層面是解決家電網絡與外部網絡的通信，使家庭中的家電網絡真正成為外部網絡的延伸 ^[5]  。

要實現家電間互聯和信息交換，就需要解決：1. 描述家電的工作特性的產品模型，使得數據的交換具有特定含義；2. 信息傳輸的網絡媒介。在解決網絡媒介這一難點中，可選擇的方案有：電力線、無線射頻、雙絞線、同軸電纜、紅外線、光纖。認為比較可行的網絡家電包括網絡冰箱、網絡空調、網絡洗衣機、網絡熱水器、網絡微波爐、網絡炊具等。網絡家電未來的方向也是充分融合到家庭網絡中去 ^[5]  。

信息家電應該是一種價格低廉、操作簡便、 實用性強、帶有PC主要功能的家電產品。利用電腦、電信和電子技術與傳統家電（包括白色家電：電冰箱、洗衣機、微波爐等和黑色家電：電視機、錄像機、音響、VCD、DVD等）相結合的創新產品， 是為數字化與網絡技術更廣泛地深入家庭生活而設計的新型家用電器，信息家電包括PC、機頂盒、HPC、超級VCD、無線數據通信設備、WEBTV、INTERNET電話等等，所有能夠通過網絡系統交互信息的家電產品，都可以稱之為信息家電。音頻、視頻和通信設備是信息家電的主要組成部分。另一方面, 在傳統家電的基礎上，將信息技術融入傳統的家電當中，使其功能更加強大，使用更加簡單、方便和實用，為家庭生活創造更高品質的生活環境。比如模擬電視發展成數字電視，VCD變成DVD，電冰箱、洗衣機、微波爐等也將會變成數字化、網絡化、智能化的信息家電 ^[6]  。

從廣義的分類來看，信息家電產品實際上包含了網絡家電產品，但如果從狹義的定義來界定，我們可以這樣做一簡單分類：信息家電更多的指帶有嵌入式處理器的小型家用(個人用)信息設備，它的基本特徵是與網絡(主要指互聯網)相連而有一些具體功能，可以是成套產品，也可以是一個輔助配件。而網絡家電則指一個具有網絡操作功能的家電類產品，這種家電可以理解是我們原來普通家電產品的升級 ^[6]  。

智能家居網絡隨着集成技術、通信技術、互操作能力和佈線標準的實現而不斷改進。它涉及對家庭網絡內所有的智能傢俱、設備和系統的操作、管理以及集成技術的應用 ^[7]  。其技術特點表現如下：

1．通過家庭網關及其系統軟件建立智能家居平台系統

家庭網關是智能家居局域網的核心部分，主要完成家庭內部網絡各種不同通信協議之間的轉換和信息共享，以及與外部通信網絡之間的數據交換功能，同時網關還負責家庭智能設備的管理和控制 ^[8]  。

2．統一的平台

用計算機技術、微電子技術、通信技術，家庭智能終端將家庭智能化的所有功能集成起來，使智能家居建立在一個統一的平台之上。首先，實現家庭內部網絡與外部網絡之間的數據交互；其次，還要保證能夠識別通過網絡傳輸的指令是合法的指令，而不是“黑客”的非法入侵。因此，家庭智能終端既是家庭信息的交通樞紐，又是信息化家庭的“保護神” ^[9]  。

3．通過外部擴展模塊實現與家電的互連

為實現家用電器的集中控制和遠程控制功能，家庭智能網關通過有線或無線的方式，按照特定的通信協議，藉助外部擴展模塊控制家電或照明設備 ^[10]  。

4．嵌入式系統的應用

以往的家庭智能終端絕大多數是由單片機控制的。隨着新功能的增加和性能的提升，將處理能力大大增強的具有網絡功能的嵌入式操作系統和單片機的控制軟件程序做了相應的調整，使之有機地結合成完整的嵌入式系統 ^[11]  。

智能家居作為一個新生產業，處於一個導入期與成長期的臨界點，市場消費觀念還未形成，但隨着智能家居市場推廣普及的進一步落實，培育起消費者的使用習慣，智能家居市場的消費潛力必然是巨大的，產業前景光明。智能家居在中國的發展經歷的四個階段，分別是萌芽期、開創期、徘徊期、融合演變期 ^[12]  。

（1994年-1999年）這是智能家居第一個發展階段，整個行業還處在一個概念熟悉、產品認知的階段，這時沒有出現專業的智能家居生產廠商，只有深圳有一兩家從事美國X-10智能家居代理銷售的公司從事進口零售業務，產品多銷售給居住國內的歐美用户 ^[12]  。

（2000年-2005年）先後成立了五十多家智能家居研發生產企業，主要集中在深圳、上海、天津、北京、杭州、廈門等地。智能家居的市場營銷、技術培訓體系逐漸完善起來，此階段，國外智能家居產品基本沒有進入國內市場 ^[12]  。

（2006-2010年）2005年以後，由於上一階段智能家居企業的野蠻成長和惡性競爭，給智能家居行業帶來了極大的負面影響：包括過分誇大智能家居的功能而實際上無法達到這個效果、廠商只顧發展代理商卻忽略了對代理商的培訓和扶持導致代理商經營困難、產品不穩定導致用户高投訴率。行業用户、媒體開始質疑智能家居的實際效果，由原來的鼓吹變得謹慎，市場銷售也幾年出來增長減緩甚至部分區域出現了銷售額下降的現象。2005年-2007年，大約有20多家智能家居生產企業退出了這一市場，各地代理商結業轉行的也不在少數。許多堅持下來的智能家居企業，在這幾年也經歷了縮減規模的痛苦。正在這一時期，國外的智能家居品牌卻暗中佈局進入了中國市場，而活躍在市場上的國外主要智能家居品牌都是這一時期進入中國市場的，如羅格朗、霍尼韋爾、施耐德、Control4等。國內部分存活下來的企業也逐漸找到自己的發展方向，例如天津瑞朗，青島愛爾豪斯，海爾，科道等，用X10，深圳索科特做了空調遠程控制，成為工業智控的廠家 ^[12]  。

（2011-2020年）進入2011年以來，市場明顯看到了增長的勢頭，而且大的行業背景是房地產受到調控。智能家居的放量增長説明智能家居行業進入了一個拐點，由徘徊期進入了新一輪的融合演變期。接下來的三到五年，智能家居一方面進入一個相對快速的發展階段，另一方面協議與技術標準開始主動互通和融合，行業併購現象開始出來甚至成為主流。

接下來的五到十年，將是智能家居行業發展極為快速，但也是最不可琢磨的時期，由於住宅家庭成為各行業爭奪的焦點市場，智能家居作為一個承接平台成為各方力量首先爭奪的目標。但不管如何發展，這個階段國內會誕生多家年銷售額上百億元的智能家居企業 ^[12]  。

(2020年以後)各大廠商已開始密集佈局智能家居，儘管從產業來看，還沒有特別成功、特別能代表整個行業的案例顯現，這預示着行業發展仍處於探索階段，但越來越多的廠商開始介入和參與已使得外界意識到，智能家居未來已不可逆轉，智能家居企業如何發展自身優勢和其他領域的資源整合，成為企業乃至行業的“站穩”要素 ^[12]  。

2023年4月4日，QuestMobile數據顯示，截至2023年2月，智能家居APP月活用户規模為2.65億，在所有智能設備APP月活用户中佔比近80%。截至2023年2月，智能家居綜合管理類APP月活用户規模達1.46億，同比增長28.3% ^[20] 

衡量一個智能家居系統的成功與否，並非僅僅取決於智能化系統的多少、系統的先進性或集成度，而是取決於系統的設計和配置是否經濟合理並且系統能否成功運行，系統的使用、管理和維護是否方便，系統或產品的技術是否成熟適用，換句話説，就是如何以最少的投入、最簡便的實現途徑來換取最大的功效，實現便捷高質量的生活 ^[13]  。為了實現上述目標，智能家居系統設計時要遵循以下原則：

智能家居最基本的目標是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效的生活環境。對智能家居產品來説，最重要的是以實用為核心，摒棄掉那些華而不實，只能充作擺設的功能，產品以實用性、易用性和人性化為主 ^[14]  。

在設計智能家居系統時，應根據用户對智能家居功能的需求，整合以下最實用最基本的家居控制功能：包括智能家電控制、智能燈光控制、電動窗簾控制、防盜報警、門禁對講、煤氣泄露等，同時還可以拓展諸如三表抄送、視頻點播等服務增值功能。對很多個性化智能家居的控制方式很豐富多樣，比如：本地控制、遙控控制、集中控制、手機遠程控制、感應控制、網絡控制、定時控制等等，其本意是讓人們擺脱繁瑣的事務，提高效率，如果操作過程和程序設置過於繁瑣，容易讓用户產生排斥心理。所以在對智能家居的設計時一定要充分考慮到用户體驗，注重操作的便利化和直觀性，最好能採用圖形圖像化的控制界面，讓操作所見即所得 ^[14]  。

智能家居系統方案的設計應依照國家和地區的有關標準進行，確保系統的擴充性和擴展性，在系統傳輸上採用標準的TCP/IP協議網絡技術，保證不同產商 之間系統可以兼容與互聯。系統的前端設備是多功能的、開放的、可以擴展的設備。如系統主機、終端與模塊採用標準化接口設計，為家居智能系統外部廠商提供集成的平台，而且其功能可以擴展，當需要增加功能時，不必再開挖管網，簡單可靠、方便節約。設計選用的系統和產品能夠使本系統與未來不斷髮展的第三方受控設備進行互通互連 ^[15]  。

家庭智能化有一個顯着的特點，就是安裝、調試與維護的工作量非常大，需要大量的人力物力投入，成為制約行業發展的瓶頸。針對這個問題，系統在設計時， 就應考慮安裝與維護的方便性，比如系統可以通過Internet遠程調試與維護。通過網絡，不僅使住户能夠實現家庭智能化系統的控制功能，還允許工程人員在遠程檢查系統的工作狀況，對系統出現的故障進行診斷。這樣，系統設置與版本更新可以在異地進行，從而大大方便了系統的應用與維護，提高了響應速度，降低了維護成本 ^[15]  。

“輕巧”型智能家居產品顧名思義它是一種輕量級的智能家居系統。“簡單”、“實用”、“靈巧”是它的最主要特點，也是其與傳統智能家居系統最大的區別。所以我們一般把無需施工部署，功能可自由搭配組合且價格相對便宜可直接面對最終消費者銷售的智能家居產品稱為“輕巧”型智能家居產品 ^[16]  。

(1)制定關於智能家居的標準。標準之爭實質是市場之爭，多年前發達國家就有了智能家居的概念和標準，當時的標準偏重於安防，隨着通信技術和 網絡技術的發展，傳統的建築產業 與IT產業有了深度的融合，智能家居 的概念才得以真正發展。中國的居住環境與發達國家不同，中國的智能小區概念及其實施標準更帶有很強的中國特色。加入WTO後，中國的行業管理正在與國際接軌，以行業協會為龍頭推進標準化進程，加強行業管理將是今後的重點 ^[17]  。

(2)產品標準化—— 行業發展的必由之路。

目前，中國境內的家居智能控制系統產品很多，據估計有數百個品種，小至三、五個人的小公司，大至幾千人 的國企，都有人涉足家居智能化產品的研發、生產。於是，中國就產生了幾百個互不兼容的標準，至今還沒有一個能夠佔領國內市場 10%的家居智能控制系統產品。隨着市場競爭的加劇，大部分中小企業會被迫退出這個市場 ，但他們已安裝在各地的小區內的產品將無備品備件可供維修，受害者當然是業主或用户。這將是一種十分可怕的情景。由此可見，推進標準化進程是智能化行業的必由之路，也是當務之急 ^[17]  。

(3)個性化—— 家居智能控制系統的生命所在。

在公眾生活的模式中，家居生活是最能體現個性化的，無法用一種標準程式去約定大家的家庭生活，而只能去適應它。這就決定個性化是家居智能控制系統的生命所在 ^[17]  。

(4)家電化—— 家居智能化控制系統的發展方向。

家居智能控制產品有些已變成了家用電器，有些正在變成 家用電器，IT廠商和家電廠商傾力推出的“網絡家電”就是網絡與家電結合的產物 ^[17]  。

環境控制和安全規範

智能家居本身建設的目的就是為了給人們提供安全、舒適的生活環境，但是由於目前的智能化家居系統在這個方面顯現出許多不足之處，因為未來智能家居的發展必然在這個方面開展完善工作，並將這個理念貫穿到家居生活中各個系統之中，比如影音設備、温度調控、安全控制等，對於這個方面還要完成遠程與集中控制並行的任務，確保整個家居生活體現出更加人性化的特點 ^[18]  。

新技術新領域的應用

智能家居在未來的發展過程為了適應當時的發展狀況，必然會和還沒有與之進行結合的新技術進行融合，IPv6等新型通信技術的發展將會起到重要的促進作用， 智能家居的控制方面將會引發IT行業的發展新風潮；另外，智能家居系統在得到改進之後，能夠在商業化的氛圍中進行應用，從而拓寬其應用範圍，這種情況會使得智能家居的市場也隨之出現大範圍的擴展 ^[18]  。

和智能電網相結合

在中國，智能電網的建設有其根本需求，將對整個住宅的各種智能化設施服務，在對電力方面進行服務的過程中，還可以對智能家居的網絡形成滲透作用，使用智能電網的用户，如果同時也在享受智能家居的服務，那麼他的需求就是兩者之間可以建立其一個有效的緊密通信， 能夠對智能家居與智能電網相結合的各種信息進行統籌之後，進行實際的有效管理 ^[18]  。