二十一世紀是信息化浪潮席卷全球的時代，數字城市正是這股浪潮的潮頭，數字城市的建設牽涉到城市規(guī)劃、建設、管理與服務等各個方面，而其中與人民生活最密切相關的恐怕就是數字社區(qū)的建設了，數字社區(qū)中的數字家庭是整個信息社會最豐富的神經末梢，利用智能家居平臺構建的數字家庭——智能家居系統將是本文重點探討的話題。

　　智能家居的概念與規(guī)劃

　　國家建設部住宅產業(yè)化辦公室對于住宅小區(qū)智能化的基本概念是這樣敘述的：“住宅小區(qū)智能化是利用4C(計算機、通訊與網絡、自控、IC卡)技術，通過有效的傳輸網絡，將多元信息服務與管理、物業(yè)管理與安防、住宅智能化系統集成，為住宅小區(qū)的服務與管理提供高技術的智能化手段，以期實現快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境。”根據對數字社區(qū)和家庭自動化技術的長期跟蹤開發(fā)與市場調研，結合目前家庭應用的實際情況，有關人士提出了一個的智能家居系統的基本概念，即通過綜合采用先進的計算機、通信和控制技術，建立一個由家庭安全防護系統、網絡服務系統和家庭自動化系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統，從而實現全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。

　　在智能家居系統規(guī)劃中，智能家居系統遵循的總體規(guī)劃原則應該是"以人為本"，也可以說是以管理和服務為本，這是貫穿整個系統規(guī)劃的中心思想。智能家居的集成設計絕不是圍繞著各式各樣的設備展開，這樣會變成“以設備為本”，但人不是設備的奴隸，設備是為人服務的。智能家居的智能化設計應該始終站在使用者的角度進行設計，智能家居的實際使用者和服務對象可分成以下3類：

　　·住戶——智能家居中的“上帝”，最終服務對象，他們的服務費用支出是智能家居服務者的主要收入來源，同時也是智能家居系統的直接用戶;

　　·社區(qū)管理人員——以社區(qū)的物業(yè)管理者為主，包括保安管理人員和信息服務管理人員，是智能家居的管理者和服務提供者，他們的素質高低和對智能家居系統的熟悉掌握程度直接影響智能家居系統的實際使用效果;

　　·社會資源部門——包括社區(qū)周邊商戶、社區(qū)網絡提供運營商、公安消防和醫(yī)療部門以及其他與社區(qū)生活密切相關的可以通過數字城市網絡與智能家居系統相連的部門。該類用戶可能牽涉到所有與住戶生活相關的部門，在未來數字城市中，他們對智能家居的貢獻更大程度上依靠整個社會環(huán)境的建設，包括相關的管理服務體系和發(fā)達完善的社會網絡。

　　值得強調的是，在智能家居的各個組成部分的實際規(guī)劃設計中必須緊扣這三類用戶的實際需求去展開規(guī)劃和設計，這樣才能充分體現“以人為本”的總體規(guī)劃原則。           [nextpage]

　　智能家居的功能需求

　　住戶對智能家居的功能需求主要體現在完善的安全保障、舒適的居住環(huán)境和便利的生活條件上。其中完善的安全保障包括住戶對家庭周界安全、出入安全、訪客控制和家庭防盜、防災和求助的需求是否有足夠的技術和人力上的支持保障，進一步的需求還包括車輛安全、老人小孩起居的安全，住戶在需要物業(yè)部門提供上述服務的同時，也希望社會相關部門(公安、消防、醫(yī)療等部門)能夠對在家庭中安全保障做出承諾。舒適的居住環(huán)境主要是住戶對家庭和家庭中的空氣、光線、色彩、音樂、溫濕度、純凈水以及能源利用方面舒適程度的需求，這些要求不僅需要物業(yè)在家庭環(huán)境的建設中投入設施(如綠化、灌溉、照明、背景音樂、凈水污水處理以及太陽能利用等方面)進行保障，還必須同時注重家庭環(huán)境的改善，包括持續(xù)的通風、充足的光線、空調的合理利用、控制和家庭節(jié)能等。便利的生活條件包括住戶對家庭智能化(如信息家電、家庭辦公和家庭自動化控制)需求的增加，以及住戶如何利用家庭網絡資源享受到各種與生活密切相關的社會服務，這里的網絡資源將主要體現在寬帶網絡上，而寬帶網絡上的內容服務(包括智能家居內的和外部公共網絡上的)將成為提高智能家居生活便利條件的關鍵因素。

　　物業(yè)管理部門對智能家居的功能需求主要體現在如何利用現代化的手段建立物業(yè)管理計算機化體系，降低物業(yè)管理成本和提高物業(yè)服務水平，同時利用智能家居平臺建立物業(yè)管理公司的盈利模式，將中國普遍的物業(yè)管理部門的虧損狀態(tài)徹底改變過來。具體說來包括利用數字化管理辦法實現住戶入住管理、日常服務管理、公共物業(yè)設施管理、財務收費管理、保安管理、一卡通管理和資料管理等物業(yè)管理所牽涉到的所有領域的數字化、智能化管理，以及如何利用家庭數字網絡平臺展開增值服務，為物業(yè)部門創(chuàng)造效益。

　　社會資源部門是數字城市大環(huán)境和智能家居小環(huán)境的關聯紐帶，智能家居不能脫離數字城市而存在，數字城市也必須在為智能家居的服務中創(chuàng)造價值。這其中包括數字城市和智能家居的網絡運營部門(電信、廣電、網通和其他寬帶網絡運營商)、相關公共行業(yè)部門(公安、消防、教育、醫(yī)療、銀行、水電煤部門)、社會服務部門(購物、餐飲、裝潢等)、智能家居系統的承建商和集成商以及行業(yè)主管部門(建委、科委、物價部門)等。這些部門對智能家居的需求包括服務、管理以及服務加管理三大類。比如公安消防部門既是對家庭安全進行保障的一個服務部門，同時又是家庭人口管理的管理部門。    [nextpage]

　　智能家居系統技術狀況

　　目前針對建立高效率、低成本和網絡化的智能家居終端，國內外的許多公司都提出了相應的解決方案，其中嵌入式Internet系統由于包括工業(yè)控制和IP網絡接入的功能，而成為其中較令人關注的技術。

　　嵌入式Internet技術是指設備通過嵌入式模塊，而非PC系統，直接接入Internet及城域網，以Internet為介質實現信息交互的過程。目前國外許多大公司，如EM WARE，Microchip、SII等聯合成立了嵌入式Internet聯盟，來專門討論和制定嵌入式Internet的標準和相關的技術開發(fā)，而IBM、微軟、SUN也早就開始涉足相關軟件、操作平臺的開發(fā)。但應該看到的是，目前中國國內市場相關產品還較少，國際上的產品價格較高且還沒有進入國內市場，隨著市場在2001年度的高速膨脹，產生的商機將是非常巨大的。令人欣喜的是，第一代的國產嵌入式智能家居終端已經推出，目前正在向第二代過渡，下面將詳細說明該類產品所具備的架構與功能。

　　智能家居控制器

　　智能家居控制器是智能家居系統的核心處理模塊，是系統的心臟，包括可以聯入寬帶網絡的單片機，內置的HUB，若干防區(qū)安防輸入以及一條RS485的家庭控制擴展數據總線。其主要功能有：

　　·內置若干路數字量(DIGITAL INPUT)輸入，可以是開關觸點(常開/常閉的安防探頭)，也可以是脈沖信號(<500Hz，用來接脈沖輸出的遠傳三表)。輸入方式可選擇，提供+12V的電源輸出，可以直接接入包括煙霧、瓦斯、門磁、紅外和求助在內的安防探頭，同樣、水電煤三表的接入也會非常方便;

　　·內置若干個RJ45接口的HUB，可以接入PC、Cable modem、ADSL Modem(可以內置)、社區(qū)局域網、IP可視電話、數字機頂盒和其它信息家電，實現SOHO辦公;

　　·內置網頁，可以通過Internet在遠端實現對系統的遠程監(jiān)控和管理;

　　·支持TCP/IP和UDP互聯網協議，方便接入各種城市寬帶網絡;

　　·可以接收處理來自社區(qū)管理平臺和城市網管發(fā)送的數據廣播和短消息，并轉發(fā)給家庭無線遙控器顯示。

　　·基于RS485協議的數據總線通訊接口是系統內部通訊的統一接口，可以在此總線上接入無線收發(fā)和家庭自動化控制模塊，從而實現多種通訊方式，在此總線上采用了統一供電的方式，使模塊接入更加容易;

　　·統一有線和無線的通訊協議，使接入模塊方式自由選擇;

　　·存儲家庭自動化控制模式程序，包括直接控制模式(如開啟幾個回路的照明或是開啟一個大功率電器)、時間控制模式(按照一定的時間順序執(zhí)行某串控制指令)和邏輯控制模式(按照一定的邏輯統計關系作出相應分析判斷)。

　　·在系統發(fā)生報警時，及時將警情傳送到社區(qū)管理平臺或有關部門，并將其存放在系統的歷史記錄中。

　　傳感執(zhí)行設備

　　傳感執(zhí)行設備包括各種防盜、防災和求助的探頭，可方便接入到家庭信息控制中心模塊上。

　　人機操作界面

　　無線遙控器是系統最主要的人機界面，也是該系統最具特色的組成部分之一。與傳統的有線遙控器相比，它擺脫了線纜的束縛，體現了“以人為本”的要求。

　　該模塊具有專業(yè)的工業(yè)造型設計，外型類似手機，簡潔時尚，人機工程合理，用戶可直接使用無線遙控器方便的進行系統設置、狀態(tài)查詢和接收短消息。其主要功能：

　　·液晶顯示，全中文菜單操作，聲音提示，軟鍵盤;

　　·工作頻率范圍：260~434MHz，發(fā)射功率極低，無須無管會批準;

　　·顯示和接受來自社區(qū)管理平臺和互連網絡的數據廣播和短消息;

　　·可查詢系統安防系統報警與布撤防狀態(tài);

　　·可查詢系統電器控制狀態(tài);

　　·設置系統布撤防;

　　·設置系統參數，包括網絡參數和模式控制參數;

　　·直接控制指令發(fā)送：實現對照明電器的開關控制和調光控制，對家電設備的開關控制;

　　·時間控制和邏輯控制程序啟動：可以定時開啟一些控制模式或按照一定的邏輯關系啟動系統控制指令;

　　·照明場景控制：可以通過場景控制命令實現照明設備的群控，如開啟一定數量的燈光創(chuàng)造一種特定的燈光氛圍。

　　該系統的液晶控制面板是另一個主要的人機界面，它采用有線的方式接入485總線，起到系統設置和功能控制的功能。

　　另外，安裝在家庭電腦中的智能家居控制軟件也是一個主要的人機界面，通過該軟件就可以方便地通過電腦實現對家庭各種設備的控制和查詢，還可以對系統進行設置，例如信息開關的模式和場景的設置。由于電腦軟件可以通過各種電子地圖，甚至類似游戲一樣的三維界面來制作，所以使用起來會更加有趣和方便。

　　監(jiān)控節(jié)點模塊

　　所有智能家居系統的節(jié)點控制模塊通過RS485家庭控制總線，并遵循統一的家庭控制網絡通訊協議，與系統信息控制中心相連，實現系統數據通訊。在一條總線上可以掛接256個模塊，從而實現家庭自動化控制的各種功能，模塊類型包括：

　　·無線收發(fā)基站模塊：主要為了配合無線遙控器模塊使用，是系統的必配件，作為無線收發(fā)基站，它將遙控器傳送來信息通過家庭控制網絡傳給系統信息控制中心，再將系統信息控制中心的指令和短消息信息通過無線射頻信號傳給無線遙控器，是無線信息轉化成有線家庭控制網絡信息的地方;

　　·繼電器開關控制模塊：低功率回路控制，采用高性能固態(tài)繼電器進行控制。在接到智能家居控制器的指令后，對家庭中的低功率電器，主要是燈光(還包括各種音響系統、電視機、電動窗簾)進行開關控制，控制功率為每回路100瓦;

　　·大功率電器控制模塊：也是采用固態(tài)繼電器進行控制，但是其功率較大，且只有單路，在接到智能家居控制器的指令后，可對家中的大功率電器(如空調、熱水器)進行開關控制，控制功率為單回路最大2,500瓦;

　　·可控硅調光控制模塊：采用可控硅進行低功率回路控制。在接到智能家居控制器的指令后，其功能主要是對家庭中的燈光進行調光控制，控制功率為每回路100瓦，調光范圍分為5檔——0、25%、50%、75%、100%;

　　·信息開關模塊：信息開關徹底改變了原有的開關概念，用開關信息點來完成原有開關的功能，使得原有開關功能固定單一的不足，可通過設置相關控制參數，對任一控制點進行控制，從而實現群控功能。

　　除此之外，未來的監(jiān)控節(jié)點模塊還可以包括家庭環(huán)境檢測模塊、住戶健康檢測模塊等。    [nextpage]

　　智能家居系統的結構

　　按照智能家居的應用目的來劃分，其系統結構如下：

　　·防盜系統：采用攝像機與束紅外探測器、音頻震動防闖入電纜構成家庭安防系統的第一道防線，結合自行開發(fā)的多媒體電腦，使系統提高監(jiān)控效率、方便維護人員操作、取消防盜保籠，讓人們“走出牢籠”;

　　·防災系統：通過采用多種防護手段，結合各類煙霧探頭、瓦斯探頭和漏水探頭等，全面保障家人安全;

　　·求助系統：采用無線求助按鈕，方便老人小孩求助報警，集合物業(yè)管理系統，實現對求助的及時響應;

　　·家庭電器管理系統：可以實現對家庭內電器設備等進行集中監(jiān)控管理，實現多種多樣的控制方式;

　　·背景音樂系統：通過對音響等電器的聯動控制，實現家庭內的背景音樂功能;

　　·三表抄錄系統：通過安裝抄表模塊，實現水電煤的自動抄錄記費管理;

　　·網絡信息服務系統：通過人機界面，結合物業(yè)和其他公共服務部門，可以實現多種公共信息的發(fā)送和接收服務。智能家居系統的信息傳輸遵循通用的IP協議，住戶安裝的智能家居系統可以方便地接入物業(yè)管理部門或其他公共服務部門的集中管理平臺，從而享受這些部門提供的豐富多彩的服務內容。    [nextpage]

　　智能家居系統的主要功能

　　智能家居系統提供的主要功能包括如下幾點：

　　·家庭聯網功能：通過智能家居控制器的HUB功能，可接入電腦組建家庭局域網，并可同時使用一個賬號上寬帶網，節(jié)省費用。支持家庭網絡綜合布線，避免今后增加電腦卻沒布線的煩惱，特別適合遠程購物、遠程教學及遠程醫(yī)療家庭辦公娛樂趨勢和未來信息家電上網的需求;

　　·短信收發(fā)功能：通過液晶控制面板可以顯示接收網絡短消息，也可通過手機接收智能家居控制器發(fā)送的狀態(tài)信息，并向其發(fā)送各種控制指令。利用這個平臺更好的享受網絡運營商和社區(qū)管理者提供的各種個性化增值服務(該功能需要網絡支持)，如免費的股票信息與公共信息查詢(天氣、交通等)等;

　　·防盜報警功能：通過智能家居控制器的3路防盜防區(qū)功能，方便地接入各種紅外探頭、門磁開關，并可根據需要隨時布防撤防，相當于安裝了電子保籠、電子窗和電子防盜門，可以快速探知并警告闖入的不法分子，保衛(wèi)人們的生命和財產安全;

　　·防災報警功能：通過接入煙霧探頭、瓦斯探頭和水浸探頭，全天候24小時監(jiān)控可能發(fā)生的火災、煤氣泄漏和溢水漏水，并可在發(fā)生報警時聯動關閉氣閥、水閥，為家庭構建堅實的安全屏障;

　　·求助報警功能：通過智能家居控制器的求助防區(qū)功能，接入各種求助按鈕，使得家中的老人小孩在遇到緊急情況時可通過啟動求助按鈕快速進行現場報警和遠程報警，及時獲得各種幫助(遠程報警功能需要網絡支持);

　　·場景控制功能：通過無線遙控器或液晶控制面板，可快速啟動各種燈光場景，如起居、就寢、會客、就餐、晚會(燈光閃爍)，甚至夜間如廁，還可以利用家庭控制軟件設計屬于自己的燈光場景和名字，并下載給智能家居控制器;

　　·定時控制功能：通過無線遙控器或液晶控制面板操作，設計家電的定時啟停計劃，如利用夜間電費比白天便宜的情況，實施熱水器定時開啟的設備運行計劃，達到節(jié)約電費的目的;

　　·遠程控制功能：利用電話或手機可在辦公室或其他地點進行遠程控制家庭電器開關及布撤防等，如下班前利用電話打開家里的空調，回到家后便可享受溫暖如春的環(huán)境;

　　·聯動控制功能：可以方便設計各種聯動控制方案，如盜警時，聯動開啟家庭所有燈光;煤氣泄漏時，聯動打開排風扇;回到家時，聯動開啟門廳燈光等，所有的聯動控制均可以通過液晶控制面板操作啟動。

　　隨著人們生活水平的提高和市場需求的發(fā)展，利用智能家居平臺還可以擴展更多的生活服務和健康服務，數字家庭的內容也將會越來越豐富，越來越精彩。