西蒙电气(中国)有限公司
研发中心乔成
当时代的脉搏按照二十一世纪发展速度跳动之际,传统的消费性产业已经在悄悄地发生变化,随着网络科技的日新月异,新的生活理念和消费模式也应运而生。时至今天,网络以幻化、无形般地深入了人心。虚拟与现实的结合,无形与有形的融合,我们正在通过网络搭建一个出手可及的未来之域。
电工产品也已从简单的手动电灯控制,涵盖了遥控、调光、感应、声控等新的应用功能,开关产品使用的理念也从单纯的实用性提升到能满足人们安全、舒适、节能、方便、快捷等更高层次需求的增值性。在欧美,“智能家居”本身已经不是概念,它已是人们生活中不可缺少的组成部分,例如家居的场景灯光控制、环境状态(温湿度、照度、空气新鲜清洁度等)控制等。在日韩,用手机遥控电器、通过Internet网控制家居环境状态已经不再是新鲜事了,只要有网络就能满足需求。在国内,“智能家居”仍然停留在市场概念炒作阶段,要使其达到真正产业化、实用化,成为人们生活中必不可少的需求,无论在技术上,还是在设计理念上,我们还有一段很长的路要走,但是从更高层次上来讲,这也是电工信息(智能家居)产业在国内的市场机会——中国文化之悠久,市场之大,留给我们无限的想象空间……
一、体验篇
场景一:温柔的家
炎热的夏日晚上,您下班回家推开了房门……□一丝爽心的凉风迎面吹来□客厅、过道和洗手间灯光缓缓开启□悠扬的音乐旋入了耳朵□热水已经准备就绪
□电视里出现了球赛的精彩瞬间
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场景二:茶余饭后
丰盛的晚餐后,家人们都团聚在客厅中聊天话家常……□电视播出了大家都爱看的喜剧频道□客厅灯自动调节到柔和的休闲模式□餐厅和厨房的灯光已经暗淡
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场景三:夜深人静
孩子已经入睡,忙碌了一天准备休息……□除了床头的夜灯外,所有的电灯全部关闭□十分钟后,床头的灯光和空调也已慢慢睡去了
□起夜了,过道和洗手间的灯光也随之渐亮,回到床上,不知不觉一切又恢复了平静
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二、概念篇
2.1智能家居概念及范畴
20世纪80年代初,随着大量采用电子技术家用电器的面市,住宅电子化开始出现。80年代中期,将家用电器、通信设备、安全防范设备各自独立的功能综合为一体后,形成了住宅自动化概念。
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80年代末,随着通信与信息技术的发展,出现了通过总线技术对住宅中各种通信、家电、安防设备进行监控与管理的商用系统,这在美国被称为SmartHome,也就是现在智能家居。
智能家居也称智能住宅,是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术(3C)以及综合布线技术,依照人体工程学原理,融合个性化需求,将与家居生活有关的各个子系统:计算机网络系统、电话网络系统、信息家电系统、背景音乐系统、空调供暖系统、安防系统(可视对讲、门禁、煤气、烟火、漏水、入侵等)、智能电工系统(智能断路器、灯光控制、窗帘控制、场景联动、环境监测传感器、定时器、插卡取电、勿扰门铃等),甚至三表(电表、水表、气表)系统等有机地结合在一起,通过各种网络、网关实现的综合智能控制和管理的集成系统,实现“以人为本”的全新家居生活体验,实现全面的安全防护、便利快捷、能源节约的通讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
智能家居是IT技术(特别是计算机技术),网络技术、控制技术向传统家电产业渗透发展的必然结果。也就是说,首先,它们都要在一个家居中建立一个通讯网络,为家庭信息提供必要的通路,在家庭网络操作系统的控制下,通过相应的控制器和执行器,实现对所有家庭网络上的家电和设备的控制、监测和信息交换。其次,它们都要通过一定的媒介平台(网关),构成与外界的通讯通道,以实现与家庭以外的世界沟信息,满足远程控制、监测和信息交换的需求。最后,它们的最终目的都是为满足人们对安全、舒适、方便和符合绿色环保的需求。特别要指出的是,智能家居不是一个单独的产品,也不是传统意义上的“智能小区”概念,而是基于小区的多层次家居智能化解决方案。2.2智能家居功能及用途
智能家居系统能够提供所有家居自动化功能和应用,主要功能用途包括:基于舒适、安全、节约、通信、方便的系统控制。这些功能主要包括以下内容:
①舒适:通过系统各种智能开关、遥控器、传感器、声音等实现灯光和场景的自动控制、窗帘的自动控制、空调系统的自动控制、家用电器的自动控制等。
可以根据用户的习惯设定家庭内的灯光、电器等设备的工作模式。例如,用户可以使用手机进入系统设置自己需要的回家模式,可以在回家前打开供热设备或者热水器;当刚回到家里,只要一键操作(甚至无需动手),就可以自动打开客厅灯光和电动窗帘,悠扬的背景音乐环绕于耳边,室内宜人的温度立即缓释一天的疲惫……
②安全:有线的防盗报警、无线的防盗报警、远程紧急求助、技术性报警、家庭闭路监控以及防雷、防水、防煤气泄漏等。
防盗系统可以灵活可靠地保护家庭安全。通过防盗报警系统和无线探测器,用户可以监控部分或者整个家庭。煤气泄漏检测装置可以在检测到煤气泄漏后,发出报警信号并自动关闭煤气阀,系统监测到漏水也可以自动关闭水阀,同时启动远程呼叫系统通知房间主人。安装家庭CCTV
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(Closed-circuittelevision:闭路电视)系统可以允许用户实施实时的监控,尤其在3G(第三代移动通讯)时代的到来,房间主人可以随时随地利用3G手机动态监控房间的状态。
③节约:电源管理、错峰用电、负载定时管理、温度照度的调节等。
用户可以对电器实施定时或者远程控制,设置控制电器设备在电力空闲时段工作(智能电网概念),例如:用餐后将洗碗机设置在上班时间电力空闲时段自动进行,沐浴后将衣服安排在电力空闲时段进行洗涤。或者当你出门忘了关闭电器时,可以通过电话或Internet网络远程关闭。控制装置可以根据环境状态,自动调节灯光照度、温湿度等,降低能耗。控制装置还可以管理根据用户设置的阀值,自动关闭电器以防止过载引起电力中断,并节约电能。
④通信:包括了家用电器控制、灯具开关控制、场景控制、可视门襟、空调控制、电话交换、综合布线、Internet网及电话网关接口、多媒体配电柜等。
对外通过LAN、电话接口、3G移动接口与小区、Internet互联网、电话网、移动网等相连,可以实现远程对家庭电器的控制和管理。
⑤方便:允许用户随时随地管理控制、监测家庭的状态,也允许系统向主人即时报告家中异常信息,甚至允许电力公司、供水公司、煤气公司对“三表”数据的远程读取,方便快捷。无论主人在那里,只要有Internet网、移动网络的地方都可方便进行家居的管理。
当主人出差外地时,可以通过Internet网上的家居管理平台或手机管理家中电器,使家居和平常一样的状态工作,给他人以房间主人在家的信息。另外在你出差在外时,可以设置外出模式,如果有人按动家中门铃,系统会直接拔打你的电话,实时的和客人通话,也可以设置系统向客人报告您外出不在家,如有急事,请拨打电话:13xxxxxxxxx的信息,从而使各种信息沟通方便即时。2.3智能家居的发展趋势
实用、易用、人性化,真正提高人们的生活品质,才是智能家居的发展方向……实用为本、反扑归真、标准模块——智能家居的发展趋势。
从2000年的首届到刚刚落幕的第四届中国国际建筑智能化峰会,虽然中国房产智能化道路几经周折,但是这一进程在不可阻挡地前进着。科技的发展使人们坚定不移地追求更高品质的生活,智能家居作为高品质信息生活的代表得到越来越多的瞩目。回想1999年、2000年北京的房地产广告,“智能化”的诱人描述比比皆是。正值网络和新经济的高峰,房地产业的就势跟进使“智能化”成为新建小区不可缺少的“卖点”,智能化小区建设一时在全国形成高潮。但之后上海的统计显示:智能化系统发挥作用的仅占20%,运行不正常、尚可使用的占45%,另有35%的系统被废弃,业主对室内安防系统、自动抄表系统和停车场管理系统的投诉率一直居高不下。
正如网络经济重回传统一样,第四届中国国际建筑智能化峰会上,一大批智能家居厂商们呼吁,智能家居必须回归理性。虽然业界对于智能家居定义一直争论不休,正如建筑智能化领域专家、清
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华大学教授林贤光所言:目前为止,并没有关于智能与不智能的确切界限与概念。但是如果抛开业界的争论,从消费者的角度来看,智能家居市场的需求已经逐渐明朗:就是以实用为核心,力求实用、易用、人性化。
虽然科技飞速发展,信息技术日新月异,连CPU运算速度的提升都已经突破了摩尔定律,但是如何将这些技术引入智能家居产品之中,如何打造出真正“实用”的智能家居产品,这才是国际建筑智能化峰会每一位参与者最关注的问题。
正如“体验智能家居”章节中描述的一样:
炎炎的夏日,开着车回家的你,用手机打个电话就可以提前打开家里的空调,让榨汁机准备一杯新鲜的果汁,再让家庭音响准备好你最喜欢的巴赫……
慵懒的冬季,躺在客厅沙发上的你,通过一支遥控器就可以让厨房里的咖啡机煮出一壶热咖啡,让微波炉为你准备一套香喷喷的晚餐,再遥控隔壁书房里的打印机为你打印好明天开会需要的文件……
小区里再也没有神色紧张的保安,谁家的煤气漏了,发生火灾了,有人闯入了,都已经自动及时地通报到小区的报警服务器,而正在上班的你再也不用慌慌张张,因为第一时间小区保安已经用电话告诉你情况如何,你在Internet上可以随时随地查看房间状况……
这里所描述的生活并不是什么奢望,而是科技以服务为本、影响生活、改变生活、创造新的生活方式的最直观体现,也是智能家居厂商必需用产品让人们享受到的现实。
致力于智能家居产品的应用,很多问题并不在于技术水平的高低,而在于怎样去做到实用、易用、人性化,而第四届中国国际建筑智能化峰会无论从峰会背景、意义还是从其议题来看,也都能看出其尘埃落定,返朴归真的寓意所在,只有更加贴近实用、易用和人性化的智能家居概念,才能真正提高人们的生活品质,才能真正体现智能家居的价值,这也是现代科技价值的核心所在,进而实现市场份额和利润的最大化。
对于未来智能家居市场,在日前召开的“国际智能家居高峰论坛”上,专家们喜忧参半。喜的是智能家居市场潜力巨大,基于现在房地产业在全国发展态势,作为其下游产业的智能家居市场其前景无疑也将非常乐观。忧的是智能家居产品多,厂家多,但到目前很少能形成规模化。此外,目前我国对智能家居行业还没有统一的行业标准,使得很多中小企业各自为政,按自己对市场的理解来开发产品,产品不具备兼容性。因此,今后几年智能家居市场将会进入一个行业整合阶段,智能家居产品将会朝着实用化、操作简单化、模块化、标准化、通用化的方向发展。
三、技术篇
3.1智能家居系统核心技术
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①计算机控制和软件技术
在数字家庭中涉及到大量的智能控制、模糊控制的概念,这些都离不开计算机控制技术和计算机软件技术。几乎每一个智能终端都须配备一颗微型CPU和相应的系统软件,产品才能正常为客户服务,这里涉及的软件应该具有占存储器小、效率高、使用方便、配置灵活、容错性能好等特点。如今各种信息家电产品都离不开数字概念,有数字即有计算机技术和计算机软件技术,计算机和软件是实现产品智能化的骨架和大脑,也就是说智能家居离不开计算机控制技术和软件技术的飞跃。
②网络通讯技术
要想使智能家居中各个智能终端能够协调地服务于户主,并和外界取得联系,我们必须引入网络通讯技术,包括WAN、LAN、ADSL、现场总线、数字电视网、无线网等组网技术,它们是各个产品终端之间信息沟通交流的桥梁,也是获得外界信息的渠道。这里比较突出的产品是家庭网关,家庭网关是智能家居网络上的一个重要部分,它是将单个家庭网络与外部世界(如局域网、Internet网、智能小区的子网络、数字电视网、电话网络等)沟通起来的关键部件。例如:当今各地的有线电视主干网已大规模采用光纤,利用有线电视网作为信息传输平台,基于有线电视HFC网建设智能小区已成为许多城市的成功案例。HFC接入技术是一种新成熟技术,能综合传输图像、数据和语言等多媒体业务。高速数据传输采用QAM/QPSK调制,低速数据采用FSK/ASK调制。用户终端机顶盒拥有Internet接入能力并能够将家庭设备包括报警探头、水电气表、家电等接人互联网,不仅满足了用户交互或快速上网等的要求,而且为住户提供了能适应将来科技发展的人性化接口,其实施的保证是由广电局数字电视中心完成。
③图像处理技术
图像处理技术是属于信息技术中一个层次比较高的技术,目前已经进入数字家庭之中。其中最典型的例子是智能型防盗门,这种防盗门是不需要用普通钥匙的,它的“钥匙”是该家庭成员身上的某个器官特征:比如,手指的指纹,或人脸的特征等。这些人体的自身的特征,首先需要通过一些专用的装置将它们采集到,然后对这些采集到的图像信息作必要的处理,并提取相应需要的特征,最后根据这些特征来识别出是否是本家居中的成员,系统是否为之开门。
④传感器技术
在智能家居中,为保证完善的控制,需要测量的物理量是多种多样的(例如流量、电量、温度、湿度、微量气体含量、人体的移动、门的开关等),这都需要传感器技术。一般说来,家庭中的物理量的测量精度要求不高,要求没有那么苛刻,因此需要研究适应家庭环境使用的成本低廉,性能稳定、可靠的传感器技术以及相应的应用方案。
⑤人体工程学技术
智能家居产品最终是要和人接口进行互动的,所以需要研究人体工程学原理,让产品符合人的
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使用习惯,最终达到人对产品操作舒适性和方便性要求的最高境界。3.2目前国内智能家居技术评析:
目前来看,国内智能家居系统研发、生产商在逐渐增多,国外的产品也在不断涌入,各种智能家居系统各有千秋,从技术角度来看大致可分为以下四种:
①X-10协议系统
X-10是以50Hz或(60Hz)民用交流电为载波,再以120KHz的脉冲为调变波发展出来的数位控制技术,并制定出一套控制规格,它是以电力线为媒介对电子设备进行远程控制的通讯协议,即所谓的电力线载波。X-10系统一般由发射模块和接收模块组成,各组件可设定不同的编码(地址码)以示区别。使用时,控制组件可插入室内不同的电源插座,就可以执行控制命令了。
系统评析:该系统安装施工简便,免布线,采用电力线作为媒介,系统调试简单,可用于旧房改造、新房装修,已装修房改装;该系统数据速率不高,组网规模一般较小,适合系统终端较少的网络使用;该系统使用方便,操作简单,具有系统扩展功能,产品价位低;该系统一般只用于同一台电力变压器之内、同相电力线之间的通讯,用于变压器之外、非同相之间有一定的问题,限制了它的推广;另外,该系统在国外应用较多,因为国外电网较干净,系统稳定、可靠、安全,在国内电网环境差,系统的稳定性差,限制了该协议的应用,早期推广较多,但大多不成功,目前基本没有公司在该系统上投入。国内最早开发这种技术的公司是天津瑞朗智能家居。
②现场总线技术
总线技术在国外智能家居行业中,算是应用较为广泛、较成熟的一种技术手段。现场总线的标准很多,使用较成功、国内市场易接受的总线介绍如下:
CEB(ConsumerElectronicBus)消费电子总线技术
消费电子总线技术(ConsumerElectronicBus,CEB)是美国电子工业协会(EIA)于1984年4月开始组织开发出的家居网络标准,于1992年正式推出。参与研发CEB的公司多达几百家,像IBM、Dell、Panasonic、Sony等都是它的会员。CEB是一个较完整的开放系统,并要求控制信号在所有的介质中都要以相同速度(10kbit/s)传送,从而有效的避免了信号传输中可能出现的“瓶颈”问题。但由于CEB接口技术比较复杂,价钱非常昂贵,因此CEB在中国不多见。
CAN(ControllerAreaNetwork)控制器局域网
最早由德国BOSCH公司推出,它广泛用于离散控制领域,其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准,得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN信号传输采用短帧结构,传输时间短,具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式,并采用了非破坏性总线仲裁技术,通过设置优先级来避免冲突,通讯距离最远可达10Km@5Kbps/s,通讯速率最高可达40m@1Mbp/s,网络节点数实际可达110个。目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
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LonWorks(LocalOperatingNetwork)局部操作网络
LonWorks由美国Echelon公司推出,并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议,采用面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质,通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等,直接通信距离可达2700m@78Kbit/s,被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron(神经元)的芯片中,并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品,被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
LonWorks技术为设计和实现可互操作的控制网络提供了一套完整、开放、成品化的解决途径。LonWorks技术的核心是神经元芯片(NeuronChip)。该芯片内部装有3个微处理器:MAC处理器完成介质访问控制;网络处理器完成OSI的3~6层网络协议;应用处理器完成用户现场控制应用。它们之间通过公用存储器传递数据。控制单元中需要采集和控制功能,为此,神经元芯片特设置11个I/O端口,这些端口可根据需求不同来灵活配置与外围设备的接口,如RS232、并口、定时/计数等。
EIB(EuropeanInstallationBus)欧洲安装总线
1990年5月,由110多个欧洲电气制造商联合成立了欧洲安装总线协会(EuropeanInstallationBusAssociation),总部设于比利时的布鲁塞尔,并制订了欧洲安装总线规范。EIBA会员占据了欧洲楼宇、家庭自动化设备销售额的80%。自EIB于1992年第一次出现在德国汉诺威交易会以来,一场翻天覆地的电气安装革命已经悄悄地开始了。据统计,在德国的商业功能建筑和大型超市中,大约30%的楼宇都不同程度地安装了EIB系统,而在计划建造的楼宇中,这一比例则达到了60%。在亚洲EIB被称为电器安装总线(ElectricalInstallationBus)。鉴于其优秀表现,该协议已被美国消费电子制造商协会(CEMA)吸收作为家庭网络EIA-776标准。经过十多年的发展,EIB不仅成为事实上的欧洲规范,并于2000年在IEC国际现场总线标准大会上提名为国际标准之一。
EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆,并确保各开关可以互传控制指令,因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设,方便扩容与改装。元件的智能化使其可以通过编程来改变功能,既可独立完成诸如开关、控制、监视等工作,也可根据要求进行不同的组合。与传统安装方式比较,EIB不增加元件数量而实现了功能倍增,从而具有了高度的灵活性。它的开放性更使得不同公司基于EIB协议开发的电气设备可以完全兼容,并为后续公司进入EIB市场提供可能。
系统评析:基于总线技术设计的智能家居系统,其最大特点是系统具有可扩展性、工程安装不很复杂、系统的可靠性较高。现场总线系统最适合做控制使用,一般数据流量都较小,不适合做数据传输,尤其是EIB总线系统,这种技术非常适合家庭控制,安装简单,控制灵活,便于产品模块化,标准化,目前Simens、ABB、Merten等国外公司都基于EIB技术开发了大型的智能家居系统,
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而且占有非常大的市场份额,但这种控制一般限于智能电工类的控制,还有待遇向信息家家电市场的拓展。总线安装需要布线,不便于旧工程改造升级。
在国内而言,有使用CAN、LonWorks总线设计的控制系统,一般限于智能楼宇、安防系统、酒店管理系统使用,真正用于智能家居的总线产品还很少。EIB总线在国内还没有公司研制出系统产品。在智能家居方面,EIB总线是一种很有前途的总线,目前被国外垄断,设置各种壁垒,使得开发成本相对较高,很难在中国市场普及。因此,国内需要开发类似EIB总线的系统方案和标准协议,成立技术联盟,极大地降低系统成本,这是将来智能家居总线在国内的发展方向。将来在国内这种总线技术会大有作为,并促使智能家居产品在国内得到广泛运用,赢得商机。
③集散型布线系统
立足于国内市场的一些智能家居厂商,所研发的系统多数是集散型布线系统,它的安装工程相对比较复杂、系统扩展性及兼容性不很理想,但从其功能上来说足以满足一般家庭的需求,其价格很容易让人接受,因此在一些住宅小区中采用该系统的比较多。
系统评析:国内许多案例基本采用这种方式,这种方式在功能上可以满足客户需求,但系统扩展性、维护性较差、系统安装非常复杂,一般系统装好后功能不宜改变,直到系统重新设计,这种系统的生命周期较短,很难维护。这种系统一般是一些小的系统集成商、小的公司设计安装,产品不能批量生产,只能量身定做,是中国市场上一种阶段性产物,会随着时间的延续而退出市场。
④无线技术
由于智能家居系统的布线工程比较繁琐,一些新的智能家居商家所研发的系统,就立足解决这个难题。随着无线技术的成熟,芯片的支撑,无线组网也相对简单,因此,基于无线控制技术的智能家居系统批量出现,这种系统已经大大减少了布线工程量,但一般较稳定的系统需要射频芯片的支撑,其价格相对高一些,尤其是进口系统价位更高;目前市场上一般是以315M、433M、2.4G系统为主流,如:广州真善美进入智能家居行业较早,采用的是433M无线网。最近几年推广ZigBee技术较多,已成立了国际ZigBee联盟,如:国内海尔等知名公司已经使用ZigBee技术设计出各种智能家居终端产品在市场上销售。
系统评析:目前采用无线组网的智能家居产品确实大大减少了布线施工量,但其缺点也同样明显,如成本较高、易受干扰、保密性差等,更关键的问题是无线电磁波会覆盖整个房间环境,人们长期生活在较强电磁波的环境中,究竟对人体健康有多大的影响,虽然没有具体量化的指标,但是我们相信对人体危害在一定程度上是较严重的,因此,笔者不建议采用无线网作为智能家居的主干网络。鉴于以上原因,在智能家居系统中,无线系统的市场推广前景会受到极大的限制。3.3国内技术标准化工作的推进
为了抢占智能家居市场份额,推广智能家居产品,规范国内家居产品信息接口标准,提高市场
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竞争力,在信息产业部的协调下,国内也逐步建立了自己的标准化组织,旨在研究适合中国市场的标准化网络协议。
①关于3C融合
3C是指计算机(Computer)、通讯(Communication)和消费电子/控制(ConsumerElectronic/Control)的简称。“3C融合”是指利用数字信息技术激活其中任何一个环节,并通过某种协议,使电脑、通讯和消费电子产品/控制三者之间实现信息资源的共享和互联互通互控。“3C融合”可使人们在任何时间、任何地点实现信息融合应用,方便各自的工作和生活。
目前,在信息产业部的整体规划下,“3C”产业进行融合的脉络已经清晰可见。通讯、IT、家电都开始从各自的角度趋于“3C融合”。多媒体电脑、可上网电视、可拍照手机、可打电话的PDA(PersonalDigitalAssistant)等数字融合产品已经越来越受到消费者的关注。多功能、高集成的数字终端技术将是未来的趋势,IT产品也必将紧随这一潮流。目前需要将智能家居中不可或缺的一部分尽快纳入3C,那就是智能电工,这侧重于控制。
“3C融合”给IT、通讯、家电企业提供了一个巨大的市场发展机遇,而使个人的数字生活、工作、学习都将变得更加轻松、易用。3C融合后,3C终端设备和手机、电脑、电视等将实现互联互通,届时人们可以用电视上网、用手机遥控家用电器,把电视内容录制到电脑上,还可以用电视收发多媒体信息,人们的生活将会发生质的变化。
②关于闪联
闪联是在一定的背景下,联想联合TCL、康佳、海信和长城五家企业发起成立的产业联盟。2003年7月10日,信息设备资源共享协同服务标准工作组在信息产业部支持下成立,中文简称闪联,英文简称IGRS。2005年5月,闪联信息产业协会成立,成为闪联中立的法人实体。为了更好地推进闪联产业化进程,闪联工程中心于2006年12月成立了深圳市闪联信息技术有限公司。
信息设备资源共享协同服务标准(IntelligentGroupingandResourceSharing,简称IGRS标准)是新一代网络信息设备的交换技术和接口规范,在通信及内容安全机制的保证下,支持各种3C(computer,communication,&consumerelectronics)设备智能互联、资源共享和协同服务,实现“3C设备+网络运营+内容/服务”的全新网络架构,为未来的终端设备提供商、网络运营商和网络内容/服务提供商创造出健康清晰的赢利模式,为用户提供高质量的信息服务和娱乐方式。IGRS标准于2005年6月29日正式获批成为国家推荐性行业标准,成为中国第一个“3C协同产业技术标准”。2008年,IGRS系列标准获批十项国家标准制订计划立项。2007年11月,中国闪联标
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准提案通过了ISO/IEC最终委员会草案(FCD)投票,进入FDIS阶段,成为全球第一个3C协同国际标准几成定局。
③关于e家佳
闪联在数字家庭领域的强劲风头令以海尔为首的家庭网络标准工作组不安,自己的标准先于闪联制定,在产业化上却落后于闪联。在闪联成立一周年之际,海尔发动清华同方、长城、中国网通、春兰、上海贝岭、上广电等六家企业成立了e家佳联盟,推动家庭网络标准的产业化。
家庭网络标准产业联盟-ITopHome(e家佳)是由海尔集团发起组建,推广家庭网络系统标准和平台产业化,进而形成规模化的产品和市场。该联盟以家庭网络系统为中心,包括了电子、家电、通讯、计算机、网络运营等多领域企业,共同探索家庭网络商业运作模式,为家庭网络技术发展方向及产业的可持续发展提供产业环境。
④关于智能电工标准化
“闪联”和“e家佳”作为智能家居信息设备资源共享方面的标准化推进组织,作为智能家居中不可缺少的控制部分就是智能电工,目前为止在国内还没有标准化组织推进,已经落后于国外很多,我们必须重视电工行业联盟,以实现智能电工产业的标准化工作的推进,形成自己的侧重于控制的网络协议,并与信息家电实现互通互联,与世界接轨同步,为中国电工产业的持续健康发展提供市场产业化环境。这是我们每一位致力于智能家居产业同仁需要努力的方向。3.4设计合理的国内智能家居系统方案
①智能家居系统网络拓扑结构
就目前国内现状而言,结合各种家居的运作模式和管理模式,智能家居系统网络拓扑结构(参见图1)应该由以下几部分网络有机结合而协调工作:
□外界接口网络(WAN、LAN、ADSL、电话网、3G移动网、数字电视网等)
□信息家电网络(计算机、电视机、投影仪、组合音响、PDA、网络摄像机、冰箱、微波炉、洗衣机、热水器家庭信息终端等)
□智能电工网络(家庭电网系统、灯光控制系统、场景控制系统、背景音乐系统、空调系统、遥控系统、家庭控制终端等)
□家居安防网络(可视对讲系统、家居安防报警系统等)□其他网络接口(电表、水表、气表三表系统等)
备注:这种划分是结合产品线和用途功能的不同而划分,具体可以灵活处理,系统拓扑结构的设计主要是实现用最少的资源、成本,合理完成各种产品控制和信息的互联互通功能。其中信息家
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电网络主要侧重于数据的互通,要求网络流量大,而智能电工网络则是侧重于控制的互通,要求控制的可靠性高,因此两种网络采用不同的传输协议可以大幅降低产品的开发成本,并合理完成实现所要求的功能。
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图1:智能家居系统网络拓扑结构示意图
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②智能家居系统设计理念
鉴于以上介绍设计一套符合国内环境使用的家居系统,应重点考虑以下设计理念:□系统可靠,性能稳定
在通常使用环境,要保证系统的可靠稳定运行。系统需要从通信协议、软件、硬件等方面进行合理处理以提高系统的抗扰度,将系统误动作率、数据误传率控制在极低的水平,软件协议需要采用各种容错措施,保证系统终端故障不影响系统运行,更不能造成系统瘫痪,系统终端故障时,也不能影响其他终端的正工作,保证网络运行的稳定性。为了系统的可靠安全,采用有线为主,无线为辅的系统框架,在不宜进行布线的地方进行无线传输,以保证系统功能的完整性,同时降低电磁波辐射,从而保证系统的可靠性、安全无辐射。另外作为网络须做好网络加密措施、防雷措施,处理好网络病毒的防护,处理好强电与弱电的关系。
□安装方便,调试快捷
系统安装不需要大量的电力线连接,除了插接几条数据线外,其余安装和普通产品安装类似,在技术支持的前提下应保证普通专业电工即可完成安装工作。调试应该在电脑上或手持调试工具上进行,调试工具软件人机界面简单易操作,做到会操作电脑的人员按照说明即可完成系统的调试配置工作,大大提高系统安装效率,降低产品的市场接受门槛。
□标准模块,维护简单
做到系统中90%以上的终端产品采用标准DIN导轨安装模块、标准86底盒安装模块进行安装,产品可以分为中央控制器、普通控制器、执行器、遥控器等。采用标准模块的安装方式,实现产品的标准化,模数化,产品出故障后,在市场上重新购买终端即可直接更换,进行简单的设置即可恢复正常工作,使系统的维护相当简单,进而实现系统免维护,不需要像目前系统产品需要专人来维护,免去了系统产品的维护费用,消除客户想购买而不敢够买的心理,消除客户的后顾之忧。另外,系统安装后,可以通过计算机灵活配置,改变设置,在不改变产品布线、安装的情况下实现功能的改变,满足客户的需求,方便于客户灵活配置使用。通过这样的产品模块化安装、免维护设计,最终实现产品能够普及到普通家庭使用的目的,因为目前市场对该类产品非常渴望,它能够满足人类懒惰的天性,但目前客户最担心的是系统将来的维护工作。另外,在系统设计时须积极考虑合理利用市场现有的标准通讯终端,客户容易购买组成系统,而不需厂家专门投入资金开发专用终端。只有产品实现了标准模块化,才能保证系统产品的产业化未来。
□人性操作,功能齐全
在产品操作上,终端模块应该保持和普通产品一样简单的操作,简单易用,产品需要体现一种反扑归真的味道,甚至实现一键操作的概念。同时和人体接触的控制器操作应建立在人体工程学原理之上,符合人的习惯,让使用者感觉到操作的舒适性。在目前这样高速发展的时代,人已经非常
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感觉到生活、工作的疲倦,智能家居不应该再让客户为使用智能家居系统而去学习操作,这个是相当愚蠢的事情,因此需要设计出操作方便的人机界面,满足使用者对舒服的需求,尤其是触摸屏之类的操作,更应该简洁明了。智能家居系统应该体现外部和普通家居一样简单,系统内部,即客户看不到的东西复杂,实现系统智能化程度。智能家居系统取代传统的灯光及家电控制模式、为客户提供安全保障的同时,其中更重要的是让客户体验到轻轻松松享受生活,舒舒服服缓解工作压力。
□标准协议,系统开放
每个人对家居配置要求不很一致,我们需要设计一套标准的协议,使得系统能够随意扩展,满足个性化的需求,系统协议应该是开放的,可以和其他系统实现兼容,便于各种信息产品的互连互控。即所谓的智能家居系统是可以扩展的系统,最初,你的智能家居系统可以只与照明设备或目前常用的电器设备连接,将来也可以与其他设备连接,以适应新的舒适生活需要。
□外观精致,价格合理
作为系统的终端产品,需要有符合中国人群审美观的外观,和室内家居配合显示出高档、气派的家居特征,吸引客户的眼球。在目前国内经济水平还不足够高的前提下,需要设计符合中国经济现状的产品,需要设计自己通讯协议,系统网络拓扑结构,降低系统开发和材料成本,提高产品价格优势,追求高性价比产品,争强与国外品牌产品的竞争力,最终让中国的普通客户群有条件享受家居智能化带来的乐趣。
□绿色环保,节能降耗
在不久的将来,人们对生活的品质要求越来越高,我们必须保证产品节能环保,保证系统无辐射,无污染,长时间使用不影响人类的健康。同时使用智能家居能带能大量能源节约的目的,来推动产品的产业化进程。
③系统技术方案
鉴于以上信息技术和产品设计理念,我们可以勾勒出国内智能家居系统合理的技术方案。系统网络应该以总线为主,无线为辅,遥控配合的设计思路,即系统主网络采用总线结构,辅网络采用无线技术弥补有线网的不足,例如:不方便布线的地方可以适当采用无线协议,以实现产品终端互控互联,总线网络采用的数据线条数越少越好,方便安装。终端产品外观精致,配置灵活,可方便改变产品互控对象。系统网络协议考虑网络的开发性,可扩展性,调试的方便性,甚至做到系统免维护。系统合理利用现有成熟技术TCP/IP网络协议、网络设备进行网络组建,以方便采用市场上成熟的标准网络终端设备解决工程问题,同时减少系统的开发成本,提高系统的专业化程度。通过网关、路由器、家庭服务器、远程服务器实现信息家电、智能电工、安防网络的互联互控、远程控制和管理功能。
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四、应用篇
4.1数字家庭解决方案
数字家庭是智能家居系统应用较多的场所,并且应用涉及到的范围较大,包括了信息家电、智能电工、家居安防等子系统,同时数字家庭解决方案也是智能家居系统最复杂的应用之一。在欧美发达国家,数字家庭已是家居的标准配置,其中,最早出现的是比尔盖茨数字家庭,也是目前世界上顶级智能化的家居系统应用,它已成为华盛顿湖的一大胜景,将家居智能化到了极致,连车道旁的一棵老枫树,都通过专门的监视系统给这棵树进行24小时的全方位监控,一旦监视发现它有干燥的迹象,将释放适量的水来为它解渴。在国内,由于成本的差异、网络功能性能要求的差异,整个数字家庭系统通信网络设计不易统一,应该根据具体的情况设计不同的网段,具体解决方案的系统拓扑结构示意图参见图1。其中,信息家电子网实现各种信息家电的联网,网络侧重于数据的交换、互通互控,网络流量较大;智能电工子网负责家居中的各种灯具控制和管理,实现节能、舒适的目的,网络侧重于控制,要求控制灵活、实时、准确,网络速度要快,流量要小,避免网络拥堵;家居安防子网用于家居安全的管理,网络间于以上两种子网之间,对网络流量和速度都有要求。4.2酒店客房管理解决方案
按照国内实际应用情况,相对数字家庭智能化,酒店客房管理智能化相对较简单。因为一般将安防、消防作为其他系统设计。因此酒店客房管理解决方案主要是各种控制信息的上传、终端互控、节能、广告、结帐等要求,具体酒店客房管理系统房间内部和外部网络解决方案拓扑结构示意图参见下图2和图3。
图2:智能客房管理房间内部网络拓扑结构示意图
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房间内网要求控制的实时性,包括智能门锁、电源配电管理、插卡取电、电器控制、灯具场景控制、背景音乐、环境温湿度、世界时钟、可视对讲、请勿打扰门铃、电动窗帘等,一般高档酒店还需要房间集中控制终端,遥控控制器等,方便用户操作的方便性。在酒店房间还应该有信息终端,便于客人查询酒店的各种服务信息(如:火车票、机票查询定制、洗衣服、退房、早餐、叫醒等服务),同时也可以用于广告的传播。对于这些房间内的信息,如灯具的开关状态、室内温度值等需要及时地上传到酒店服务中心机,使用软件进行高效管理并提供优质服务。当然酒店还会设置一些紧急求助按钮,这些按钮的信息需要及时通过网络上传告诉管理人员,以便实施及时救助。同时通过酒店服务中心可以查询、管理房间设备电器的运行状态,例如在客人进入前30分钟将空凋打开,设置为25℃,等到客人入住时,房间温度即达到最佳环境温度,可以大大提高客人的满意度。
图3:智能客房管理房间外部网络拓扑结构示意图
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房间外部网络实现房间内部状态和服务中心系统的信息传输、互控等,外部网络采用标准的局域网即可,实现酒店客房管理网络安装和酒店信息局域网安装同步进行,二网合一,不需要额外的网络系统投资,极大地降低运营和维护成本。4.3会议场景解决方案
会议场景控制解决方案是一个比较简单、独立的智能系统,以开会的具体场景需求为设计目的,达到调和会议气氛、方便会议操作、提高会议效率。会议场景解决方案系统拓扑结构示意图参见下图3。
图3:会议场景网络拓扑结构示意图
系统主要包括:投影屏幕、投影仪、窗帘、灯光场景、麦克风的控制。当会议需要PPT播放时,通过场景控制器设置PPT放映场景,电动窗帘自动拉下、灯光渐暗、投影屏幕自动打开、投影仪会渐渐启动,同时只有主讲麦克风打开。当会议需要讨论时,通过场景控制器设置讨论场景,窗帘自动开启、灯光渐亮、屏幕慢慢升起、投影仪及时待机,各场区麦克风悄悄打开,等待发言人的精彩论段。当会议需要中间休息时,通过场景控制器设置暂息场景,窗帘自动开启、窗外吹来一阵阵清风,背景音乐播放出悦耳的轻音乐,让参会者进行放松休息。4.4远程控制解决方案
远程控制能让客户感觉到智能家居系统最明显的优势——方便、舒适,比如在回家前提前启动空调、打开热水,回到家中那种享受的感觉让人其乐无比。当外出无人在家的情况下,可通过网络对家中的家居状态一目了然,甚至可以按正常居家习惯远程打开和关闭灯光,以迷惑窃贼,防患于未然。远程控制的实现方式有:Internet,3G手机,SMS,MMS,E-mail,电话等,智能家居系统可以通过这些方式操控管理系统中每一个智能模块,真正实现虚拟与现实的结合。4.5其它应用
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场景控制
将传统的灯光控制从满足基本的照明需求提升到满足个性化情调感受的场景控制,同样的电灯,可以通过开启不同的数量、不同的亮度和不同的时间等组合方式,实现如休闲、聚会、起夜、外出等各种场景状态。同时,可以用一键控制多组灯光,大大简化繁琐的开关操作,还可以用遥控器、电脑、电话等多种方式进行控制。场景控制不仅限于灯光,还可以将其他控制结合起来,如背景音乐、窗帘、温度等,使整个的场景立体化、多元化,例如,当朋友聚会的时候,客厅灯光全部开启、背景音乐播放出欢快的爵士乐曲、室内温度从26℃自动调节至23℃,当准备欣赏家庭影院时,灯光逐渐变暗、窗帘自动关闭、投影仪屏幕缓缓打开、背景音乐关闭并切换为环绕音箱、室内温度微微提升至26℃……
背景音乐
背景音乐是生活品味的象征,家庭成员可以按照各自不同的品味,选择性地欣赏不同的音乐和调节音量大小,比如,男主人喜欢听新闻、女主人喜欢轻音乐、老人喜欢戏曲、孩子喜欢童话等。可以将家中的各种音乐源(如CD、DVD、MP3、电视、收音机等)接入系统,并实现自动选择和调节。
五、市场篇
5.1智能家居产品在中国的发展
目前,智能家居在中国还是一个较新的概念,正在被人们所接受,但智能控制的各种功能应用于公共建筑和高级住宅,已有十几年的历史了。
1993-1994年间,中国就开始了智能大厦系统的引入,最初的时候主要是在楼宇建筑中增加了综合布线、视频监控和中央空调控制等。直到1998-1999年智能建筑概念才通过房地产商的炒作而逐渐被大众接受,主要还是侧重于综合布线和安防报警功能。2000-2001年由于网络概念的热潮,使得智能的概念进一步升温,此时用手机远程控制空调的功能被很多人认同。国外大公司如ABB、SIEMENS、honeywell等,在九十年代末开始进入中国推销家居智能产品,国内也有不少企业开发了各自的智能家居产品,如奇胜、真善美、瑞朗等。但是由于智能家居产品的市场成熟度不够、客户需求不明确、较大的价格悬殊等因素,智能家居尚处于起步状态。
近几年来,随着电工企业逐步意识到智能化是未来电工产品的发展方向,而消费者也开始重视灯光控制等在家居中的重要性,因此,更多的消费者、房地产商、装修公司、系统集成商以及电工产品厂商都纷纷把目光投向了智能家居产品及应用。5.2智能家居市场在中国逐步兴起
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随着国内生活水平的不断提高,人们不断对居住环境提出更高的要求,越来越注重家庭生活中每个成员的舒适、安全与便利,因此从市场需求的角度看,智能家居必然是前景广阔,尤其在中国市场刚刚启动,目前是企业切入智能家居行业的良机。
据相关统计,近几年电工行业年销售额60--100亿元人民币,其中高档产品销售额近20亿元。从市场发展的角度看,以智能开关为代表的新型电工产品的市场份额会逐年地快速放大,并最终替代传统的电工产品,这里孕育着巨大的商机。目前,全国房地产业蓬勃发展,小区智能化已成为一项基本要求,再配上智能家居,“全智能”的概念必然给房地产业带来新的卖点和活力,因此“全智能”是二十一世纪房产开发商力推的主题。从市场的成长环境看,现在我国每年的数字化家园建设比例已经占到了新建住宅总量的30%左右,国家制定的数字化家园发展目标是“到2010年,中国大中城市60%的住宅要实现智能化”,这样,中国数字化家园的开发与建设速度将相当惊人。
尽管智能家居在国内是一个新兴的行业,但是,它也正以不可抵挡之势迅速崛起。自智能家居走进中国以来,在短短几年的时间里,智能家居生产商由最初的几家公司增加到如今的百余家企业,其行业发展之迅速是目前国内任何其它行业所无法比拟的。随着智能家居热潮在世界范围内的日渐兴起,随着中国电子技术的飞速发展、人们生活水平的不断提高以及智能电子技术在生活中的广泛应用,智能家居已经成为未来家居装饰潮流发展的最新方向。
智能家居是高新技术和历史文化发展的产物,其在中国的发展和应用将对整个社会产生巨大的影响,它将极大地改变人们的生活方式,并将带动一个巨大产值的新兴市场。从目前的发展趋势来看,在未来10-20年时间里,智能家居行业将成为中国的主流行业之一,其市场的发展前景非常广阔。最终,智能家居产品会逐步走进中国老百姓的家中,市场产值高达数千亿计。5.3目前中国智能家居产品的市场特点
①市场处于起步阶段,需要长期和大量地进行消费培训和市场辅导,短期效益较难实现;②仅限于部分高端用户群,而且主要是面向豪华别墅类住宅的工程应用,由于产品缺乏统一的标准,不适宜于店面零售和大面积、大批量的渠道消售,传统的销售模式难以适应;
③接近于概念产品的销售,高科技所带来的新卖点成为其价值核心,也是房地产商作为提升品牌形象的要素之一,概念策划和形象树立是前期的推广重点;
④作为电工产品中最高端产品,科技含量很高,一般以独立订单销售为主,加上产品和工程造价与传统电工产品差别太大,销售的难度系数很高,因此,差异化的销售模式就成为市场营销的关键;⑤与传统电工产品不同,智能家居由于其技术含量高,因此在售前、售中和售后整个过程中,都始终贯穿着技术性服务和维护工作。因此,在产品的销售过程中,技术支持工作排于首位,有了好的产品,必须作好客户的售前、售中、售后支持;
⑥智能家居系统属于弱电系统,因此,智能家居与住宅的装修工程及强弱电安装工程具有密不可
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分的关系,对系统的安装施工有一定的技术性要求。
⑦产品技术含量极高,产业化需要极高毛利率的支撑,每个产品需保证80%以上的毛利率。5.4中国智能家居产品市场策略①理念领先,打造品牌
理念领先包括在产品设计、产品服务、产品销售等方面理念的领先,产品厂家需要精心研究国人的心理特点、使用特点和文化特点,产品设计必须做到符合国人的需求,能够为客户提供增值性服务。如:虽然家居系统的设计非常复杂,但使用必须简单,必须保证客户能够轻松使用产品而不能变成负担;厂家须配备各种服务渠道,让客户消除使用产品的后顾之忧;同时在产品市场和销售模式上需要摆脱传统模式的制约,必须做到营销模式的创新,尤其是市场技术支持工作的创新。在理念领先的基础上,以顾客需求为导向,进行家居产品的概念操作,逐步打造智能家居行业品牌形象,为市场的长期持续发展奠定基础。②产品优势,长远规划
产品市场的长远规划是产品生命周期的保证,在产品规划方面,厂家须具有一定的前瞻性,系统协议必须能够持续向后兼容,这样产品才能不断满足人们日益变化的需求。智能家居产业刚刚起步,厂家须从长远战略考虑,站在国家标准制定者的位置去开发产品,保证系统架构的合理性、灵活性,产品的可靠性,产品功能、性能的优势,逐步健全产品线,满足市场差异化的需求。最终做到标准的制定和统一,在行业内长期维持产品优势。③抓住时机,占领市场
中国下一轮经济高速发展将是电子信息行业的渗透,这为智能家居厂家带来了新的发展机遇,也是电工厂家切入智能家居市场的最好机遇。厂家须抓住这次历史机遇,占领中国市场,即抓住中国智能建筑市场扩容、国内消费力增加带来的市场机遇,不断扩大市场占有率。
(备注:本文从智能家居概念介绍、产品策略到市场策略,全面介绍了一些个人观念,供大家探讨。文中部分图片收集于互联网,如有侵权请及时联系。)
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