从布线技术看智能家居产品未来发展趋势

智能家居

随着智能家居行业的不断发展，许多厂家开始投入人力、物力与资金研发不同类型的智能家居产品。产品及其技术路线也开始分化，呈多元化发展趋势。
　　一、智能家居概述
     什么是智能家居呢？目前，智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术，将与家居生活有关的各种子系统，其中包括将家电控制、安全防范、远程抄表、信息服务和可视对讲等功能，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。
　
　　二、产品布线方式介绍
    目前市场上智能家居产品，根据布线方式划分，主要有集中控制、现场总线、无线方式三种技术。其中无线控制系统又可分为红外通讯、射频无线通讯、电力载波通讯三类。下面介绍这几种控制技术的基本概念。
     1、集中控制技术
     采用集中控制方式的智能家居系统，主要是通过一个以单片机为核心的系统主机来构建，中心处理单元（CPU）负责系统的信号处理，系统主板上集成一些外围接口单元，包括安防报警、电话模块、控制回路输入/输出（I/0）模块等电路。

    这类集中控制方式的系统主机板一般带8路的灯光、电器控制回路，8路报警信号输入，3—4路抄表信号接入等。由于系统容量的限制，一旦系统安装完毕，扩展增加控制回路比较困难。

     这类产品由于采用星型布线方式，所有安防报警探头、灯光及电器控制回路必须接入主控箱，与传统室内布线相比增加了布线的长度，布线较复杂。目前市场上这类产品较多。

     2、现场总线技术
     现场总线控制系统则通过系统总线来实现家居灯光、电器及报警系统的联网以及信号传输，采用分散型现场控制技术，控制网络内各功能模块只需要就近接入总线 即可，布线比较方便。

     一般来说，现场总线类产品都支持任意拓扑结构的布线方式，即支持星型与环状结构走线方式。灯光回路、插座回路等强电的布线与传统的布线方式完全一致。“一灯多控”，在家庭应用比较普遍，以往一般采用“双联”、“四联”开关来实现，走线复杂而且布线成本高。若通过总线方式控制，则完全不需要增加额外布线。是一种全分布式智能控制网络技术，其产品模块具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。典型的总线技术采用双绞线总线结构，各网络节点可以从总线上获得供电（24V/DC），亦通过同一总线实现节点间无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信，信号传输速率和系统容量则分别为10KBPS和4G。

     现场总线控制系统采用总线式的结构，主要由电源供应器、双绞线和功能模块三个基本部分组成。每个功能模块都是串连在双绞线上，互相的连接不分极性。总线控制系统产品从功能上可分为很多类，下面将简单介绍常用的几种：
     （1）基本控制产品，主要包括总线电源供应器、无线遥控接口、电话遥控接口、电脑控制接口、以太网（TCP/IP）接口、安防控制和安防报警接口等，这些产品是总线控制系统的基础，同时也为其他总线控制产品提供一个接口平台。

     （2）灯光控制产品，以轻触式电子开关/调节器为代表。这一类产品有一个特Se就是其外观尺寸与正常开关相似，可以直接替换原有的开关便可实现照明系统的智能化改造，可以调光，也可以遥控，更可以用来产生不同的灯光组合以满足不同的照明需要。万一个别电子开关有故障，所受影响的也仅仅是该开关所连接的那一部分，即使没有备用产品也可以换回原来的开关便可恢复原来的功能，实现手动操作。

     （3）电器控制产品，这类产品即是前面所提到过的可控插座。与电子开关、调光器相似，该类产品也可以通过直接替换原有的插座来实现对电器控制的智能化改造。将电饭锅、热水炉、洗衣机等电器的电源接在该插座上，用户便可以通过电子开关、遥控器或电话等来控制这些电器，非常方便。该可控插座分自动和手动两种操作方式，万一系统失灵，亦可以用手动去操作。

     （4）红外控制产品，这类产品主要用于控制空调机、电视机、DVD机等本身带有红外遥控器的家电，它具有红外信号的学习和记忆功能，可以通过连接在控制总线上的设备（包括控制面板、定时、遥控、电话、互联网等）实现对空调机的开、关、模式、温度等操作，以及对电视机、DVD的开/关、音量调节、频道选择、播放、停止等操作。

     （5）安防控制产品，这类产品主要包括人体红外传感器，煤气泄露传感器，烟雾火灾传感器和三表自动抄表及可视对讲系统等。这些产品的安装和使用比其他产品都要简单，因为有总线兼容标志，可以直接连接在总线之上，并可利用基本系统中的电话遥控/IP接口和其他报警接口实现远程报警。另外，通过基本系统中的安防控制接口，普通的传感器也可以用在总线系统之中。

     3、无线通讯技术
     目前无线智能家居系统主要有电力载波及遥控开关两类。
     遥控开关则有无线RF遥控技术、红外IR遥控技术两类。遥控开关主要是一些传统普通电工产品厂家的产品，事实上，遥控开关只是在传统开关的基础上增加了遥控功能，有些产品还在遥控器上增加可定时控制，但由于其功能单一，不应算做智能家居产品。

     高频电力载波类家居控制系统是无线技术应用的代表产品。电力载波技术是利用220V电力线将发射器发出的高频信号传送给接收器从而实现智能化的控制。高频信号传送技术将120Khz的编码信号加载到50Hz的电力线上，由发射设备将高频信号送给接收器，而每个接收设备都预先设定了一个地址码。地址码是由房间码（A-P）和单元码（1-16）组成，共有256种组合。因此采用这套系统不需要额外的布线，这也是这套系统的最大的一个优势。

     电力载波技术最早在美国应用，该产品在美国主要是用在旧房子的改造上，而国内则是在买新房子或在旧房子装修时才会考虑这个问题。如果房子是入墙式装修，要外加高频功能模块在开关插头之上，多少会觉得不太协调。高频的一些技术限制成为人们批评的借口。例如反应速度慢（在50Hz供电系统中，传送一个指令需时0.62秒），抗干扰性能差（这是由于信号载波在电力线中传送造成的，在我国这个问题比较严重）等，这都是电力载波系统在我国的推广应用中带来的实质性问题。

　　三、产品性能分析比较
    如果单从技术层面看，难以辨别上述智能家居产品中究竟哪类技术居于领先地位。但我们可以从目前世界上家庭智能系统应用比较普及的地区情况来探讨哪类产品比较有竞争优势。同时，结合我国的实际情况来作一比较。

    由于国内一些经济较发达的地区，城市人口密度高，住宅建设相对密集。目前，多数住宅楼、小区是很多住户共用一台变压器甚至是共用一相电源，这对电力载波类的智能家居产品在国内市场的应用带来技术上的难题。由于信号的稳定性较差与串扰较大，地址码的限制（一个独立的系统最多不超过256节点），安装电力载波系统的住宅容易产生误操作。即便厂家针对这个问题设计了阻波器、滤波器这种装置，效果也没有太多的改善。

    下面从应用层面来比较这几类产品的优势与不足。评判某类产品其应用技术是否为广大用户接受，主要体现在该产品在系统功能、布线方式、安装及调试的复杂性、系统可靠性、操作方便性、标准化、扩展性性价比等几个方面。我们可以通过各项比较来看，现场总线控制系统技术功能最为全面。

    集中控制系统与电力载波类产品功能上也比较全面，一般能提供灯光、电器控制功能，也可通过遥控器、电话等方式控制，实现场景设定，有些产品还带有安防报警器信号接口。但集中控制系统多数由于采用小功率继电器来实现用电回路的通断开关，给现场安装也带来一些问题，只能控制小功率的灯具、电器。

　　四、结论与建议
    综上所述，从布线方式、产品功能、系统稳定性及使用方便性等方面综合比较，很显然，现场总线类智能家居产品在应用方面具有相当的优势，应该是未来中国家庭智能化技术主流发展方向。

    电力载波技术由于存在难以解决的技术难题，在国内市场新建楼盘中应用不是很好的选择，因为新楼盘在土建时预埋管线非常方便，除无需布线之外，对比现场总线技术没有任何其它优势。

    至于以单片机技术开发的集中控制智能家居产品则存在明显的不足，输出功率低，不兼容传统的开关方式、布线复杂，充其量也只是一个过渡性的产品。目前这类产品有些应用在价位相对较低的楼盘中，发展商主要出发点是追求智能家居的市场，对出售楼盘进行炒作。

    根据笔者对智能家居市场的调查研究，对中高档楼盘、复式房，目前在市场上以总线技术开发的智能家居产品应该是一个较好的选择。该系统集成了安防报警、灯光及电器的智能控制、信息管理，语音留言等功能。其控制方式灵活多样，既兼容传统的开关面板控制方式，又可通过遥控器、电话及互联网控制，系统还可定时控制、智能感应控制、远程撤布防、电话报警等，功能全面实用。系统布线及安装调试也非常简单。小区联网还可直接通过现场总线控制系统及IP网关接入，也有利于减少小区建设布线方面的投资。

阿铁

专业了！！