一、家居控制系統(tǒng)內涵及功能概述
2014年以來，智能家居呈現(xiàn)出暴發(fā)式增長態(tài)勢。伴隨著智能時代概念深入人們的生活，人們迫切希望了解智能家居究竟能給人們的生活帶來多大的變化。這就得了解什么是家居控制系統(tǒng)。家居控制系統(tǒng)是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?、網(wǎng)絡通信 信息家電、設備自動化，集系統(tǒng)、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。
家居控制系統(tǒng)從功能上來說，主要分為家庭安防、家庭數(shù)據(jù)采集、家電及家庭電子設備控制、家庭信息管理平臺和家庭能源控制等五大功能。
二、家居控制系統(tǒng)關鍵技術
智能家居覆蓋了人們生活的方方面面，家居控制系統(tǒng)服務的開展需要多種技術的支撐，家居控制系統(tǒng)中涉及的若干關鍵技術如下。
1、網(wǎng)絡結構
家居控制系統(tǒng)有以智能家居網(wǎng)關為中心的集中式組網(wǎng)和無中心的分布式組網(wǎng)2種組網(wǎng)結構。在集中式組網(wǎng)中，以RS485、ZigBee技術為代表，家庭內部的各設備通過有線或無線的方式與智能家居網(wǎng)關相連，家居控制系統(tǒng)網(wǎng)關可通過內部網(wǎng)絡地址或標識找到每個設備， 這樣只需要智能家居網(wǎng)關對外有一個地址標識，即可找到家庭內的所有設備。在分布式組網(wǎng)中，以LonWorks、KNX技術為代表每個設備可獨立被尋址，用戶在遠程可直接連接到特定設備進行控制，這就要求每個設備有獨立的地址標識。集中式組網(wǎng)與分布式組網(wǎng)相比，節(jié)約公網(wǎng)地址，并可在網(wǎng)關上做統(tǒng)一門戶，從而可以直觀、方便地實現(xiàn)智能家居設備的控制，但每個設備都要與智能家居網(wǎng)關相連，需要有設備間的互相發(fā)現(xiàn)和關聯(lián)技術，同時網(wǎng)關的復雜度較高，需要具備足夠強的能力以支持各類設備和應用。分布式組網(wǎng)組織靈活，不要求某個核心設備具備所有功能，擴展性較好，但需要更多的地址，且無法提供統(tǒng)一的入口。
2、家居控制系統(tǒng)組網(wǎng)與控制技術
家居控制系統(tǒng)內部設備的互聯(lián)需要通過各種有線、無線的通信技術來實現(xiàn)，實現(xiàn)遠程控制也需要各種通信技術的支撐。
有線聯(lián)網(wǎng)技術通常采用預布的五類線、總線或電力線傳輸控制信號。遙控的功能通過無線或紅外接入點，把遙控指令轉化為有線控制指令傳輸給受控家居的智能模塊。其中，總線方式采用強弱電分離的機制，系統(tǒng)比較穩(wěn)定，對負載的適應性很強，不同的現(xiàn)場總線如LonWorks、KNX、RS485等布線施工有非常大的差別。其中，LonWorks網(wǎng)絡可采用總線型、星形、環(huán)形及自由拓撲等布線方式，且雙絞線無極性要求，這給設計、施工、維護等帶來了極大的便利。同時，LonWorks系統(tǒng)互操作性、可靠性也最好、通信速率高達78kbps。KNX采用總線型布線，互操作性好、穩(wěn)定性也較好。RS485總線技術存在難安裝、難調試、難維護，系統(tǒng)出現(xiàn)故障后往往會導致整個系統(tǒng)癱瘓，但設備成本低，廠商選擇余地大。電力載波方式利用一個或多個直接接入強電的無線接入點，通過交流強電作為載波傳輸控制信號，缺點是控制信號直接在強電網(wǎng)上傳輸，信號 穩(wěn)定極易受外界干擾，在應用中表現(xiàn)出很大的地區(qū)差異性。
無線組網(wǎng)方式的特點是靈活， 能更好地適應各種應用環(huán)境的需要，每個家居的智能感應模塊都是一個無線接入點，彼此互不干擾。無線組網(wǎng)方式所需要解決的難題也很多，如頻譜資源分配、功率大小、傳輸?shù)目煽啃缘?。目前應用的各種無線技術包括Wi—Fi、ZigBee、藍牙、GSM、3G等，這些技術相對成熟，前3種技術適用于房間內設備組網(wǎng)，而后2種技術則可用于實現(xiàn)遠程接入。
3、家居控制系統(tǒng)傳感器終端
傳感器在系統(tǒng)中處于最前端， 負責對特定信號和數(shù)據(jù)進行采集，包括對家庭有毒氣體濃度的監(jiān)測、對溫度濕度的監(jiān)控、對入侵人員的監(jiān)測等。家庭內部的應用不同，使用的傳感器也不同。在視頻監(jiān)控應用中， 需要攝像頭來進行視頻的錄制；在家庭安防應用中， 需要利用磁感傳感器來監(jiān)控門窗的閉合，需要紅外、壓感傳感器來實現(xiàn)門廳非法闖入的報警，需要熱感、煙感傳感器來檢測室內的火災或有毒氣體泄露情況；在智能家庭保健廊用中，需要血壓、心跳等醫(yī)學傳感器來感知人的生理指標；在智能家庭應用中，需要熱感傳感器監(jiān)控室內溫度來調節(jié)中央空調的冷熱，需要光感傳感器探測室內光線來調節(jié)照明亮度的強弱，智能冰箱還需要通過RFID來識別放入物品的種類和保質期限等信息?？梢哉f，智能家居的每個應用都離不開傳感器設備的工作。
目前我國的傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在一定的瓶頸，傳感器產(chǎn)業(yè)化水平較低，量產(chǎn)產(chǎn)品種類不全，高端產(chǎn)品為圍外廠商壟斷，RFID等高端芯片無法產(chǎn)業(yè)化， 因此，適用于智能家居系統(tǒng)的各類傳感器，包括傳感器芯片的設計和生產(chǎn)，還需要各方協(xié)同加強產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
4、家居控制系統(tǒng)中間件平臺
在現(xiàn)有的智能家居系統(tǒng)中，應用程序和下層操作系統(tǒng)、硬件平臺的聯(lián)系非常緊密，甚至集成為一個過程，但是隨著技術和業(yè)務的不斷發(fā)展，網(wǎng)關設備的功能還需要進一步擴展，以適應不斷涌現(xiàn)的各種新應用。
中間件是設備操作系統(tǒng)和底層硬件之間的一個墊層，定義了標準的對上和對下接口，將各種應用的共性部分抽象出來， 給用戶提供統(tǒng)一的操作界面，屏蔽應用程序和硬件平臺的高度異構性。中間件技術使服務提供商可以基于現(xiàn)有設備的硬件平臺靈活、高效地開發(fā)新的應用，具有很強的可擴展性。
目前，國內對智能家居中間件平臺的研究還比較有限，只有部分電信運營商在開展家庭網(wǎng)絡業(yè)務時制定了家庭網(wǎng)關中間件規(guī)范，這對于開展智能家居業(yè)務遠遠不夠，因此，后續(xù)還需要對智能家居中間件平臺進行進一步的研究，制定相關標準和規(guī)范，以促進智能家居各種新應用的開發(fā)。
5、智能家居業(yè)務平臺
智能家居的最終目的是為用戶提供更為貼心、便捷的業(yè)務，提高用戶的生活品質，因此業(yè)務平臺的建設對智能家居業(yè)務的開展非常重要。由于智能家居業(yè)務涉及生活的方方面面，是否能將各種業(yè)務集成到統(tǒng)一的平臺上，還需要多方的協(xié)調和探索。如果是分立的業(yè)務平臺，最終業(yè)務也要匯聚到智能家居設備上，尤其是在集中式組網(wǎng)結構中，智能家居網(wǎng)關與多個業(yè)務平臺問應具備接口，如果各種接口能夠盡量統(tǒng)一，將大大降低智能家居網(wǎng)關的復雜度，從而降低成本，促進智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
