智能家居集成控制总线技术要求

武汉光谷数字家庭研究院有限公司、武汉市标准化研究院、湖北省电子信息产品质量监督检验院。

本标准规定了智能家居集成控制总线的技术要求，包括总则和总体结构、系统功能要求、路由控制设备、智能主控器、集控器等。

蔡庆华、黄青、陈晓、庞奥、吴善农、邹黎、田广礼、任雯菁、刘颖涓。

本标准适用于智能家居集成控制总线的产品研制和智慧家庭新建、改建的项目集成。

3.1 小区智能化的核心是家庭智能化

小区的智能化，涉及小区的周边、小区内以及住户家庭的智能化：在智能化住宅小区的周边及内部设置安全防范系统，并在家庭内设置可视对讲、防盗报警控测器、紧急求助和报警按钮、可燃气体探测报警等家庭安全防范系统，设置三表（或四表）出户计量系统，家电控制以及电视、电话和计算机网络服务，为住户需求的高速通信提供可能。家庭智能化部分与信户生活息息相关，不但满足了住户生活的舒适性、便利性，改善住户居住环境，提高住户生活水平，改变住户生活方式，是小区智能化的核心。

家庭内大多数的子系统和设备都以通过智能家庭网络联网实现自动化。相信不久的将来，甚至日常器具也可以通过增加其内在智能，在网络上发送信息。统一的网络结构和控制平台，灵活的接入方式，高可靠性和兼容性，低成本，提供舒适、安全和高效的家庭环境，是研究智能家庭网络的目标。

3.2智能家居集成平台系统

3.2.1智能家居

智能家居是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活有关的名种子系统，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。与普通的家居相比，智能家居不公具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的空话生活空间；还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，甚至为各种能源支出节约资金。

智能家居的基本目标是：将家庭中各种与信息相关的通信设备，家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术（HBS）连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，交保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。

3.2.2 智能家居平台系统的主要功能

作为小区智能化系统的核心，智能家居平台系统通过其核心设备――家庭智能终端来实现家庭智能化的功能。家庭智能终端是来实现家庭智能化的功能。家庭智能终端是智能家成的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、逻辑处理、信息输出、联动控制等功能。

家庭智能终端的功能如下：

（1） 家庭安防：安全是居民对智能家居的首要要求，家庭安防由此成为智能家居的首要组成部分。家庭安防报警、门窗磁报警、紧急求助报警、燃气泄漏报警、火灾报警等。当家庭智能终端处于布防状态时，红外探头探测到家中有人走动，就会自动报警，通过蜂鸣器和语音实现本地报警；同时，报警信息报到物业管理中心，还可以自动拨号到主人的手机或电话上。

（2） 可视对讲：通过集成与显示技术，家庭智能终端上集成了可视对讲功能，无需另外设置室内分机即可实现可视对讲的功能。

（3） 远程抄表：水、电、气表的远程自动抄收计费是物业管理的一个重要部分，它的实现解决了入户抄表的低效率、干扰性和不安全因素。

（4） 网络家电：网络家电是智能家居集成系统的重要组成和支持部分，代表着家庭智能化的发展方向。通过统一的家电联网接口，将网络家电与家庭智能终端相连，组成网络家电系统，实现家用电器的远程监控、故障远程诊断等功能。

（5） 家庭短信：物业管理中心与家庭智能终端联网，对住户发布信息，住户可通过家庭智能终端的交互界面选择物业管理公司提供的各种服务。

（6） 物业报修：通过家庭智能终端可以向物业管理部门申请维修、预订等指定社区服务。

3.2.3 智能家居平台系统的技术特点

智能家庭网络随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现而不断改进，它涉及到对家庭网络内所有的智能器具、设备和系统的操作、管理，以及集成技术的应用。

（1） 通过家庭网关――家庭智能终端及其系统软件建立家居智能平台系统。

家庭网磁是智能家庭局域网的核心部分，主要完成家庭内部网络各咱不同通信协议之间的转换和信息共享，以及同外部通信网络之间的数据交换功能，同时网关一般还负责家庭智能设备的管理和控制。

用计算机技术、微电子技术、通信技术，家庭智能终端（家庭网关）将家庭智能化的几乎所有功能集成起来，使智能家居建立在一个统一的平台之上。首先，家庭内部网络与外部网络之间的舆通畅、准确；其次，还要保证能够识别能过网络舆过来的指令是合法的布不是“黑客”的非法入侵。因此，家庭智能终端既是家庭信息的交通枢纽，又是信息化家庭的保护神。

（2） 通过通信模块实现与网络家电的互联

为实现家用电器的网络功能，每台家电 都要拥有通信模块。对于不同的物理舆介质，需要有不同的通信模块，通信模块是传统家电升级为网络家电的接口。为保证各家电之间以及以及家电网络和网关之间的正确通信，必须制订一套完整的通信协议。

（3） 嵌入式系统的应用

传统的家用电器绝大多数是由单片机控制，从传统家电升级为网络家电之后，为实现网络技术和家电控制系统的无缝连接，将具有网络功能的嵌入式软件和单片机的控制软件程序作了相应的调整，使之有机地结合成完整的嵌入式系统。

3.2.4家庭自动化（Home Automatiom）

家庭自动化是指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统（如照明灯、空调、热水器、电脑设备、保安系统、视讯及音响系统等）。家庭化系统主要是以一个中央微处理机（Central Processor Unit CPU）接收来自相关电子电器产品的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其它电子电器产品。中央微处理机必须透过许多界面来控制家中的电器产品，这些界面可以是键盘，也可以是触摸式屏幕、按钮、电脑、电话机、遥控器等；消费者者可发送信号中央微处理机，或接收来自中央微处理机的信号。

随着网络技术的普遍应用，网络家电的逐步成熟，家庭自动化的许多功能将融入到这些新产品中去。可见，家庭自动化是智能家居的研究方向。

结合当前信息技术的发展和人类对居信环境的要求，可以预见未来的智能家居将以下功能：收发和保存信息；管理个人或家庭的经济情况；管理家庭的通信需求；管理电源和设备的使用；提供安全和可靠的环境；无需维护的运行；简单的操作；可根据个人或家庭生活方式定制。

3.3网络家电系统

网络家电是将普通家电器利用数字技术、网络技术及智能控制技术设计的新型家电产品。网络家是可以互联成一个家庭内部网络，这个网络又可以与外部互联网相连，从而形成网络家电系统。

可见，网络家电技术包括两层面：首先就是家电之间的互联问题，也就是使不同家电之间能够互相识别，协同工作。第二个层面是解决家电网络与家庭网络、外部网络的通信，使家庭中的家电网络真正成为家庭网络、外部网络的延伸。

海尔集团根据社区智能化及家电的发展趋势，结合小区智能化技术以及家电网络化技术，开发了包括家庭网关（家庭智能终端）、网络空高、网络热水器、网络洗衣机、网络洗碗机、网络冰箱、网络微波炉等在内的全系列网络家电产品，技术先进。

3.3.1 网络家电系统功能

海尔的网络家电产品具有以下主要功能：

（1） 远程控制：通过远程的电脑电话、手机，便可以对家中的热水器、空调等电器进行操作。如进行空调、热水器的远程开关，温度等的调节。

（2） 远程查询：通过远程的电脑，可以查询家中电器的工作状态，如空调、热水器等是否关闭。

（3） 可以实现对家电的集中统一控制与管理：如可以科学分配电力等能源供应，实现分时供电，合理调配大功率电器的协调运行。

（4） 可以实现故障信息自动论断、反馈：家电的故障信息以及使用不正确的信息可以自动论断、并反馈到服务中心的计算机系统中，使厂家能立即为用户提供远程或上门服务。

（5） 生活模式控制：连在家庭网络上的电器，可以根据主人的生活规律和生活习惯，通过自学习，自动启停、自动改变运转状态，从而大大简化操作，方便人们的日常生活，提高生活质量。

3.3.2 海尔网络家电 系统的技术特点

海尔网络家电系统，是家庭网络技术、家电控制技术、社区智能化技术等互相结合的产物。它从满足用户需求的角度出发，采用了国际上成熟的基础技术，完成了以上技术跨学科整合。

要实现对家用电器的远程控制和家电的互操作，必须解决家庭组网和网络接入问题。与企业网不同，家庭组网还面临着一些技术问题，如用户的联网要求必须价格低廉、易于安装、配置和使用，不需要很多技术维护知识等，同时，家庭联网还必须考虑物理传输介质的问题，使新建住宅和老式住宅均可以方便地组网。

从网络通信的角度看，家庭网络包含了物理层、数据链路层、网络层、传送层、会话层、表示层、应用层共七层结构：物理层的目的是将原始比特流从一个网络家电运送到另一个网络家电；数据链路层主要讨论在数据链路上帧流的传输问题；网络层主要处理分组在网络中的传输；传送层的任务是提供可靠的、经济的数据从源头到目的地之间的传输；会话层主要控制用户间的会话；表示层主要处理应用实体间交换数据的语法，其目的是解决格式和数据表示的差别；应用层就用进程提供访问OSI环境的方法。

网络的物理传输介质有双绞线、电线载波和无线（RF）等。针对不同的物理传输介质，国际上天形成相应的家电互联技术规范或协议，其中有代表性的有：LonWorks、CEBus、HomePNA、HomeRF等。LonWorks完整的七支协议，支持上述三种物理传输介质，用于各行各业自动化监控系统，网络拓扑可以是总线型的，也可以是其它拓扑结构。协议都包括在其神经元芯片中。CEBus(EIA600)是一个开发式的标准，支持电力线载波、双绞线、无线（RF）及电缆通信，主控制器完成高层应用和网管功能，它与数据链路层核心控制器以及物理层收发信机相连。HomePNA(家庭电话线网络联盟)意在采肜单一通用的电话线网络联盟标准，迅速为市场提供一系列家庭网络解决方案。其物理层采频分多路复用（FDM）方式，用户使用符合HomePNA规范的产品，可以利用现存的电话线连接计算机和其他家用设备，实现共享Internet访问、共享数据和应用程序以及共享我设，与此同时还可以进行正常电话通话。