顧小軍

（南京長江都市建筑設(shè)計股份有限公司，江蘇南京 211800）

1 智慧家居的定義

1.1 智慧家居與住戶需求之間的聯(lián)系

隨著社會經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，在物質(zhì)財富逐漸豐富的同時，人們逐漸開始追求生活的品質(zhì)化。高品質(zhì)的生活是能讓家居生活更安全、更健康、更便捷、更舒適。

在此背景下，智慧家居可以為滿足住戶多樣化的需求添磚加瓦。一般情況下，住戶對高品質(zhì)美好生活向往的需求大部分都是通過提高服務(wù)質(zhì)量來滿足的，物業(yè)管理全面轉(zhuǎn)向物業(yè)服務(wù)即是此需求的產(chǎn)物。此外，智能化控制技術(shù)、人工智能和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展也為利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)提升家居生活品質(zhì)創(chuàng)建了條件。智慧家居應(yīng)運而生。

1.2 智慧家居的價值

智慧家居提供了一套低成本的提升家居生活品質(zhì)解決方案。

具體而言，智慧家居借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過場景面板、語音和體感操控、智慧聯(lián)動等技術(shù)措施提高了家居生活的便捷性。在此基礎(chǔ)上，智慧家居的價值還體現(xiàn)在其可以綜合提升家居安全、家居環(huán)境、家居健康、家居娛樂等生活場景的體驗，從而全面提升家居生活品質(zhì)，為居民使用較低成本提升家居生活品質(zhì)提供了解決方案。

低成本主要體現(xiàn)在以下兩點：一方面，通過技術(shù)手段可以提升家居生活品質(zhì)，相對于通過服務(wù)來提升家居生活品質(zhì)的成本更低。例如，利用掃地機器人掃地相較于人工掃地而言成本更低；另一方面，智慧家居可以有效降低人員成本，如住戶線上繳費可以節(jié)省物業(yè)人工成本。

同時，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智慧家居也會越來越普及，建設(shè)成本將會不斷下降，而人工成本是逐年上升的，這也是科技相較于人工的優(yōu)勢。

根據(jù)《江蘇省智慧家居工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn)組研究，通用戶型（約90m2）標(biāo)準(zhǔn)型智慧家居配置，造價約一萬元。相信隨著技術(shù)的發(fā)展，智慧家居提供服務(wù)的范圍將會更加廣泛和多元，服務(wù)品質(zhì)將會更加符合用戶需求，成本也將會進(jìn)一步降低。

1.3 智慧家居的定義

智慧家居定義如下：由家居傳感器、執(zhí)行器、被控設(shè)備、家庭邊緣計算網(wǎng)關(guān)、智慧家居服務(wù)平臺組成，通過家庭網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)家居設(shè)備之間、設(shè)備與人、設(shè)備與環(huán)境的連接，具有感知、傳輸、記憶、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)的綜合智慧能力，提高家居生活安全性、健康性、便捷性、舒適性，提升居住生活品質(zhì)的系統(tǒng)。

區(qū)別于智能家居側(cè)重自動化控制，智慧家居基于云端大數(shù)據(jù)的計算基礎(chǔ)獲取人工智能技術(shù)，強調(diào)人機交互功能和自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力。智慧家居在智能家居基礎(chǔ)上，依托智慧家居服務(wù)平臺，利用物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)實現(xiàn)家居設(shè)備和環(huán)境的智慧管理[2]。

因此，要真正實現(xiàn)“智慧”需要依賴于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，需要“在線”。智慧家居是智慧社區(qū)的一個有機組成部分，通過智慧家居與智慧社區(qū)之間的在線連接，可實現(xiàn)家庭和社區(qū)的信息交互?；谥腔奂揖酉到y(tǒng)的智慧社區(qū)，又可以對接智慧城市，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)互聯(lián)和共享。

2 智慧家居的主要技術(shù)

2.1 總線技術(shù)（有線技術(shù)）

總線技術(shù)是分布式的智慧家居傳輸技術(shù)。目前在智慧家居行業(yè)主流的總線技術(shù)協(xié)議有KNX、485、CAN等國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議以及部分廠家自行定制的協(xié)議。

2.2 無線技術(shù)

無線技術(shù)的特點是所有家居設(shè)備之間的通信均可采用無線傳輸，無須布線。因頻率、加密方式、傳輸速率等不同，分為WiˉFi、Zigbee、Z-wave等無線技術(shù)。

WiˉFi技術(shù)家庭網(wǎng)絡(luò)環(huán)境普及，使用便捷。Zigbee技術(shù)低功耗，組網(wǎng)方便。Z-wave技術(shù)和Zigbee技術(shù)類似，市場占有率低。

現(xiàn)階段，無線技術(shù)發(fā)展要快于有線技術(shù)。通常，一套智慧家居系統(tǒng)會采用多個無線技術(shù)。一般而言，基于穩(wěn)定性考慮，非特殊情況（如視頻監(jiān)控，需要帶寬較大選擇WiˉFi技術(shù)）優(yōu)先選擇Zigbee無線組網(wǎng)方案。

2.3 設(shè)計技術(shù)路線選擇

一般而言，有線產(chǎn)品抗干擾能力強，穩(wěn)定性相對較好。無線產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)實用、調(diào)試維護(hù)方便，擴展能力強。智慧家居通信宜采用有線與無線相結(jié)合的形式，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)項目特性選擇適配的通信技術(shù)。

一般新建項目同步建設(shè)，可以選擇穩(wěn)定可靠的有線技術(shù)。改造項目更多應(yīng)考慮無線技術(shù)。當(dāng)然，復(fù)雜的智慧家居系統(tǒng)常常采用有線和無線相結(jié)合和綜合方案。

3 智慧家居技術(shù)難點

國內(nèi)智慧家居技術(shù)體系從2000年左右從無到有建立起來，發(fā)展的時間短、進(jìn)步快，取得了很大成就。然而，要達(dá)到的人工的服務(wù)水平，還有很長的路要走。目前期以下3種技術(shù)能取得突破性發(fā)展。

3.1 識別技術(shù)

識別技術(shù)分為兩方面：主動識別和被動識別（告知識別）。在識別方面智慧家居首要問題是：住戶身份識別。只有識別了家庭成員的身份才能對其提供個性化的服務(wù)?；谶@種需求，需要對每個家庭成員實時、無感識別。

在技術(shù)上，比較成熟的是視頻圖像識別，但由于家居生活私密性的限制，圖像識別技術(shù)無法廣泛應(yīng)用。通過穿戴設(shè)備實現(xiàn)識別和定位也受用戶使用習(xí)慣的限制，尚未得到普遍應(yīng)用。未來，實現(xiàn)用戶的無感識別是智慧家居發(fā)展關(guān)鍵[3]。

3.2 感知技術(shù)

感知技術(shù)從對象上來看分為：空間、設(shè)備和人，從形式上分為直接感知和間接感知（分析感知）。

空間感知：包括環(huán)境和空間。環(huán)境指：空氣、光照、溫濕度、噪聲等。空間主要指空間使用和建筑本體情況。

設(shè)備感知：包括設(shè)備的狀態(tài)、故障等。

感知技術(shù)在家居空間（包括環(huán)境）、設(shè)備上的應(yīng)用已經(jīng)很成熟。然而，關(guān)鍵的人的感知上碰到了技術(shù)瓶頸。

人的感知包括健康感知、形態(tài)感知和情緒感知等。健康感知一般通過健康監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)。情緒感知正在探索中。

形態(tài)感知包括人在空間的位置、軌跡、身體狀態(tài)（受傷、跌倒、休息、濕身等），這方面尚沒有特別好的解決方案。

人的感知目前的困境一方面體現(xiàn)在技術(shù)達(dá)不到，如情緒感知；另一方面是技術(shù)已經(jīng)成熟但產(chǎn)品不適合用在家庭內(nèi)。如人的位置、軌跡識別、視頻技術(shù)很成熟，但無法用在戶內(nèi)。

3.3 交互技術(shù)

交互技術(shù)已經(jīng)有了一定的進(jìn)步，從最初的直接交互（按鍵、APP）到語音交互。未來的發(fā)展方向是自然語言、形體動作等綜合交互。

語音交互發(fā)展的相對成熟了。未來語音交互發(fā)展的方向的自然語義解析、連續(xù)對話，這有賴于語音識別技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。在智能音箱設(shè)備方面，家庭智能音響的全屋組網(wǎng)應(yīng)該是發(fā)展的重點。用戶的聲音被多個智能音箱監(jiān)聽到后，可判斷用戶的位置，并由距離最近的智能音箱響應(yīng)，從而產(chǎn)生更多的場景體驗[4]。

4 智慧家居設(shè)計

4.1 設(shè)計原則

智慧家居設(shè)計目標(biāo)是提升家居生活安全性、健康性、便捷性、舒適性。設(shè)計的最重要的原則是能否提高用戶體驗，杜絕為設(shè)計而設(shè)計、堆砌設(shè)備。

4.2 系統(tǒng)構(gòu)架

智慧家居系統(tǒng)架構(gòu)主要由傳感、執(zhí)行設(shè)備，傳輸網(wǎng)絡(luò)，家庭管理控制設(shè)備以及管理軟件組成，如圖1所示。

圖1 智慧家居設(shè)計系統(tǒng)構(gòu)架

4.3 設(shè)計內(nèi)容

智慧家居一般應(yīng)包括以下內(nèi)容：家庭網(wǎng)絡(luò)、家居安全、家居環(huán)境、家居健康、家居娛樂、家居監(jiān)控等功能模塊。

家居網(wǎng)絡(luò)：家庭信息化基礎(chǔ)設(shè)施，包含家庭互聯(lián)網(wǎng)和設(shè)備物聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)已成為家居生活中的“空氣和水”重要性不言而喻。家庭有線網(wǎng)絡(luò)布線應(yīng)選擇超五類線以上標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)交換機（路由器）各端口均應(yīng)達(dá)到千兆以上。家庭無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)采用WiˉFi 6標(biāo)準(zhǔn)并覆蓋全屋，各區(qū)域無線信號應(yīng)無縫切換。

家居安全：安全的第一位的，是底線。家居安全包括設(shè)備安全、人身和財產(chǎn)安全（消防和安防）。借助各類傳感器（圖像傳感器和入侵探測器）自動探測和求助系統(tǒng)主動報警。家居安全報警信號應(yīng)報至住區(qū)監(jiān)控中心。在設(shè)計時要注意區(qū)分報至小區(qū)監(jiān)控中心的信號和推送到用戶個人終端的信號。報至監(jiān)控中心的信號不應(yīng)涉及家庭敏感信息，并應(yīng)與智慧小區(qū)的設(shè)計綜合考慮。

家居環(huán)境：借助各類傳感器（空氣質(zhì)量傳感器、水質(zhì)傳感器、溫濕度傳感器、照度傳感器、噪聲傳感器等）采集家居環(huán)境指標(biāo)，并能聯(lián)動相關(guān)設(shè)備改善家居環(huán)境。家居環(huán)境傳感器的設(shè)計的重點在于安裝位置。各類傳感器采集的內(nèi)容不一致安裝的要求也不相同（如燃?xì)獗瓤諝廨p需要裝在高處，CO2比空氣重需要安裝在人體高度范圍內(nèi)），選用復(fù)合型傳感器時需要尤為注意[5]。

家居健康：配置健康管理系統(tǒng)，對住戶家庭成員健康數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、管理，可與第三方健康醫(yī)療機構(gòu)合作，為住戶提供醫(yī)療健康服務(wù)。如何選擇便捷的家居健康檢測裝置是家居設(shè)計成敗的關(guān)鍵。尤其是家庭內(nèi)通常會有多個成員，如何準(zhǔn)確辨別每一位家庭成員，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)給出健康建議是設(shè)計的難點。

家居娛樂：家居娛樂設(shè)施的監(jiān)測和場景控制，一般不涉及內(nèi)容管理（如電視節(jié)目源）。家庭娛樂一般包括家庭背景音樂和家庭影院控制。家庭背景音樂通常宜支持藍(lán)牙，支持用戶移動終端（手機、平板）推送音樂播放。

家居控制：在本地或遠(yuǎn)程實現(xiàn)家居場景模式管理、家居設(shè)施的監(jiān)視和控制等。非展示需要，戶內(nèi)的監(jiān)控管理終端屏實際使用頻率不高，可考慮與訪客對講顯示屏結(jié)合，以降低成本。

4.4 設(shè)計要點

智慧家居設(shè)計首先要確定服務(wù)對象和需求。一般而言，項目類型有展示樣板間和家居住宅。

展示樣板間的服務(wù)對象為產(chǎn)品、營銷類客戶，他們關(guān)注的重點是可展示性和展示的亮點和特點。他們一般不太重視實用性。設(shè)計時，應(yīng)著重設(shè)計展示方案，即參觀流線和各展示點需要表達(dá)和呈現(xiàn)的內(nèi)容。必要時，輸出介紹臺本和導(dǎo)覽形式。

家居住宅的服務(wù)對象一般為住戶。設(shè)計時，應(yīng)尤其關(guān)注用戶家居使用體驗。設(shè)計應(yīng)遵循便捷、實用、經(jīng)濟(jì)、可靠的原則，目標(biāo)是提升家居生活品質(zhì)。主要關(guān)注如下幾個方面。

建議選用與電氣（照明、插座）同質(zhì)化（或同品牌）的面板。一方面是基于裝飾美觀考慮，另一方也便于未來維修更換。智慧家居設(shè)備商更新頻率很高，眾多小型企業(yè)生存周期并不長。很多用戶發(fā)現(xiàn)未來需要維修或者升級時，設(shè)備商已經(jīng)破產(chǎn)或者轉(zhuǎn)型了，采用傳統(tǒng)面板能有效避免此類問題。

場景面板宜選用實體按鍵，用戶能夠盲操。很多設(shè)計師喜歡選用美觀的，觸控屏的場景面板，面板支持眾多場景選擇。這類場景面板往往功能強大、外觀精美，卻偏偏實用性不強，用戶使用不便捷，不建議家庭使用，更適合用在展示樣板間。

照明控制優(yōu)先考慮開關(guān)面板控制，不太建議選用回路控制器。開關(guān)面板控制施工靈活，未來改造也更便利，對用戶的影響也小。

應(yīng)設(shè)計家庭本地網(wǎng)關(guān)（邊緣網(wǎng)關(guān)），基本的控制邏輯應(yīng)本地存儲。近來年，知名的智慧家居設(shè)備商（如小米）均發(fā)生網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器故障導(dǎo)則用戶家庭設(shè)備控制失效，邊緣層存儲和控制的重要性越來越被大眾認(rèn)可，設(shè)計時需尤為注意[6]。

住宅是小區(qū)內(nèi)的一個基本單元，智慧家居與智慧小區(qū)（社區(qū)）數(shù)據(jù)打通能給用戶帶來更好的體驗。如：家居報警信息推送給小區(qū)管理，給用戶帶來更安全的服務(wù)。小區(qū)設(shè)施和家居設(shè)施的聯(lián)動（如進(jìn)入小區(qū)大門后，聯(lián)動開啟戶內(nèi)照明、空調(diào)設(shè)施），提升家居生活體驗。要實現(xiàn)家居和社區(qū)數(shù)據(jù)聯(lián)通最便捷的方法是智慧家居和智慧小區(qū)（社區(qū)）同步設(shè)計、同步建設(shè)、同步驗收，這需要設(shè)計師在設(shè)計之處就應(yīng)統(tǒng)籌考慮，并提供完整的解決方案。

5 結(jié)語

近年來，在國家成品房建設(shè)的推動下，智慧家居這個新生事物迎來了井噴式的發(fā)展。相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的演進(jìn)，必然給智慧家居帶來新的機遇和挑戰(zhàn)，智慧家居終將走進(jìn)每個居民的生活。