智能家居工程技术实践研究

智能家居工程技术实践研究

张涛,李,鑫,赵玮

上海中建东孚投资发展有限公司 200122

摘要：通过上海浦东某商品房项目智能家居的工程实践。本文对智能家居系统的优劣作了分析，对传输方式的可靠性、接入数量、传输速率进行研究。对于智能家居技术可达到的功能与客户需求相比对，结合成本因素，制订了符合高端住宅定位且符合客户需要的智能家居标准，且兼顾了经济性及可扩展性。

关键词：智能家居；高端住宅；工程实践

0 引言

智能家居在住宅中的应用其实已经有很多年。在很长的一段时间內只是做为营销的噱头存在。真正业主入住后，原先做为卖点的智能化设备的使用率很低，除个别功能外，其余多数功能很少有人经常使用。由于初代的产品技术不是很成熟使用起来不太方便，对人需求的响应不是很及时到位。主要表现在虽叫智能家居其实并不智能，人机界面很不友好，还是以按键的形式实现功能。各系统各自为政，很难做到统一管理，协同配合【1】。

近年来，随着人工智能技术的开展，以及物联网技术的成熟，智能家居的实用性有了进一步提升。随着人民群众的消费水平不断提高，人们对生活品质的要求也逐步提升，智能家居迎来了飞速发展的机遇。

本文对智能系统的运行系统优劣作了分析。对传输方式的可靠性、接入数量、传输速率进行比对。对于现有技术可达到的功能与客户需求相比对，结合成本因素，制订了符合高端住宅发展方向，且符合客户需要的标准，且兼顾经济性及可扩展性。

1 项目概况

上海浦东张江中建朗阅府项目临贴军民公路、孙农路两条主干道，距离轨道交通13号三期（张江站）线约1.5公里。项目用地面积3.86万方，计容建筑面积6.56万方，内有3栋17层高层，1栋16层高层，4栋7层洋房，6栋4层叠墅组成，地下车库一层。效果图见图1

2022年3月，项目交付完成，获得了小业主一致的认可。

图1  项目整体效果图

2 智能家居的概念和方向

2.1 智能家居的概念

智能家居在住宅中的应用其实已经有很多年。在很长的一段时间內只是做为营销的噱头存在。真正业主入住后，原先做为卖点的智能化设备的使用率很低，除个别功能外，其余多数功能很少有人经常使用。由于初代的产品技术不是很成熟使用起来不太方便，对人需求的响应不是很及时到位。主要表现在虽叫智能家居其实并不智能，人机界面很不友好，还是以按键的形式实现功能。各系统各自为政，很难做到统一管理，协同配合。近年来，随着人工智能技术的开展，以及物联网技术的成熟，智能家居的实用性有了进一步提升。随着人民群众的消费水平不断提高，人们对生活品质的要求也逐步提升，智能家居迎来了飞速发展的机遇。

第二代智能家居是以物联网的应用为标志。物联网时代智能化设备的特点是对周边环境的感知，对数据的智能分析、联动各设备实现各种场景并且能够通过云端实现远程控制。具体是透过内建运算(MCU)、感知(Sensor)与通讯模块，达到跨终端可彼此控制或是分享信息的目的。

在设备间互联互通的基础上，第三代智能家居系统与以往的产品的最大不同之处在于人工智能AI的大规模应用。人工智能的引入使得各种家居设备能够主动地分析各人的不同需求。例如家庭中不同成员回家时在门口智能门锁处输入的是不同的指纹，以此系统能够识别是谁回到了家中，按照每个人不同的爱好可以提供不同的灯光效果、播放不同风格的音乐、将空调温度调至此人最喜欢的温度。这些功能第二代设备在预设模式后也能完成，但第三代的优点在于可以将家庭中每个人的生活数据上传到以家庭为单位的私人云中。人工智能可以分析主人的生活习惯，来主动地提供各种贴心服务。私人云作为一种新型概念，逐步在近几年的智能家居中得到一些应用，通过云端连结创造一些情境。通过网络将家庭中的各种设备传回私人云，业主通过手机等设备即可远程控制。例如运用手机上的APP，可以在离开公司时打开家中的空调、地暖、热水器或为来访的客人打开家门等。

2.1 智能家居的方向分析

当前各大地产公司均主打科技智能化，将智能化家居作为公司产品的卖点之一。智能化设备一般会设置智能灯光控制、智能安防、智能电动窗帘、智能看护、智能环境监控及调节、智能网关及无线覆盖、能耗检测和APP集成这几个大的模块。

根据用户关注度来分析从强到弱排序为：智能环境监控及调节、能灯光控制、智能安防、智能电动窗帘、智能网关及无线覆盖、APP集成、智能看护、能耗检测。

随着 4G 网络的普及，WIFI的渗透与辐射，各种新兴技术的影响，本文认为智能家居的发展方向有以下几个方面：

(1) 经济实用化。

即智能家居产品的发展不再是以市场为导向，而是本着消费者至上的理念，以业主的需求为出发点，让客户花最少的钱得到最大化的实惠。

(2) 物联化。

在家庭范围内，进一步扩大智能家居服务的范围，使更多的物体突破地域限制，做到随时随地互联互通。

(3) “云”化。

所谓“云”化是指智能家居系统中的所有设备物品的信息、运行数据都可以实时上传到自家的“私有云”中，住户既可以自己用来监控设备运行状态，又可以将这些海量数据有偿授权给数据中间商或智能家居厂家，允许其以匿名形式使用这些数据。

(4) 高度智能化。

随着物联网技术、云计算和大数据技术等新兴网络技术的运用，智能家居系统在集成度增加的同时，系统容错能力、计算能力大幅提升，系统管理事物的自适应能力将显著提升，智能家居将高度智能化。人工智能需要对每个人的生活习性数据进行收集并分析，建立各种场景下的模型，现在此类强人工智能技术上还不能够做到，但未来必定会有技术突破。

(5) 规范化、标准化。

随着首个智能家居领域的国家标准《智能家居自动控制设备通用技术要求》于2014年3月正式启动编写工作，将有更多的行业规范标准出现，这些将极大地推动我国智能家居产品的标准化进程。

(6) 系统的无线化。

各种常用有线总线形式见表1，有线总线的特点是信号稳定，可靠性高；因是闭网运行，不易被黑客侵入，安全性高。缺点是需要预埋管线，造价较高；设备投入使用后如需扩展，需要重新铺设线路，不易于系统扩展。

表1  常用的有线总线形式

目前，主要的几个无线通讯制式为z-wave、bluetooth、zigbee、EnOcean这几个。无线系统优点是无需预布线，成本较低，设备可根据需要随时移动布置位置。缺点是易受干扰，信号不稳定，有时不能及时回应；传感器很多需要通过电池驱动，电池的维护工作量较大。

分析无线系统与有线系统对比的优缺点后，无线系统的潜力明显较大。虽然现在还存在信号不稳定可靠性不高的问题，但随着技术进步这些问题的负面影响在减弱，而其方便接入，容易扩展的优势在家中智能设备不断增加的趋势下越发明显。在现阶段可以采用无线和有线系统同步应用的模式，即在一些使用频率较高或可靠性要求高的系统上采用有线的形式。比如红外报警器，报警按钮等设备采用有线系统，在一些比如电动窗帘、灯光控制等采用无线系统。

（7）更高的兼容开放性。

各厂商将实行相互兼容的通讯控制协议，使得各种产品均能够做到信息共享，功能联动。比如主人要睡觉了，跟人工智能终端说我想睡了，人工智能终端能够根据主人的睡觉习惯先把窗帘拉上，把空调温度调高一度，再熄灭照明灯点亮夜灯，最后打开智能音响，播放主人在睡眠时间喜欢听的内容。以上参与的各种设备不可能都是由一家生产的，所以必须采用共同的通讯标准才能够联动控制，做到这一系列的动作。

3 本项目智能家居创新

本项目为中建东孚公司产品线中最高端系列-朗阅系住宅，地处上海市浦东新区张江高新技术开发区，面向高净值人群。特别是该区域范围內有众多的高新科技公司，所以公司将智能化定位为标杆型，力求打造高品质智能化生活社区。基于以上的设想，同时考虑智能化家居现状以及未来的扩展的可能性，做了以下方面的智能家居创新，可作为高端住宅智能家居标准。

1.智能灯光控制

灯光智能控制市场上一般是采用传统的按键开关、遥控器、手机APP、感应、语音和触摸式门口控制主机控制。考虑到老年人及儿童的使用建议保留传统的按键开关，同时采用手机APP和门口主机控制。此几种方式硬件能够和其它功能合用，不会增加额外的硬件设备投入。利用对不同的回路控制，可实现多种场景模式，例如一键离家模式，即同时关闭所有的灯及空调等。夜灯可采用带感应的灯具设置在走廊等部位。

2.空调新风系统

通过温度、湿度、气体探测传感器，探测房屋内的温度、湿度、PM2.5浓度及CO2、CO浓度。将空调及新风系统接入到中央控制系统中，以此来达到屋内的环境自动调节，可根据预先设定的模式，按照每个人不同的习惯设定不同的温度、湿度。当PM2.5偏高时可以启动新风系统除尘。当CO浓度超出安全界限时，可立即启动新风系统，并向物业中心报警。

3.远程监控系统

因涉及到隐私保护问题此为选装系统，可为用户预留接口，在用户需要时自行安装相关设备。监控摄像机考虑安装在客厅、餐厅位置。摄像机可与智能安防系统联动控制。并且可通过APP远程控制摄像机的拍摄角度，保证用户实时监控户内情况。

4.老人监护

可在正常的有线报警按钮的基础上，每户提供1，2个移动式报警器。老人平时可随身携带报警器，当出线意外需要帮助时，可触发报警器按钮，一键向户主手机及物业中心报警。

5.电动窗帘

电动窗帘可仅在主卧及客厅设置，根据成本选择做双层或单层厚窗帘。电动窗帘可和起床、离家、回家、影院等场景模式联动，方便地服务于住户的各种需求。

6.无线AP覆盖

户内弱电智能箱内设无线路由器，在无法覆盖无线信号的各主要房间内设无线AP。无线AP采用86盒式嵌墙暗装。保证全屋的WiFi无缝覆盖。

7.综合娱乐系统

娱乐系统由于个人的喜好价格差别很大，很难满足每个客户的需求，所以我认为此部分应该由业主自理。现有的系统水平一般会在业主进入观影或游戏阶段自动联动窗帘、主灯和壁灯等的开闭。我们在设计阶段需提前考虑这些功能实现的硬件需要，将主灯和壁灯分开回路设计，并且将灯具及窗帘完全纳入到智能控制系统中去。并且需保留影音设备接入系统的接口。

8.电气控制

对家中电器控制基本纳入一个平台，实现协议共享。。实现远程打开家中的热水器、空调等设备，此些功能在未来也可以由人工智能来介入控制。现在各种设备的共协议还有很多工作要做，完全的平台共享还很困难，建议现阶段配置还是以控制基本的空调、照明设备为目标。

9.安防报警系统

安全防范系统按照上海市新地标的要求设置。其包括人脸识别、智能监控、现场感知、消防系统和安保系统的平台共享等内容。在小区及单元入口处设置人脸识别功能门禁及可视对讲系统。小区住户由于预先在物业管理系统中录入了人脸信息，可以基本做到无钥匙通行。外来人员在小区门卫处登记并录入人脸信息后可实现到小区指定住户的授权并实现无钥匙通行。小区内主要道路及重要活动场地设置监控摄像头，可实现轨迹追踪。

4  结论与建议

本文对智能家居的发展进行了梳理，提出了智能家居的发展方向。通过上海浦东某商品房项目智能家居的工程实践，对智能家居系统的做了创新，结合成本因素，制订了符合高端住宅定位且符合客户需要的智能家居标准。

参考文献

[1]高小平．中国智能家居的现状及发展趋势 [J]．低压电器，2020(04).

    作者简介：张涛，1981年生，高级工程师，主要从事智能化、工程管理等方向研究，现供职于上海中建东孚投资发展有限公司。