智能家居标准化研究

智能家居标准化研究

1智能家居发展现状分析

智能家居是利用感知设备、综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术等将家居生活有关的设施集成于住宅平台上，构建高效家庭日常事务的管理系统，提升家居便利性、舒适性、安全性、艺术性，环保节能性等指标。在国家大力推动物联网技术的大背景下，智能家居被赋予了新的概念及发展理念：智能家居可以看作是物联网的一种应用。基于物联网的智能家居，是利用信息传感设备（布设在家庭环境中的传感节点、RFID设备、视频设备等）与家居生活有关的各种子系统有机的结合在一起，并与互联网连接起来，进行实时信息采集、交互和管理，实现家居智能化。

据CCW Research数据（《2005-2006年智能家居网络领域投资机会研究报告》）显示，21世纪中国将成为世界上最大的智能建筑（家居）市场。2010年中国智能家居市场将达到800亿元人民币。从智能家居业务分类来看，至2013 年安防产业预计将达1700亿人民币（年复合增长率8.6%），其中住宅安防份额达到23.3%，至2015年水电气自动抄表市场预计将达200亿元人民币（年复合增长率25%）。 智能家居在中国蓬勃发展的同时，也不可避免的暴露了我国在智能家居产业发展所面临的问题。从产业体系角度看，智能家居涉及多个行业和应用领域，如家电行业、电力行业、建筑行业、装修行业、物业管理、医疗行业等。纵向又有芯片厂商、终端设备厂商、软硬件

平台提供商、智能家居集成商、电信服务提供商等，行业壁垒和地方保护风行，资源互联与信息共享困难，缺乏组织协调、统领、整合产业链的主导。

在标准化方面，由于智能家居和物联网涉及的技术领域繁多，各行业之间、用户之间有较强的独立性，使得基于物联网的智能家居在现有的架构下，没有统一的标准可以遵循，不同厂家间的设备互不兼容，没有一套权威的规范体系让各厂家遵守。重复开发现象严重、行业用户开发和维护成本居高不下、各类应用无法有效管理、服务质量无保证等问题，这种现象已经严重制约了智能家居的快速推广和规模化发展。因此制定切实可行的、满足用户需求的智能家居标准已迫在眉睫。

2智能家居技术标准化现状

2.1 智能家居标准化概况

智能家居的标准，目前主要集中在家庭网络、综合布线、通信技术这几个方面。家庭网络方面常见的标准有HAVi、DLNA，HomePlug，ECHONET，HomePNA，PLC等协议；现场总线标准有LonWorks、EIB、BACNET、CAN、PROFIBUS、CEBUS、APBus、X10等；智能家居环境下，涉及到无线通信技术实现家居各个元素之间的互联及互通，目前适于智能家居的技术主要有802.11系列，Bluetooth、Home RF、M2M等多种方案。由此可见，智能家居各个不同环节都有多种标准共存，缺

乏完整的智能家居体系。

智能家居在我国仍然是一个新的市场，目前技术水平还处在发展阶段，因此相关技术标准也不完善。总体上，虽然已颁布了一些与智能家居有关的标准，但各有侧重，目前还没有一个能够完全满足建设领域用户需求的智能家居标准出台，其次物联网的发展给智能家居带来新的内容，基于物联网的智能家居还需要进一步开展标准化工作。因此制定切实可行的、满足用户需求的智能家居标准已迫在眉睫。 2.2智能家居国外标准化现状

目前，智能家居的国际标准还没有形成一个完整的体系，不同环节都有多种标准共存的现象，如家庭网络、综合布线、通信技术等方面。

2.2.1家庭网络

智能家居家庭网络方面的国际标准目前处于多种标准并存的状态，如HAVi、DLNA，HomePlug，ECHONET，HomePNA，PLC等协议。各家标准还不能统一，还存在需统一的问题。

HAVi是Sony公司联合飞利浦、汤姆逊/RCA、日立、松下、夏普、根德和东芝等7家公司，一起策划推出的面向家庭数字化AV产品的网络互联HAVi（Home Audio／Video Interoperability）规范。规定将电视机、录像机以及大容量硬盘等视听家电通过IEEE1394接驳到网络上，并通过各个家电网络进行远程操作以及收发动态图像数据

的技术，2000年1月份公布了该标准的正式版本1.0。

DLNA(Digital Living Network Alliance) 由索尼、英特尔、微软等发起成立，旨在解决个人PC，消费电器，移动设备在内的无线网络和有线网络的互联互通，使得数字媒体和内容服务的无限制的共享和增长成为可能，目前成员公司已达280多家。DLNA将其整个应用规定成5个功能组件：网络互连，网络协议，媒体传输，设备的发现控制和管理，媒体格式。

家用电力线网络联盟(HomePlug Powerline Alliance)，成了于2000年，在全球拥有75个成员，是领先的开发全球互联电力线通讯规格的开放标准组织。该组织自成立以来陆续制定了一系列的PLC技术规范，包括HomePlug 1.0、HomePlug 1.0-Turbo、HomePlug AV、HomePlug BPL、HomePlug Command&Control，形成了一套完整的PLC技术标准体系，基本上覆盖了所有电力通信技术的应用领域。 HomePlug支持术能实现在电力线、电话线、以及同轴电缆上数据传输。目前已将该类技术移植到同轴电缆，采用OFDM 正交频分多路复用技术，工作频率为2-28MHz,PHY 速率可达72Mbps。

HomePlug AV是目前正在研制的一种新技术,它是一种利用电力线传送高速数据的电力线网络系统；是PLC有关音频/视频宽带家庭网络的技术规范，它支持多个数据和视频流的分配，包括遍布整个家庭的高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV)，支持家庭娱乐应用，包括HDTV和家庭影院。

ECHONET是Energy Conservation and Homecare Network的缩写。

该组织成立于1997年，主要目标是开发标准化的家庭网络标准规格，并应用至家庭能源管理、居家 医疗保健等服务上。ECHONET的家庭网络架构是由ECHONET控制装置、ECHONET Router、ECHONET机器设备所构成，采用无线方式或电力线方式连接家中的空调、冰箱、照明器具、传感器及家庭医疗设备的网络。该组织目前发布的标准包括——ECHONET Specification Ver2.11.家庭网关应用及业务，主要实现家庭监控应用。实际上ECHONET只规定了基本的通信约定，控制终端与网络家电间的通信方式没做限制。目前考虑采用的方式包括使用家庭电线的“电线”方式、通信速度达到1Mbps可配备到手机与笔记本电脑等上面的无线方式“Bluetooth”，以及通信速度仅2400bps但提供通信质量稳定的“特定小功率无线”等。

HOMEPNA是Home Phone line Network Alliance，家庭电话线网络联盟的简称，该组织旨在尽快向家庭用户推出易于使用、成本低廉，用于解决没有网络连接的家庭的上网问题，其缺点是网络速度较低。它支持internet访问，支持的接口协议包括v.90、ads1和cable modem。HOMEPNA利用家庭电话线进行网络连接。HOMEPNA1.0版本的最高速率为1M，2.0版本最高可达32M。HomePNA3.0于2005年5月被国际电联(ITU-T)接受成为国际标准(G.9954)。 2.2.2综合布线及总线技术

智能家居综合布线应该说是一个小型的综合布线系统。它可以作为一个完善的智能小区综合布线系统的一部份,也可以完全独立成为

一套综合布线系统。智能家居布线系统从功用来说它是智能家居系统的基础，是其传输的通道。智能家居综合布线的主要参考标准为家居布线标准（TIA／EIA 570-A）。TIA／EIA 570-A草议的要求主要是给订出新一代的家居电讯布线给与现今及将来的电讯服务。标准主要提出有关布线的新等级，并建立一个布线介质的基本规范及标准，主要应用支持话音、数据、影像、视频、多媒体、家居自动系统、环境管理、保安、音频、电视、探头、警报及对讲机等服务。标准主要规划于新建筑、新增加设备、住宅及建筑群等。

现场总线控制技术是智能家居中控制技术的重要应用，具有数字处理和双向高速通讯的能力，分散控制，网络规模大且具有高度的稳定性。目前世界上现场总线的标准有200多个，有很多应用于建筑物的总线技术，它们中大多数是某个具体应用的解决方案。

当前国际上具有代表性的现场总线技术与产品有FF总线、PROFI 总线、LON总线、BAC net、CAN 总线、INTER 总线和CC Link总线等。在智能家居领域常见的现场总线标准有：LonWorks、EIB、BACNET、CAN、PROFIBUS、CEBUS、APBus、X10等 。

Lonworks协议是美国 echelon公司开发并与motorola和东芝公司共同倡导的现场总线技术，它支持多种物理介质，适用于双绞线、电力线、光缆、射频、红外线等，并可 在同一网络中混合使用。Lonworks协议支持多种拓扑结构，可以选用任意形式的网络拓扑结构，组网方式灵活。Lonworks应用范围主要包括楼宇自 动化、工业控制等，在组建分布式监控网络方面有较好的性能，目前全球已建立

的Lonworks节点已经超过50万个。

X10是历史最长且使用最简单的一种，它于1978年诞生于美国，至今仍是美国家庭自动化的主导系统。之所以说X10协议简单是因为它直接利用住宅电力线作为控制总线，通过电力线将各控制器与各功能接口器相连并实现程序控制，不必再穿墙打孔，更有利于改变结构空间，用户可自己动手安装，价格也比较低廉。而cebus作为电子工业推广协议，与欧洲的ehs标准同为欧美家庭自动化电子产品的行业推荐标准。

日本是较早推动智能家居发展的国家之一，它较早地提出了家庭总线系统（home bus system，简称hbs）的概念，成立了家庭总线（hbs）研究 会，并在邮政省和通产省的指导下组成了hbs标准委员会，制定了日本的hbs标准。按照该标准，hbs系统由一条同轴电缆和4对双绞线构成，前者用于传输 图像信息，后者用于传输语音、数据及控制信号。各类家用设备与电气设备均按一定方式与hbs相连，这些电气设备既可以在室内进行控制，也可在异地通过电话 进行遥控。为适应大型居住社区的需要，1988年年初，日本住宅信息化推进协会又推出了超级家庭总线（super home bus system，简称s-hbs），它适用于更大的范围，因为一个s-hbs系统可挂接数千个家庭内部网。 2.2.3无线通信技术

智能家居环境下，涉及到无线通信技术实现家居各个元素之间的

互联及互通，目前用于家庭内部的无线传输技术主要是802.11b、蓝牙技术、HomeRF、WAP、无线以太网等，

802.11b技术是IEEE的无线局域网标准，目前802.11b、g标准已经完善， 802.11n和UWB标准正在审定中。WLAN以其移动性和便捷性受到各方的青睐，尤其是基于OFMA和MIMO技术的802.11n的出现使之成为大众所期望的终极互联技术。经过多年的技术讨论802.11n的draft4.0已经通过，困扰11n的标准问题和互通问题也有望得到彻底解决。802.11n技术能带来高达600Mbps的理论带宽以及更高的无线覆盖能力，使得无线承载多媒体应用，尤其是视频媒体成为可能。当然作为一种无线技术，在家庭应用时受限于功率以及家庭建筑的影响，仍然不可避免地存在覆盖问题以及在传输质量上无法达到有线传输的效果等问题。

蓝牙（bluetooth）是一种支持设备短距离通信（一般10m内）的无线电技术。能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换。利用“蓝牙”技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网Internet之间的通信，从而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学）频段。蓝牙的数据速率为1Mb/s。时分双工传输方案被用来实现全双工传输。使用IEEE802.15协议。 HomeRF是由HomeRF工作组开发的，适合家庭区域范围内，在PC

和用户电子设备之间实现无线数字通信的开放性工业标准。作为无线技术方案，它代替了需要铺设昂贵传输线的有线家庭网络，为网络中的设备，如笔记本电脑和Internet应用提供了漫游功能。 HomeRF把共享无线连接协议(SWAP)作为未来家庭内联网的几项技术指标，使用IEEE802.11无线以太网作为数据传输标准，通信频段也是2.4GHz。 2000年8月31日，美国联邦通信委员会批准了 Intel、Microsoft、Motorola和Proxim等HomeRF组织成员的要求，允许HomeRF的传输速率在原来的2Mb/s的基础上提高四倍，达到8M～11Mb/s传送速率;而且和蓝牙一样，HomeRF可以实现多个(最多5个)设备之间的互联。 2.2.4智能建筑及多媒体

在智能建筑领域专门针对智能建筑的总线和通信协议，主要有美国的BACnet和CEBus、欧洲的EIB等。

BACnet楼宇自动控制网络数据通信协议是由美国供热、制冷与空调工程师协会组织的标准项目委员会于1995年６月正式通过制定。标准编号为ANSI/ASHRAE Standard 135-1995，同年１２月正式成为美国国家标准，并得到欧盟标准委员会的承认，成为欧盟标准草案。2000年１月ISO/TC205委员会的１５个国家（中国、法国、日本、英国、美国等）的代表一致通过决议，将BACnet作为“委员会草案”进行广泛评议，适当修改后列为“国际标准化草案”，最后成为国际标准。

国际电工委员会音频、视频、多媒体系统和设备分技术委员会（IEC/TC100）与ITU等国际组织和厂商进行联络，在网络侧的内容管理与维护、终端侧的机顶盒（或多媒体终端）软硬件设计、接口、人机交互界面等开展合作,IEC/TC100针对网络多媒体的标准化工作也在稳步推进。IEC/TC100的TA11（多媒体信息质量，Quality of Multimedia Information）已开展PWI61966第十部分网络彩色图像质量评估和第11部分网络视频质量评估等标准的编制工作。IEC/TC100的AES（Audio Engineering Society）和SMPTE（Society of Motion Picture and Television Engineers）在家庭多媒体国际标准中具有较大的影响力。 2.3智能家居国内标准化现状

随着我国政府对智能家居产业的重视程度逐步提高，国内一些有产业前瞻性的企业已经在家庭网络的技术研究、标准制定、产业推进等方面加大了投入力度，力图在产业规模化之前占领市场先机。经过这10年的发展，中国已经在电子、通信、建筑业、家电等几个领域出台了一系列符合中国国情的智能家居标准。 2.3.1电子信息领域

智能家居是推动传统电子信息产业发展的新型驱动力之一，它的应用推广是产业升级换代过程中的一个重要环节。因此，国家工业与信息化部在智能家居家庭网络标准领域先后组建了“信息产业部家庭

网络标准工作组”和“资源共享、协同服务标准工作组（IGRS）”等两个部直属标准工作组，并成立了“数字电视接收设备与家庭网络平台接口标准”工作组，其主旨是制定家庭网络系统平台标准，共同开发拥有自主知识产权的相关标准规范。目前已发布的标准涉及家庭主网通讯协议，家庭主网接口一致性测试，家庭控制子网通信协议，家庭控制子网接口一致性测试，家庭网络系统体系结构及参考模型，信息设备资源共享协同服务等方面。

2004年7，海尔集团联合清华同方、中国网通、上海广电集团、长城集团、上海贝岭正式发起组建了e家佳联盟。由 e家佳联盟主导提报的国际标准项目《家庭多媒体网关通用要求》，于2010年4月23日在IEC TC100结束了FDIS（最终国际标准草案）程序的投票，最终以高达100%的赞成票通过，标志着此项目已经正式成为IEC国际标准。家庭多媒体网关是数字家庭的集中管理模式的重要组成设备，是家庭网络管理的核心。此次由e家佳联盟提报的国际标准项目《家庭多媒体网关通用要 求》介绍了基于IP网络的家庭多媒体网络模型，多媒体网关的应用；规范了家庭多媒体网关的推荐功能和服务，为构建集中管理的家庭多媒体网络提出了通用规范要求。据悉，该项目为中国在IEC TC100家庭网络领域第一个国际标准项目提案，此项目的成功标志着中国在IEC的家庭网络领域有了第一个自己主导的国际标准。

2.3.2通信领域

在智能家居通信领域，中国通信标准化协会组建了家庭网络特别工作组，研究基于电信网络的家庭网络技术标准。信息产业部于2006年颁布了首批2个标准：《基于公用电信网的宽带客户网络设备技术要求第1部分：网关》和《基于公用电信网的宽带客户网络总体技术要求》。

随着3G的开展，与第三代通信网络有关的IPv6也成为推动智能家居发展的重要标准内容，目前，中国IPv6标准化工作已经启动。首批列入标准制定的内容包括IPv6基本协议、IPv6网络总体要求、无状态地址配置、邻居发现、路由协议OSPF、移动IPv6和BGP4等。以后将分批陆续制定相关的中国IPv6标准。3GPP已与IETF合作制定出与IPv6相关的移动通信标准。中国作为3GPP的主要参加方之一，正提出与轻量级IPv6相关的移动通信标准。 2.3.3建筑与社区信息化领域

2003年，国家建设部牵头成立了《建筑及住宅社区数字化技术应用》国家标准编制委员会，全面负责起草用于社区物业管理、建筑与家庭的安防、报警、三表等系统的标准制定工作。2006年，国家标准化管理委员会颁布了由国家建设部制定的《建筑及居住区数字化技术应用》系列国家标准，包括《建筑及居住区数字化技术应用 第1部分系统通用要求》、《建筑及居住区数字化技术应用 第2部分检测验收》、《建筑及居住区数字化技术应用 第3部分物业管理》和《建

筑及居住区数字化技术应用 第4部分控制网络通信协议应用要求》

2008年4月，全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会（SAC/TC426）正式成立，主要负责全国智能建筑及居住区数字化标准化的技术工作，负责智能建筑及居住区数字化技术、标准制修订，相关产品检测、认证等工作。 2.3.4家电行业

2006年，国家发展和改革委员会颁布了由中国家用电器研究院制定的QB/T2836-2006《网络家电通用要求》。该标准解决了白色消费电子产品中的网络家电终端产品内部与家庭网络接口的技术要求，其技术标准也部分支持了信息产业部颁布的家庭网络标准技术标准。 2.4智能家居标准化发展规划

物联网的发展给智能家居带来新的内容，因此近期智能家居标准化工作的重心可放在发展基于物联网的智能家居规范方面。

从目前情况来看，基于物联网的智能家居应用系统涉及许多相关技术，需要一系列基础标准和行业标准相配套。制定我国智能家居标准体系，需要把国际智能家居应用发展动态和我国智能家居产业发展战略相结合，在深入分析国际相关标准体系的基础上，以实现我国智能家居发展战略为前提，联合相关部门开展我国物联网智能家居标准体系研究；以保证实际需要为目标，实现必要的与国际标准的互联互通和与国家标准的兼容；结合国情和产业的实际，为促进我国智能家

居技术发展，提出需要优先制定的标准，并采取“共性基础标准规范+产业化标准规范”双管齐下的模式发展和制定。共性基础标准规范描述的是应用执行过程中所涉及共性且基础性的技术，包括物联网体系架构中各层面关键模块的标准化。产业化标准规范描述的是与智能家居紧密结合、面向物联网的特性需求，该部分需要考虑与现有相关标准的兼容性、衔接性，以保证产业标准体系的配套性，从而发挥标准体系的综合作用。智能家居共性基础标准规范和行业标准规范这2部分互相扶持，共同推进智能家居规模化和产业化发展。同时物联网应用及技术的不断成熟，也促进了这2部分的完善，最终形成符合智能家居行业特点的物联网标准。

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