樓健人 杭州市科學(xué)技術(shù)局

住宅自動(dòng)化的昨天、今天和明天

樓健人 杭州市科學(xué)技術(shù)局

都在說(shuō)21世紀(jì)是個(gè)信息時(shí)代，日新月異的技術(shù)改變著人們的思維和生活方式，人將變得更聰明，物將變得更智能。那么，千百年來(lái)人類賴以遮風(fēng)避雨的棲身空間——家，將會(huì)變得怎樣呢?頻頻出現(xiàn)在媒體上的“智能住宅”(Smart Home)到底是怎么回事呢?

概述

智能住宅實(shí)際上是一個(gè)中等規(guī)模的局域網(wǎng) (最大距離約為500米)，稱為住宅自動(dòng)化系統(tǒng)HAS(Home Automation System)，主要滿足住宅范圍內(nèi)各種控制信號(hào)和數(shù)據(jù)的傳輸以及視頻所需的帶寬，為住戶提供更舒適、更方便、更安全、更經(jīng)濟(jì)的居住環(huán)境，通常要能提供對(duì)下述服務(wù)的支持：本地和遠(yuǎn)程訪問(wèn)控制；數(shù)據(jù)和語(yǔ)音通信；用電負(fù)載控制；家電設(shè)備控制；娛樂(lè)、學(xué)習(xí)和辦公；光照控制；環(huán)境控制；家庭保安（防火、防盜、煤氣泄漏報(bào)警等）。

圖1 住宅自動(dòng)化系統(tǒng)的模型

一個(gè)典型的住宅自動(dòng)化系統(tǒng)的模型如圖1所示，各種家電設(shè)備、傳感器、控制器和電話機(jī)等通過(guò)住宅總線(Home Bus)進(jìn)行物理連接并按一定的通信協(xié)議組成網(wǎng)絡(luò)。

家電設(shè)備包括電氣廚具、視/音頻設(shè)備、電腦、便攜電器、加熱通風(fēng)和空調(diào)（HVAC)設(shè)備、保安系統(tǒng)和燈光照明器件等。在HA系統(tǒng)中，這些不同品牌、不同類型的獨(dú)立操作的家用電子和電器設(shè)備，除了提供類似接線盒這樣的物理層接口外，還帶有數(shù)據(jù)鏈路層接口。

控制器(HBC-Home Bus Con-troller)一般分為一個(gè)主控器和多個(gè)子控器。

主控器是控制和通信的核心，根據(jù)程序和地址編碼，處理本網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部信息和來(lái)自出入口的外部信息，配有鍵盤(pán)用于設(shè)置指令、參數(shù)等，并能顯示系統(tǒng)狀態(tài)。

子控器是總線和家電之間的物理的和電子的接口，也稱智能插座。有獨(dú)立的地址，內(nèi)含通信接口、廉價(jià)的微處理器、繼電器或可控硅電路等執(zhí)行元件，能與主控器或其它子控器交換數(shù)據(jù)。它可以方便地連接在總線任意位置上且可由相關(guān)的設(shè)備共享。發(fā)展趨勢(shì)是將電路芯片和通信協(xié)議等嵌入家電構(gòu)成智能電器或稱信息家電（IA），實(shí)現(xiàn)在普通的住宅電源插座上即插即用。

住宅的主人不可能都具備專業(yè)知識(shí)，各類傳感器是用戶和系統(tǒng)之間唯一的連接器，是住宅的神經(jīng)系統(tǒng)。傳感器應(yīng)具備智能性，例如：為了節(jié)能的目的，當(dāng)家中無(wú)人活動(dòng)時(shí)，照明控制讓燈具處于“節(jié)能運(yùn)行”模式，而在家庭聚會(huì)時(shí)，則讓燈具處于“舒適運(yùn)行”模式；傳統(tǒng)的煙霧傳感器開(kāi)始報(bào)警時(shí)往往已出現(xiàn)火焰苗子，而智能的化學(xué)傳感器可檢測(cè)到地毯的纖維剛開(kāi)始發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生的氣味，且在向室內(nèi)外報(bào)警的同時(shí)，打開(kāi)出入通道的照明并關(guān)閉室內(nèi)的通風(fēng)設(shè)備以防火焰擴(kuò)散；為了減少成本，住宅內(nèi)安裝的傳感器還應(yīng)具備多功能性，例如：被動(dòng)式紅外探頭充當(dāng)白天室內(nèi)的光照控制，而在夜晚則起非法進(jìn)入檢測(cè)作用。目前，住宅自動(dòng)化系統(tǒng)常用的主要有聲波探測(cè)器、氣體探測(cè)器、溫濕度傳感器、離子煙感器、紅外傳感器和光電傳感器等。

住宅網(wǎng)絡(luò)所采用的通信介質(zhì)，有非屏蔽雙絞線、低壓電源線、光纜、同軸電視電纜、紅外線、超聲波以及無(wú)線電波等。住宅網(wǎng)絡(luò)的通信是雙向的，通信接口支持通信的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，起到收發(fā)數(shù)據(jù)的封裝、拆裝和鏈路傳送管理功能。采用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、樹(shù)型、環(huán)型和開(kāi)放式等。

公眾電話網(wǎng)(PSTN)常作為住宅網(wǎng)絡(luò)與外界交換信息的通道，用程控電話機(jī)向外自動(dòng)撥號(hào)、作遠(yuǎn)程進(jìn)入時(shí)的密碼鑒別等，可用作通道的還有有線電視網(wǎng)和廣播通信網(wǎng)。

對(duì)住宅自動(dòng)化系統(tǒng)功能的一般要求為：

·不同設(shè)備的可互操作性：由不同廠家生產(chǎn)的不同家電設(shè)備可適用于同一系統(tǒng)；

·可擴(kuò)展性：統(tǒng)一設(shè)定的地址編碼允許在現(xiàn)有系統(tǒng)中增／刪家電設(shè)備和采用新的傳輸介質(zhì)；

·靈活性：動(dòng)態(tài)編址及路由使家電設(shè)備可方便放置在任意部位；

·自動(dòng)設(shè)置：可即插即用，標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備描述符的動(dòng)態(tài)交換使設(shè)置可自動(dòng)進(jìn)行；

·器件共享：某些設(shè)備如傳感器、操作鍵盤(pán)等可由同一網(wǎng)絡(luò)共享；

·免維護(hù)性：考慮到使用對(duì)象沒(méi)有專業(yè)知識(shí)，除了初裝和很偶然的檢查，平時(shí)不需作維護(hù)工作；

·界面友好性：易學(xué)易用，人機(jī)界面操作簡(jiǎn)單；

·合理價(jià)格；住宅自動(dòng)化定位在民用消費(fèi)市場(chǎng)，價(jià)格是關(guān)鍵因素之一；

·發(fā)展要求；提供寬帶網(wǎng)，支持各種復(fù)雜的多媒體應(yīng)用，如VOD、Internet、數(shù)字圖書(shū)館等。

發(fā)展進(jìn)程

HA系統(tǒng)起源于家庭保安系統(tǒng)和電話網(wǎng)。峰谷電費(fèi)、最大需量等負(fù)載控制要求促進(jìn)了HA系統(tǒng)的發(fā)展，智能化負(fù)載控制要求在用電高峰時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)家電的能耗模式而不是切斷電源，例如：實(shí)現(xiàn)電熱水器或空調(diào)器程控周期性地啟停、根據(jù)環(huán)境狀況自動(dòng)調(diào)節(jié)房間的光照強(qiáng)度、通過(guò)遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)向電力管理部門(mén)傳送用電實(shí)時(shí)信息等等，這些都依賴于家庭網(wǎng)絡(luò)。微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)的制定則為HA系統(tǒng)實(shí)質(zhì)性的發(fā)展提供了保證。

由日本多家大學(xué)和消費(fèi)類電子產(chǎn)品制造商組成的住宅總線系統(tǒng)HBS(Home Bus System)研發(fā)組，于1983年發(fā)布了HBS V1.0版，2年后又發(fā)布了V1.2版本。HBS從CATV發(fā)展起來(lái)，采用單根同軸電纜(也可采用光纖)實(shí)現(xiàn)頻分多工制雙向通信。系統(tǒng)使用兩個(gè)頻段：基頻段(＜9.6K)主要用于傳輸數(shù)字、模擬和控制信號(hào)，速率為9600bps，寬頻段（＞10M)主要用于傳輸高速的數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)。最大終端為255個(gè)，最長(zhǎng)距離為200米，按功能分成四個(gè)子系統(tǒng)：信息子系統(tǒng)（電腦、圖文電視等）、管理子系統(tǒng)（空調(diào)、熱水、照明等）、音頻／視頻子系統(tǒng)（電視機(jī)、影碟機(jī)等）和保安子系統(tǒng)(電子門(mén)鎖、報(bào)警器、煙霧探頭、攝像頭、室內(nèi)電話等)。按照該規(guī)范，不同制造商生產(chǎn)的家電設(shè)備中將嵌有通信接口電路，住宅的墻上安裝“信息插座”(Information outlets)。發(fā)展至今，日立、三菱、東芝三家公司將聯(lián)合制定“住宅網(wǎng)絡(luò)”的架構(gòu)和相關(guān)技術(shù)要求，使用戶可方便地使用包括“家庭醫(yī)療”在內(nèi)的各種功能，接在電源線上的各種用電設(shè)備及電表、水表的讀數(shù)可由終端或經(jīng)電話線遙控處理，音頻、視頻及計(jì)算機(jī)等裝置則需經(jīng)網(wǎng)關(guān)處理。

歐洲住宅系統(tǒng)協(xié)會(huì)EHSA(European Home System Association)制定了屬于歐洲通信計(jì)劃（ESPRIT Project）一部分的住宅自動(dòng)化系統(tǒng)規(guī)范EHS，在1992年3月發(fā)布了V1.1版本，目的是將一個(gè)采用多種傳輸介質(zhì)的通信技術(shù)應(yīng)用于有低價(jià)位要求的家庭消費(fèi)市場(chǎng)。該規(guī)范有三個(gè)基本概念：控制器、被控制的家電設(shè)備及用戶接口，一個(gè)特征是自動(dòng)識(shí)別總線上與EHS兼容的家電設(shè)備并與之進(jìn)行通信。

V1.1版本定義各種介質(zhì)的通信速率為：

約有50多家的歐洲公司參加了EHS計(jì)劃，重點(diǎn)放在利用電源線 (PL)和雙絞線 (TP)來(lái)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。Philips、Thomson、Trialog等許多公司正致力于開(kāi)發(fā)電力線載波(PLC-Power Line Carrier)通信技術(shù)。

美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)在20世紀(jì)80年代中期為住宅自動(dòng)化制定了消費(fèi)電子總線標(biāo)準(zhǔn)CEBus(Consumer Electronic Bus)，并為自動(dòng)讀表制定了分布式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，為支持協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和商業(yè)應(yīng)用，還制定了應(yīng)用層語(yǔ)言CAL(Common Application Language)。

CEBus定義了一個(gè)實(shí)時(shí)控制的局域網(wǎng)，可通過(guò)低壓電源線、雙絞線等六種介質(zhì)聯(lián)接住宅中稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的各種用電設(shè)備，架構(gòu)成住宅自動(dòng)化系統(tǒng)。

下表是國(guó)外幾種可用于住宅自動(dòng)化的智能分布式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：

注：數(shù)據(jù)引自 "Development of a distributive lighting control system using local operating network"，IEEE Trans．On Consumer Electronics，Vo 1.40，No.4，Nov.1994EIB=European lnstallation BusTP=雙絞線 PL=電源線 RF=無(wú)線電 IR-紅外OP=光纖 CO=同軸電纜B=總線型 L=循環(huán) R=環(huán)型 T=樹(shù)型

其中，X-10公司開(kāi)發(fā)的智能住宅系統(tǒng)把重點(diǎn)放在遙控家電設(shè)備上；而Homebus和CEBus比較靈活，已廣泛應(yīng)用于住宅自動(dòng)化系統(tǒng)，然而速率較低以及不能覆蓋完整的7層OSI協(xié)議，無(wú)法提供所有的通信服務(wù)。目前，在技術(shù)上占領(lǐng)先的是美國(guó)Echelon公司在1990年推出的局部操作網(wǎng)技術(shù)案LONworks(LON-Local Operating Network)，其核心是由Motorola、Toshiba研制生產(chǎn)的嵌入式神經(jīng)元芯片，這是一種集網(wǎng)絡(luò)通信、程序處理和多種I/O模式為一體的器件，內(nèi)含微處理器、EEPROM和RAM，嵌有LonTalk協(xié)議，使各種稱為節(jié)點(diǎn)（Node）的器件如執(zhí)行元件、傳感器等通過(guò)包括電力線在內(nèi)的各種傳輸介質(zhì)和路由設(shè)備方便地組成智能的、高速的、低成本的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

一些專業(yè)從事網(wǎng)絡(luò)綜合布線的知名公司也進(jìn)入這一領(lǐng)域，寬帶多媒體系統(tǒng)開(kāi)始出現(xiàn)。如西蒙公司(Siemon)的智能住宅布線系統(tǒng)(HOMEsys)、美國(guó)安普公司(AMP)的家庭住宅智能多媒體系統(tǒng)和麗特公司(NORDX／CDT)智能小區(qū)RUN(Redundancy Universal Network)布線系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是：成本低、安裝和使用方便、采用包括雙絞線和同軸電纜在內(nèi)的通信介質(zhì)、支持語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖象傳輸。

EIA／TIA 570-A住宅布線標(biāo)準(zhǔn)按未來(lái)的智能住宅分別滿足最低通信服務(wù)要求；滿足基礎(chǔ)和高級(jí)通信服務(wù)要求和滿足基礎(chǔ)、高級(jí)和多媒體通信服務(wù)要求明確規(guī)定了三級(jí)布線基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

殷明不想看著這個(gè)似乎居高臨下的時(shí)間的代表，他關(guān)掉手機(jī)。想想，又打開(kāi)了，翻到那條存留許久的短信：“明，我走了。以后也別再找我了，咱們就此別過(guò)吧，祝你找到理想的工作。再見(jiàn)！”

從上可見(jiàn)，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)，建立一個(gè)實(shí)用的住宅自動(dòng)化系統(tǒng)所需的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)具備。

實(shí)現(xiàn)方法

住宅自動(dòng)化的設(shè)計(jì)者們很自然地考慮將PC機(jī)作為住宅網(wǎng)絡(luò)的控制中心，利用電腦顯示屏作人機(jī)界面 (MMI-Man Machine Interface)。在沙特阿拉伯，早年就有人實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)雙音多頻電話機(jī)和一臺(tái)PC機(jī)及I/O接口板組成簡(jiǎn)單的住宅網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程撥號(hào)開(kāi)／關(guān)家電；有的開(kāi)發(fā)了集遙控多種家電的功能于一體的設(shè)備；也有的用一排觸摸鍵(Touch bar)并結(jié)合軟件構(gòu)成動(dòng)態(tài)鍵盤(pán)，減少用戶接口設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，便于擴(kuò)展功能。PC機(jī)的長(zhǎng)處在于功能強(qiáng)，有許多軟件和系統(tǒng)平臺(tái)(如Windows)支持，但用戶與HA系統(tǒng)的交互受到限制，而且普通的家庭用戶對(duì)操作鍵盤(pán)感到困難。因此，又有人提出利用電視機(jī)屏幕來(lái)顯示人機(jī)交互對(duì)話并使用無(wú)線遙控器，更進(jìn)一步的是利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)。人機(jī)界面(或稱用戶界面)一直是影響HA系統(tǒng)普及的因素之一。

再來(lái)考慮影響HA系統(tǒng)普及的另一個(gè)關(guān)鍵因素：雖然商用、辦公建筑物的結(jié)構(gòu)化布線已很普遍，然而民用住宅有其自身特點(diǎn)，如：每家每戶是獨(dú)立的、每間房間的配線區(qū)也是獨(dú)立的、所需的信息節(jié)點(diǎn)多和接口類型豐富等，要在住宅中組成一個(gè)可傳輸數(shù)據(jù)、控制命令及傳感器信號(hào)等信息的網(wǎng)絡(luò)，采用何種通信介質(zhì)最經(jīng)濟(jì)、最方便?這方面的問(wèn)題就很突出。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在1992年對(duì)利用電力線傳輸數(shù)據(jù)作過(guò)一個(gè)說(shuō)明，認(rèn)為可實(shí)現(xiàn)低速率 (如：1200bps)和高速率(如：19200bps)兩種數(shù)據(jù)傳輸方式。如果利用進(jìn)入千家萬(wàn)戶的民用低壓電源線(公用變的次級(jí)端)來(lái)組成家庭網(wǎng)，由于不需單獨(dú)敷設(shè)電纜或占用其它通信線路，初裝費(fèi)相對(duì)較低、擴(kuò)展容易等，容易被使用者接受。然而，民用電源線的非屏蔽線路信道特性變化大，帶寬受限，往往受到用戶無(wú)法控制的源于戶外的隨機(jī)干擾和噪聲影響，負(fù)載阻抗等會(huì)產(chǎn)生隨機(jī)的信號(hào)衰減等，不同于工業(yè)環(huán)境，要想有效地控制、限定這些衰減都是不太容易的。因此，盡管電力公司早就在利用電源線進(jìn)行載波通信了，但要用電源線作住宅自動(dòng)化網(wǎng)的傳輸介質(zhì)還有許多技術(shù)難題要解決。

電力線載波通常采用調(diào)幅鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和擴(kuò)展頻譜(Spread Spectrum)三種調(diào)制方式。FSK方式在傳輸可靠性和成本之間有綜合優(yōu)勢(shì)，用于低速率數(shù)據(jù)傳輸，600bps～2400bps的速率通常能滿足范圍小、數(shù)據(jù)量少的諸如自動(dòng)抄表、家庭保安、家電控制的實(shí)際需求；擴(kuò)頻方式傳輸最為可靠但成本也高，主要用于寬帶高速率數(shù)據(jù)傳輸。研究表明，電力線傳輸速率目前可達(dá)到1Mbps，如歐洲Norweb與北方電信兩家公司近日向人們展示在該速率下達(dá)到了200～300米的實(shí)用傳輸距離。

歐美日及澳大利亞等國(guó)對(duì)利用民用電源線通信作了大量的有計(jì)劃的研究工作，開(kāi)發(fā)了電力線調(diào)制解調(diào)專用芯片，常見(jiàn)的有：美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司(NSC)的LMl893／2893，采用FSK方式，通信速率最高可達(dá)4.8Kbps；意法合作的SGS-Thomson公司于1994上半年為住宅自動(dòng)化推出ST7537，也是采用FSK技術(shù)半雙工通信，速率為1200／2400bps，載波頻率為132.45Khz。電力載波通信模塊也相繼出現(xiàn)：如德國(guó)ATICON公司利用ST7537開(kāi)發(fā)的EHS-PLM-12／24，加上接口電路和滿足EHS規(guī)范的微控制器ST9(或8051、68HC11＼Neuron3120／3150等)，可組成HA系統(tǒng)中一個(gè)智能節(jié)點(diǎn)；應(yīng)用于CEBus有德州儀器的SEM300模塊及CyberLYNXComputer Pro ducts，INC．的SEM200模塊等。Echelon公司推出分別采用窄頻和擴(kuò)頻傳輸技術(shù)的電力載波通信模塊：PLT-20結(jié)合應(yīng)用Neuron芯片，據(jù)稱可在交流(24／120／220／480Vac，50／60／400Hz)或直流及無(wú)源線路上可靠地通信，可應(yīng)用于自動(dòng)抄表、負(fù)載控制繼電器和信息插座等：SIP封裝形式的PLT-21含DSP功能，內(nèi)含Echelon的窄帶電力線集成電路、放大器和濾波器等，適用于125-140kHz頻段，兼容 FCC、CENELEC(歐洲)和 MPT(日本)標(biāo)準(zhǔn)，可滿足住宅、工業(yè)自動(dòng)化和需求側(cè)負(fù)載管理（Demand Side Load Management）等方面的應(yīng)用；該公司的RTR一10路由核心模塊可用于將不同的通信介質(zhì)如電力線、雙絞線、同軸電纜及光纖等組成一個(gè)住宅網(wǎng)。

圖2是一個(gè)采用電力載波通信實(shí)現(xiàn)負(fù)載管理的系統(tǒng)原理框圖：

應(yīng)用介紹

在美國(guó)舊金山地區(qū)，家庭之間試驗(yàn)通過(guò)機(jī)頂盒(Set-Top Box)來(lái)連網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控家電和避峰用電。在德克薩斯，1995年起就有500多套使用LON技術(shù)的能源管理系統(tǒng)在試運(yùn)行，通過(guò)傳感器和執(zhí)行器件來(lái)控制家庭的加熱通風(fēng)和空調(diào)設(shè)備、電熱水器及電機(jī)等，系統(tǒng)的硬件由電力部門(mén)提供。

蘇格蘭的Linbugr公司運(yùn)行的HA系統(tǒng)分采用雙絞線或低壓電源線通信的兩套版本，也可擴(kuò)展用無(wú)線連接傳感器。一臺(tái)內(nèi)嵌Echelon接口并配有鍵盤(pán)的Philips P100型液晶顯示電話機(jī)，作為系統(tǒng)的控制器及家庭網(wǎng)與外界的接口。簡(jiǎn)單的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)本地電力公司的遠(yuǎn)程抄表，進(jìn)一步的應(yīng)用可使用戶遠(yuǎn)程進(jìn)入系統(tǒng)，比如通過(guò)電話撥號(hào)啟動(dòng)家中的電加熱器，下一步擴(kuò)展目標(biāo)是通過(guò)增加智能卡讀入器實(shí)現(xiàn)家庭銀行和在家購(gòu)物，成為連接信息高速公路的入口。

法國(guó)和西班牙兩國(guó)共同試驗(yàn)的優(yōu)化能源管理可組合系統(tǒng)(OPENMAN-Optimal Energy Management Configurable System)，部分功能就是能源管理，系統(tǒng)包括一臺(tái)主控器和若干個(gè)智能插座，利用電力線載波與家庭用戶通信來(lái)進(jìn)行削峰填谷等電能管理操作。法國(guó)還有一項(xiàng)稱作ICC的用戶通信接口計(jì)劃，在1994年10月完成了第一批模塊，提供給法國(guó)電力公司(EDF)和法國(guó)煤氣公司(GDF)使用。主要功能有實(shí)時(shí)讀表、停電控制和遠(yuǎn)方管理等，用戶通過(guò)幾條簡(jiǎn)單的指令控制家電，如選擇部分家電如電熱水器、冰箱的啟／停周期，也可與供電部門(mén)通信以規(guī)劃最佳的用電方式。

HA系統(tǒng)其它的應(yīng)用包括家庭保安、控制和娛樂(lè)等。

日本Mitsubishi Electric Corp.開(kāi)發(fā)的基于HBS的住宅自動(dòng)化系統(tǒng)，有一套稱為VC&T(Visual Controller&Telephone)的集電話機(jī)與可視控制器為一體的裝置，具有對(duì)內(nèi)、對(duì)外雙向語(yǔ)音通信，入口可視通話及住宅保安控制和自動(dòng)抄表功能。

由美國(guó)的蘋(píng)果計(jì)算機(jī)公司發(fā)明，一個(gè)包括生產(chǎn)計(jì)算機(jī)和家庭消費(fèi)電子用品的工業(yè)集團(tuán)正在進(jìn)一步研發(fā)中的稱為Firewire(IEEE1394)的外設(shè)總線規(guī)范，把住宅中各種電子、電器設(shè)備看作同樣的一個(gè)個(gè)連接器來(lái)組成家庭網(wǎng)，甚至可以做到在電視機(jī)與計(jì)算機(jī)之間交換圖象和數(shù)據(jù)。

在北美每年新建的百萬(wàn)套住宅中，大多數(shù)預(yù)先完成了星形結(jié)構(gòu)布線，高帶寬的家庭網(wǎng)絡(luò)可以支持音頻／視頻傳輸、計(jì)算功能和安全控制功能等今天和未來(lái)新技術(shù)發(fā)展的要求，實(shí)現(xiàn)真正的住宅自動(dòng)化。

當(dāng)然國(guó)外專家也指出，考慮到住宅自動(dòng)化系統(tǒng)的巨大潛在市場(chǎng)，成功的商品化產(chǎn)品目前不多，應(yīng)用尚未普及，幾年前專家們所預(yù)料的市場(chǎng)紅火情況還未出現(xiàn)。有資料介紹美國(guó)將年收入多于US$300,000的家庭列入有可能使用帶Neuron芯片的HA系統(tǒng)的范圍。據(jù)1995年9月美國(guó)《ElectronicDesign》中一篇技術(shù)分析報(bào)告介紹，在這之前的一兩年內(nèi)，只有不到1%的美國(guó)新居中有智能家電設(shè)備，而估計(jì)5年內(nèi)，美國(guó)居民家中將開(kāi)始出現(xiàn)利用Echelon技術(shù)實(shí)現(xiàn)的能顯示電能利用狀態(tài)的家電設(shè)備。

H A系統(tǒng)在我國(guó)推廣的前景

從國(guó)外的情況看，電力部門(mén)在HA系統(tǒng)的推廣中扮演了重要角色。電力部門(mén)在進(jìn)行電能管理的同時(shí)不能降低服務(wù)水準(zhǔn)，這需要有一套復(fù)雜的算法和仔細(xì)規(guī)劃的人機(jī)接口，能將分段變化的電價(jià)變成消費(fèi)者的可選擇。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，居民等非生產(chǎn)用電的比重會(huì)逐年加大，不妨設(shè)想一下，隨著環(huán)保型電力汽車(普通市民更感興趣的也許是電力助動(dòng)車)的實(shí)用化和生產(chǎn)規(guī)?；㈤_(kāi)始進(jìn)入國(guó)內(nèi)小康家庭，使用者下班后要對(duì)電池充電，有可能出現(xiàn)一個(gè)用電高峰。這樣，一方面是對(duì)電能的急切需求，一方面是新建電廠所需的資金、環(huán)保壓力，有效的解決辦法是實(shí)行需求側(cè)負(fù)載管理，這就是HA系統(tǒng)的重要任務(wù)之一。電力部門(mén)在進(jìn)行負(fù)載控制的同時(shí)，也可利用同一網(wǎng)絡(luò)向用戶提供家庭保安之類的增值服務(wù)，通過(guò)雙方互利來(lái)促進(jìn)HA系統(tǒng)的推廣。

但是，普通的居民用戶不愿直接和能源管理系統(tǒng)打交道，他們所愿意的只是非常簡(jiǎn)單的操作。這樣，家電制造商首先要定義家電設(shè)備滿足不同能耗范圍的工作模式和控制周期，通過(guò)將實(shí)現(xiàn)智能化能源管理的微處理器嵌入家電，自動(dòng)處理本網(wǎng)及遠(yuǎn)程傳來(lái)的實(shí)時(shí)信息并向系統(tǒng)反饋狀態(tài)。如在用電高峰時(shí)，HVAC設(shè)備能自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)和風(fēng)機(jī)的速度(DC電機(jī))：冰箱能調(diào)整化霜周期；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)空調(diào)器本月的能耗大于上月的數(shù)值時(shí)，便提醒清理過(guò)濾網(wǎng)；當(dāng)用戶想開(kāi)啟大功率家電如自動(dòng)洗衣烘干機(jī)時(shí)，控制部分將以對(duì)話形式(常見(jiàn)的是LCD顯示)告知實(shí)時(shí)電價(jià)和本次洗衣需付的電費(fèi)以及實(shí)行其它費(fèi)率的時(shí)間，用戶可以在費(fèi)用和方便之間作出選擇，消費(fèi)者也可作一次電費(fèi)預(yù)算，由HA系統(tǒng)來(lái)分配使用。當(dāng)用戶感受到能源管理的經(jīng)濟(jì)手段并體會(huì)到他的投資最終會(huì)得到回報(bào)時(shí)，對(duì)新型的智能家電的需求又會(huì)促使家電制造商注意到這個(gè)市場(chǎng)潛力，反過(guò)來(lái)又刺激HA系統(tǒng)的普及。

隨著生活水平和消費(fèi)能力的提高，人們開(kāi)始追求更高的生活質(zhì)量，全自動(dòng)及帶有部分智能的家電正受到人們的親睞，如海爾去年推出的可用電話遙控開(kāi)機(jī)的空調(diào)器引起市場(chǎng)的關(guān)注。同時(shí)，住宅也不再僅僅是個(gè)生存空間，在我國(guó)部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，對(duì)HA系統(tǒng)的接受已經(jīng)有了一定的基礎(chǔ)。例如：無(wú)錫蠡湖泰德新城、廣東番禺麗江花園、上海浦東錦華小區(qū)、北京現(xiàn)代城等智能示范小區(qū)，利用綜合布線將各種弱電設(shè)備連成網(wǎng)絡(luò)，電話、電視、電腦三網(wǎng)入戶，一般能夠提供家庭防盜、煤氣水電三表自動(dòng)抄送、遠(yuǎn)程家庭醫(yī)療看護(hù)、遠(yuǎn)程監(jiān)控家電和數(shù)據(jù)、圖象傳輸?shù)裙δ?，將智能化系統(tǒng)引入了家庭。利用民用電源線載波通信的小區(qū)自動(dòng)遠(yuǎn)程讀表系統(tǒng)也已在國(guó)內(nèi)多處運(yùn)行。

HA系統(tǒng)定位于民用消費(fèi)市場(chǎng)，除了技術(shù)和價(jià)格因素外，如何符合我國(guó)人民的消費(fèi)心理和生活、文化習(xí)慣，功能實(shí)用也是個(gè)關(guān)鍵。畢竟，HA系統(tǒng)對(duì)我們來(lái)說(shuō)在概念和實(shí)際上都是個(gè)新東西，既要讓消費(fèi)者感到眼前花費(fèi)有所值，又要讓他們了解到該技術(shù)可以得到不斷完善和擴(kuò)展而不會(huì)淘汰。連接中國(guó)普通家庭傳送電磁波的線路有三條：電力線、電話線和有線電視電纜，根據(jù)目前我國(guó)國(guó)民的消費(fèi)能力，利用電力線來(lái)構(gòu)架家庭網(wǎng)是現(xiàn)實(shí)的和有生命力的。國(guó)外在1992年所作的一份有關(guān)HA市場(chǎng)的分析報(bào)告指出：在具有消費(fèi)潛力的用戶中，真正了解HA系統(tǒng)的并不多，他們對(duì)HA系統(tǒng)所提供的諸如下班時(shí)往家打個(gè)電話開(kāi)啟家中的微波爐備好晚餐之類的功能興趣較少，所關(guān)注的是和社會(huì)生活最緊密相關(guān)的家庭保安、環(huán)境控制及能源消耗等方面，其實(shí)這種分析也符合我國(guó)的現(xiàn)狀。

如前所述，由歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家推出的HA系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)和試用，技術(shù)已日臻成熟。從已經(jīng)推出的幾個(gè)系統(tǒng)看，不少全球知名的家電制造商介入了這一領(lǐng)域，政府則在HA系統(tǒng)的實(shí)施和標(biāo)準(zhǔn)制定中起著協(xié)調(diào)作用。根據(jù)國(guó)外HA系統(tǒng)發(fā)展的規(guī)律，我國(guó)有志于進(jìn)入住宅自動(dòng)化領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)者也要積極地了解和利用國(guó)家有關(guān)部門(mén)的能源、通信和物業(yè)管理等方面的政策和法規(guī)，爭(zhēng)取得到配合和支持，要組成團(tuán)隊(duì)，不能只靠一、二家單位；有實(shí)力的家電制造商要跟蹤新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，與其千軍萬(wàn)馬擠PC機(jī)的生產(chǎn)，不如領(lǐng)先一步開(kāi)發(fā)用于住宅自動(dòng)化的智能電器，迎接一個(gè)新的消費(fèi)熱點(diǎn)，而最重要的一點(diǎn)是要有自己的標(biāo)準(zhǔn)，有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

編后語(yǔ) 舒適自在的生活自古以來(lái)是全人類共同的追求目標(biāo)——古代的君王奴役萬(wàn)人，“遠(yuǎn)程聲控”來(lái)實(shí)現(xiàn)自己宮殿的“自動(dòng)化”效果，而現(xiàn)代人即將過(guò)上君王們眼中神仙般的生活——房子就是法寶，能亮能滅，能暖能涼，能抓賊能防火，甚至還能與主人交流。很多新技術(shù)，在幾十年前聽(tīng)起來(lái)像是科幻小說(shuō)，它的實(shí)質(zhì)卻是科學(xué)預(yù)言。然而，實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)，大量的實(shí)踐花費(fèi)的是如梭的歲月。本文的發(fā)表時(shí)間盡管已有些年月，但技術(shù)拿到現(xiàn)今依然是先進(jìn)的，理想的智能化生活離我們?nèi)匀贿€很遙遠(yuǎn)?？梢?jiàn)十幾年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展并沒(méi)有我們所想像的那么迅速。當(dāng)年的物聯(lián)網(wǎng)僅僅是作為一個(gè)概念來(lái)運(yùn)行的，希望今天的物聯(lián)網(wǎng)在全國(guó)甚至全球的高度關(guān)注下，更重視產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，更希望不久之后的某天讓我們真正的嘗到智能化的生活，過(guò)上神仙般的日子。