智能化住宅的发展

　　摘要】本文主要报告了智能化住宅的历史、现状和将来的发展的新趋势，论述了智能化住宅发展中的两大关键技术和阻碍其发展的瓶颈，并简述了智能化住宅设计中几个有必要注意一下的问题。文章对智能化住宅中的信息传输（包括综合布线、无线传输等）作了重点探讨，并给出了实施范例。

　　“智能化住宅”目前业界尚无确切定义。英国去年推向市场的“聪明星”和注入现代网络技术的“网络房屋”，以及丹麦今年刚刚推向市场的“网络厨房”应该算是智能化住宅的代表作。而在中国“智能小区”发展得特别快。那么，作为设计人员究竟该怎么样认识智能化住宅呢？智能化住宅是一种面向市场销售的特殊商品，基本属性是商品。

　　智能化住宅配备“安防监控”、“门禁管理”、“紧急求助”、“家庭安防预警”、“三表出户”、“现代通信”、“有线电视”、“设备监控”、“小区一卡通”、“计算机物业管理”等智能化子系统，以及“电子大屏幕”、“背景音乐”、“电子商务”、“信息服务”、“VOD点播”等。

　　智能化住宅建设目标是向人们提供：“方便快捷的信息通信、安全舒适的居住环境、高效便利的物业管理”。

　　随着计算机技术、网络技术、控制技术、通信技术等各种技术的发展，为智能建筑的发展打下了坚实的基础。另一方面社会上广大的开发商、工程业主等，也从开始的将智能化作为销售热点或是贪大求全，盲目追求智能化，到现在的务实态度，充足表现了智能建筑正朝着健康的方向发展。

　　为智能建筑的通信网络和办公自动化系统设立的支撑平台--综合布线年此技术引入中国市场以来，给国内的智能建筑市场带来一种新的概念。这种新技术的出现，立即在建筑行业引起了巨大的反响。它为语音通信和数据通信提供了模块化式的结构，对于语音、数据的传输有着极好的开放性，被智能大楼纷纷采用。综合布线技术发展到今天，已成为智能建筑中一项重要的系统，也是设计智能建筑的一个先决条件。随着计算机网络技术的发展，网络传输的带宽和速率已得到快速的发展，从当初的10M发展到100M，到1999年底达到1000M，到目前，已出现了更高速度的以太网。为了适应网络传输带宽和速率的发展，综合布线的产品也在不断地更新，一批批性能更优异的新产品相继问世，从最初的3类线类线，在国际标准化协会（ISO）和国际电工委员会还没有制定出5类以上的综合布线系统的国际标准时，许多厂商又相继推出了超5类、6类布线系统产品，以满足千兆网的需求，甚至有的厂商要推出7类甚至性能更优异的产品，出现了产品超前于标准。

　　家居布线系统主要有两种类型，一种是总线制布线方式，它是将智能化住宅中各种相关的通信设施、家用电器和家庭安防装置等，通过家庭总线技术连接，进行集中的监控及家庭事务管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这总线系统负责提供各种服务功能和与住宅以外的外部连接，另一种是星型布线方式，它是将智能化住宅中各种相关的通信设施，家用电器和家庭安防装置等，通过星型布线技术连接到一个家庭智能化系统上，进行集中的监控和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调，星型布线系统负责提供各种服务功能和与住宅以外的外部相连接。

　　TIA/EIA570A标准提出家居布线系统的等级，其目的是根据不同家居的特点提出不同的布线系统方案，是用户可依据自己的需要，选择相应的布线基础结构，主要满足家居自动化要求，为智能化家居提高安全可靠的布线系统。家居布线系统的等级选择其实就是家居布线的功能和布线设备类别的选择。

　　随着智能化住宅在世界各国的发展，国际上许多著名的综合布线厂商以及网络生产商，都纷纷推出了各自的家居布线系统；同样，这些系统也由他们引入到了中国市场。在国外产品进入中国的同时，国内有些厂家也着手研制开发了针对我国居住小区特点的智能化居住小区布线系统。

　　目前在新加坡有近30个社区(居住小区)近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”，美国已有近四万户家庭安装了这一类的“家庭智能化系统”。三星从今年春节后，开始在中、韩两国同时推出其智能家居系统，通过机顶盒和网络，将家居自动化控制、信息家电、安防设备和娱乐和信息中心这四部分集成一个全面的，面向宽带互联网的家居控制网络。

　　根据美国该行业之专业顾问公司PARKS的统计资料显示：近来，美国一个家庭要安装家庭自动化设备的平均费用在7000至9000美元之间。美国家庭已使用先进家庭自动化设备的比率为0.33%，看来市场真正启动尚需时日。预计这五年内，家庭自动化的市场年平均增长率为8%。PARKS公司的资料亦显示：到2004年，家庭网络市场总额可达57亿美元。据国际专家预测，到2004年底国际智能家居的产品销售额可达148亿美元。

　　高科技和信息技术正在由智能大厦走向智能居住小区，进而走进家庭。现代社会的家庭正在以家庭智能化带来的多元化信息和安全、舒适、便利的生活环境，作为一个理想的目标来追求。国家也在《2000年小康型城乡住宅科技产业工程建设项目实施方案》中，将建设智能化小康示范小区列入国家重点的发展趋势。由国家经贸委牵头成立了家庭信息网络技术委员会，信息网络技术体系研究及产品开发已作为国家技术创新重点专项计划，据悉，国家将投资15个亿支持该项目的实施。目前建设部已批准7个普及型网络社区，北京也将建设30个网络社区，总户数将达30000户。到2010年我国超过70%的家庭将有Internet入网设备，有50%以上会有多台设备，由此产生共享访问Internet的需求。建设部要求“到2010年，大中城市中60%的住宅要实现智能化”。

　　目前智能家居一般具有三大功能单元：第一，具有一个家庭布线系统，这同房子的其他管道系统一样重要；第二，具有一个兼容性强的智能家居中央处理平台（家庭信息平台）；第三，具有三种网络的支持：宽带互联网、家庭互联网和家庭控制网络。其中，宽带互联网接入是家庭对外的桥梁，与外界的沟通和互动都是通过它来实现的；家庭互联网建立在信息家电的基础上，是一个较低速度的，与互联网能很好连接的网络；家庭控制网络则是更低一级，只是简单地把非智能的家电给控制起来；从某一种意义上来讲，它是信息家电普及前一个必要的过渡和补充。这里我们重点讨论智能家居中央处理平台，它是智能家居的心脏，也可以将其形象地理解为一个交通警察，有了它，用户都能够和家居子系统进行快速沟通。选择配置合适的中央处理平台，对日后智能家居使用功能很重要。目前已然浮现的智能家居家庭信息处理平台大致分为三类：

　　第一类平台是机顶盒技术。例如在韩国一家著名企业推出的集成智能家居系统中，彩电与机顶盒组合，这种互联网TV能够与家庭安全防范系统、家庭自动化系统及互联网结成一体，实现家电控制、娱乐、交流和信息分享等方面的智能化。这种机顶盒设备多采用固化的嵌入式操作系统，缺乏大容量硬盘系统的支持，因此对各种信息的解决能力、处理速度，以及在功能的升级换代方面，都存在明显不足。但这种机顶盒平台具有电视上网功能，在相当长时期内，会拥有不少用户群。

　　第二类平台是家庭网关，它代表着最新的潮流和未来的发展趋势。家庭网关是直接利用家用电脑去控制各种家电设备，即微软公司董事长比尔.盖茨所说的“ExtendedPC”(扩展PC)。这种新一代家用电脑，意味着今后我们不仅要把电脑作为提高生产效率的工具，并且要使它成为有效使用数字消费产品的工具。全球在家上网的用户已超过2.95亿；2000年美国家庭的计算机拥有率已达到51%，现在有4%的家庭已经在使用家庭网。

　　近来类似我国专利“软组合”设计思想，设计的新一代家用电脑，摆脱固化呆板的产品形态和功能，利用USB、IEEE1394等新型数字通讯接口，实现灵活的功能升级。特别是多个USB通用接口的应用，解决了功能升级接口匹配的问题，USB不仅仅可当作电脑外设的接口，还能够扮演家用电脑功能升级的接入端子。新一代家用电脑在家庭中不再是一个孤立的个体，它将家庭中所有各种家庭数字化电器，包括家用电脑、音像设备、厨房设施和安全系统，彼此之间都进行联结，并且通过家用电脑一起与高速Internet接口相连，它成为数字化家庭生活的管理和控制平台的信息平台。家用电脑实际上成为支持流行的网络标准，支持通过无线、电话线，甚至电力线进行网络联结的家庭网关“HomeNetworkGateway”，或是说“电脑管家”。各种家庭数字化产品都可接受到它的指令，使得这些数字化产品各自的工作既井井有条、相辅相成，并从网络上获取信息。用户都能够按自己的方式安排智能化家居生活，享受“数字化生活”，操作起来非常简单。

　　以家用电脑为基础的智能家居系统具有优秀的兼容性和扩展性，各种高速接口能兼容照明、娱乐、安全、电话通讯等多种系统，用户都能够按照住宅或者经济需要来定制智能家居，轻松添加新的子系统。而且在技术上也能有效支持802.11无线技术、蓝牙技术，以及HomeRF技术。相比之下，机顶盒等设备多采用固化的嵌入式操作系统，缺乏大容量硬盘系统的支持，因此对各种信息的解决能力、处理速度，以及在功能的升级换代方面，都明显逊色于电脑。

　　其次，电脑运行智能家居管理软件可提供高级控制特性，例如允许用户通过简单的操作来定时控制设备，灵活地规划和更改控制流程，实现组合控制和条件控制。采用友好易用的Windows标准操作方式，无须专门学习即可轻松掌握。通过清晰明了的智能家居管理界面，用户都能够很容易对电视机、VCD(含DVD/LD)机、功放、空调等多种设备集中进行单功能控制或者组合控制，电脑将多种家用电器设备的一系列动作包含在一个组合按钮中，从而无须再使用多个遥控器，只需一个键盘就能够实现多种家用电器的操作。由于所有的控制均为可自行定义，所以组合控制流程能够准确的通过实际需要，自由地加以调整和改变。即使出差旅行在外，距家千里之遥，一样能通过电脑实时实景监控家居的安全情况，解除了后顾之忧。

　　这种平台，由于技术标准目前还难以统一；宽带网运营商、接入商、增值服务商、宽带设备与宽带应用软件生产商，智能小区投资开发商、物业管理商等等一系列商家的配合还尚需时日；用户现阶段的有不同实际功能需求等等因素，市场真正启动尚需相当时间。尤其是由于这种平台在智能家居过渡期还存在下列明显的不足：不能兼顾目前家庭里已经大量存在的非智能家电；不能兼顾有几千万人一定要通过电视实现上网的群体；也不方便根据我们国家国情、民情，先满足了当前的基本需求（特别是经济住房、旧房改造、单体别墅等），智能家居几步走的做法等。

　　第三类平台是拥有自主知识产权的软组合家庭信息平台(HomeInformationPlatform，简称HIP)，它是可选择上网方式的电器大管家平台。以软组合方式与家用电器（音像电器、摄像装置、上网装置、卫星接收装置、保安装置、照明装置以及功能扩展接口等）结成一体。具有可供选择的机顶盒、电脑接口，它与机顶盒结成一体，就兼有第一类平台功能；它与电脑结成一体，就兼有第二类平台的功能。这种平台除了具有智能家居平台的一般功能外，还具有独特优势：

　　这种平台具有兼顾过去的兼容性、具有不断“保鲜功能”的扩展性、具有软组合的配置灵活性以及易操作性等方面有独特优势，用户可面对现实，立足现在，先满足了当前的基本需求（也特别适于经济住房、旧房改造、单体别墅等），也连通未来，再根据自身的需求分步实现理想的、不一样的层次的豪华“宽带智能家居”。用户都能够在第一次采购时仅仅通过你自己条件，选择具最有实用功能的部分，以后随着经济条件的不断改善，再根据自身的需求从市场上买回所需功能的产品，轻松方便地连接到平台上，分步实现高级智能家居。可兼顾、激活目前家庭里已经大量存在的非智能家电。

　　考虑目前家庭里已经大量存在的非智能家电（我国目前仅传统电视的社会拥有量就有3.5亿台，还有上亿台的其他非智能家电），具有巨大的社会效益和经济效益。

　　由于兼有第一类平台功能，方便通过电视实现上网。目前我国网民绝大多数全部以PC作为上网工具。但是，PC由于操作的复杂性不有几率会成为普通平民“一学就会”的上网工具。但另一方面，我国电视机等家用电器的拥有量居世界前列，CCID曾预测，到2003年，我国将有4723万人有需要不通过计算机而通过电视实现上网。

　　智能家居有一个重要特点，就是要个性化定制，正如家庭的装修、家电设备、衣物和玩具等，智能家居的选配和安装需要家庭用户自己的参与，因此智能家居DIY是将来的方向。在三年左右时间，将会在大街小巷出现很多智能家居(家庭自动化)产品的专卖店。

　　根据我国国情、民情、行情，第三类平台（软组合家庭信息平台）在我国将拥有巨大的市场和可持续发展能力。

　　智能建筑和智能家居两大技术发展日趋成熟，为我国实现住宅智能化奠定了结实和强有力的基础。然而智能化住宅的信息传输系统，由于诸多原因，成为智能化住宅发展的瓶颈问题。

　　智能化住宅的信息传输系统一般指小区的直控机，房到各住户之间信息通道和住宅室内的信息传输系统。目前一般都会采用布线、借用电力、电话等铜质导体传输或使用无线．目前在网络布线方面还没完成三网合一。

　　目前还没完成三网合一，一般信息传输还是分三个系统来进行，电话网目前由电话局负责布线类线信道会更方便、规范；有线电视网采用同轴电缆传输；小区计算机网络一般都会采用以太网。三网信号进入业主住宅后一般先集中到总控房或总控机箱，然后用星形方式到墙上或地上各面板点控制机箱。如果将上述三种网络综合在一起，通过光纤分配网传输到小区或小区中的楼，然后通过铜缆进入每户家庭，构成一个综合的业务网，实现双向交互式操作。它能给住户提供计算机数据通信，与互联网相连，达到信息资源共享。它具备语音通信业务，它能够给大家提供有线电视节目和提供VOD服务，它还能够最终靠此综合网，达到住户安防、可视对讲、家庭抄表远传、家庭设备控制等功能。这大幅度的提升了系统的集成度，降低造价，提高了性价比。但这种方式，在相当长的时间内，处于停滞不前状态，这里固然有些是技术上的原因，但主要的还是由于不同的管理部门的行政干预。

　　从技术角度，智能住宅并没有太多难题。但近几年之内在标准化接口和通讯协议（协议问题，即诸多家电和网络能够彼此相容）等方面，不同的技术标准还难以统一。不同技术标准的存在，为智能化住宅的迅速普及留下了很大的障碍。随着智能化住宅标准化进程的不断推动，智能化住宅方可得以迅速发展。

　　让我们看看宽带网是怎样接入家庭用户的：国际互联网--城市骨干网--小区局域网--宽带智能家居。所谓的“最后1公里”，指的就是小区局域网。2000年全国开始兴起的“最后1公里”争夺战，轰轰烈烈。为什么网络运营商与房地产开发商都热情参加“最后1公里”的激烈争夺战呢？

　　宽带的主要优点就是高速、持续、稳定、廉价的Internet接入(及小区互联、城域互联)。家庭宽带接入后，拓展了家庭生活对智能家居的需求，这可以用网络家庭一词来概括。网络家庭可以方便使用互联网与了解信息及外界沟通(浏览、电子邮件)；利用宽带网与小区物业管理中心连接，享受智能小区的全方位服务；建立家庭局域网将家庭网络设备内部组网再与宽带网相连，能轻松实现家庭办公SOHO；选择适用的信息家电(包括网络家电产品)。安装配置智能家居系统连入宽带网实现远程控制；依据需求选用增值服务如网络教育、视频点播、在线游戏、网上炒股、网上金融服务;虚拟现实技术在家庭的广泛应用。

　　目前国内城市居住小区宽带接入技术有多种：XDSL（数字用户线路）、HFC（CableModem）、光纤以太网、LMDS（本地多点分配系统）、宽带卫星专线接入，每一种都有其特点。虽然，目前及今后一段时间内，几种Internet接入方式还会并存；但我们大家可以看到，“宽带网”接入技术正以其先进性和经济性而形成的巨大优势扫荡其它窄带接入技术；最终，“宽带网接入方式”必将取代电话拨号、ISDN（一线通）、ADSL（网络快车）等其它方式而统一市场。各大电信公司、宽带运营服务商、系统集成商在宽带网接入市场之间的竞争加剧，可以毫不夸张地说是一场“宽带争夺战”，也有人就干脆说是“新的烧钱运动”。

　　宽带前途无量。宽带为信息家电与互联网的沟通搭建了最好的平台，宽带接入智能家庭将有美好的前景；但竞争已很激烈，且起步，远没到收获的季节。作为普通的城市家庭用户来说，仍然很难真正体会到这场宽带运动给家庭生活带来的影响，大多数人都是一个茫然的旁观者，少数已安装了宽带网的家庭还是未真正体味到应用乐趣。因为增值服务不全(主要是内容服务)，因为宽带网的配套工程没上(如智能家居)，与媒体、接入商、地产商宣传的相去甚远，所以对宽带网并不满意。同时，采用何种宽带接入方式，还应该因地制宜。

　　“最后10米”指的就是宽带智能化住宅内部的网络布线系统。怎么样才能解决“最后一公里”的宽带接入早已成为业内人士普遍关心的问题，而更现实、更重要的“最后10米”解决方案却往往被冷落或忽视了。为解决“最后10米”的问题，智能家居管理系统应运而生。现代家庭娱乐、通信、安防的需求一直增长和提高，人们要上网，要在家办公，需要网络。家庭布线成为迫切的需求，使规范的家用布线系统慢慢的变成为继水、电、气之后第四种必不可少的家庭基础设施。随着时下人们生活水平的提高，在不久的将来，没有布线的房屋就象没有通水、通电、通气一样不可思议了，家庭布线会变得和水、电、气一样必不可少。现在的“宽带信息化社区”，还需要智能家居系统吗？通俗来讲，前者是“神经中枢”，智能家居系统则是“神经末梢”。简而言之，智能家居系统是前者在家庭里的延伸。“最后10米”解决好了，智能家居系统才真正、彻底解决“宽带到房间”、“宽带到桌面”的问题。

　　“智能化住宅”提供的是商品化住宅产品，是面向社会的个人家庭销售。智能化住宅与智能大厦相比，其市场化特征更为突出。因此，在项目开发规划设计之初，市场定位必须准确，向哪些人提供什么档次的住宅？进而确定提供哪些智能化功能？否则不是功能过剩、就是功能不到位。

　　智能化住宅的建设必须坚持“经济性”、“可靠性”、“开放性”和“可持续发展性”4项原则。其中“经济性”是关键。提出智能化住宅不适合我国目前国情的重要一点是：“目前，我国仍是一个发展中国家，很富裕的家庭不多，房价是购房者考虑的首要因素。高造价的智能化住宅给住户不能带来明显的实惠，将很难受欢迎。”因为智能化住宅实质是商品，我们在进行功能设计、技术路线选择、设备配置时，必须由市场定位确定功能需求，遵循“技术和功能匹配、设备和技术匹配、设备和设备匹配”，其中一定要处理好由于智能化系统而增加的房价尺度。根据以往的经验，一般中高档住宅的智能化系统造价控制在50~100元/m2为宜。

　　实现智能化系统的“可靠性”、“开放性”和“可持续发展性”，关键问题是设计好住宅的智能化小区系统三大平台，即：智能化系统的物理平台——综合布线系统、技术平台——计算机网络、操作平台——现场控制总线。遍布小区的安防系统、现代通讯系统、计算机网络和有线电视系统、物业管理服务系统等等，以及“VOD”点播，“一卡通服务”、“电子商务”等等，都要求智能化住宅必须具备一个开放性的结构，可满足系统的可持续发展的要求。对智能化住宅物理平台——综合布线系统的设计，选择“三网合一”和“一网多功能”是明智之举。目前计算机网和有线电视网以及电信网的“三网合一”，或者加上现场控制总线的“一网多功能”技术和设备都已经成熟，到了实际应用阶段，而且可大大降低工程造价和技术风险，提高经济性和增加可靠性。当智能化住宅规模较小或者智能化系统要求不高时，采用“混合结构化布线”比较经济。不能盲目追求所谓的“5类”、“超5类”、甚至“6类”布线系统。

　　选择好的住宅智能化系统操作平台——现场控制总线最为重要！根据笔者的经验，无论是多么高档的小区，大可不必一次将全部智能化系统功能上齐，而选择“一次整体规划设计、分步建设到位”的策略最为科学和经济。那么选择一个开放性的现场控制总线将是关键的关键。笔者认为目前各类现场工业控制总线往往都太偏于工业控制的实时性，过于封闭和价格普遍偏高；而采用通常的485总线又满足不了日益发展的网络通信要求。因此，发展家庭控制总线是一个必然结果。

　　设计建设好智能化住宅三大平台可以使小区智能化系统形成一个开放式结构，方便地根据住户的需求分别有选择的分步上各个子系统，逐步完善园区的智能化系统功能。因此，具体在房间内设计几个电话、电视插座，可以参照“建设大纲”、“设计导则”的规定，或者根据房屋的市场定位、功能定位，即用户的实际需求来设计。而对于一座智能化住宅的设计者来说，最为重要的是设计选择好上述三大平台，使其真正的实现智能化系统集成。

　　国家对智能化住宅的建设十分重视，建设部先后于1999年4月和12月分别两次下发《全国住宅小区智能化技术示范工程工作大纲》和《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》，对智能化住宅建设进行规范指导。建设部还于1998年10月和1999年4月分别下发《关于建立建筑智能化系统工程和系统集成专项资质及开展试点工作的通知》和《关于印发建设部建筑设计院等单位建筑智能化系统专项工程设计资质（试点）及有关问题意见的通知》，对智能建筑市场进行进一步的规范。国家建设部甚至下文制定出评定一星、二星、三星级的标准，并于今年的一月底组织制订的国家行业标准《住宅小区智能化系统技术导则》几经易稿，也应该在最近出台。可见用心良苦，政府给了智能小区建设最大的支持。

　　但是由于智能化住宅建设是把诸多与我们正常的生活相关的事情都集成在一个智能化系统中，势必与传统的行业条条管理发生矛盾。比如智能化住宅建设希望能够按统一规划实现小区的“三表出户”，解决好住户的用电、水费和煤气费的自动计量和收费问题，这与传统行业收费和行政管理不协调。再比如智能化住宅建设希望可以实现住宅的“三网合一”，把住宅的电话通讯网、有线电视网和计算机网统一在一起，并实现更高层次上的服务，比如：“电子商务”、“VOD点播”等，但是这些需要得到传统行业管理部门的认可。根据笔者这几年的实践，推进智能化住宅的智能化系统建设已经不存在大的技术方面障碍，最大的障碍恰恰是来自政府的有关行业管理部门。这其中开发商和设计工作者的苦衷是有目共睹的。一个经济性、技术性都非常好的“两网合一”方案，由于得不到有线电视部门的认可被冠冕堂皇的封杀。建议政府能够有一个在更高层次上的协调法规出台，包括调整收费标准，减轻开发商的负担。

　　目前各地房地产开发商对智能小区建设的青睐是有其深刻的市场因素的，智能化住宅和智能小区建设市场的火爆是一种市场行为，必将进一步被市场所认同。政府的正确引导将有利于智能小区的建设规范化和科学化。市场是一把双刃剑，它会自动砍掉那些走火入魔的、不适合中国国情的智能化住宅。

　　大力推进智能化住宅的建设比较符合中国国情，一方面能够节省土地，另一方面便于加强城市规划和管理。作为一个智能建筑规划设计工作者，目前最迫切的任务是如何使智能化住宅设计的功能设定恰到好处、技术路线恰如其分，使智能住宅产品得到市场的最大认同。让我们迎接我国的智能化住宅建设春天的到来！

　　[1] 陈龙编著、居住小区智能化系统与技术、北京：中国建筑工业出版社，2001

　　[2] 日本安全防范产品协会标准资料选编TC100标准化技术委员会。2001

　　[3] 建设部、智能建筑规划设计标准(GB/T50314—2000)、北京：中国计划出版社，2000

　　[4] 中国工程建设标准化协会、城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范(CECS199：2000)

　　[5] 建设部、住宅设计远东(GB50096—99)、北京：中国建筑工业出版社，1999

　　[7] 罗振侯、汪浩栋编著。计算机上网技巧，科学技术普及出版社，2003.7