六、智能家居各子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀研究
智能家居研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)眾多,行業(yè)中不乏海爾、美的、松下、三星等知名品牌的參與。但由于市場認可度低,產(chǎn)品技術(shù)不成熟,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,尤其是沒有形成統(tǒng)一的技術(shù)框架和標(biāo)準(zhǔn),各個品牌的設(shè)備自成一派,各種產(chǎn)品難以互聯(lián)互通。且消費者的智能家居系統(tǒng)出現(xiàn)問題,需要更換配件時,只能選擇之前使用的同一品牌的產(chǎn)品,不能更換其他廠家的產(chǎn)品,這給消費者帶來諸多不便,從而使得智能家居產(chǎn)品和系統(tǒng)僅僅停留在體驗階段,無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?;1竟?jié)將對智慧家居主要的幾個子系統(tǒng)進行標(biāo)準(zhǔn)梳理。
6.1 照明子系統(tǒng)
用于家居智能照明的產(chǎn)品有很多,如LED球泡燈、雙端LED燈、LED反射燈、筒燈、面板燈和吸頂燈等,由于適用標(biāo)準(zhǔn)略有不同,表3以自鎮(zhèn)流LED燈為例,整理了智能家居照明子系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
6.2安防子系統(tǒng)
安防子系統(tǒng)包括門鎖、攝像頭和災(zāi)害監(jiān)測(漏水、漏電、漏氣)等,相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有以下6個:
1)YD/T 1666-2007遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全技術(shù)要求;
2)YD/T 1806-2008基于IP的遠程視頻監(jiān)控設(shè)備技術(shù)要求;
3)GA/T 645-2006視頻安防監(jiān)控系統(tǒng) 變速球型攝像機;
4)GB 4715-2005點型感煙火災(zāi)探測器;
5)GB 4716-2005點型感溫火災(zāi)探測器;
6)GB 4717-2005火災(zāi)報警控制器;
6.3 黑色家電子系統(tǒng)
黑色家電,大多指彩電、音響、照相機這類可以為人們提供娛樂生活的產(chǎn)品。黑色家電交互數(shù)據(jù)量大,需要高速的通信協(xié)議,一般采用WiFi。由于產(chǎn)品種類不同,適用標(biāo)準(zhǔn)略有不同,本小節(jié)以電視機為例,梳理了黑色家電的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),見表
6.5傳感器子系統(tǒng)
與4.5節(jié)一樣,智能家居傳感器主要有以下7個標(biāo)準(zhǔn):
1)GB/T 7665-2005傳感器通用術(shù)語;
2)GB/T 30269.2-2013信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)第2部分術(shù)語;
3)GB 10408.5-2000入侵探測器第五部分-室內(nèi)用被動紅外線探測器;
4)GB 10408.6-2009微波和被動紅外復(fù)合入侵探測器;
5)GB/T 30269.701-2014信息技術(shù)傳感器網(wǎng)絡(luò)第701部分:傳感器接口:信號接口;
6)GB/T 15478-2015壓力傳感器性能試驗方法;
7)GB/T 15768-1995電容式濕敏元件與濕度傳感器總規(guī)范。
6.6通信子系統(tǒng)
智能家居通信,從通信接入方式上,也可以分為有線通信方式和無線通信方式。
有線通信主要方式為:PLC,DALI,DMX512,KNX/EIB,BACNeT,RS-485和Ethernet。
無線通信主要方式為:ZigBee,WiFi,Bluetooth,thread,Enocean、Z-Wave和NB-IoT。
本節(jié)主要對以下常用的13個通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)(或者稱之為通信規(guī)范)和3個自定義的通信協(xié)議進行梳理:
1)PLC(電力線載波):GB/Z 20177.1-2006 控制網(wǎng)絡(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范 第1部分:協(xié)議規(guī)范;GB/Z 20177.2-2006控制網(wǎng)絡(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范第2部分:電力線信道規(guī)范;GB/Z 20177.3-2006 控制網(wǎng)絡(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范第3部分:自由拓撲雙絞線信道規(guī)范;GB/Z 20177.4-2006控制網(wǎng)絡(luò)LONWORKS技術(shù)規(guī)范第4部分:基于隧道技術(shù)在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的規(guī)范;
2)DALI(數(shù)字可尋址照明接口):
3)DALI 1:GB/T 30104系列( 共12個),等同采用IEC62386 1.0 版本;DALI 2:IEC 62386 2.0版 本,目前已發(fā)布IEC 62386-101, 102, 103, 201, 207, 208, 209, 216, 217,218, 222, 224, 301, 302, 303, 304, 332, 333等18個標(biāo)準(zhǔn),相應(yīng)的國標(biāo)正在制修訂中。DMX512(美國舞臺燈光協(xié)會發(fā)布的一種燈光控制器與燈具設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)):WH/T 32-2008DMX 512-A燈光控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議;
4)KNX: GB/T 20965-2013控制網(wǎng)絡(luò)HBES技術(shù)規(guī)范住宅和樓宇控制系統(tǒng);
5)BACNet(樓宇自動控制網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信協(xié)議):GB/T 28847.1-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第1部分:概述;GB/T 28847.2-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第2部分:硬件;GB/T 28847.3-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第3部分功能;
6)RS-485: TIA/EIA-485-A,485 總線標(biāo)準(zhǔn);
7)Ethernet: IEEE 802.3, IEEE 802.11以太網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn),無線局域網(wǎng)系列標(biāo)準(zhǔn);
8)ZigBee:IEEE 802.15.4通信協(xié)議,GB/T 15629.15-2010信息技術(shù)系統(tǒng)間遠程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求第15部分:低速無線個域網(wǎng) (WPAN) 媒體訪問控制和物理層規(guī)范(修改采用IEEE 802.15.4:2006);
9)WiFi:IEEE 802.11a/b/g/n通信協(xié)議;無應(yīng)用層協(xié)議;Allseen 聯(lián)盟成立智能照明工作組,正在定義應(yīng)用層協(xié)議;
10)Bluetooth: IEEE 802.15.1:物理層和MAC層規(guī)范;無應(yīng)用層協(xié)議。
11)thread:IEEE 802.15.4:物理層和MAC層規(guī)范;采用IETF定義的 6lowpan適配協(xié)議;沒有定義應(yīng)用層協(xié)議,應(yīng)用層協(xié)議可以采用其他標(biāo)準(zhǔn)組織定義的協(xié)議比如Zigbee,Alljoyn,IPSO等;
12)Enocean:使用能量采集技術(shù)的無線通信標(biāo)準(zhǔn);規(guī)范了協(xié)議棧中最底3層:物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層的通訊協(xié)議;ISO/IEC14543-3-10:2012Information technology-Home electronic system (HEs)architecture-Part 3-10: Wireless short-packet(WsP) protocol optimised for energy harvesting -Architecture and lower layer protocols;ISO/IEC 14543-3-11:2016 Information technology-Home electronic system (HEs)architecture-Part 3-11: Frequency modulated wireless short-packet (FMWsP) protocol optimized for energy harvesting - Architecture and lower layer protocols;
13)Z-Wave:工作頻段為908.42 MHZ( 美國 ),868.42MHZ( 歐洲 ),數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kbps;始終專注于家庭應(yīng)用,協(xié)議結(jié)構(gòu)相對簡單;相對封閉;
3個自定義通信協(xié)議:
1) 國家能源局發(fā)布的DL/T 1398.41-2014智能家居系統(tǒng)第4-1部分:通信協(xié)議 - 服務(wù)中心主站與家庭能源網(wǎng)關(guān)通信;
2) 國家能源局發(fā)布的DL/T 1398.42-2014智能家居系統(tǒng)第4-2部分:通信協(xié)議-家庭能源網(wǎng)關(guān)下行通信;
3) 中國智能家居產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的CSHIA-FCGW-01智能家居產(chǎn)品互聯(lián)互通中間件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
七、智慧家居標(biāo)準(zhǔn)體系框架探討
智能家居是一個多行業(yè)交叉覆蓋的系統(tǒng)工程,各設(shè)備廠家按照不同的接口標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議生產(chǎn)設(shè)備,其結(jié)果是不同設(shè)備之間的互聯(lián)、互通變得非常困難。因此,建立共同遵循的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議是發(fā)展智能家居必須首先解決的問題 。本節(jié)在梳理智能家居各子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,參考照明行業(yè) 和其他行業(yè) 的標(biāo)準(zhǔn)體系以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn) ,提出了智能家居系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框圖,如圖6所示。智能家居系統(tǒng)包括了照明、窗簾、白色家電、黑色家電、安防、能源管理、環(huán)境監(jiān)測、健康管理、通信和軟件等子系統(tǒng)。
八、小結(jié)
智慧路燈已成為智慧城市的重要發(fā)展趨勢,而智慧路燈的建設(shè)是一項長期的、復(fù)雜的系統(tǒng)工程,從技術(shù)上來看,智慧路燈是多學(xué)科多領(lǐng)域交叉融合的產(chǎn)品;從管理上來看,它涵蓋市政、交通、公共安全、環(huán)境和照明等多個方面;從服務(wù)上來看,它可以提供大數(shù)據(jù)采集分析處理、公共信息發(fā)布、導(dǎo)航定位和無線上網(wǎng)服務(wù)。其中,標(biāo)準(zhǔn)化是支撐智慧路燈建設(shè)的重要手段,標(biāo)準(zhǔn)化可以有效規(guī)范智慧路燈的規(guī)劃、設(shè)計、建設(shè)、運行及設(shè)備制造,促進技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化,避免資源浪費和重復(fù)投入。
智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用,涉及的行業(yè)很廣泛;各行業(yè)之間、用戶之間有較強的相對獨立性,使得基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居在現(xiàn)有的架構(gòu)下,沒用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)可以遵循,存在終端和網(wǎng)絡(luò)配合欠佳、重復(fù)開發(fā)現(xiàn)象嚴(yán)重、行業(yè)用戶開發(fā)和維護成本居高不下、各類應(yīng)用無法有效管理、服務(wù)質(zhì)量無保證等問題,這在一定程度上制約了智能家居的快速推廣和規(guī)?;l(fā)展 。
因此,本文在在梳理智慧路燈和智能家居各子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,參考照明行業(yè)和其他行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn),首次提出了智慧路燈和智能家居系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架,為有待制訂的智慧照明標(biāo)準(zhǔn)指明了方向,旨在為建立完整的智慧照明標(biāo)準(zhǔn)體系提供指南。
值得一提的是,標(biāo)準(zhǔn)體系的編制是動態(tài)的,雖然目前的標(biāo)準(zhǔn)體系框架考慮了近期和長遠的需求,但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,也應(yīng)該實時進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,這樣才能日臻完善 。
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