一、引言
1.1 智能建筑家居系統的產生背景
智能住宅是近幾年產生并迅速崛起的一種新型住宅，而家居的智能化是其最重要最基本的內容，它是建筑藝術、生活理念與信息技術、電子技術等現代技術的完善綜合。
家居的智能化為住戶提供了一種更加安全、舒適、方便、快捷和開放的智能化、信息化的生活空間。它不僅已經成為一個國家經濟實力和科學技術的綜合標志之一，而且也是人類社會住宅發展的必然趨勢。
1.2 智能家居系統的功能
智能家居一般是指將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭保安裝置，通過家庭總線技術連接到一個智能家庭控制器上，并把其中的一些設備和裝置通過家庭網關接入互聯網，以實現其現場和遠程實時監視、控制、家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住戶及環境的和諧與協調。
智能家居系統一般具有如下功能：
⑴ 家庭聯網功能：通過智能家居控制器的 HUB 功能，可接入電腦組建家庭局域網，并可同時使用一個賬號上寬帶網，節省費用。支持家庭網絡綜合布線，避免今后增加電腦卻沒布線的煩惱，特別適合遠程購物、遠程教學及遠程醫療、家庭辦公、娛樂和未來信息家電上網的需求；
(2)防盜報警功能：通過接入各種紅外探頭、門磁開關，并可根據需要隨時布防撤防，相當于安裝了電子保籠、電子窗和電子防盜門，可以快速探知并警告闖入的不法分子，保衛人們的生命和財產安全；
(3)防災報警功能：通過接入煙霧探頭、瓦斯探頭和水浸探頭，全天候 24 小時監控可能發生的火災、煤氣泄漏和溢水漏水，并可在發生報警時聯動關閉氣閥、水閥，為家庭構建堅實的安全屏障；
(4)遠程控制功能：利用電話或手機可在辦公室或其他地點進行遠程控制家庭電器開關及布撤防等，如下班前利用電話打開家里的空調，回到家后便可享受溫暖如春的環境；
二、智能建筑家居系統的相關技術及其發展
2.1 智能建筑家居系統的系統結構
智能家居系統由家庭網關、家庭局域網、家庭設備等部分組成。相互的結構關系如圖所示。
圖1-1
由圖1-1可以發現，家庭網絡是智能家居系統的聯系樞紐。沒有家庭網絡，其他部分就處于孤立的的狀態，系統的功能大都無法實現，所以家庭局域網的設計是構建智能家庭系統的前提和基礎。組網的參照 OSI(Open System Interconnection)的網絡模式，可以簡單地把欲實現上述功能的家庭網絡分為如下四層模式。相應的家庭網絡的協議標準可以分為兩種情況:1、2 層的協議規范可以叫做底層協議規范，中間件層（3 層)協議規范和 IV 層（4 層)規范可以稱作高層協議規范。
2.2 智能建筑家居系統的通訊媒體技術
家庭網絡的通訊主要是以物理媒體層的實際電磁信號為主要傳輸載體，所以物理媒體層傳輸介質是整個家居網絡的物質基礎。因而家庭網絡的通訊媒體的選用是很重要的。目前，家庭網絡的通訊媒體主要有以太網(雙絞線)、電話線、電力線、紅外線、電纜和光纖等幾種，但當前主要以雙絞線、電話線和電力線為主，家庭無線網絡將以其靈活方便和可移動計算的特點而成為未來發展的方向。
2.2.1 有線通訊技術
有線通訊方式主要利用家庭中的電力載波、總線技術等方式進行通訊。
(1) 電力載波
x10是一種國際通用的智能家居電力載波協議（即一種通訊“語言”），用這種“語言”的兼容產品可以通過電力線相互“說話”，無需重新布線，被控制的電器可多達256路。低廉的價格、上千種的產品以及簡單的設置方式可以使您迅速進入智能家居時代。
X-10是以50Hz或（60Hz）為載波，再以120KHz的脈沖為調變波（Modulating Wave），發展出來的數位控制技術，并制定出一套控制規格，是以電力線為連接介質對電子設備進行遠程控制的通訊協議。在許多國家已廣泛的應用于家庭安全監控、家用電器控制、室內照明控制、背景音樂控制和住宅儀表數字讀取等方面。該系統的特點有：安裝施工簡便，系統調試比較簡單；可用于舊房子改造工程，新房子裝修工程；系統穩定、可靠、安全；使用方便，操作簡單；具有系統擴展功能；產品價位比較底。
(2) 總線技術
總線技術在智能家居行業當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。消費電子總線技術是美國電子工業協會（EIA）于1984年4月開始組織開發出的家居網絡標準，于1992年正式推出，并定義為IS-60/EIA-600標準。參與研究開發（CEBus）的公司多達幾百家，像IBM、Bell、Panasonic、Sony等都是它的會員。CEBus是一個較完整的開放系統，并要求控制信號在所有的介質中都要以相同速度（10kbit/s）傳送，從而有效的避免了信號傳輸中可能出現的“瓶頸”問題。但由于CE Bus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。
2.2.2 無線通訊技術
家庭網絡無線通訊方式主要集中于紅外線、無線射頻、ZigBee三種技術的應用。
(1)紅外線
隨著電子技術的發展，紅外遙控己廣泛應用于家用電器、安全保衛、工業控制以及人們日常生活等方方面面。紅外遙控調制簡單，易于編碼，可實現多路控制，成熟的紅外線遙控技術與微處理器結合，擴大了紅外技術的應用范圍。紅外遙控的主要問題是紅外線無法穿透墻壁，應用受到空間的限制，因此只適合作為家庭網絡的輔助通訊媒體。
(2)無線射頻
無線射頻技術的成熟性在很多應用領域已經得到了驗證。與其它方式的家庭網絡系統相比，無線系統的費用較為昂貴，一方面，是因為要有專門的較大功率的收發器；另一方面，是要用數字信號處理芯片過濾來自其它設備的干擾。當前無線局域網有多種技術標準，因不同廠家產品不能互操作而給其市場拓展帶來限制。三個最有潛力的無線技術是:IEEE802.11 協議、共享無線接入協議(SWAP)和藍牙技術。
(3)ZigBee
ZigBee技術，它是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，符合IEEE802.15.4協議，是IEEE工作組專門為家庭短距離通訊制定的新標準。
ZigBee技術的主要優點有：(1)省電：兩節五號電池可使用長達六個月到兩年左右的時間;(2)可靠;采用了碰撞避免機制;(3)成本低;(4)安全：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用AES-128，各種應用可以靈活確定其安全屬性。ZigBee技術的特點完全符合家庭網絡通訊的需要，因此選擇ZigBee技術構建智能家居無線網絡系統。
2.3 智能建筑家居系統的 Internet 技術
我國接入網的建設始于90年代中期,到目前為止,網上運行的接入網設備絕大部分是窄帶接入系統。近幾年,Internet 以驚人的速度迅猛發展,隨著其服務內容的增多,用戶對數據傳送速率的需求也日益增加。目前,智能家居接入Internet的方式主要有以下幾種:局域網專線接人、ADSL接入、CableModem接入等。
1.1 智能建筑家居系統的產生背景
智能住宅是近幾年產生并迅速崛起的一種新型住宅，而家居的智能化是其最重要最基本的內容，它是建筑藝術、生活理念與信息技術、電子技術等現代技術的完善綜合。
家居的智能化為住戶提供了一種更加安全、舒適、方便、快捷和開放的智能化、信息化的生活空間。它不僅已經成為一個國家經濟實力和科學技術的綜合標志之一，而且也是人類社會住宅發展的必然趨勢。
1.2 智能家居系統的功能
智能家居一般是指將家庭中各種與信息相關的通信設備、家用電器和家庭保安裝置，通過家庭總線技術連接到一個智能家庭控制器上，并把其中的一些設備和裝置通過家庭網關接入互聯網，以實現其現場和遠程實時監視、控制、家庭事務性管理，并保持這些家庭設施與住戶及環境的和諧與協調。
智能家居系統一般具有如下功能：
⑴ 家庭聯網功能：通過智能家居控制器的 HUB 功能，可接入電腦組建家庭局域網，并可同時使用一個賬號上寬帶網，節省費用。支持家庭網絡綜合布線，避免今后增加電腦卻沒布線的煩惱，特別適合遠程購物、遠程教學及遠程醫療、家庭辦公、娛樂和未來信息家電上網的需求；
(2)防盜報警功能：通過接入各種紅外探頭、門磁開關，并可根據需要隨時布防撤防，相當于安裝了電子保籠、電子窗和電子防盜門，可以快速探知并警告闖入的不法分子，保衛人們的生命和財產安全；
(3)防災報警功能：通過接入煙霧探頭、瓦斯探頭和水浸探頭，全天候 24 小時監控可能發生的火災、煤氣泄漏和溢水漏水，并可在發生報警時聯動關閉氣閥、水閥，為家庭構建堅實的安全屏障；
(4)遠程控制功能：利用電話或手機可在辦公室或其他地點進行遠程控制家庭電器開關及布撤防等，如下班前利用電話打開家里的空調，回到家后便可享受溫暖如春的環境；
二、智能建筑家居系統的相關技術及其發展
2.1 智能建筑家居系統的系統結構
智能家居系統由家庭網關、家庭局域網、家庭設備等部分組成。相互的結構關系如圖所示。
圖1-1
由圖1-1可以發現，家庭網絡是智能家居系統的聯系樞紐。沒有家庭網絡，其他部分就處于孤立的的狀態，系統的功能大都無法實現，所以家庭局域網的設計是構建智能家庭系統的前提和基礎。組網的參照 OSI(Open System Interconnection)的網絡模式，可以簡單地把欲實現上述功能的家庭網絡分為如下四層模式。相應的家庭網絡的協議標準可以分為兩種情況:1、2 層的協議規范可以叫做底層協議規范，中間件層（3 層)協議規范和 IV 層（4 層)規范可以稱作高層協議規范。
2.2 智能建筑家居系統的通訊媒體技術
家庭網絡的通訊主要是以物理媒體層的實際電磁信號為主要傳輸載體，所以物理媒體層傳輸介質是整個家居網絡的物質基礎。因而家庭網絡的通訊媒體的選用是很重要的。目前，家庭網絡的通訊媒體主要有以太網(雙絞線)、電話線、電力線、紅外線、電纜和光纖等幾種，但當前主要以雙絞線、電話線和電力線為主，家庭無線網絡將以其靈活方便和可移動計算的特點而成為未來發展的方向。
2.2.1 有線通訊技術
有線通訊方式主要利用家庭中的電力載波、總線技術等方式進行通訊。
(1) 電力載波
x10是一種國際通用的智能家居電力載波協議（即一種通訊“語言”），用這種“語言”的兼容產品可以通過電力線相互“說話”，無需重新布線，被控制的電器可多達256路。低廉的價格、上千種的產品以及簡單的設置方式可以使您迅速進入智能家居時代。
X-10是以50Hz或（60Hz）為載波，再以120KHz的脈沖為調變波（Modulating Wave），發展出來的數位控制技術，并制定出一套控制規格，是以電力線為連接介質對電子設備進行遠程控制的通訊協議。在許多國家已廣泛的應用于家庭安全監控、家用電器控制、室內照明控制、背景音樂控制和住宅儀表數字讀取等方面。該系統的特點有：安裝施工簡便，系統調試比較簡單；可用于舊房子改造工程，新房子裝修工程；系統穩定、可靠、安全；使用方便，操作簡單；具有系統擴展功能；產品價位比較底。
(2) 總線技術
總線技術在智能家居行業當中，目前可以算是應用最為廣泛的一種技術手段。消費電子總線技術是美國電子工業協會（EIA）于1984年4月開始組織開發出的家居網絡標準，于1992年正式推出，并定義為IS-60/EIA-600標準。參與研究開發（CEBus）的公司多達幾百家，像IBM、Bell、Panasonic、Sony等都是它的會員。CEBus是一個較完整的開放系統，并要求控制信號在所有的介質中都要以相同速度（10kbit/s）傳送，從而有效的避免了信號傳輸中可能出現的“瓶頸”問題。但由于CE Bus接口技術比較復雜，價錢非常昂貴，因此CEBus在中國的應用也不多見。
2.2.2 無線通訊技術
家庭網絡無線通訊方式主要集中于紅外線、無線射頻、ZigBee三種技術的應用。
(1)紅外線
隨著電子技術的發展，紅外遙控己廣泛應用于家用電器、安全保衛、工業控制以及人們日常生活等方方面面。紅外遙控調制簡單，易于編碼，可實現多路控制，成熟的紅外線遙控技術與微處理器結合，擴大了紅外技術的應用范圍。紅外遙控的主要問題是紅外線無法穿透墻壁，應用受到空間的限制，因此只適合作為家庭網絡的輔助通訊媒體。
(2)無線射頻
無線射頻技術的成熟性在很多應用領域已經得到了驗證。與其它方式的家庭網絡系統相比，無線系統的費用較為昂貴，一方面，是因為要有專門的較大功率的收發器；另一方面，是要用數字信號處理芯片過濾來自其它設備的干擾。當前無線局域網有多種技術標準，因不同廠家產品不能互操作而給其市場拓展帶來限制。三個最有潛力的無線技術是:IEEE802.11 協議、共享無線接入協議(SWAP)和藍牙技術。
(3)ZigBee
ZigBee技術，它是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術，符合IEEE802.15.4協議，是IEEE工作組專門為家庭短距離通訊制定的新標準。
ZigBee技術的主要優點有：(1)省電：兩節五號電池可使用長達六個月到兩年左右的時間;(2)可靠;采用了碰撞避免機制;(3)成本低;(4)安全：ZigBee提供了數據完整性檢查和鑒權功能，加密算法采用AES-128，各種應用可以靈活確定其安全屬性。ZigBee技術的特點完全符合家庭網絡通訊的需要，因此選擇ZigBee技術構建智能家居無線網絡系統。
2.3 智能建筑家居系統的 Internet 技術
我國接入網的建設始于90年代中期,到目前為止,網上運行的接入網設備絕大部分是窄帶接入系統。近幾年,Internet 以驚人的速度迅猛發展,隨著其服務內容的增多,用戶對數據傳送速率的需求也日益增加。目前,智能家居接入Internet的方式主要有以下幾種:局域網專線接人、ADSL接入、CableModem接入等。
