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     六、智能家居各子系統標準現狀研究

     智能家居研發和生產的企業眾多，行業中不乏海爾、美的、松下、三星等知名品牌的參與。但由于市場認可度低，產品技術不成熟，產品質量不穩定，尤其是沒有形成統一的技術框架和標準，各個品牌的設備自成一派，各種產品難以互聯互通。且消費者的智能家居系統出現問題，需要更換配件時，只能選擇之前使用的同一品牌的產品，不能更換其他廠家的產品，這給消費者帶來諸多不便，從而使得智能家居產品和系統僅僅停留在體驗階段，無法實現產業化、規模化。本節將對智慧家居主要的幾個子系統進行標準梳理。

     6.1 照明子系統

     用于家居智能照明的產品有很多，如LED球泡燈、雙端LED燈、LED反射燈、筒燈、面板燈和吸頂燈等，由于適用標準略有不同，表3以自鎮流LED燈為例，整理了智能家居照明子系統的相關標準。

     6.2安防子系統

     安防子系統包括門鎖、攝像頭和災害監測(漏水、漏電、漏氣)等，相關的標準有以下6個：

     (1)YD/T 1666-2007遠程視頻監控系統的安全技術要求;

     (2)YD/T 1806-2008基于IP的遠程視頻監控設備技術要求;

     (3)GA/T 645-2006視頻安防監控系統 變速球型攝像機;

     (4)GB 4715-2005點型感煙火災探測器;

     (5)GB 4716-2005點型感溫火災探測器;

     (6)GB 4717-2005火災報警控制器;

     6.3 黑色家電子系統

     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品。黑色家電交互數據量大，需要高速的通信協議，一般采用WiFi。由于產品種類不同，適用標準略有不同，本小節以電視機為例，梳理了黑色家電的相關標準，見表4：

     6.5傳感器子系統

     與4.5節一樣，智能家居傳感器主要有以下7個標準：

     (1)GB/T 7665-2005傳感器通用術語;

     (2)GB/T 30269.2-2013信息技術傳感器網絡第2部分術語;

     (3)GB 10408.5-2000入侵探測器第五部分-室內用被動紅外線探測器;

     (4)GB 10408.6-2009微波和被動紅外復合入侵探測器;

     (5)GB/T 30269.701-2014信息技術傳感器網絡第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范。

    6.6通信子系統

     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。

本節主要對以下常用的13個通信協議的標準(或者稱之為通信規范)和3個自定義的通信協議進行梳理：

     (1)PLC(電力線載波):GB/Z 20177.1-2006 控制網絡LONWORKS技術規范 第1部分：協議規范;GB/Z 20177.2-2006控制網絡LONWORKS技術規范第2部分：電力線信道規范;GB/Z 20177.3-2006 控制網絡LONWORKS技術規范第3部分：自由拓撲雙絞線信道規范;GB/Z 20177.4-2006控制網絡LONWORKS技術規范第4部分：基于隧道技術在IP信道上傳輸控制網絡協議的規范;

     (2)DALI(數字可尋址照明接口)：

     (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個標準，相應的國標正在制修訂中。DMX512(美國舞臺燈光協會發布的一種燈光控制器與燈具設備進行數據傳輸的標準)：WH/T 32-2008DMX 512-A燈光控制數據傳輸協議;

     (4)KNX: GB/T 20965-2013控制網絡HBES技術規范住宅和樓宇控制系統;

     (5)BACNet(樓宇自動控制網絡數據通信協議):GB/T 28847.1-2012建筑自動化和控制系統第1部分：概述;GB/T 28847.2-2012建筑自動化和控制系統第2部分：硬件;GB/T 28847.3-2012建筑自動化和控制系統第3部分功能;

     (6)RS-485: TIA/EIA-485-A，485 總線標準;

     (7)Ethernet: IEEE 802.3, IEEE 802.11以太網系列標準，無線局域網系列標準;

     (8)ZigBee：IEEE 802.15.4通信協議，GB/T 15629.15-2010信息技術系統間遠程通信和信息交換局域網和城域網特定要求第15部分：低速無線個域網 (WPAN) 媒體訪問控制和物理層規范(修改采用IEEE 802.15.4：2006);

     (9)WiFi：IEEE 802.11a/b/g/n通信協議;無應用層協議;Allseen 聯盟成立智能照明工作組，正在定義應用層協議;

     (10)Bluetooth: IEEE 802.15.1：物理層和MAC層規范;無應用層協議。

     (11)thread:IEEE 802.15.4：物理層和MAC層規范;采用IETF定義的 6lowpan適配協議;沒有定義應用層協議，應用層協議可以采用其他標準組織定義的協議比如Zigbee，Alljoyn，IPSO等;

     (12)Enocean:唯一使用能量采集技術的無線通信標準;規范了協議棧中最底3層：物理層、數據鏈路層和網絡層的通訊協議;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 )，數據傳輸速率為9.6 kbps;始終專注于家庭應用，協議結構相對簡單;相對封閉;

      3個自定義通信協議：

     (1) 國家能源局發布的DL/T 1398.41-2014智能家居系統第4-1部分：通信協議 - 服務中心主站與家庭能源網關通信;

     (2) 國家能源局發布的DL/T 1398.42-2014智能家居系統第4-2部分：通信協議-家庭能源網關下行通信;

     (3) 中國智能家居產業聯盟發布的CSHIA-FCGW-01智能家居產品互聯互通中間件技術標準。

     6.7軟件子系統

     軟件子系統大體可分為嵌入式軟件和管理服務平臺。關于嵌入式軟件，相關標準主要有如下4個：

     (1) GB/T 28169-2011嵌入式軟件C語言編碼規范;

     (2) GB/T 28171-2011嵌入式軟件可靠性測試方法;

     (3) GB/T 28172-2011嵌入式軟件質量保證要求;

     (4) GB/T 30961-2014嵌入式軟件質量度量;

     關于網絡安全，相關標準主要有如下11個：

     (1)GB 17859-1999計算機信息系統安全保護等級劃分準則

     (2)GB/T 25068.1-2012信息技術安全技術IT網絡安全第1部分：網絡安全管理;

     (3)GB/T 25068.2-2012信息技術安全技術IT網絡安全第2部分：網絡安全體系結構;

     (4)GB/T 25068.3-2010信息技術安全技術IT網絡安全第3部分：使用安全網關的網間通信安全保護;

     (5)GB/T 25068.4-2010信息技術安全技術IT網絡安全第4部分：遠程接入的安全保護;

     (6)GB/T 25068.5-2010信息技術安全技術IT網絡安全第5部分：使用虛擬專用網的跨網通信安全保護;

     (7)GB/T 20270-2006信息安全技術網絡基礎安全技術要求;

     (8)GB/T 25069-2010信息安全技術術語;

     (9)GB/T 2887-2000電子計算機場地通用規范;

     (10)GB/T 29234-2012基于公用電信網的寬帶客戶網絡安全技術要求;

     (11)SQL/LSA 004.4-2012 LED路燈智能照明技術規范第4部分：信息安全。

     七、智慧家居標準體系框架探討

     智能家居是一個多行業交叉覆蓋的系統工程，各設備廠家按照不同的接口標準與協議生產設備，其結果是不同設備之間的互聯、互通變得非常困難。因此，建立共同遵循的標準與協議是發展智能家居必須首先解決的問題 [18]。本節在梳理智能家居各子系統標準現狀的基礎上，參考照明行業 [5-11] 和其他行業 [12-14] 的標準體系以及相應的國家標準 [15]，提出了智能家居系統標準體系框圖，如圖6所示。智能家居系統包括了照明、窗簾、白色家電、黑色家電、安防、能源管理、環境監測、健康管理、通信和軟件等子系統。

     八、小結

     智慧路燈已成為智慧城市的重要發展趨勢，而智慧路燈的建設是一項長期的、復雜的系統工程，從技術上來看，智慧路燈是多學科多領域交叉融合的產品;從管理上來看，它涵蓋市政、交通、公共安全、環境和照明等多個方面;從服務上來看，它可以提供大數據采集分析處理、公共信息發布、導航定位和無線上網服務。其中，標準化是支撐智慧路燈建設的重要手段，標準化可以有效規范智慧路燈的規劃、設計、建設、運行及設備制造，促進技術的產業化和商業化，避免資源浪費和重復投入。

     智能家居作為物聯網的重要應用，涉及的行業很廣泛;各行業之間、用戶之間有較強的相對獨立性，使得基于物聯網的智能家居在現有的架構下，沒用統一的標準可以遵循，存在終端和網絡配合欠佳、重復開發現象嚴重、行業用戶開發和維護成本居高不下、各類應用無法有效管理、服務質量無保證等問題，這在一定程度上制約了智能家居的快速推廣和規模化發展 [18]。

     因此，本文在在梳理智慧路燈和智能家居各子系統標準現狀的基礎上，參考照明行業和其他行業的標準體系以及相應的國家標準，首次提出了智慧路燈和智能家居系統標準體系框架，為有待制訂的智慧照明標準指明了方向，旨在為建立完整的智慧照明標準體系提供指南。

     值得一提的是，標準體系的編制是動態的，雖然目前的標準體系框架考慮了近期和長遠的需求，但隨著技術的不斷發展，也應該實時進行適當的調整，這樣才能日臻完善 [12]。