智能家居發(fā)展現(xiàn)狀研究

竇強(qiáng)葛鑫冉述宋東曾杰

（成都理工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都610059）

0 引言

從古至今，家居一直在人類社會(huì)發(fā)展中扮演著重要的角色，它是生活水平的一種象征。家居的變遷也反映人類在科技水平，經(jīng)濟(jì)發(fā)展上的進(jìn)步。智能家居將會(huì)逐漸改變?nèi)祟惖牧?xí)慣，以后智能家居是以住宅為平臺(tái)，綜合利用通信，自動(dòng)控制等技術(shù)，將家居生活有關(guān)的設(shè)施集成。如今的智能家居市場(chǎng)相較于智能手機(jī)或智能穿戴設(shè)備市場(chǎng)來(lái)說(shuō)規(guī)模不大，但增速在一直上漲。而現(xiàn)在，隨著科技水平不斷發(fā)展，生活水平的提升，智能家居雖然目前發(fā)展緩慢，但在不久的將來(lái)勢(shì)必會(huì)成為各大科技公司繼智能手機(jī)，智能穿戴設(shè)備之后的第三戰(zhàn)場(chǎng)。2014年后各大科技公司在這智能家居，物聯(lián)網(wǎng)一領(lǐng)域投入更多資源，其間競(jìng)爭(zhēng)也愈加激烈。由于家居市場(chǎng)的產(chǎn)品種類繁多，在智能化時(shí)所要運(yùn)用的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的附加功能不一樣，或是服務(wù)對(duì)象的不同，我們由此進(jìn)行了對(duì)智能家居的分類。同時(shí)指出了智能家居市場(chǎng)所面臨的因?yàn)榧夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)不一，售價(jià)尚高而導(dǎo)致難以推廣普及的問題，也展望了未來(lái)智能家居市場(chǎng)的美好前景。

1 智能家居發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 市場(chǎng)調(diào)研

市場(chǎng)研究公司Juniper發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2013年全球智能家居市場(chǎng)規(guī)模為330億美元，較2012年的250億美元增加32.0%。同時(shí)該機(jī)構(gòu)還預(yù)測(cè)，2018年全球智能家居市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到710億美元，如果市場(chǎng)規(guī)模能夠保持目前的穩(wěn)定增速，那么在四年之后勢(shì)必將突破這一預(yù)測(cè)值。

2014年初，國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)貿(mào)易與應(yīng)用促進(jìn)協(xié)會(huì)發(fā)布了《2013年度中國(guó)智能家居行業(yè)研究報(bào)告》，報(bào)告中稱，未來(lái)三年，中國(guó)智能家居市場(chǎng)增速會(huì)不斷提升，到2016年預(yù)計(jì)可達(dá)到29.17%，預(yù)測(cè)2017年中國(guó)智能家居行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)80億元。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，到2025年，亞太智能城市的投資總額約為1.04萬(wàn)億美元。英特爾預(yù)測(cè)，在未來(lái)20年里，全球城市將投入41萬(wàn)億美元為物聯(lián)網(wǎng)升級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施，智能家居將從由每個(gè)家庭擴(kuò)展到整個(gè)社區(qū)乃至整座城市。

圖1 中國(guó)智能家居市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

1.2 市場(chǎng)現(xiàn)狀

而2014年成為了智能家居元年。百度指數(shù)顯示，2011年到2014年間，以“智能家居”為關(guān)鍵詞進(jìn)行的搜索次數(shù)上漲了約3倍。2015年微軟在WinHEC發(fā)布會(huì)上表示物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)是Windows10的一個(gè)發(fā)展重點(diǎn)，而智能家居是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的服務(wù)對(duì)象之一。蘋果在2014年發(fā)布了智能家居平臺(tái)HomeKit，2015年CES大會(huì)上，大量的HomeKit設(shè)備參與了展出，智能家居平臺(tái)的配套產(chǎn)品已經(jīng)如雨后春筍般出現(xiàn)。谷歌收購(gòu)了智能家居品牌Nest。三星也早已推出了智能電視，智能洗衣機(jī)，智能鎖在內(nèi)的多種產(chǎn)品。除了傳統(tǒng)科技大公司，中國(guó)的公司在智能家居領(lǐng)域也有動(dòng)作，包括小米，魅族，海爾等不少企業(yè)已經(jīng)發(fā)布了多款智能家居產(chǎn)品。

1.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

但是到目前，智能家居行業(yè)并沒有統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。這是智能家居發(fā)展中的一個(gè)主要瓶頸，并且在關(guān)于智能家居的討論中常常占據(jù)突出位置。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是指家居設(shè)備間的通訊協(xié)議，由于協(xié)議多樣性和不兼容導(dǎo)致智能家居的“碎片化”，與智能家居的設(shè)計(jì)初衷背道而馳。目前而言，無(wú)線技術(shù)與有線技術(shù)相比更占優(yōu)勢(shì)，僅流行的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)就有ZigBee,Z-Wave,藍(lán)牙，WiFi等，它們優(yōu)劣不同，常常令消費(fèi)者在選擇上頭痛不已。這幾種標(biāo)準(zhǔn)里ZigBee是這個(gè)領(lǐng)域的鼻祖，但目前有被Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)取代之勢(shì)。

2 智能家居分類

智能家居領(lǐng)域種類繁多，大到冰箱空調(diào)，小到開關(guān)燈泡。我們從智能家居的功能上對(duì)其進(jìn)行一個(gè)大致分類，主要分為以下三類。

2.1 家居助手

第一類是家居助手，家居助手類產(chǎn)品主要目的是最大程度方便家居生活，可以通俗的解釋為“懶人福利”。這個(gè)領(lǐng)域中的產(chǎn)品種類最多，技術(shù)實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易。比如帶Wi-Fi的智能開關(guān)插座，集路由，網(wǎng)絡(luò)儲(chǔ)存，電源于一身，可供手機(jī)，平板充電，并提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。還有智能掃地機(jī)器人，放在家里它自己就能自動(dòng)掃地，電量快耗盡時(shí)自己去插座充電。也有用手機(jī)作遙控器，控制一個(gè)智能家居遙控器，從而間接在手機(jī)上能使電視機(jī)調(diào)臺(tái)，音箱播放，空調(diào)調(diào)溫，燈泡亮滅。這里詳細(xì)介紹智能鎖，可以輸入密碼開啟或關(guān)閉，也能夠發(fā)送短信短信，同時(shí)它監(jiān)視家庭濕度，室溫，是否煤氣泄漏。一旦裝上這種密碼鎖，不必再離家以后擔(dān)心是否已關(guān)門，客人來(lái)時(shí)自己不在家，家中無(wú)人時(shí)是否出現(xiàn)火災(zāi)，煤氣泄漏等危險(xiǎn)情況，能夠提前預(yù)知危險(xiǎn)情況的發(fā)生，就能夠減少人身與財(cái)產(chǎn)的損失，它的實(shí)現(xiàn)僅僅是在普通的鎖里加上一個(gè)STM32芯片，通過(guò)這個(gè)“中心大腦”收集傳感器傳來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)算法判斷環(huán)境情況是否正常，一旦出現(xiàn)問題可有控制模塊使其中的SIM卡給主人發(fā)送通知短信或直接報(bào)警。上述的家居助手類產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)現(xiàn)與智能鎖差異并不大，大都是利用嵌入式技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，它們集成化越來(lái)越高，體積越來(lái)越小，實(shí)物越來(lái)越少，功能越來(lái)越多，也越強(qiáng)大。以前需要人們自己做的事情，現(xiàn)在人們控制家居讓它自己去做就行了。

2.2 家居健康

第二類是家居健康產(chǎn)品，顯而易見它與用戶的身體健康有關(guān)。這類產(chǎn)品相對(duì)第一類來(lái)說(shuō)種類較少，科技含量更高，價(jià)格也更高。比如一個(gè)智能水杯，它能根據(jù)用戶的飲水量，體質(zhì)，活動(dòng)量，溫度為用戶設(shè)計(jì)最合理的飲水時(shí)間和飲水量，還可以通過(guò)手機(jī)記錄每天飲水情況。而智能電子秤能夠精準(zhǔn)測(cè)出體重，通過(guò)藍(lán)牙傳輸?shù)绞謾C(jī)，分析紀(jì)錄體重變化趨勢(shì)，給出用戶BMI指數(shù)。這方面最典型的產(chǎn)品是空氣凈化器，2014年12月，小米公司發(fā)布了一款空氣凈化器，操作非常簡(jiǎn)單，只需手機(jī)一鍵就可以進(jìn)行模式切換等基本操作，它還能讀懂天氣預(yù)報(bào)，根據(jù)室外空氣質(zhì)量提醒你打開凈化器或開窗通風(fēng)，但CADR(潔凈空氣輸出比率)值406噪音雖符合標(biāo)準(zhǔn)，但還是太大，三檔CADR值190立方米每小時(shí)，也低于專業(yè)凈化器，由此可見，健康類產(chǎn)品所需要考慮的指標(biāo)更多，如何提升指標(biāo)，設(shè)計(jì)出各方面平衡的健康類家居是不小的難題。與第一類家居助手產(chǎn)品不同的是用戶需要從家居健康類產(chǎn)品中得到更多的信息，并且能夠隨時(shí)查看，這就涉及到了APP開發(fā)，各個(gè)平臺(tái)APP開發(fā)技術(shù)不盡相同，小規(guī)模創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)也難以兼顧所有平臺(tái)，所以增加了開發(fā)難度。除此之外，健康領(lǐng)域所要求傳感器，電子設(shè)備的運(yùn)算精度，穩(wěn)定性也比之前的更高。隨著中國(guó)老齡化社會(huì)的到來(lái)，身體健康會(huì)被逐漸重視起來(lái)，或許在以后選購(gòu)家具健康類產(chǎn)品會(huì)成為為健康買單的一種方式，這是一個(gè)不能被忽視的市場(chǎng)。

2.3 家居能源

第三類智能家居產(chǎn)品在一定程度上和“綠色建筑”是重疊的，主要目的是最大限度節(jié)約資源，提供健康，高效的能源使用方式。與之前分類最大的不同是這類家居很少是一個(gè)整體,它們通常管道布線藏在看不見的地方。比如TED Superstore智能家庭電能監(jiān)視器，它使用8個(gè)子監(jiān)視器，分布在房屋的不同位置，來(lái)收集，儲(chǔ)存和分析用戶家庭的電能數(shù)據(jù)。用戶甚至能使用它監(jiān)視單個(gè)房間或單個(gè)電器所使用的電量。而如果你在家里裝了LOXONE的家具套件，那么無(wú)論你在哪里，手機(jī)一鍵可以通過(guò)調(diào)節(jié)房間溫度，燈光亮度，安全系統(tǒng)，開關(guān)窗簾或百葉窗，也能斷掉插座電源，從而達(dá)到節(jié)省能源的目的。家居能源類產(chǎn)品不僅能夠節(jié)約能源，甚至能產(chǎn)生能源。據(jù)中國(guó)科學(xué)報(bào)報(bào)道，我國(guó)已有團(tuán)隊(duì)研究出了智能發(fā)電窗，它使用了二氧化釩材料，能利用它在高低溫下的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，使其在高溫時(shí)會(huì)反射紅外線，起到隔熱效果，同時(shí)也能利用太陽(yáng)光發(fā)電，同時(shí)吸收大部分紫外線，達(dá)到調(diào)節(jié)房間溫度，儲(chǔ)存電能的目的。這一類產(chǎn)品，能夠使能源被更有效率的運(yùn)用起來(lái)，也可以儲(chǔ)存和生產(chǎn)能源，減少在能源上的花費(fèi)和二氧化碳排放，可謂一箭雙雕。試想未來(lái)千家萬(wàn)戶裝上家居能源設(shè)備后，全球能源緊張的情況將在一定程度上得到緩解。

3 科技發(fā)展與智能家居的未來(lái)

綜上所述，智能家居的前景毫無(wú)疑問是美好的，在其技術(shù)發(fā)展已基本成熟的情況下市場(chǎng)一直處于不溫不火的狀態(tài)。這里的原因除了缺失技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之外，最主要的還是價(jià)格。在美國(guó)，一個(gè)搭載ZWave的交流插座賣39美元，而普通插座只需要1.49美元。這樣的差價(jià)再加上學(xué)習(xí)和搭建成本會(huì)讓很多人覺得“普通插座已經(jīng)足夠好了”。而很多智能家居在設(shè)計(jì)上缺乏美感，再加上智能家居應(yīng)用場(chǎng)景多種多樣，單一外觀設(shè)計(jì)已經(jīng)不再能夠滿足所有用戶的需求，加重了設(shè)計(jì)成本問題。但由于科技的發(fā)展，產(chǎn)品技術(shù)會(huì)更加成熟，加入這一領(lǐng)域的公司越來(lái)越多，競(jìng)爭(zhēng)逐漸白熱化，智能家居產(chǎn)品價(jià)格的下降只是時(shí)間問題。

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，生活水平逐步提高，技術(shù)瓶頸逐漸突破，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最終建立，相信在不久的將來(lái)，這些冷冰冰的數(shù)據(jù)將以穿戴著“智能家居”的外衣進(jìn)入到的千家萬(wàn)戶，屆時(shí)智能家居所帶來(lái)的便捷體驗(yàn)將惠及工作生活的方方面面。

［1］趙虹鈞.基于ZigBee技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].上海:上海交通大學(xué),2007.

［2］王凱明.智能家居系統(tǒng)的研究[D].西安:西安科技大學(xué),2005.

［3］Gill,K.ffamp;Shuang-Hua Yang.A Smart Home Architecture Based on Resource Name Service[J].Consumer Electronics,IEEE Transactions,2009,55(2):422-430.

［4］郭晨.基于GSM的電子鎖芯報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].南京:南京師范大學(xué),2014.

［5］鐘召輝.基于ZigBee的無(wú)線智能鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].杭州:杭州電子科技大學(xué),2013.

［6］Hailing Wang.ffamp;Saboune,J.A.Control your smart home with an autonomously mobile smartphone[C]//Multimedia and Expo Workshops (ICMEW),2013 IEEE International Conference on.July 2013.

［7］馬菁菁.Zigbee無(wú)線通信技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究[D].武漢:武漢理工大學(xué),2007,5.

［8］Cui Yang.ffamp;B.Yuan.A Smart Home Architecture Based on Resource Name Service[C]//Computational Science and Engineering (CSE),2014 IEEE 17th International Conference on.2014.

［9］童曉渝,房秉毅,張?jiān)朴?物聯(lián)網(wǎng)智能家居發(fā)展分析[J].移動(dòng)通信,2010(9).

［10］馬季.智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].青島:中國(guó)海洋大學(xué),2009.