無線智能家居安防系統(tǒng)專利技術(shù)綜述

劉云星 程曦

摘 要：本文主要介紹了無線智能家居安防系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，基于對(duì)專利申請(qǐng)的分析對(duì)該技術(shù)中不同無線組網(wǎng)技術(shù)分支內(nèi)容進(jìn)行了梳理。從專利文獻(xiàn)的視角對(duì)無線智能家居安防系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)了無線智能家居安防系統(tǒng)專利申請(qǐng)趨勢，主要申請(qǐng)人分布，介紹了無線組網(wǎng)技術(shù)分支及其發(fā)展歷程，并繪制了技術(shù)發(fā)展路線圖，僅供參考。

關(guān)鍵詞：智能家居;無線技術(shù);安防;監(jiān)控;ZigBee;WiFi;專利申請(qǐng)

智能家居概念起源于20世紀(jì)80年代初的美國，稱之為 Smart Home。其經(jīng)歷了4代的發(fā)展：第一代是通過同軸線及兩芯線完成家庭組網(wǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)燈光、窗簾及少量的安防控制等;第二代是通過總線及IP技術(shù)組網(wǎng)，能夠完成可視對(duì)講及安防的業(yè)務(wù);第三代是集中化的智能控制系統(tǒng)，由中控機(jī)完成安防、計(jì)量等方面的功能;第四代則基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可根據(jù)用戶需求實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的功能。

家庭安防系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分為“有線”和“無線”兩大類。有線方案主要包括電話線連接、電力線連接、以太網(wǎng)和總線等;無線方案主要采用紅外、無線方式等。本文主要關(guān)注無線方案的家庭安防系統(tǒng)。無線技術(shù)中的智能家居中，運(yùn)用無線技術(shù)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，避免了大量布線帶來的復(fù)雜與成本，并且終端的移動(dòng)和設(shè)置非常靈活和方便，目前在智能家居行業(yè)中較為主流的無線方式有ZigBee、WiFi、Z-wave和藍(lán)牙等。

智能家居安防系統(tǒng)中無論是移動(dòng)終端控制家居設(shè)備，還是設(shè)備之間通信都離不開通信網(wǎng)絡(luò)。常見的智能家居的組網(wǎng)方式主要分為3類： 基于分布式現(xiàn)場總線技術(shù)、基于集中控制技術(shù)和基于無線技術(shù)。無線技術(shù)中的智能家居中，運(yùn)用無線技術(shù)進(jìn)行信號(hào)的傳輸，避免了大量布線帶來的復(fù)雜與成本，并且終端的移動(dòng)和設(shè)置非常靈活和方便，目前在智能家居行業(yè)中較為主流的無線方式有ZigBee、WiFi、Z-wave和藍(lán)牙等。

本文以DWPI和CNABS公開的無線智能家居安防系統(tǒng)相關(guān)文獻(xiàn)為基礎(chǔ)，對(duì) 智能家居安防系統(tǒng)近距離無線技術(shù)國內(nèi)外專利申請(qǐng)狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，針對(duì)這一領(lǐng)域的專利狀況進(jìn)行分析。

經(jīng)檢索得到全球范圍內(nèi)無線智能家居安防系統(tǒng)的專利申請(qǐng)隨年代變化的歷年分布情況，下圖具體給出了全球歷年專利申請(qǐng)的分布情況：

由圖2可見，從2001年開始出現(xiàn)無線智能家居安防系統(tǒng)專利申請(qǐng)，直到2004年開始較緩慢地增加，從2005年到2009年的申請(qǐng)量較為平穩(wěn)，各國都是在了解研發(fā)的過程，而2010年開始至今有了大幅的提高，一方面是智能手機(jī)的普及推動(dòng)了智能家居的發(fā)展，另一方面是由于國內(nèi)專利申請(qǐng)量大幅增加，從這個(gè)時(shí)期開始家電、物聯(lián)網(wǎng)等行業(yè)都開始提高專利申請(qǐng)。而2017年后專利申請(qǐng)的公開數(shù)據(jù)不完整，導(dǎo)致總申請(qǐng)量從圖上看起來下降了，但并不意味著該領(lǐng)域申請(qǐng)量就進(jìn)入了成熟發(fā)展期，從圖中趨勢來看從2015年開始增速減緩，一方面是組網(wǎng)的無線技術(shù)并沒有出現(xiàn)革新的技術(shù)，都是在原有的技術(shù)上進(jìn)行升級(jí)，比如WiFi從802.11a/b升級(jí)到802.11n等，并沒有出現(xiàn)新技術(shù);另一方面作為控制端的移動(dòng)終端這些年發(fā)展越來越強(qiáng)大，很多功能都和移動(dòng)終端密切集中在一起，導(dǎo)致從整個(gè)系統(tǒng)上來說并沒有大的變化。但是從2017年開始，基于5G NB-IOT的發(fā)展和部署，相信無線智能家居安防系統(tǒng)會(huì)有一個(gè)新的大發(fā)展。

以在DWPI中獲得的專利申請(qǐng)為統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)，對(duì)全球?qū)＠暾?qǐng)的主要申請(qǐng)人進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，如下圖所示。

從上圖可以看出，位列前兩位的主要申請(qǐng)人為Google和三星，Google很早就在進(jìn)行智能家居的研究，并且在2014年收購了Nest公司，此項(xiàng)并購非常引人注目，谷歌吹響進(jìn)軍智能家居市場號(hào)角;三星一直在致力于智能家居的布局和發(fā)展，這和他們產(chǎn)品線非常豐富有關(guān)，從智能手機(jī)到電視機(jī)洗衣機(jī)等家電都有自家產(chǎn)品，相比其他企業(yè)需要相互合作達(dá)到產(chǎn)品的互通，三星在這個(gè)方面非常具有優(yōu)勢，這兩個(gè)都是智能家居領(lǐng)域先進(jìn)的龍頭企業(yè)。雖然中國申請(qǐng)量比其他國家要多，但是分布在各行各業(yè)，比較分散，但在排名較前的公司里面也有小米、長虹等國內(nèi)通信領(lǐng)域或者家電領(lǐng)域的領(lǐng)頭企業(yè)，可見在無線智能家居安防這一領(lǐng)域，這些有核心競爭力的企業(yè)依然是提高創(chuàng)新能力和核心技術(shù)的主要原動(dòng)力。

無線智能家居安防系統(tǒng)作為一個(gè)具體的應(yīng)用領(lǐng)域，涉及組網(wǎng)、控制、自動(dòng)化、移動(dòng)終端等多個(gè)技術(shù)模塊，就采用的無線組網(wǎng)技術(shù)來說也是多種多樣的，通過對(duì)不同無線組網(wǎng)技術(shù)的分析，可以進(jìn)一步了解未來的發(fā)展趨勢，以及各技術(shù)相互優(yōu)劣，作為后續(xù)研發(fā)的參考。

從上圖可以看出，由于紅外技術(shù)發(fā)展很早，且廣泛應(yīng)用于遙控、安防等方面，在智能家居領(lǐng)域仍然發(fā)揮著作用，并且隨著智能家居的發(fā)展，2012年開始有了的巨大發(fā)展;ZigBee是一種近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率和低成本的無線技術(shù)，其提出之初是應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場自動(dòng)化控制數(shù)據(jù)傳輸，依賴成熟的規(guī)范和技術(shù)的優(yōu)勢，直接應(yīng)用技術(shù)、而未對(duì)技術(shù)本身進(jìn)行改進(jìn)的申請(qǐng)幾乎占了100%;WiFi雖然存在安全隱患等缺點(diǎn)，但其無線電波的覆蓋范圍廣，且已經(jīng)得到規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，仍是智能家居的生力軍;藍(lán)牙技術(shù)適合點(diǎn)到點(diǎn)的高速數(shù)據(jù)和語音傳輸，雖不適合大范圍組網(wǎng)，但市場前景也是可觀的;NFC具備固有的安全性，雖然目前的應(yīng)用熱點(diǎn)是移動(dòng)支付，但其在智能家居的門禁、身份認(rèn)證和敏感數(shù)據(jù)交換中也有用武之地。

智能家居技術(shù)從本質(zhì)上而言是對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)的綜合運(yùn)用。

智能終端和無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展也推動(dòng)了智能家居的發(fā)展。智能終端擁有良好的人機(jī)操作界面，使用戶達(dá)到更好的智能家居操作體驗(yàn)，完美地詮釋“科技以人為本”的追求，成為最佳的人機(jī)交互窗口。以WiFi為主的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，不僅實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的分流，而且承擔(dān)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的壓力，成為有線網(wǎng)絡(luò)的有益補(bǔ)充。減少布線麻煩，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的智能控制，具有良好的擴(kuò)展性和移動(dòng)性，讓智能家居控制變得便捷、人性化。

在物聯(lián)網(wǎng)還沒有提出來時(shí)，智能家居處于數(shù)字化時(shí)代，單純被動(dòng)地接收數(shù)據(jù)。而物聯(lián)網(wǎng)的興起，給智能家居帶來了第二次生命，重新定義了智能家居概念，主動(dòng)控制和交互，使智能家居變“數(shù)字”為“智慧”。在智能家居系統(tǒng)中，物聯(lián)網(wǎng)將所有家電設(shè)備連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，讓設(shè)備狀態(tài)、設(shè)備參數(shù)等信息共享和交換。

隨著云、無線網(wǎng)絡(luò)及各智能終端的出現(xiàn)與發(fā)展，萌生了“云+端”的智能家居模式，即采用一個(gè)位于互聯(lián)網(wǎng)的基于云計(jì)算技術(shù)的專用功能的服務(wù)平臺(tái)，此服務(wù)平臺(tái)提供了大眾需要的各種生活服務(wù)功能，如天氣參數(shù)，也可在此服務(wù)平臺(tái)設(shè)置或開發(fā)個(gè)性化服務(wù)，智能終端通過注冊(cè)的方式連接到此服務(wù)云上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能家居管理的云端化。同時(shí)，智能手機(jī)的推出，可使得此模式呈現(xiàn)出掌上化的特性。

“云+端”模式的關(guān)鍵技術(shù)是端到云端的通信策略及數(shù)據(jù)交互方式。若要智能家居市場大力推廣，其通信方式除了具備雙向、實(shí)時(shí)和高速的特點(diǎn)，在系統(tǒng)的互操作上也應(yīng)是開放及標(biāo)準(zhǔn)化的。這種模式已經(jīng)有部分廠商和單位開始嘗試，但由于網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的多樣性及廠家的不同導(dǎo)致在系統(tǒng)的互操作上并沒有實(shí)現(xiàn)完全的開放和標(biāo)準(zhǔn)化。

案例分析

針對(duì)審查實(shí)踐，下面通過具體案例說明如何利用該技術(shù)提高審查工作的效率。

【案例申請(qǐng)?zhí)枴?01310577896.5

【發(fā)明名稱】同步設(shè)備和無線傳輸系統(tǒng)

【技術(shù)方案】

權(quán)利要求1：

一種信源設(shè)備，包括AV發(fā)送部分，該AV發(fā)送部分利用多播無線傳輸將包含視頻和/或音頻的AV數(shù)據(jù)發(fā)送給信宿設(shè)備，其特征在于：

連接狀態(tài)判斷部分，該連接狀態(tài)判斷部分對(duì)多個(gè)信宿設(shè)備各自的無線連接狀態(tài)進(jìn)行判斷;

設(shè)備信息存儲(chǔ)部分，該設(shè)備信息存儲(chǔ)部分將表示由所述連接狀態(tài)判斷部分判斷的各個(gè)信宿設(shè)備的無線連接狀態(tài)的狀態(tài)信息與為了對(duì)各個(gè)所述信宿設(shè)備進(jìn)行識(shí)別而預(yù)先登記的識(shí)別信息關(guān)聯(lián)起來，并作為信宿設(shè)備信息進(jìn)行存儲(chǔ);以及設(shè)備信息發(fā)送部分，該設(shè)備信息發(fā)送部分利用無線將該設(shè)備信息存儲(chǔ)部分存儲(chǔ)的信宿設(shè)備信息發(fā)送給多個(gè)所述信宿設(shè)備。

該申請(qǐng)文件的標(biāo)題與權(quán)利要求內(nèi)容看起來比較難理解，結(jié)合說明書實(shí)施例內(nèi)容“在由音樂播放機(jī)（信源設(shè)備）以及左右揚(yáng)聲器（信宿設(shè)備）構(gòu)成的系統(tǒng)中，如果右揚(yáng)聲器基于音樂播放機(jī)中的信宿列表檢測到與左揚(yáng)聲器的通信被斷開，則右揚(yáng)聲器不僅重放正常的右揚(yáng)聲器音頻數(shù)據(jù)，還以合成方式重放左揚(yáng)聲器音頻數(shù)據(jù)，或增大音量來重放右揚(yáng)聲器音頻數(shù)據(jù)”，也就是說本申請(qǐng)是通過信宿設(shè)備能把握其他信宿設(shè)備的無線連接狀態(tài)，從而自動(dòng)校正令人不滿的收看環(huán)境而在接收機(jī)（信宿設(shè)備）側(cè)不依賴用戶操作。

可見，本申請(qǐng)實(shí)際上是屬于智能家居中家電控制子系統(tǒng)下音視頻自動(dòng)化控制的，且組網(wǎng)方式是無線網(wǎng)絡(luò)，因而在檢索對(duì)比文件的過程中側(cè)重于檢索“家庭娛樂，智能影音”等關(guān)鍵詞以及與電視接收控制相關(guān)的分類號(hào)H04N7/00和H04N21/00。得到對(duì)比文件US2008141316A1，就是與在家庭娛樂系統(tǒng)中設(shè)備調(diào)節(jié)自動(dòng)化相關(guān)，能夠評(píng)述本申請(qǐng)權(quán)利要求的創(chuàng)造性。

【案件啟示】在申請(qǐng)文件比較難理解的時(shí)候，要充分從實(shí)施例中獲取信息，結(jié)合各技術(shù)分支的技術(shù)路線能快速明確技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)內(nèi)容與發(fā)明點(diǎn)，利用“分類號(hào)”、“發(fā)明點(diǎn)”、“技術(shù)效果”以及“時(shí)間節(jié)點(diǎn)”這些要素有效篩選和定位對(duì)比文件，大幅減少檢索時(shí)間，提高審查效率。由于智能家居涵蓋的技術(shù)領(lǐng)域太多，許多涉及智能家居的案件本身并不一定會(huì)明確指出就是屬于該領(lǐng)域，需要結(jié)合技術(shù)分支充分理解本申請(qǐng)，從而提高審查能力。

通過對(duì)無線智能家居安防系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的梳理，以及對(duì)該領(lǐng)域?qū)＠麌鴥?nèi)外的申請(qǐng)情況進(jìn)行分析，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有了更加深刻的了解，同時(shí)也掌握了相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展趨勢，此外，通過大量閱讀申請(qǐng)文件，提高了相關(guān)領(lǐng)域關(guān)鍵詞的選取能力，在一定程度上有助于檢索效率的提高，同時(shí)也為后期的審查提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳戰(zhàn)利，劉志毅，楊桂華.基于互聯(lián)網(wǎng)的智能家居安防系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].大眾科技，2019，21（5）：16-18.