智能化住宅与家居布线之间的关系

　　中国科学院自动化研究所智能住宅（Smart Home）因体现了人类生活的舒适境界而倍受瞩目，其最大特点就是方便舒适和无处不在的信息流动，因此也被称为信息家庭iHOME.世界各国都在竞相发展。智能住宅是建立在以计算机（computer）、通讯（communication）、消费类电子（consumption）和内容（content）构成的4C基础上，前3个C融合的信息产品将成为网络的终端和第4个C的载体，从而使网络经济真正家喻户晓。

　　一、智能住宅的特征

　　构成智能住宅的基本条件有如下三点：

　　（1）具有相当于住宅神经的家庭内网络。家庭内网络是指具有家庭总线系统（HBS）等的信息传输设备，它能使各设备之间保持有机联系，并且任何人随时随地都可以自由地选择家庭内外的一切信息，如果把以往家里四周的电气配线和煤气配管等比作血管，那么现在的家庭总线则相当于住宅的神经系统。

　　（2）能够通过这种网络提供各种服务；这里是指用来支援家庭的信息活动的服务功能，并通过住宅内设备控制执行，家庭活动可分为家务，管理、文化活动和通信四类。

　　家务（housekeeping）——是指家电设备、住宅设备及安保设备的自动控制、能源管理与显示等；属于消费类电子产品（consumption）。

　　管理（management）——包括家庭购物和金融管理，交通工具预约，家庭工作及医疗健康管理等；更广泛的是以电子商务、电子教育、电子娱乐为代表的内容（content）。

　　文化生活（cultare）——包括利用计算机辅助教学等的家中学习，个人及家庭的娱乐和创作活动等；更广泛的是以电子商务、电子教育、电子娱乐为代表的内容（content）。

　　通信（communication）——包括利用公共通信网和双向CATV与外界通信以及咨询服务和社区行政服务等。

　　（3）能与地区社会等外部世界相连接。家庭智能化系统都应包括安装在家庭内的智能传感和执行设备、家庭布线系统及家庭智能控制器这三个基本部份。家庭智能控制器是家庭智能化系统的中心，也是小区智能网络上的智能节点。

　　智能化住宅通过家庭内部网络（或称家庭总线）把家庭内包括电脑、电视、音响、电话、录象LD或DVD等各种信息设备和住宅设备连成一体，一起并入网络之中，并与住宅外部环境相连，特别是都可以和互联网相连接，从而提供工作、学习、娱乐等服务，创造具有多功能的信息化居住空间，构成一个完美的网络化家庭。

　　智能化住宅主要包括室内不同位置的多个电话信息插座，可以随时与外界沟通；有电脑插座，可连接局域网运行，从而实现在家中上班、网上浏览、网络购物、收发邮件等；有闭路电视接口，既可实现家庭的保安监控，也可通过交互式电视系统进行视频点播等娱乐活动。从而达到秀才不出门、纵览天下事的理想境界。此外，室内温度与照明控制系统能够根据家庭环境的变化自动调节室内温度和照明亮度。高档系统还会在下雨时自动关窗；阳光暴晒时卷帘会自动下落；家里没人时暖气会自动调低；智能化特征非常明显。

　　智能化住宅强调人的主观能动性，重视人与居住系统的协调，从多方面方便居住者的生活环境，全面提高生活的质量。这是它与家庭自动化系统的区别所在。

　　二、家庭智能化总线协议

　　在智能家居中，除对信息家电作实时控制外，更突出的问题是家庭中各类信息家电设备间的通信，以及家庭和外界的通信问题，这就要求有一种更适用于智能家居和智能小区的家庭控制总线（HomeBus）。在住宅智能化系统中总线协议是其精髓所在，但由于目前不同系统的协议之间相互不兼容，对家庭自动化的市场化影响很大。目前主要的总线协议有：

　　（1）LonWorks协议，它不受总线网络拓扑单一形式的限制，可以选用任意形式的网络拓扑结构。网络操作系统结构可以使用主从式、对等式和现在的客户机/服务器方式，它的通信介质也不受限制，可用双绞线、电力线、光缆、射频、红外线等，并可在同一网络中混合使用。目前全球已建立的LonWorks节点已超过了50万个。[page]

　　（2）CEBuS——EIA的消费电子总线协议，是欧美家庭自动化电子产品工业界的推荐标准。

　　（3）BACnet——建筑物自动化网络通信协议。它是个完全开放性的楼宇自控网，由楼宇自控设备功能及信息数据的表示方式、5种规范局域网协议以及它们之间相互通信采用的协议等部份组成。

　　（4）BATIBus，实现建筑物供暖、空调、照明和门禁系统间相互通信的现场总线。

　　（5）Smart HouseLP的智能屋协议。

　　（6）X－10协议。它是美国家庭自动化的主导系统。诞生于1978年，历史最长也最简单，直接利用住宅电力线作为控制总线，通过电力线将各控制器与各功能接口器相连并实现程序控制，不必再穿墙打孔，更利于改变结构和空间，用户可自己动手安装，价格也较低廉。

　　（7）电力线媒介开发和电力线调制解调器集成电路，使用户可通过电力线进入Internet网，它从简单的数据传输提高到了网络联接。

　　三、家庭网络布线系统

　　家庭网络布线要求解决布线方便和实现即插即用两大基本问题。当前开发家用网络的厂商分为两大阵营，一是以Microsoft、AMD、Lucent为首的Home Run网络联盟，其技术是高举xDSL这面大旗；另一是由3Com、Cisco等构成的Epigram联盟，它提供通过已有的电视网络来传输图像、声音、数据的整体解决方案。

　　智能住宅布线应用有如下3种类型：

　　第1类CCCB——Command Control and Communications for Buildings，是控制系统的布线，用以完成对住户生存环境的控制，其应用如消防报警、CCTV、出入口管理、空调自控、照明控制、水/电/煤气三表自动抄送等，这些应用提供了定时、准确、有效、方便的自动化环境的服务。这类布线通常由双绞线及同轴电缆共同构成，拓扑结构可以采用星形、总线形或菊花链形的一种或几种形式的混合。

　　第2类ICT——Information and Communications Technology，是信息系统的布线，提供信息服务平台，进行信息的管理，其应用如电话、传真、电脑网络、Internet、电子邮件、视频会议、家庭办公（Home Office）、以及所有的在电话/电脑网络上附加的越来越多的服务，这要求及时方便的服务。

　　第3类HE——Home Entertainment and Multimedia，是家庭娱乐和多媒体的布线，其应用如有线电视、卫星电视、家庭影院、交互式视频点播，以及有线电视网络所能提供的所有的功能。此类应用的主要传输媒体一般是同轴电缆，采用总线型配置。但目前也有部分应用利用计算机网络作为传输媒体，用户通过在家中的电视机上加装机顶盒，就可以完成信号的接收和转换。

　　智能住宅布线系统的特性还表现在它的传输方式的多样性，不同的传输介质都可以找到其应用场合，包括有同轴电缆、双绞线、光纤等类有线方式，以及红外遥控、射频方式、电力线载波方式这三种常见的无线信号传输方式。有线方式具有安全性高、容量大、速率高等方面的优势，而无线遥控器式的控制方式则最适合于家庭。

　　四、家居布线标准

　　1、智能住宅布线系统已有ANSI/TIA/EIA 570A家居电讯有线标准（Residential Telecommunications Cabling Standard），它规定的家居布线电缆包括4对3米或5类UTP、75Ω同轴电缆和室内2芯多模光纤，线路从插座到配线箱不可超出90米，信道长度不可超出100米，端接采用8位插头座。家居布线的心脏是安装箱，内装视频模板、语音模板和数据模板，由安装箱统一分配和管理到各个房间的传输介质，依次为整个家居提供视听、家居自动化、Internet访问、家庭办公等，安装箱同时可以固定各种配线架和面板，安装好的箱体将嵌入墙内。

　　2、家居布线等级

　　等级系统的建立有助于选择适合每一家居单元不同服务的布线基础结构。表一和表二列出了可选择的家居布线基础结构。主要满足家居自动化，安全性的布线要求。[page]

　　等级一提供可满足电讯服务最低要求的通用布线系统，该等级可提供电话，CATV和数据服务。等级一主要采用双绞线及使用星型拓扑方法连接，等级一布线的最低要求为一根四对非屏蔽双绞线（UTP），并必须满足或超出ANSI/TIA/EIA－568A规定的三类电缆传输特性要求：以及一根75，并必须满足或超出SCTEIPS－SP－001的要求。建议安装五类非屏蔽双绞线（UTP）方便升级至等级二。

　　等级二提供可满足基础，高级和多媒体电讯服务的通用布线系统，该等级可支持当前和正在发展的电讯服务。等级二布线的最低要求为一或二根的四对非屏蔽双绞线（UTP），并必须满足或超出ANSI/TIA/EIA－568－A规定的五类电缆传输特性要求，以及一或二根75Ω同轴电缆（Coaxial），并必须满足或超出SCTE ZPS－SP－001的要求。可选择的光缆，并必须满足或超出ANSI/ICEA S－87－640的传输特性要求。

　　3、一般的家居布线要求都是由此二个等级来设定方案，并在每一家庭设定一个分界点（demarcation point）或一个辅助分离插座（Auxiliary ＆ discount outlet）来连接到终端的设备。

　　每一个家庭里都必须安装一个配线箱（DD），配线箱是一个交叉连接的配线架，主要端接所有的电缆，跳线，插座及设备连线等。配线架主要提供用户增加，改动或更改服务，并提供连接端口给与外间服务供应商提供不同的系统应用。配线架必须安装于一个适合安装及维修的地方，并能提供一个保护装置将配线引进大厦。所有端接如需连接大厦，必须安装接地及引进大厦设备，并合乎有关的适当标准及规格。

　　五、家居布线产品

　　1）siemon公司已推出了智能住宅布线系统HOMEsys，它包括家庭布线指令中心CTCommand Center）、MAX系列Designer面板、系插座、电缆及安装框架。除此之外还有迷你型公环境布线系统MINIsys。

　　家庭布线指令中心CT的功能是为连接家庭通讯、娱乐和安防提供高效无源的配线中心。配线架以及安装框架很容易安装在屋中，为终接通讯电缆提供便利的方法。CT指令中心可有8口或12口二种配置，每个口可安装3个标准的CT模块，可支持多达72个包括语音、数据、图像在内的各种信号。每个指令中心还配有一个S110配线架基座，可用来端接进入户内的语音或数据信号。MAX系列Designer面板是专为家庭布线系统设计的产品，配以MAX系列的安装框架及MAX模块，为用户提供家庭通讯、娱乐和安防的最终用户接口。

　　2）NORDX/CDT公司也已推出了智能家居解决方案RUN（Residential Universal Network），它由一系列易安装的模块化部件组成，核心是一个模块化接线架，是家庭内所有电信信号的互连点，简化的跳线设计方便住户自行改变线路的位置。语音和数字信号通过5类双绞线传输，电视信号则经同轴电缆分配到各个房间。

　　有了家庭布线系统，不仅能享受到信息时代的便利和好处，使家庭更加安全，告别缠绕的电话线，随时调看想要看的东西，自由地访问Internet，建立一个家庭办公室（SOHO），更能拥有一个面向未来的家庭。

　　3）ORTRONICS公司已推出了“智能住宅—IN HOUSE”布线系统，模块化设计，可方便地根据用户的需求增删。该方案采用自安装箱到墙面板星型分布的家用式多媒体网络系统，并支持家用的视听娱乐系统、家庭自动化系统、INTERNET访问、家庭办公室。

　　4）美国MOD—TAP公司推出了家居布线系统RCS（Residential Cabling System），RCS的目的是实现“中央调控、分布式即插即用”。通过一个通道把各种设备接到每一个房间，若要选择使用那一种设备，只需调节频率即可实现。

　　5）IBM公司有Home Director，它提供16个视频信道、4个PC局域网、4条电话线和4个遥控照像机。它采用5类双绞线，所有双绞线最终都连到Connection Center盒中，该盒中包括供有线电视和闭路电视使用的同轴电缆模块、10Base—T以太网以及电话和ISDN灯的连接。第二个盒子称为Homenetwork Controller，它控制系统的运行，例如以红外无线遥控器可让用户设置房屋内任何一台电视的频道等。[page]

　　6）德国KRONE公司的BROADWAY星型结构的家居布线系统。