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2019年5月17日 星期五

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來源: 阿拉丁照明网作者:庄晓波


六、智慧家庭各子系統標準現狀研究
智慧家庭研發和生產的企業眾多,行業中不松下、三星等知名品牌的參與。但由於市場認可度低,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。


且消費者的智慧家庭系統出現問題,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,從而使得智慧家庭產品和系統僅僅停留在體驗階段,無法實現產業化、規模化。本節將對智慧家庭主要的幾個子系統進行標準梳理。

6.1 照明子系統
用於智慧家庭照明的產品有很多,如LED球泡燈、雙端LED燈、LED反射燈、筒燈、面板燈和吸頂燈等,由於適用標準略有不同,表3以自鎮流LED燈為例,整理了智慧家庭照明子系統的相關標準。

6.2安控保全子系統
安控保全防子系統包括門鎖、攝影機和災害監測(漏水、漏電、漏氣)等,相關的標準有以下6個:
1)YD/T 1666-2007遠端影像監控系統的安全技術要求;
2)YD/T 1806-2008基於IP的遠端影像監控設備技術要求;
3)GA/T 645-2006遠端影像控系統變速球型攝影機;
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,一般採用WiFi。由於產品種類不同,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 感應器子系統
與4.5節一樣,智慧家庭感應器主要有以下7個標準:
1)GB/T 7665-2005感應器通用術語;
2)GB/T 30269.2-2013資訊技術感應器網路第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微波和被動紅外線複合入侵探測器;
5)GB/T 30269.701-2014資訊技術感應器網路第701部分:感應器接口:信號接口;
6)GB/T 15478-2015壓力感應器性能試驗方法;
7)GB/T 15768-1995電容式濕敏元件與濕度感應器總規範。

6.6通信子系統
智慧家庭通信,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(或者稱之為通信規範)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控制網路LONWORKS技術規範第1部分:協議規範;GB/Z 20177.2-2006 控制網LONWORKS技術規範第2部分:電力線信道規範;GB/Z 20177.3-2006 控制網LONWORKS技術規範第3部分:自由拓撲雙絞線信道規範;GB/Z 20177.4-2006控制網LONWORKS技術規範第4部分:基於隧道技術在IP信道上傳輸控制網協議的規範;

2)DALI(數字可尋址照明接口):

3)DALI 1:GB/T 30104系列(共12個),等同採用IEC62386 1.0版本;DALI 2:IEC 62386 2.0版本,目前已發佈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。DMX512(美國舞台燈光協會發佈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控制網路HBES技術規範住宅和樓宇控制系統;

5)BACNet(樓宇自動控制網路數據通信協議):GB/T 28847.1-2012建築自動化和控制系統第1部分:概述;GB/T 28847.2-2012建築自動化和控制系統第2部分:硬件;GB/T 28847.3-2012建築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乙太網系列標準,無線局域網系列標準;

8)ZigBee:IEEE 802.15.4通信協議,GB/T 15629.15-2010資訊技術系統間,遠端通信和資訊交換局域網,和城域網特定要求第15部分:低速無線個域網(WPAN)媒體訪問控制和實體層規範(修改採用IEEE 802.15.4:2006);

9)WiFi:IEEE 802.11a/b/g/n通信協議;無應用層協議;Allseen聯盟成立智慧照明工作組,正在定義應用層協議;
10)Bluetooth:IEEE 802.15.1:層和MAC層規範;無應用層協議。

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

12)Enocean:唯一使用能量採集技術的無線通信標準;規範了協議棧中最底3層:實體層、數據鏈路層和網路層的通訊協議;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;始終專注於家庭應用,協議結構相對簡單;相對封閉;

三個自定義通信協議:
1)對岸能源局發佈的DL/T 1398.41-2014智慧家庭系統第4-1部分:通信協議-服務中心主站與家庭能源閘道器通信;

2)對岸能源局發佈的DL/T 1398.42-2014智慧家庭系統第4-2部分:通信協議-家庭能源網關下行通信;

3)對岸中國對岸產業聯盟發佈的CSHIA-FCGW-01智慧家庭產品互聯互通中間件技術標準。

6.7軟體子系統
軟體子系統大體可分為,嵌入式軟體和管理服務平台。關於嵌入式軟體,相關標準主要有如下4個:
1)GB/T 28169-2011嵌入式軟C語言編碼規範;
2)GB/T 28171-2011嵌入式軟可靠性測試方法;
3)GB/T 28172-2011嵌入式軟體品質保證要求;
4)GB/T 30961-2014嵌入式軟體怎質度量;

關於網路安全,相關標準主要有如下11個:
1)GB 17859-1999電腦資訊系統安全保護等級劃分準則
2)GB/T 25068.1-2012資訊技術安全技術IT網路安全第1部分:網安全管理;
3)GB/T 25068.2-2012資訊技術安全技術IT網安全第2部分:網安全體系結構;
4)GB/T 25068.3-2010資訊技術安全技術IT網安全第3部分:使用安全閘道器的網間通信安全保護;
5)GB/T 25068.4-2010資訊技術安全技術IT網安全第4部分:遠端接入的安全保護;
6)GB/T 25068.5-2010資訊技術安全技術IT網安全第5部分:使用虛擬專用網的跨網通信安全保護;
7)GB/T 20270-2006路安全技術網路基礎安全技術要求;
8)GB/T 25069-2010路安全技術術語;
9)GB/T 2887-2000電子電腦場地通用規範;
10)GB/T 29234-2012基於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路燈智慧照明技術規範第4部分:資訊安全。

七、智慧家庭標準體系框架探討

智慧家庭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,是發展智慧家庭必須首先解決的問題。本節在梳理智慧家庭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,以及相應的標準,提出了智慧家庭系統標準體系框圖,如圖6所示。

智慧家庭系統包括了照明、窗簾、白色家電、黑色家電、安控保全、能源管理、環境監測、健康管理、通信和軟體等子系統。





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、複雜的系統工程,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,它可以提供大數據採集分析處理、公共資訊發佈、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,標準化可以有效規範智慧路燈的規劃、設計、建設、運行及設備製造,促進技術的產業化和商業化,避免資源浪費和重複投入。

智慧家庭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,使得基於物聯網的智慧家庭在現有的架構下,沒用統一的標準可以遵循,存在終端和網路配合欠佳、重複開發現象嚴重、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、服務品質無保證等問題,這在一定程度上限制了智慧家庭的快速推廣和規模化發展。

因此,本文在在梳理智慧路燈和智慧家庭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,以及相應的對岸中國的國家標準,首次提出了智慧路燈和智慧家庭系統標準體系框架,為有待制訂的智慧照明標準指明瞭方向,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,也應該即時進行適當的調整,這樣才能日臻完善。


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