How to Build a Smart Home 101
如何建構智慧家庭
當你不在家時，嘮叨的小問題會開始湧入你的腦海。我關掉了咖啡機嗎？我設置了安全警報嗎？孩子們是在做作業還是在看電視？
有了智慧家庭，你只需快速瀏覽一下你的智慧手機或平板電腦，就可以消除所有這些擔憂。你可以連接家中的設備和電器，以便它們可以相互通信並與你進行通信。
你家中的任何用電設備，都可以連接到你的家庭網路，並聽從你的指揮。無論你是透過語音、遙控器、平板電腦還是智慧手機發出命令，家庭都會做出反應。大多數應用與照明、家庭安全、家庭影院和娛樂以及恆溫器調節有關。
智慧家庭的想法，可能會讓你想起喬治·傑特森和他未來派的住所，或者比爾·蓋茲，他花了超過 1 億美元建造了他的智慧家庭 [來源：Lev-Ram ]。一旦吸引了精通技術或富有的人，智慧家庭和家庭自動化變得越來越普遍。
曾經是一個生產難以使用和褶邊產品的古怪行業，終於成熟為成熟的消費趨勢。更多成熟的科技組織，正在推出新的智慧家庭產品，而不是新創公司。到 2015 年，自動化系統的銷售額，可能會成長到 95 億美元左右 [來源：Berg Insight ]。到 2017 年，這個數字可能會激增至 440 億美元 [來源：CNN ]。
這在很大程度上要歸功於智慧手機和平板電腦，令人瞠目結舌的成功。這些超便攜電腦無處不在，它們持續的網路連接，意味著它們可以配置為控制無數其他在線上的設備。這都是關於物聯網的。
物聯網是一個短語，指的是透過數位網路互連和可辨識的對象和產品。這種類似網路的產品蔓延，每天都在變得越來越大。從冰箱到爐子，你家中的所有電子設備，都適合這場技術革命。
在下一頁，我們將了解智慧家庭中的技術。
智慧家庭軟體和技術
家庭自動化有著悠久而斷斷續續的歷史。多年來，技術趨勢來來去去，但最早取得成功的公司之一仍然存在。
許多智慧家庭產品的起源是 1975 年，當時蘇格蘭的一家公司開發了X10。X10 允許相容的產品，透過家庭現有的電線相互通信。所有電器和設備都是接收器，而控制系統的手段，例如遙控器或鍵盤，則是發射器。如果你想關閉另一個房間的燈，發射器將發出一條數位代碼消息，其中包括以下內容：
- 向系統發出警報，表明它正在發出命令，
- 應接收命令的設備的辨識單元號和
- 包含實際命令的代碼，例如「關閉」。
所有這一切都被設計為在不到一秒的時間內發生，但 X10 確實有一些限制。通過電線進行通信，並不總是可靠的，因為電線會因為其他設備供電而變得「嘈雜」。X10 設備可以將電子干擾，解釋為命令並做出反應，或者它可能根本不接收命令。
雖然 X10 設備仍然存在，但已經出現了其他技術，來爭奪你的家庭網路美元。許多新系統不是通過電力線，而是使用無線電波進行通信。這就是藍牙、WiFi 和手機信號的運作方式。
家庭自動化中兩個最著名的無線電網路是 ZigBee 和 Z-Wave。這兩種技術都是網狀網路，這意味著消息到達目的地的方式不止一種。
Z-Wave 使用源路由算法來確定消息的最快路由。每個 Z-Wave 設備都嵌入了代碼，當設備插入系統時，網路控制器會辨識代碼，確定其位置並將其添加到網路中。當命令通過時，控制器使用算法來確定應如何發送消息。由於這種路由會佔用網路上的大量內存，Z-Wave 在設備之間開發了一個層次結構：一些控制器發起消息，一些是「從屬」，這意味著它們只能攜帶和響應消息。
ZigBee 的名字說明了網狀網路概念，因為來自發送器的消息像蜜蜂一樣曲折，尋找到達接收器的最佳路徑。雖然 Z-Wave 使用專有技術來操作其係統，但 ZigBee 的平台基於電氣和電子工程師協會 (IEEE) ，為無線個人網路設定的標準。這意味著任何公司都可以建構與 ZigBee 相容的產品，而無需為其背後的技術支付許可費，這最終可能會讓 ZigBee 在市場上佔據優勢。與 Z-Wave 一樣，ZigBee 具有功能齊全的設備（或路由消息的設備）和精簡功能的設備（或沒有的設備）。
使用無線網路為放置設備提供了更大的靈活性，但與電線一樣，它們可能會產生干擾。Insteon 為你的家庭網路提供了一種，透過電線和無線電波進行通信的方式，使其成為雙網狀網路。如果消息在一個平台上沒有通過，它將嘗試另一個平台。Insteon 設備將廣播該消息，而不是路由該消息，所有設備都接收該消息並廣播它，直到執行該命令。這些設備就像對等設備，而不是一個充當發起者，另一個充當接收者。這意味著網路上安裝的 Insteon 設備越多，資訊就越強。
在下一頁中，我們將介紹運行智慧家庭所需的產品。
X10、Insteon、ZigBee 和 Z-Wave 僅提供用於智慧家庭通信的基礎技術，稱為協議。他們與實際製造最終用戶設備的電子製造商建立了聯盟。以下是一些智慧家庭產品及其功能的示例。
這些產品可在家居裝修商店、電子商店、安裝技術人員處或在線上購買。購買前，請檢查產品與哪些技術相關。儘管製造商不同，但使用相同技術的產品，應該可以協同工作，但是將 X10 和 Z-Wave 產品連接起來，需要一個橋接設備，並且通常需要你的極大耐心和一些技術技能。
在設計智慧家庭時，你可以根據需要進行盡可能多，或盡可能少的家庭自動化。對於初學者來說，最好先想想你已經經常做的任務，然後找到一種方法來自動化它們。
你可以從照明入門套件開始，稍後再添加安全設備。如果你想從具有許多功能的更廣泛的系統開始，仔細設計家庭的工作方式是個好主意，特別是在需要重新佈線或翻新的情況下。此外，你需要策略性地放置無線網路的節點，以便它們具有良好的路由範圍。
大約 60% 的已安裝家庭自動化設備的房屋，建築商聘請了專業幫助 [來源：Regan ]。如果你正在尋找技術人員，請檢查他們是否擁有 CEA-CompTIA 認證。該認證是消費電子協會 (CEA) 和計算技術行業協會 (CompTIA) 合作的結果，它代表了對任何供應商家庭網路設備的安裝、維護和故障排除的熟練程度。
智慧家庭的成本取決於家居的智慧程度。一位建築商估計，他的客戶為複雜系統，花費了 10,000 到 250,000 美元 [來源：McKay ]。如果你逐步建構智慧家庭，從一個基本的照明系統開始，它可能只有幾百美元。更複雜的系統將花費數萬美元，而家庭影院系統的元素，會使系統成本提高約 50% [來源：Gloede ]。
值得這個價嗎？要了解有關智慧家庭優勢的更多資訊，請轉到下一頁。
智慧家庭優勢
智慧家庭可以讓生活更輕鬆、更方便。誰不喜歡能夠在沙發上控制照明、娛樂和溫度？無論你是在工作還是在度假，智慧家庭都會提醒你發生什麼事，並且可以構建安全系統以在緊急情況下，提供大量幫助。例如，不僅居民會被火警通知喚醒，智慧家庭還會解鎖門、撥打消防部門電話，並照亮通往安全的道路。
以下是一些很酷的智慧家庭技巧示例：
- 為夜間浴室旅行開闢道路。
- 當你靠近時自動解鎖你的門。
- 用預設數量的食物按計劃餵養你的寵物。
- 立即為任何場合營造氣氛照明。
- 對電視進行編程，以便你的孩子只能在特定時間觀看。
- 起床前給臥室暖和一下，這樣你起床時就暖和起來。
- 從床上打開咖啡機。
智慧家庭還可以節省一些能源效率。因為像 Z-Wave 和 ZigBee 這樣的系統，將某些設備的功能級別降低了，所以當給出命令時，它們可以進入睡眠和喚醒狀態。當空房間的燈自動關閉時，電費會下降，並且房間可以根據在任何特定時間，有人在那裡進行加熱或冷卻。一位房主吹噓說，她的取暖費比同等大小的普通房屋少約三分之一 [來源：卡西姆]。一些設備可以跟踪每台設備使用了多少能源，並命令耗電量少使用。
智慧家庭技術，有望為獨居老人帶來巨大好處。智慧家庭可以在該吃藥的時間通知居民，如果居民跌倒，則向醫院發出警報，並跟踪居民的進食量。如果老人有點健忘，智慧家庭可以執行，諸如在浴缸溢出之前關閉水，或在廚師走失時關閉烤箱等任務。一位建築商估計，像這樣的系統可能需要 20,000 美元，比全職療養院便宜 [來源：Venkatesh ]。它還允許可能住在其他地方，成年子女參與照顧他們年邁的父母。易於控制的自動化系統，將為殘障人或活動範圍有限的人，提供類似的好處。
智能家居在紙面上看起來很棒，但它們適合所有人嗎？在下一頁，我們將了解這項技術的一些缺點。
家庭自動化系統一直在努力尋找主流受眾，部分原因是它們需要用戶具備一定的技術知識。但如今，智慧手機和平板電腦的快速普及，甚至為技術新手，提供了一種與家庭自動化小工具，進行交流的簡便方法。這些小工具一天比一天多。
該恆溫巢帶有整合的無線網路連接，這樣就可以控制，調度和監控你家中的溫度，從門廊或出租車。Nest 會了解您的行為並自動調整其設置，以實現最高效率和舒適度。它會告訴你正在使用多少能量，提醒你更換過濾器，甚至更改其功能以解決熱泵或輻射加熱器之間的差異。
飛利浦 Hue 燈可在你自己的家中，提供一些音樂會燈光效果。將這些 LED 燈泡安裝到你的常規燈具中，將應用 app 安裝到你的手機或平板電腦上，然後你就可以打開或關閉燈、調亮或調暗它們，或者最重要的是，改變顏色。然後，你甚至可以對燈光進行編程，以實現幾乎任何顏色和亮度的組合，並在一座橋上控制多達 50 盞燈（將燈連接到你的手機）。你擁有的燈越多，它就會越有趣。但它會花費你 - 一個帶有三個燈泡和一個橋的入門包，大約需要 200 美元。
在下一頁，你將看到更多漂亮的智慧家庭產品。憑藉你的一些獨創性，你會發現，幾乎可以實現任何電子流程的自動化。
貝爾金專門向智慧手機用戶銷售其 WeMo 家庭自動化開關。大約 100 美元，你將收到一個智慧 WeMo 開關，和一個運動探測器。將開關插入電源插座，然後將燈、加熱器或咖啡壺等設備插入開關。使用 Belkin 的應用 app，將開關與你的智慧手機配對，然後你可以遠端控制開關，例如，你可以在 1,000 英里外（或僅從舒適的床上）打開或關閉燈。
家庭自動化並不總是與昂貴的產品有關。一些最有用的智慧家庭工具實際上是免費的。
WeMo 是與 IFTTT（IF Then, Then That）相容的眾多產品之一，IFTTT 是一項免費的網路服務，可讓你自動執行無數流程。例如，使用 IFTTT（與禮物押韻），你可以創建一個所謂的「食譜」，如果 Twitter 推文中包含特定的主題標籤或關鍵字，它會自動將 Twitter 推文發佈到 Facebook。或者，你可以給自己安排一條簡訊，提醒你給奶奶打電話。
IFTTT 基本上只是一種，創建導致特定操作的觸發器的簡單方法，它適用於 WeMo。例如，你可以在你的臥室裡設置一個 WeMo 運動探測器，當它看到你早上起床時，它會觸發廚房裡的咖啡壺。
此類「如果 x，則 y」類型操作的潛力，僅受你的想像力的限制。當然，設置所有這些有趣的動作，需要一些時間。這帶來了家庭自動化產品的最大挑戰之一。
許多智慧家庭產品，使用自己的專有應用 app。簡而言之，你可以安裝數十個家庭自動化小工具，及其相關應用 app，然後在嘗試控制所有這些小工具時，慢慢陷入沮喪之中。
Revolv 是一款售價 299 美元的 WiFi 集線器，可連接到你的所有其他無線家庭自動化產品。Revolv 嘗試將你的所有家庭自動化設備統 一 到一個應用 app 中，並幫助你建構預編程功能，所有這些都以實現真正自動化的家庭為名義。
連接後，你可以透過中央 Revolv 應用 app 控制所有小工具。Revolv 目前最適用於 Z-Wave、Insteon 和 WiFi 產品，並且僅適用於 iPhone 用戶。但是，該公司計劃擴展到數百種其他產品，並增加 Android 相容性。你會發現來自 Insteon 和 SmartThings 等公司的類似整合中心。
繼續閱讀，你會看到更多與家庭自動化相關的挑戰。
對於那些不熟悉電腦的人來說，智慧家庭可能聽起來像是一場噩夢。那些經常用遙控器摸索，只是試圖改變電視頻道的人，現在可能已經停止閱讀了。
安裝智慧家庭系統的主要心理障礙之一是平衡系統的複雜性與系統的可用性。如果它完全令人惱火，那麼它實際上使你的生活變得更艱難，而不是更輕鬆。在規劃系統時，重要的是要考慮以下幾個因素：
- 什麼樣的組件是系統的一部分？它們是基本的，比如調光器，還是更強大的，比如報警系統或攝影機？
- 系統對非用戶的直觀程度如何？
- 該設備是否真的滿足了需求，還是只是一個花哨且可能令人沮喪的玩具？
- 需要多少人使用該系統？
- 誰知道如何操作該系統？誰知道如何維護系統和解決故障？
- 更改介面有多容易？例如，如果你的房子被編程為在早上 7 點叫醒你，你將如何讓它知道你是出差過夜或週六睡覺？
由於這些原因，從非常基本的家庭網路開始，並隨著需要或期望的增強，而擴展可能更容易。像許多新技術一樣，智慧家庭需要在現金和時間上進行大量投資才能跟上，因此如果你缺少任何一項，你可能想堅持使用「智障」的老房子。
在購買之前，檢查產品評論，並避免那些引起用戶憤怒的評論。有很多產品做出了天價的承諾，但在現實世界中卻落空了。如果你是智慧手機用戶，請強烈考慮帶有同樣好評的智慧手機應用 app 的產品。有些應用 app 非常笨拙或複雜，以至於它們引起的頭痛比緩解的要多。
智慧家庭還存在一些安全問題。找到訪問網路的方法的駭客，可能有能力關閉警報系統和燈，使家庭容易受到闖入。它們還可能導致惡作劇，例如快速打開和關閉設備，這可能會損壞某些電子設備，或者 —— 在極端情況下 —— 可能會導致火災。
消費電子製造商正在擴大他們的產品線，希望家庭自動化最終成為主流。多虧了智慧手機和平板電腦，以及現在可用的許多家庭自動化應用 app，這一趨勢有可能流行起來……但一個完整的 Jetson 風格的家，可能還需要幾年或幾十年的時間。
這是因為，儘管有如此多的技術進步，但仍然沒有用於自動化，所有這些小工具的標準系統。如果沒有這樣的標準，許多消費者就會想知道，他們是否會花費數百或數千美元，購買會在短時間內過時或無法使用的產品。
當然，還有一個問題是個人是否需要所有這些技術。我們的社會真的懶得連電燈開關都不會嗎？好消息是，隨著我們從家庭自動化中，節省的所有時間，我們將有時間從事其他工作。比如開發機器人女僕。
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最初發佈時間：2008 年 3 月 25 日
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