What is a Smart Home or Smart Building?

什麼是智慧家庭或智慧建築？

IoT Agenda

智慧家庭是一種住宅，它使用連接網路的設備，來實現對照明和供暖等，電器和系統的遠端監控和管理。
智慧家庭技術，通常也稱為家庭自動化或 domotics（來自拉丁語「domus」，意為家），透過允許房主控制智慧設備（通常透過其上的智慧家庭應用 app），為房主提供安全、舒適、便利和能源效率。智慧手機或其他聯網設備。作為物聯網 (IoT)的一部分，智慧家庭系統和設備通常一起運行，在它們之間共享消費者使用數據，並根據房主的偏好自動執行操作。

智慧家庭技術示例

技術進入家庭空間的幾乎生活的每個方面（燈泡、洗碗機等）都出現了智慧家庭替代方案：
智慧電視連接到網路，以透過應用 app 訪問內容，例如點播影片和音樂。一些智慧電視還包括語音或手勢辨識。
除了能夠遠端控制和定制之外，智慧照明系統（例如 Philips Lighting Holding BV 的 Hue）還可以檢測房間內何時有人，並根據需要調整照明。智慧燈泡還可以根據日光可用性進行自我調節。
智慧恆溫器，例如 Nest Labs Inc. 的 Nest，帶有整合的 Wi-Fi，允許用戶安排、監控和遠端控製家庭溫度。這些設備還可以學習房主的行為，並自動修改設置，為居民提供最大的舒適度和效率。智慧恆溫器還可以報告能源使用情況，並提醒用戶更換過濾器等。
使用智慧鎖和車庫門開啟器，用戶可以授予或拒絕訪客訪問。智慧鎖還可以檢測居民何時靠近並為他們解鎖門。
使用智慧安控攝影機，居民可以在外出或度假時監控自己的家。智慧運動感測器還能夠辨識居民、訪客、寵物和竊賊之間的區別，並在檢測到可疑行為時通知當局。
寵物護理可以透過連接的餵食器實現自動化。室內植物和草坪可以透過連接的計時器澆水。
各種廚房用具一應俱全，包括可以在編程時間，自動沖泡新鮮杯子的智慧咖啡機；智慧冰箱，可以記錄保質期、製作購物清單，甚至根據手頭上的食材製作食譜；較慢的炊具和烤麵包機；以及，在洗衣房，洗衣機和烘乾機。
例如，家用系統監視器可能會感應到電湧並關閉電器，或者感應到水故障或凍結管道並關閉水，這樣地下室就不會被洪水淹沒。

智慧家庭的優缺點

家庭自動化最受吹捧的好處之一是讓房主高枕無憂，使他們能夠遠端監控自己的房屋，以應對諸如遺忘的咖啡機或前門未上鎖等危險。

Domotics 對老年人也有好處，它提供的監控可以幫助老年人舒適安全地呆在家裡，而不是搬到療養院或需要 24/7 的家庭護理。

為了方便起見，智慧家庭可以適應用戶的偏好。例如，用戶可以編程打開車庫門、打開燈、打開壁爐，以及在他們到達時播放他們最喜歡的音樂。

家庭自動化還可以幫助消費者提高效率。智慧家庭系統無需整天開著空調，而是可以學習行為，並確保房主下班回家時房子已經冷卻下來。電器也是如此。有了智慧灌溉系統，草坪只會在需要時澆灌，並且澆灌所需的確切水量。透過家庭自動化，能源、水和其他資源的使用效率更高，這有助於為消費者節省自然資源和金錢。

然而，家庭自動化系統一直難以成為主流，部分原因在於其技術性質。智慧家庭的一個缺點是它們的複雜性。有些人對技術有困難，或者會因為第一次不便而放棄它。智慧家庭製造商和聯盟正在努力降低複雜性，並改善用戶體驗，以使其對所有類型和技術水準的用戶都感到愉快和有益。

為了使家庭自動化系統真正有效，設備必須是可互操作的，無論製造商如何，並且使用相同的協議，或者至少是互補的協議。由於這是一個相對較新的市場，家庭自動化還沒有黃金標準。然而，標準聯盟正在與製造商和協議合作，以確保互操作性和無縫的用戶體驗。

另一個主要問題是智慧家庭安全。NTT Data Corp. 2016 年的一份報告發現，80% 的美國消費者擔心其智慧家庭數據的安全性。如果駭客能夠滲透到智慧設備中，他們可能會關閉燈和警報器並解鎖門，從而使家庭毫無防備地遭到闖入。此外，駭客可能會訪問房主的網路，從而導致更嚴重的攻擊或數據洩露。 2016 年 10 月，Mirai 物聯網殭屍網路能夠在一系列分佈式拒絕服務 (DDoS) 攻擊中破壞部分網路，使用安全性差的攝影機、DVR 和路由器作為入口點。

除了家庭安全，很多智慧家庭反對者還擔心數據隱私問題。NTT Data 報告發現，73% 的消費者擔心其智慧家庭設備共享的數據的隱私性。雖然智慧家庭設備和平台製造商可能會收集消費者數據，以更好地客製化他們的產品，或為客戶提供新的和改進的服務，但信任和透明度，對於希望獲得新客戶的製造商來說非常重要。

智慧家庭如何工作/智慧家庭實施

新建房屋通常採用智慧家庭基礎設施建造。另一方面，老房子可以用智慧技術進行改造。雖然許多智慧家庭系統仍在 X10 或 Insteon 上運行，但藍牙和 Wi-Fi 已經越來越流行。

Zigbee 和 Z-Wave 是當今使用的兩種最常見的家庭自動化通信協議。兩者都使用網狀網路技術、短距離、低功率無線電信號，來連接智慧家庭系統。儘管兩者都針對相同的智慧家庭應用，但 Z-Wave 的範圍從 30 米到 Zigbee 的 10 米，Zigbee 通常被認為是兩者中更複雜的一個。Zigbee 晶片可從多家公司獲得，而 Z-Wave 晶片僅可從 Sigma Designs 獲得。

智慧家庭不是不同智慧設備和電器的集合，而是協同工作以創建可遠程控制的網路。所有設備均由主家庭自動化控制器控制，通常稱為智慧家庭集線器。智慧家庭集線器是一種硬體設備，充當智慧家庭系統的中心點，能夠感知、處理數據並進行無線通信。它將所有不同的應用 app，組合成一個可以由房主遠端控制的智慧家庭應用 app。智慧家庭集線器的示例包括 Amazon Echo、Google Home、Insteon Hub Pro、三星 SmartThings 和 Wink Hub。

一些智慧家庭系統可以從頭開始創建，例如，使用 Raspberry Pi 或其他原型板。其他可以作為捆綁的智慧家庭套件購買- 也稱為智慧家庭平台 - 其中包含啟動家庭自動化項目所需的組件。

在簡單的智慧家庭場景中，事件可以定時或觸發。定時事件基於時鐘，例如，在下午 6:00 降低百葉窗，而觸發事件取決於自動化系統中的操作；例如，當主人的智慧手機靠近門時，智慧鎖解鎖，智慧燈亮。

機器學習和人工智慧 (AI) 在智慧家庭系統中變得越來越流行，使家庭自動化應用 app 能夠適應其環境。例如，語音啟動系統（如 Amazon Echo 或 Google Home）包含虛擬助手，可根據居民的偏好和模式學習和個性化智慧家庭。

智慧建築

雖然每個智慧家庭都是智慧建築，但並非每個智慧建築都是智慧家庭。各種形狀和大小的企業、商業、工業和住宅建築 —— 包括辦公室、摩天大樓、公寓樓，以及多租戶辦公室和住宅 —— 正在佈署物聯網技術以提高建築效率、降低能源成本和環境影響，並確保安全，並提高居住者的滿意度。

智慧家庭中使用的許多智慧技術，都佈署在智慧建築中，包括照明、能源、供暖和空調，以及安全和建築物門禁系統。

例如，智慧建築可以使用檢測房間內有多少人的感測器，來降低能源成本。溫度可以自動調節，如果感測器檢測到會議室已滿，就會打開冷空氣，或者如果辦公室裡的每個人都回家了，就可以調低溫度。

智慧建築也可以連接到智慧電網。在這裡，智慧建築組件和電網可以相互「交談」和「傾聽」。借助這項技術，可以有效地管理能源分配，主動進行維護，並且可以更快地響應停電。

除了這些好處之外，智慧建築還可以為建築業主和管理者，提供預測性維護的好處。例如，當使用感測器監測到肥皂或紙巾分配器不足時，清潔工可以補充洗手間用品。或者可以預測建築物製冷、電梯和照明系統的維護和故障。

智慧家庭的起源

隨著 1975 年 X10（家庭自動化通信協議）的發布，智慧家庭（曾經是The Jetsons 的白日夢）應運而生。X10 將 120 kHz 射頻 (RF) 數位資訊脈衝串，發送到家庭現有的電線到可編程插座或開關。這些信號將命令傳送到相應的設備，控制設備的操作方式和時間。例如，發射器可以沿房屋的電線發送信號，告訴設備在特定時間打開。

然而，由於電線的設計不是為了不受無線電波段「噪音」的影響，X10 並不總是完全可靠的。信號會丟失，並且在某些情況下，信號不會穿過連接在不同極性上的電路，這是在將 220 伏服務分成一對 100 伏饋電時產生的，這在美國很常見。此外，X10 是最初是一種單向技術，因此雖然智慧設備可以接收命令，但它們無法將數據發送回中央網路。然而，後來，雙向 X10 設備變得可用，儘管成本更高。