（提要）本文介绍了智能住宅中的一些适用新技术，并讨论了智能住宅小区的发展与建设问题。
要害词：智能化 住宅 智能技术
一、智能住宅与智能居住需求 住宅小区智能化是社会经济技术发展的需要。改革开放以来，我国住宅建设取得了历史性突破。由解决"有无"的严重数量短缺，过渡到"数量型"与"质量型"并重的时代，并开始向世界"舒适标准"的方向迈进。目前，智能化住宅建设已被提上建设日程。
1．智能住宅的概念：智能住宅从原理上讲应该是智能建筑的一种，是将建设、设备、运行服务及治理等要素进行综合优化，使其发挥多功能、高效益和高舒适性的住宅建筑及运营模式。与智能的写字楼、商务中心不同，是将高科技成果及先进的设备、思想、运行模式及住宅建筑（区）集成设计，并以方便、简易、友好的方式呈现给用户的一种居住模式。
2．人对智能居住的需要：住宅是人类栖息、生活的重要建筑场所。随着智能化技术在建筑中的应用，作为家庭载体的住宅对智能化的要求大致呈现以下几个方面：
1）高度安全性的要求，包括防火、防盗、防爆、防泄漏等。
2）舒适的物质环境与物理环境。
3）先进的通讯设施与完备的信息处理终端设备。
4）家用电器与设备的自动化、受控化、综合及智能化控制。
5）资源使用及支付方式的网络化、智能化。
6）家庭化工作模式的需求。 人对智能化住宅的要求及智能建筑技术的形成、演变与发展经历了几个过程，即电器化、自动化、智能化，并且在相当的一段时间内是同时存在、交替发展。
二、智能化住宅适用技术
智能住宅集成了众多技术，并且还在迅速发展适用的技术。下面仅就近年来的智能住宅建设中较有特色并适用的一些新技术作一介绍。
（一）"家庭总线"与"家庭控制器"
1．家庭总线：早在1979年，美国的斯坦福研究所提出了将家电及电气设备的控制线集成在一起的家庭总线（HOMEBUS），并成立了相应的研究会进行研究。80年代中期，日本大力推进家庭自动化（HE），成立了家庭总线（Home Bus System简称HBS）研究会，并在日本邮政省和通产省的指导下组成HBS标准委员会。1988年HBS标准委员会公布了他们的家庭总线系统的标准。HBS系统由一条同轴电缆和4对双绞线构成，前者用于传输图像信号，后者用于传输语音、数据及控制信号。各类家用设备与电气均按一定方式与HBS相连。这些电气设备既可在室内进行控制操作，也可在异地通过电话线进行遥控器操作，一旦出现意外（如火灾、盗窃、泄漏等）可自动或人工与外界（小区治理处、消防、保安等）联系、报警。近年来，为了适应大型居住区的需要又推出了超级家庭总线（S－HBS）。
2．超级家庭总线：智能住宅群所用的超级家庭总线S－HBS是在更大范围内的总线模式，HBS的信息通过G/W接口与S－HBS相联，以实现局域网。在S－HBS系统上可挂上几千个G/W接口，即可有几千套智能住宅上网。住区的公共服务机构也可由G/W接口入网，届时对住户设备进行遥测、遥控及响应服务。HBS是智能住宅的基本单元，也是智能住宅的核心。近年来，国内也提出并实践了"家庭控制器"的概念。
3．家庭控制器：按照智能住宅的系统，可将家庭控制器的组成分成家庭控制器主机；家庭通信网络单元；家庭设备自动化单元和家庭安全防范单元四个大部分。
·家庭控制器主机：由中心处理器cpu、通信模块组成。
·家庭通信网络单元：由电话通信模块、计算机互联网模块、CATV模块组成。
·家庭设备自动化单元：照明监控模块、空调监控模块、电器设备监控模块和电表、水表、煤气数据采集模块组成。
·家庭安全防范单元：由火灾报警模块、煤气泄漏报警模块、防盗报警模块和安全对讲及紧急呼救模块组成。
（二）有线电视网作为传输介质的网络技术
1．布线方式比较：智能住宅的网络建设按载体大致可分为三类：有线电视综合信息网、电话线和单独布线的智能住宅网。单独布线的智能住宅的建设是在住宅内采用综合布线技术，单独拉线，这样导致住宅内到处都是弱电管线，增加了投资，同时也不利于今后的维护治理，从长远的角度来看，这种方式在住宅的建设当中是不可取的。电话网智能住宅是通过电话网来实现智能住宅的信息传输。通过电话网不用单独布线，节约了投资，也有利于日后的维护治理，但其传输速率和频率都有限。国内常采用的做法是在住宅区内采用综合布线技术，远传采用电话网，同样具有单独布线的弱点。并且，目前电话线路传不了电视节目。而通过有线电视综合信息网的智能住宅的建设最适合中国的国情，是一种很有前途的模式。
2．有线电视线作为传统介质的特点：采用频率分割、数字压缩、调制解调等技术，在有线电视HFC网上，除传送常规的广播电视信号外，还可以进行高速的数据传输，实现图像、数据和语音"三线合一"。采用有线电视的HFC网络作为智能住宅小区的信息传输网，不仅在功能上完全满足要求，而且大大地简化了小区布线，节约了大量的人力、物力和资金。由于其频带宽，具有极大的多次开发余地，基本上能保证住宅小区内的信息传输网在今后二十年内不落后，避免了重复投资，保护了房地产开发商和住户的利益。住户需要某种功能的时候，可以在现有的基础上，加分支器来护展接口。
利用现有的有线电视双向网络作为智能化小区的传输网，将总控中心可以设在有线电视网能到达的任何地方，实现如下功能：有线电视CATV、视频点播（VOD）、计算机网络、室内防盗、室内远程抄表、小区信息查询和电视门铃。HFC网络的同轴电缆进入用户家，连到了一个电缆数据终端上，电缆数据终端分别和有线电视、家用计算机和门铃系统相连。电缆数据终端可以通过无线或有线的方式和防盗控制器、紧急求助按钮、水表、电表、煤气表、烟雾探测器、煤气报警和自动关断器以及家用控制器相连。
在普通的楼梯口的防盗门上装一个微型摄像头，通过一个混频器和有线电视网相连，将这个信号调到有线电视网上的一个空闲频道上，当有人按门铃时，将电视调到指定的频道上就可以看见按门铃的人。
将双向的HFC网络的上下行中各划出一定的带宽用于传输数据业务，将HFC网和大众信息网、商业销售网、图书情报网、医疗网、机关团体网、校园网、金融证券网、公司企业网、银行和国际互连网相连。和银行联网后，就可以实现交费的自动化。住户配备CABLE MODEM(电缆调制解调器)，通过个人电脑访问上述的各种网络，在家里进行电子邮件的传递、远程网的登录、股票操作、语音与传真服务、远程购物、远程教育、远程医疗诊断和咨询，以及有线电视系统所能提供的所有服务，如视频点播和付费电视等。
3．系统功能的扩展：通过相应接口，对小区的外围实现如下功能：室外监控、停车场的治理与计费、保安员的自动化治理、电梯和水箱监控。还可在室外相应的场所设立音箱和信息公告牌，在有线电视网上的相应频道播放轻松愉快的背景音乐，以烘托和调节住宅区的气氛，通过有线电视综合信息网发布小区信息。
4．应用实例：深圳市住宅智能化建设中，对比了多种方案，最后确定利用有线台的有线电视综合信息网来做梅林一村的智能化。梅林一村近7000户，现已投入运行，效果良好。这套系统已获得有关方面的认可。利用现有的双向有线电视网完全可以实现智能住宅区的安全自动化、通信自动化和治理自动化。采用这种系统，在亚洲是第一次，填补了国内空白。利用现有的有线电视网络，完全解决了住宅区内的综合布线问题，大大地减少了布线的复杂程度，节约了资金。
（三）远程读表与远程付费
目前，在我国仍采用人工查收电、水、煤气表的形式，这种形式不仅费时费工，而且查收数据误差较大、抄表周期长，导致总表与分表数据相差甚远。采用电、水、煤气的户外及远程计量方式，可大大提高查表的准确性、一致性和工作效率。应用计算机、通信、自动化控制技术的电、水、煤气自动计量计费与付费系统将取代人工读表和收费。
1． 总线式集中电、水、煤气自动计量计费系统
·系统组成：总线式集中电、水、煤气自动计量计费系统是由电表、水表、煤气表、采集器、抄表主机、治理中心计算机、电力公司计算机、煤气公司计算机、自来水公司计算机、热力公司计算机、银行计算机和便携式终端组成。
·工作方式：该系统采用光电技术，对电表、水表、煤气表的转盘信息进行采样，采集器记录数据。所记录的数据供抄表主机读取。抄表主机依次对所有用户表发出抄表指令，采集器接收指令后，立即将其记录的用户表数据向抄表主机发送。抄表主机与采集器之间采用双绞线连接。 治理中心的计算机可以对抄表主机内所有环境参数进行设置，控制抄表主机的数据采集，并读取抄表主机内的数据，进行必要的数据统计治理，并通过市话网将水、电、气的有关数据传送给相应市政公司计算机系统。治理中心的计算机可以准确、快速地计算用户应交的电费、水费和煤气费，并在规定的时间内将这些资料传送给银行计算机系统，供用户交费时使用。
·系统容量：一台或数台抄表主机可以管辖一个居民小区或一个商业区，治理中心的计算机可以管辖很多的抄表主机。系统根据治理中心计算机的容量大小，可以治理小到一个居民区，大到一个地区、一个城市。
2． 电力载波式集中电、水、煤气自动计量计费系统 电力载波是在工业自动化控制中已使用的技术。它的特点是可以通过小区已有的低压电网载波传输信息。
·系统组成：电力载波式电、水、煤气自动计量计费系统是由加装在电表、水表、煤气表内的传感器、电力载波采集器、电力载波主控制机，治理中心计算机、供电局计算机、煤气公司计算机、自来水公司计算机、热力公司计算机、银行计算机和便携式终端组成。 ·工作方式：通过加装在电表、水表和煤气表内传感器采用无接触式光电技术采集信号。传感器的上端为电力载波采集器。电力载波采集器对管辖下的电表、水表、煤气表进行实时记录，存储，同时接收来自主控机的各种操作命令和回送各用户表的数据。电力载波采集器内设断电保护器，数据在断电后长期保存。 电力载波主控机负责对管辖下的电力载波采集器传送来的数据进行实时记录，并将数据予以存储，等候治理中心的调用，同时将治理中心的各种操作命令传递给电力载波采集器。电力载波主控机的RS232通信接口可与便携式终端直接通信，利用便携式终端在现场设置参数电表、水表和煤气表的初始值。 电力载波采集器与电表、水表、煤气表内传感器之间采用普通导线直接连接，与电力载波主控机之间的通信采用低压电力载波传输方式。
·系统容量：一台或数台电力载波主控机可以管辖一个居民小区或一个商业区，治理中心的计算机可以管辖很多的电力载波主控机。系统根据治理中心的计算机容量大小，可以治理小到一个居民区，大到一个地区、一个城市。 三、我国智能住宅的实践 1．现阶段智能小区构成 智能住宅小区的智能化系统结构的现阶段重点在于以下几个方面：安全防范、物业治理及社区服务、信息通信。根据系统构成，智能住宅小区应提供的功能如下： 住户治理
·住户门窗的红外监控、破碎感应及侵入报警
·门磁状态监视报警
·老人、儿童及病人服务紧急报警
·火灾、水、气泄露报警
·三表自动抄表收费
园区治理
·园区统一有线电视转发
·园区范围红外监控报警
·电子巡更治理
·停车场治理
·出入口治理
网络化服务
·互连网应用
·计算机化物业治理
·"一卡通"（IC卡应用）
·小区电子银行
·小区虚拟商场
·证券行情和交易委托
·小区智能系统的连网集成
2．国内智能住宅小区状况
·基本建设情况：我国是从80年代末期引入了智能小区的概念。国内第一个建成智能住宅小区是江苏无锡蠡湖泰德新城。该小区着眼于21世纪社区功能和居民工作、生活方式和性质的改变，提出并实施了社区多媒体公益网，可以使小区内各机构之间资讯互通，资源共享，并可连接国内外大型网络，建筑物之间由高速网络线路相连，提供多种信息服务，实现了初步的智能化。深圳首家智能化小区是中心花园，该小区除电脑和数据通信端口与外界联网外，住户还可享受金融股票即时交易、网上购物、电子银行服务、应用远程教学及医疗系统等资讯娱乐服务。
早期的智能小区无论从层次还是科技含量上来说，精品很少。这种情况近年来有所改善。以深圳市的梅林一村住宅小区为例，这个小区总建筑面积约80万平方米，住宅建筑面积约67万平方米，其中各类户型住宅共6888套，由65栋多层住宅、25栋中高层住宅和6栋高层住宅组成。其在设计上采用："以智能住宅为基本单位、智能物业治理中心为中心节点，有线电视宽带（HFC）网为数据传输媒介"的智能小区系统模式。具有安保自动化（SA）、通信自动化（CA）和治理自动化（MA）等适合住户需要的功能。另外由邮电部试点开发的上海电信二村智能住宅小区（300户）及成都的交大智能小区（1900户），代表了几种不同的技术方式。
·技术实现情况：建设智能小区要有许多与之配套的技术及产品。但据目前了解的情况，国内在智能建筑方面的产品几乎是空白。尤其是智能小区的核心产品--用户终端。仍以深圳市的梅林一村住宅小区为例，其使用的用户终端是从美国引进的，这样一来无论是从施工的进度，还是技术适宜性等方面，都不是上乘之选。最近国内一些高科技企业，已看到智能住宅的发展势头，研制并开始推出专为中国家庭设计的新一代智能住宅终端产品，不仅填补了国内空白，而且为我国的智能住宅建设提供了积极的支持。智能住宅产品的国产化、产业化，是今后的一个重要发展方向，也是扩大内需增进效益的一个新的契机。
3．智能住宅小区功能的进一步发展内容
·小区建筑设备系统的自动控制。
·住宅设备的远程控制、智能控制。
·面向个人化、个性化的智能建筑。
·太阳能及环境能源的利用研究，节能技术、生态技术、环境效应（友善）等技术与材料的研究与应用，"智能设备"与"智能房屋"相互适应的设计与技术，使智能住宅（区）走上可持续发展的轨道。
4． 开发中应注重的技术问题 在住宅智能系统的规划和建设中，应重点考虑以下几个要素：
·小区内连接各个住户和办公室的网络传输介质包括电话布线、有线电视布线系统（光纤电视网）、电源布线系统和计算机网络布线系统（五类双绞线）等作为小区的基本传输介质。
·计算机网络应该作为智能化系统的建设重点，其中软件的建设更为重要。系统设计应具有非常好的可扩充与可扩展性。
·根据功能实现位置的分布，应该尽可能采用集中治理的应用系统。 ·住户治理可以采用"家庭控制器"实现各种智能化治理目标，并通过现有的网络传输介质（电话、CATV、计算机网络布线等）实现与中心治理系统的互连，以减少投资和治理成本。
·尽可能样用先进的、成熟的和标准化的技术和高质量的产品，避免重复投资、增加治理上的不便和增加维护成本。
作者单位：天津大学建筑学院
电子信息工程学院
|
