安徽生态智能家居案例研究论文

5年左右。智能家居发展的时间并不长，智能家居的迅速发展“黄金时段”不过5年左右时间。智能家居系统包含的主要子系统有：家居布线系统、家庭网络系统、智能家居（中央）控制管理系统、家居照明控制系统、家庭安防系统、背景音乐系统（如 TVC平板音响 ）、家庭影院与多媒体系统、家庭环境控制系统等八大系统。

智能家居设备行业主要上市公司：目前国内智能家居设备行业的上市公司主要有小米集团(1810)、美的集团(000333)、青岛海尔(600690)、阿里巴巴(09988)、格力电器(000651)、长虹美菱(000521)等。

本文核心数据：智能家居设备出货量、智能家居设备市场规模、智能家居设备产品价格、智能家居设备细分市场销售额占比

1、中国智能家居设备走进百姓家

智能家居的演变也是顺应着时代的潮流。中国改革开放以来，人民生活水平不断提高，对于改善居住环境、提升居住舒适性的需求不断提高。从最初的整套智能家居定制系统到现在的智能电器和智能网关产品的演化，智能家居设备开始从高端定制走向了普通百姓家。

智能家居在我国的发展经历了四个阶段：萌芽期/智能小区期、开创期、徘徊期和融合演变期。

2、中国智能家居设备市场供给受疫情影响明显

——2020年智能家居设备出货量下降

在新基建的背景下，随着5G通信技术、人工智能的快速应用与普及，万物万联互通已成为经济社会的发展趋势，智能家居也迎来发展机遇。据IDC公布的数据显示，2019年，中国智能家居设备出货量已达2.04亿台，同比增长35.9%;2020年，面对新冠疫情和上游供应紧缺带来的压力，全年中国智能家居设备市场出货量为2亿台，同比下降1.9%;IDC预计，2021年中国智能家居市场将走出阴霾，迎来反弹，预计全年出货量接近2.6亿台，同比增长26.7%。

——国内疫情稳定后企业规模增速出现回升迹象

根据企查猫数据显示，2021年截止8月17日，中国智能家居设备注册企业共有51687家，注册资金在1000万以上的有6253家。经历了2020年疫情的影响，行业发展有所放缓，但随着经济的逐渐回暖，2021年我国的智能家居设备行业有投资加快的趋势，截至2021年8月的智能家居设备注册企业数量就已超过2020年全年数量。

注：数据截止至2021年8月17日。

3、中国智能家居设备市场需求注重高便利和低成本

——国产品牌智能家居设备性价比高

一套功能完善的智能家居系统，包括常规的灯光遥控控制、电器远程控制、电动窗帘遥控、多房间家庭背景音乐及视频共享功能、安防报警及网络视频监控功能，购买国产品牌至少需要2万至3万元，而国际品牌在5万至10万元。

以国产品牌为例进行价格计算，假设各类智能家居设备产品均只购买一件，且所选产品均为品牌中价格较低的系列。小米的智能家电产品品种非常丰富，安置一套功能完善的小米智能家居设备大致花费在2万5千元左右;而老牌家电企业海尔的智能家居设备仅包括智能音箱和智能家电的价格就接近2万8千元。此外，近期华为全屋智能方案的价格也已对外公布，其中3房2厅(约100 m2)的全屋智能价格为99999元起，5房2厅(200 m2)的全屋智能价格14999元起，大概在6-8月份开售，首批覆盖了50个城市。

——中国智能家居设备市场规模持续增长

在5G、物联网以及互联网家装市场的快速发展等多重因素的作用下，中国智能家居市场展现蓬勃发展态势。据中国电子技术标准化研究院电子设备与系统研究中心所述，中国智慧家庭市场规模正以每年20%-30%速度增长，智慧家庭产业发展空间巨大。

根据艾媒数据中心发布的数据显示，2016-2020年，中国智能家居市场规模持续扩大，到2020年达到1705亿元的市场规模。2016年开始随着产品成熟度的落地以及智能安防与智能家电市场的崛起，2017年智能家居增长幅度达到40%以上，尽管之后增速有所减缓，但增速均保持在25%以上，直到2020年因疫情影响，中国智能家居市场规模增幅降到11.4%。

——方便与节能为用户选购的首要诉求

据艾媒调查数据显示，2020年中国家居用户使用最多的智能家居产品是扫地机器人(40.8%)，其次是智能门锁(39.4%)和感应开关(39.1%)。从使用的智能产品来看，方便和节能是家居用户选购智能家居产品的主要因素，除此之外，智能门锁、感应开关等设备还能有效保障家居安全和用电安全，提高生活质量。

——智能家电与视频娱乐设备市场需求占比高

从需求格局来看，智能家电领域基于普及度及单价双高的因素在中国智能家电设备中销售额占比过半，其次是视频娱乐占比30%以上，家庭安全监控、智能音箱、智能照明和智能温控设备占比较小。

注：占比根据2020年第四季度销售额数据推算。

4、“缺芯潮”下智能家居设备存在供不应求现象

在供需平衡方面，“缺芯潮”使得在智能家居设备领域供应出现困难。基于疫情和国际形势的双重影响，全球芯片供需矛盾爆发，缺芯潮从汽车等领域一路蔓延到了智能家居领域，导致国内智能家居设备出货量同比下降1.9%。结合龙头企业海尔智家的产销数据，2020年，海尔智能家电销量达到10028万台/套，产量达到8579万台/套，产销比为0.86。由此可见，中国智能家居设备行业存在供不应求的现象。

5、行业标准形成或将为智能家居发展增添新动力

——行业或将迎来新一轮的迅猛增长

根据IDC发布的《中国智能家居设备市场季度跟踪报告，2020年第四季度》，2021年中国智能家居市场将走出阴霾，迎来反弹，预计全年出货量接近2.6亿台，同比增长26.7%。基于智能家居领域的人工智能标准体系将在2023年初步建立，行业标准的形成会对市场起到一定规范作用，在短时间内，劣质厂商的淘汰一定程度上会降低智能家居设备出货量的增速，但随着行业统一标准体系的建立及完善，行业市场竞争秩序更加良好稳定，我国智能家居设备将迎来新一轮的迅猛增长。前瞻保守预计，到2026年，中国智能家居设备出货量将达到5.5亿台。

Statista发布的《2021年全球智能家居市场展望报告》预计2020至2025年中国智能家居设备市场规模复合增长率为21.2%%。考虑到中国智能家居市场当前所面临的原材料短缺问题和中国信息技术发展情况，结合中国在全球市场规模中的大致占比情况，前瞻保守故计，2026年，中国智能家居设备市场规模将超过4600亿元。

——行业趋向建立家庭生态服务发展

智能家居语音交互功能随着智能音箱的普及而被大众熟知并接受，基于语音交互技术的智能家居生态的建立与完善将是未来几年行业不断优化和发展的方向，智能家居设备产品必然不断向着为用户提供更便利、更安全、更低耗的方向创新。此外，未来智能家居设备还将进一步向下沉市场渗透。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国智能家居设备行业市场前瞻与投资策略规划报告》。

智能声控门窗系统

智能家居控制系统的设计与实现 [2009-03-18 06:41] ;;; 摘要：介绍了以PC（个人计算机）、MCU（单片机AT89C52）、双音多频编解码集成电路MT8880C、语音录放芯片ISD4004和无线数据收发芯片nRF401为核心，通过现有的电话网络终端或者互联网网络终端实现远程控制的智能家居系统，给出了该系统的电路原理和办硬件设计与实现方法。;;; 关键词：远程控制 双音多频 网络通讯 无线通讯 家庭自动化２１世纪是信息化的世纪，各种电信和互联网新技术推动了人类文明的巨大进步。数字化家居控制系统的出现使得人们可以通过手机或者互联网在任何时候、任意地点对家中的任意电器（空调、热水器、电饭煲、灯光、音响、ＤＶＤ录像机）进行远程控制；也可以在下班途中，预先将家中的空调打开、让热水器提前烧好热水、电饭煲煮好香喷喷的米饭……；而这一切的实现都仅仅是轻轻的点几下鼠标，或者打一个简单的电话。此外，该系统还可使家庭具有多途径报警、远程监听、数字留言等多种功能，如果不幸出现某种险情，您和１１０可以在第一时间获得通知以便进一步采取行动。舒适、时尚的家居生活是进步的标志，智能家居系统能够在不改变家中任何家电的情况下，对家里的电器、灯光、电源、家庭进行方便地控制，使人们尽享高科技带来的简便而时尚的现代生活。１系统的总体结构及工作过程智能家居系统由系统主机、系统分机、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ服务器和网络接口等部分组成。其中系统主机通过服务器（个人）连入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，并通过自己的ＰＳＴＮ�公用电话交换网接口电路连入ＰＳＴＮ。其结构图如图１所示。主机与分机通过无线传输组成星形拓扑结构。系统主机通过本地无线传输网络同系统分机进行通讯、传输控制命令和反馈信息。该系统正常工作时，用户可以通过screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＰＳＴＮ两种网络进行访问，当通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ访问时，本系统可提供一个界面友好的终端软件，用户只需登陆到运行在家中的服务器即可对家中的设备进行远程控制；当通过ＰＳＴＮ访问时，本系统将为用户提供语音操作界面。其工作流程如图２所示。２系统的硬件构成本系统的硬件主要有系统主机与系统分机两大部分。系统主机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路组成，如图３所示。系统分机由单片机ＡＴ８９Ｃ５２和各种接口电路、传感器单元电路、固态继电器控制电路组成，并由固态继电器控制具体设备，具体硬件组成框图如图４所示。通过系统主机的各种接口电路可将主机ＣＰＵ从繁忙的计算中解脱出来，以便把主要精力运用在控制和信息传递上。系统主机主要依照各个功能电路的输出结果进行判断和控制命令的输出。系统分机的各种接口电路和主机相似，只是根据设备的不同（传感器单元）有着细节上的变化。下面主要介绍系统主机的各种接口电路。２．１ ｎＲＦ４０１ 无线数据传输电路无线数据传输电路由Ｎｏｒｄｉｃ公司的单片ＵＨＦ无线数据收发芯片ｎＲＦ４０１及其外围电路构成。ｎＲＦ４０１采用ＦＳＫ调制解调技术，其工作效率可达２０ｋｂｉｔ／ｓ，且有两个频率通道供选择，并且支持低功耗和待机模式。它不用对数据进行曼彻斯特编码，其天线接口设计为差分天线，因而很容易用ＰＣＢ来实现。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>;;; ２．２ 看门狗电路看门狗电路由ＭＡＸ８１３Ｌ及其外围元件组成。通常，在单片机的工作现场，可能有各种干扰源。这些干扰源可能导致程序跑飞、造成死机或者程序不能正常运行。如果不及时恢复或使系统复位，就容易造成损失。看门狗电路的作用就是在程序跑飞或者死机时，能有效地使系统复位以使系统恢复正常运转。因此，在程序中定期给Ｐ１．５送入看门狗信号，就可以保证在程序运行异常时，由ＭＡＸ８１３Ｌ使单片机复位。２．３ ＤＳ１３０７时钟接口电路ＤＳ１３０７时钟芯片是美国ＤＡＬＬＡＳ公司生产的Ｉ２Ｃ总线接口实时时钟芯片。ＤＳ１３０７可以独立于ＣＰＵ工作，它不受晶振和电容等的影响，并且计时准确，月积累误差一般小于１０秒。此芯片还具有掉电时钟保护功能，可自动切换到后备电源供电。同时还具有闰年自动调整功能，可以产生秒、分、时、日、月、年等数据，并将其保存在具有掉电保护功能的时间寄存器内，以便ＣＰＵ根据需要对其进行读出或写入。由于单片机ＡＴ８９Ｃ５２没有Ｉ２Ｃ总线接口，因此，要驱动ＤＳ１３０７，就必须采用单主机方式下的Ｉ２Ｃ总线虚拟技术。在此方式下，以单片机为主节点（主器件），主器件永远占有总线而不出现总线竞争，且可以用两根Ｉ／Ｏ口线来虚拟Ｉ２Ｃ总线接口。Ｉ２Ｃ总线上的主器件（单片机）可在时钟线（ＳＤＬ）上产生时钟脉冲，在数据线（ＳＤＡ）上产生寻址信号、开始条件、停止条件以及建立数据传输的器件。任何被选中的器件都将被主器件看成是从器件。在这里，ＤＳ１３０７作为Ｉ２Ｃ总线的从器件。Ｉ２Ｃ总线为同步串行数据传输总线，其内部为双向传输电路，端口输出为开漏结构，因此，需加上拉电阻。２．４ ＭＴ８８８０Ｃ双音频编解码电路由于单片机是通过ＭＴ８８８０Ｃ芯片得到ＰＳＴＮ网络的双音频信号解码输出，也就是说，单片机可以识别来自ＰＳＴＮ网络的控制信号，用户可以根据系统的语音提示进行按键选择以实现用户身份的识别与远程控制。因此，利用ＭＴ８８８０Ｃ的双音频编码功能，系统可以在紧急时刻将用户预置的紧急电话打到ＰＳＴＮ网络，从而把损失减少到最低。２．５ ＩＳＤ４００４语音录放电路ＩＳＤ４００４是美国ＩＳＤ公司生产的一种语音录放芯片。它可录制８～１６分钟的语音信号。该芯片可提供ＳＰＩ标准接口和单片机进行接口，其语音的录放控制均通过单片机来实现。该芯片的一个最大特点是可以按地址编程录放，因而可由ＩＳＤ４００４和单片机编程控制来构系统与ＰＳＴＮ网络用户的语音平台。由于ＩＳＤ４００４的ＩＮＴ和ＲＡＣ脚输出为开漏结构，因此需要加上拉电阻。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>２．６ ＭＡＸ２０２串行通讯电路通讯电路可由串行通讯专用芯片ＭＡＸ２０２组成，通过此电路可以方便地与ＰＣ机进行串行通讯。２．７ 铃流检测与摘挂机控制电路当系统被呼叫时，电话交换机发出铃流信号。振铃为２５±３Ｖ的正弦波，失真小于１０％，电压有效值为９０±１５Ｖ。振铃信号以５秒为周期，即１秒送，４秒断。由于振铃信号电压比较高，所以先要通过高压稳压二极管进行降压，然后输入至光耦。再经光耦隔离转换后，从光耦输出时通时断的正弦波，最后经ＲＣ回路进行滤波以输出标准的方波。该方波信号可以直接输出至单片机的定时器１进行计数，以实现对铃流的检测。由于程控电话交换机在电话摘机时电话线回路电流会突然变大（约３０ｍＡ），因此，交换机检测到回路电流变大就认为电话机已经摘机。自动摘挂机电路可以通过单片机的Ｐ１．７来控制一个固态继电器，固态继电器的控制端应连接一个大约３００Ω的电阻后再接入电话线两端，从而完成模拟摘挂机。３系统软件编制本系统软件主要由系统主机和系统分机的Ｃ５１程序和系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序组成。３．１ 系统主机程序的编制系统主机程序主要用于实现系统的总体功能。包括无线数据传输程序、看门狗程序、时间戳程序、双音频编解码程序、语音录放程序、串行通讯程序、铃流检测与摘挂机控制程序、系统初始化程序、意外事件处理程序等。程序编制以消息驱动为主导思想。消息由计数器中断１、外部中断０和串行中断产生，在中断服务程序中，应将相应的状态位置位，而在消息循环中则应按相应的状态位调用功能函数，然后由功能函数将相应的状态位清０并完成所需功能，并最后返回到消息循环中。其程序流程如图５所示。该系统的分机程序和主机类似，故此不再详述。screen.width-400)this.style.width=screen.width-400;>３．２ 系统与Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络通讯程序的编制这部分通讯程序分为服务器和客户端两个程序，主要通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络完成用户的控制功能。服务器程序主要完成客户端与系统主机通讯的中转，即将客户端发来的控制或者查询命令成系统主机能识别的格式，或者将系统主机收到的报警等信息上传到客户端。服务器程序使用Ｓｏｃｋｅｔ与客户端进行Ｉｎｔｅｒｎｅｔ通讯。客户端程序是运行在远端用户的控制界面，主要用于完成家居内状态的显示以及对家居内电器的远程控制，同时使客户端直接连接到服务器。４结论本系统充分利用了现有的网络资源。通过在实际电话网络和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网络中的试运行证明：该系统能够达到设计初期的各项要求。相信将在信息家电、智能小区等方面得到广泛应用。