详情
本书不仅介绍了智能家居的概念，而且通过典型的案例和技术环节，介绍了智能家居在欧洲的实现方法。本书首先介绍了智能家居的关键概念，包括设备控制、传感器、控制器等，然后介绍了实践性的项目，介绍了如何使用Open Remote实现一个家居控制中心，让后详细介绍了展现式检测的智能手机连接技术。最后，本书讨论了AI技术，智能家居控制的相关协议，以及对行业的趋势和未来的展望。
书名：动手搭建智能家居系统
ISBN：978-7-115-41680-3
本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。
您购买的人民邮电出版社电子书仅供您个人使用，未经授权，不得以任何方式复制和传播本书内容。
我们愿意相信读者具有这样的良知和觉悟，与我们共同保护知识产权。
如果购买者有侵权行为，我们可能对该用户实施包括但不限于关闭该帐号等维权措施，并可能追究法律责任。
• 著 ［德］Othmar Kyas
译 赵铁成
责任编辑 陈冀康
• 人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
邮编 100164 电子邮件 315@ptpress.com.cn
• 读者服务热线：(010)81055410
反盗版热线：(010)81055315
Othmar Kyas是一位国际知名的通信技术和战略市场专家。其著述甚丰，其中包括《Network Troubleshooting》和《Internet Security and Corporate Intranets》。Kyas曾在惠普、Tektronix和Danaher等国际化技术公司中任职技术顾问、战略市场总监和首席技术官。
在本书下列的网址中可以下载附加材料，包括代码和设计模板：
如果你希望在Key Concept Press有关于本书的更新或者新版本的时候获取通知，可在此登记。我们的邮件列表仅用于通知您和其他读者关于Key Concept Press的信息。我们不会向第三方分享或者销售您的信息：
http://www.keyconceptpress.com/newsletter.html
Simplified Chinese translation copyright ©2015 by Posts and Telecommunications Press ALL RIGHTS RESERVED
How to Smart Home，by Othmar Kyas，ISBN 978-3-944980-07-2
Copyright © 2016 by Othmar Kyas
本书中文简体版由作者Othmar Kyas授权人民邮电出版社出版。未经出版者书面许可，对本书的任何部分不得以任何方式或任何手段复制和传播。
版权所有，侵权必究。
本书是一本介绍智能家居及其实际应用的实践指南。
全书共15章，在介绍了行业概貌和家居自动化领域最先进的关键概念后，以手把手的方式，引导读者实现几个基本的家居自动化和控制项目。通过本书，读者将掌握如何使用最先进的技术，如平板电脑、智能手机和整合了最新的有线和无线的家居自动化标准的互联网等，将家居自动化推向智能家居的新高度。
本书适合每一位希望利用智能手机、平板电脑和App控制来实现智能建筑和智能家居的读者阅读，也适合智能家居从业人士和技术爱好者参考。
本书的目的是展示如何利用最先进的技术，如平板电脑、智能手机和整合了最新的有线和无线的家居自动化标准的互联网等，将家居自动化推向一个新的高度。本书是为每一位希望利用智能手机控制来实现建筑或者家居自动化的人所准备的。阅读本书不需要有任何特别的技术基础，所以其对醉心技术的爱好者和专业顾问都同样适用。本书所讲述的项目中需要了解的技术和平台包括以下几项。
这些项目中部分集成了某些消费类电子设备，如来自Denon和Marantz的音频设备。不过所有项目和设计的详细说明会让其很容易兼容其他厂家的产品。然而需要注意的是，两三年前的设备可能缺少本书中所描述的用于家居自动化集成的必要接口，如内置的WLAN、Bluetooth、Web server组件或者“Wake-on-LAN（网络唤醒）”功能。
在阐述了行业概况和家居自动化领域最先进的关键概念后，本书将以手把手的方式，引导你实现几个基本的家居自动化和控制项目。在每个项目的结束阶段，你的书桌上都会出现一个真正可用的解决方案，并可以任意进行下一步的定制化和扩展。你不需要有编程能力，因为我们将会逐行解释脚本和配置。当然，如果你从来没有写过一句自动化脚本或者配置过一个DSL路由器，某种程度上你的学习难度将会比其他人要大。你要学的一切都是基于开放标准的，也只需要基本的技术基础，就和你在任何其他IT相关的项目中所用的那样。
本书不会讲述那些与家居自动化有关的传统技术，例如在整个房间中传导红外信号，以及利用过时的X10技术来控制电灯开关和电力插座。这也不是一本针对“即插即用”的家居自动化解决方案的手册，因为这类厂家和服务商都是基于封闭或者专有的解决方案来提供有限的功能的。虽然我们还是会讨论流行的解决方案，例如Apple的HomeKit、Google的Nest或Samsung的SmartThings，但是本书并不以此为重点。因为就目前而言，它们在集成现有建筑基础设施和建立一个定制化的智能家居解决方案方面的能力还是非常有限的。
在按照详细说明操作的时候要小心谨慎。没有两个PC系统、消费类电子设备或者别的电子产品是相同的。如果有什么不正常的地方，也许需要在你的PC上重新安装操作系统，而这样就可能导致丢失数据。因此除非你完全理解所做的一切，还是建议使用一个专门为测试和试验而准备的专用的计算机系统。我本人无法对每个建议所产生的任何非预期的结果负责。
为了本书中的练习的目的，我（在OS X和Windows XP/7/8上）创建了smarthome 账号。因此在某些屏幕截图中所显示的终端窗口的命令行提示和终端输出中都会随之采用这个账号。
拜互联网、移动通信和可再生能源等技术的快速发展所赐，家居自动化已经在过去的几年中发生了很大的变化。这些变化体现在智能家居中的各个方面，例如：
直到最近，家居自动化还是主要集中在安装可控电力插座或者电灯开关上，还有就是在房子里部署红外（IR）装置以控制这类应用。在20世纪的前70年间的技术发展都是发生在建筑控制的关键领域的，虽然按照今天的角度来看都可以说是非常缓慢、不稳定和不安全的。
移动通信的快速发展已经为家居自动化带来了一个技术上的飞越。无线网络（3G、4G、Wi-Fi）和带有无线通信接口（Bluetooth、Zigbee和Wi-Fi）的智能设备是无所不在的，并可以将用户带入家居控制和建筑自动化的下一个发展阶段。除了简单的电力插座的开与关，专业并实用的消费类电子产品、家用设备或者基础架构组件市场都会活跃起来。因此，除了提供初步的功能，今天的家居自动化还将为居民和工业建筑的舒适、安全和节能等方面带来实质性的影响。
和这些家居自动化的变化具有同样意义的，可能就是用户界面的进步了。智能手机和平板电脑的革命已经最终把个人化的通用遥控设备带入了家庭。专用的固定面板和控制设备已经落伍了，逐渐被应用软件所取代；而后者无论操作、维护还是升级起来都很容易。
随着可用性和能力的提高，安装家用智能的积极性也逐渐提高了。绿色建筑的愿景（也就是能够显著减少能源和水资源消耗的建筑）终于变成了现实。其他的新兴应用包括安全管理、为老年人和残障人士准备的家居自动化（居家护理自动化）和建筑远程控制等。
看看总体能源消耗的分布图，就会发现居民用能的部分占了相当的比例。2014年，在28个欧盟国家（EU-28）中能源消费总量的25%发生在居民领域，而在美国这个数字是22%（图1.1和图1.2）。因此，即便从全球角度来看，家庭节能也的确是举足轻重的。而住宅领域的各种能源的节约潜力都是巨大的。住宅用能的总量中，空间采暖和空调的份额占50%到70%。占第二位的是水加热，然后是家用电器和照明。
图1.1 2014年欧盟28国各领域能源消费分布
图1.2 2014年美国各领域能源消费分布
在过去的 20 年中，美国家庭中用于空间采暖的能源稳定下降，而同时空间制冷的耗能一直上升。导致这一趋势的主要因素包括更有效率的设备、更好的隔热、更有效的窗户的普及，人口变化，甚至气候变暖（图 1.3 和图 1.4）。
图1.3 2012年EU-27的住宅用能分布
图1.4 2014年美国住宅用能分布
降低能源消耗有很多途径，其中所有的这些都是值得注意的：
随着前面提及的家居自动化的发展，这个列表中的最后一项，也就是建筑自动化已经成为日益被重视的选择，这是因为其提供了以相对较少的前期投资实现明显节约的机会。智能家电可以随着智能电表（家庭网关）调节自身操作，从而减少总体能源消耗并避开负载高峰。监测当前和过去的电力消耗并识别负载情况，可以为具有以下能力的智能电力管理提供基础：
研究表明，在民用建筑中，利用自动化照明可以节省高达30%的电力，而利用自动化采暖可以节省15%～20%的采暖用能。但是通过部署一个智能家庭，你到底能节省多少能源呢？一项欧洲标准化研究的方向就是为了回答这个问题，其最终给出了一个用来测量和计算基于建筑物自动化节能的复杂技术标准：欧洲标准EN15232：“建筑能源效率——建筑自动化、控制和建筑管理的效果”。EN15232首次定义了为不同类型建筑物评估建筑自动化与控制系统（BACS）在能源效率方面的影响的标准方法，这些建筑物包括：
建筑自动化的效果被分成4个级别（A～D），其中A代表建筑自动化的最高效果，而D代表最低效果。
对于每类建筑的每个BACS级别，给出了所谓的BACS因子，利用这些因子可以计算热力和电力的节省。表 1.2展示了各类建筑的4个BACS级别，以及各类建筑的BACS因子。表1.1展示了相对标准的C等级，通过安装效率等级A和B的建筑自动化系统所能节省的热能的百分比。
表1.1 办公室与住宅建筑中BACS等级A和B相对BACS等级C所节省的热能（1）
| 热能 | 电能 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| BACS级别 |
D |
C |
B |
A |
D |
C |
B |
A |
| 办公室 |
1.51 |
1.00 |
0.80 |
0.70 |
1.10 |
1.00 |
0.93 |
0.87 |
| 演讲厅 |
1.24 |
1.00 |
0.75 |
0.50 |
1.06 |
1.00 |
0.94 |
0.89 |
| 学校 |
1.20 |
1.00 |
0.88 |
0.80 |
1.07 |
1.00 |
0.93 |
0.86 |
| 医院 |
1.31 |
1.00 |
0.91 |
0.86 |
1.05 |
1.00 |
0.98 |
0.96 |
| 酒店 |
1.31 |
1.00 |
0.85 |
0.68 |
1.07 |
1.00 |
0.95 |
0.90 |
| 餐馆 |
1.23 |
1.00 |
0.77 |
0.68 |
1.04 |
1.00 |
0.96 |
0.92 |
| 批发与零售 |
1.56 |
1.00 |
0.73 |
0.60 |
1.08 |
1.00 |
0.95 |
0.91 |
| 住宅 |
1.10 |
1.00 |
0.88 |
0.81 |
1.08 |
1.00 |
0.93 |
0.92 |
表1.2 BACS级别定义
| 等级A | 高能效BACS 带有自动需求控制的联网的房间控制 定期维护 能源监测 持续的能源优化 |
| 等级B | 先进BACS和特定的TBM功能 带有自动需求控制的联网的房间控制 能源监测 |
| 等级C | 标准BACS 基本的联网的建筑自动化 未配备电子房间自动化和暖气温度控制阀 未配备能源监测 |
| 等级D | 无能源效率的BACS 未配备联网的建筑自动化功能 未配备电子房间自动化 未配备能源监测 |
智能家居最终可以和全球广泛建设中的智能电网进行整合，而可再生能源发电的崛起正在驱动智能电网的建设。智能电表和智能网关只有在家居控制和自动化基础架构就绪的条件下才能发挥作用。这个基础架构要能够与驱动智能电网中的电力成本的供给和需求互动。基于风能和太阳能的可再生能源发电向公共电网中引入了显著的能源水平波动。那么某些场景就会变得有意义了，比如在风力强劲的时候将冷库设定在比正常温度低两三度的温度上，以便让其在一天中能源供给较低的时段也能够更久地停机。
通过持续地监测智能电网中的能源水平和价格，外加调整下面这些高能耗过程的使用时间（延迟或者提前），智能电表能够产生明显的节能效果，而同时并不会影响居民生活的舒适程度：
另一项先进家居自动化技术的应用就是建筑远程控制和安全管理，包含下面的功能：
智能家居和建筑自动化已经发展很长一段时间了。技术发展、气候变化和人口结构变化已经重新定义了智能家居，使其从面向极客和高端业主的、充满了未来感的小众应用，变成了面向普罗大众的日常生活的一部分。基于开放的互联网技术和无所不在的智能手机的家居自动化的标准化，已经为控制世界做好了准备，也已经成为制造商们开始将控制功能作为默认配置整合进他们的产品中的催化剂。因此，（最终）一个智能家居所需要的一切都会出现。我们现在就可以看看如何把其中的这一些放在一起工作，并让世界变得更好（一点）。
从技术的角度而言，家居自动化包括5个组成部分：
受控设备都是类似家用电器或者消费类电子设备的组件，可以被家居自动化系统连接和控制。越来越多的组件开始提供内置功能（Web-server和WLAN、蓝牙、Z-Wave的接口等），用来保证与控制网络的直接连接。另外一些组件需要配备一些适配器来实现其与智能家居基础架构的整合。
传感器就是家庭网络的眼睛和耳朵。传感器被广泛用于测量温度、湿度、亮度、液体和气体等，并监测运动或者噪声。
执行器是家庭网络的手，它们就是智能网络可以在现实的世界中实际做一些事情的手段。根据需要完成的交互类型，有类似泵和电动机这样的机械执行器，或者类似电子开关和调光器这样的电子执行器。
控制网络一方面为受控设备、传感器和执行器之间提供连结性，另一方面连接伴随遥控设备的控制器。今天的家居和建筑自动控制存在3种主要的技术选择：
电力线通信的原理是利用建筑物中已有的电力线路来传输 20kHz 到100MHz 的载波信号。曾经长期占主导地位的、已经有几十年历史的、至今仍然被广泛使用的低速电力线标准X.10，已经最终被高速的HomePlug标准所取代，而后者在2010年成为IEEE 1901标准。这个标准的最新版本AV2已经能够完成高达500Mbit/s的传输速度。电力线通信的一个关键优势就是其组件的低价格，而且实际上也不需要再敷设额外的线路。这项技术的一个劣势就是电力线的分配单元会影响传输速度。在某些情况下，电力线上的设备甚至会阻断在一个建筑中的电力线基础架构上的部分通信覆盖。
当今已经存在很多可用于建筑和家居自动化的无线传输技术了。传输速度和距离取决于该项技术的传输频率和调制方式，分别从20kbit/s到250kbit/s，从60英尺（20米）到3000英尺（1000米）。其他的重要考量是电力消耗和定位精度。在过去的十年间，技术的进步已经显著地改善了无线传输技术的各方面性能。导致无线技术最终在家居自动化领域腾飞的主要因素包括以下几项。
虽然无线建筑控制多年来一直都是面向低端的、后装项目的备选方案，但是新的、可靠的低功耗技术已经改变了整个行业。今天，Z-Wave、ZigBee、BLE（Bluetooth Low Energy，低功耗蓝牙）和RFID接口都已经和可控制的电力插座、电灯开关和家用电器充分集成了。很多音频和视频消费类电子设备带有WLAN（Wi-Fi），适合从互联网上播放流媒体，并适合通过智能家居基础架构充分控制。
2016年，Wi-Fi联盟宣布了802.11ah“HaLow”标准，这是一项针对家居自动化和物联网应用优化的标准。和现有的Wi-Fi技术相比，“HaLow”有着多项先进性。利用900MHz带宽（相比之下，传统的Wi-Fi网络工作在2.4GHz和5GHz带宽。）这使得无线信号可以达到几乎是现有Wi-Fi的两倍的速度，同时信号广播的能耗更低。这不仅影响到Wi-Fi路由器，使其可以更有效地消除死点，还使得手机和物联网设备可以在有限的电池容量下跨越更长的距离通信。
基于类似EnOcean设备的新一代的能量获取技术甚至仅仅依靠从环境的温度变化、光线变化或者按压一个开关的机械能量中获取能量就可以执行无线控制连接。表2.1列出了现今用于无线建筑自动化的主要开放标准。
表2.1 无线建筑自动化标准
| 首次颁布 | 范围 （室内/ 室外） |
最大速度 | 频率 | 调制 | 传输标准 | 定位精度 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Z-Wave | 1999 | 30m | 250kbit/s | 908.42MHz | GFSK | IEEE 802.15.4(*) | 10m(**) |
| ZigBee | 2003/2006 | 30m-500m | 250kbit/s | 2.4GHz （全球） 902MHz （北美） 868MHz （欧洲） |
QPSK | ITU-G.9959 | 10m(**) |
| WirelessHart | 2004 | 50m/250m | 250kbit/s | 2.4GHz | DSSS，O-QPSK | IEEE 802.15.4(*), IEC 62591 | 10m(**) |
| MiWi | 2003 | 20m/50m | 20kbit/s 40kbit/s 250kbit/s | 868MHz 915MHz 2.4GHz | O-QPSK | IEEE 802.15.4(*) | 10m(**) |
| EnOcean | 2001 | 30m-300m | 125kbit/s | 902MHz （美国）， 868MHz （欧洲） 315MHz |
ASK | ISO/IEC 14543-3-10 | N/A |
| DASH7 （active RFID） | 2004 | -1000m | 200kbit/s | 433MHz | GFSK | ISO/IEC 18000-7 | 1m |
| HaLow | 2016 | 高达 1000米 |
100kbit/s～8Mbit/s | 900MHz | BPSK, QPSK, QAM | IEEE 802.11ah | N/A |
(*) LR-WPAN（Low Rate Wireless Personal Area Network，低速无线个域网）
(**) 随地形、频率和传感器的不同而会产生严重的畸变
两个主要的基于有线的建筑自动化开放标准是KNX和LON。KNX是一项用于家居和建筑自动化的欧洲（EN50090，2003）和国际标准（ISO/IEC14543-3，2006）。KNX这个缩写代表Konnex，替代了更老的欧洲标准EIB（European Installation Bus）、Batibus（主要用于法国）和EHS（European Home System）。今天在欧洲，超过75%的工业建筑自动化解决方案和高端住宅智能家居都是采用KNX实现的。在过去的几年中，KNX已经开始在世界上欧洲之外的很多地方被接受了。
LON（Local Operating Network）最早由Echolon公司在1990年引入，自2008年后作为ISO/IEC 14908标准，是一项面向机场、体育馆或者街道照明等大型自动化项目的建筑自动化解决方案。与分层级的KNX架构不同，其采用的是一种去中心化的途径。在大型工程项目中，本地信息可以就地处理，而不用被发送到一个中心控制节点。这提供了在需要高可用性的公共项目中所需要的可扩展性和冗余性。
通过过去几年的标准化努力，3 种控制网络技术——基于电力线、无线和有线的——在传输速度、可靠性和互操作性上都有了长足的进步。总的来说，由于其较低的组件价格和安装费用，基于电力线通信和无线传输的控制网络主要占领住宅家居自动化市场。另一方面，有线控制的网络主要出现在高端住宅领域和工业建筑控制应用中。
控制器是用来扮演建筑自动化系统的大脑的计算机系统。其通过传感器收集信息，并通过遥控设备接受指令。其根据指令或者一组预定义的规则利用执行器或者扩音喇叭、电子邮件或电话等通信手段来采取措施。对于住宅家居自动化，控制器通常是“永远在线”的独立的计算机或者嵌入式Linux/Windows/OS-X PC，运行房屋的控制应用。更高端的住宅和工业建筑使用配有不间断电源（UPS）的、高可用且带冗余的专用控制系统。
家居自动化系统在住宅领域的接受度日益增加的一个主要原因就是，随着无处不在的智能手机和平板电脑，对专用的自动控制设备的需求消失了。在几年内，毫不夸张地说，市面上所有的家具自动化系统都已经引入了基于智能手机和平板电脑的控制应用。此外，语音识别的发展最终为智能家居带来了基于语音的控制。遥控设备通过将家居自动化应用连接到家居控制器而执行操作。它们或者通过控制网络连接控制器，或者通过控制器提供的其他接口，比如WLAN、互联网或者电话网络。因此，智能手机的普及使得通过互联网或者移动电话网络来远程控制建筑成为一项基本的功能。
在昂贵的专有建筑控制系统和住宅智能家居系统之间的传统界限是模糊的。在过去的十年间，两个市场都经历了彻底的变化并且越来越重叠。昂贵的专有解决方案已经变得越来越基于开放标准，也越来越便宜了。针对住宅消费者的低端解决方案也变得更加复杂，也采用了和工业系统同样的技术（这就和几十年前专业市场计算机和家用PC两个市场逐渐融合的时候所发生的一样）。
虽然是专业建筑控制系统对可靠性、冗余和健壮性的要求导致了主要专有标准的发展，但是现在数字革命的脚步已经跟上了这些要求。此外，面向智能建筑控制的新兴需求迅猛发展，导致专有协议已经无法跟上其步伐。最近的例子包括：
随着这个趋势，原本一潭死水的建筑自动化市场已经开始了翻天覆地的变化。新的玩家和创业公司正在建筑和家居自动化市场所提供的新技术和新需求的交集中寻找机会。虽然物联网的远大前景仍然是理想多于现实，在最近几年中，我们的确朝这个理想大大地迈进了。
2014年，智能家居市场已经在近年来经历了两位数的增长率，也的确成为了主流。这一年也是3家最大的消费类电子产品和服务公司大举进入智能家居市场的一年。Apple引入了其HomeKit架构，Samsung在家居自动化初始项目SamrtThings上投入了2亿美元投资，而Google以32亿美元收购了自学习恒温器制造商Nest Labs。
Nest Labs由两名前Apple的工程师创建，专注于自学习恒温器。Nest Labs的关键创新围绕着这样一个事实，那就是大多数人会因为太复杂而并不会为他们的恒温器编程。Nest恒温器会根据住户的日常生活规律而自动创建一个采暖（空调）计划。一开始居民会通过每天几次旋转Nest恒温器的旋钮来频繁设定目标房间的温度。在恒温器中存储这些设置之后，就能够建立一个温度计划。Nest恒温器还必须连接到互联网以接收软件更新。因为它们的部分功能是基于用美国邮政编码来识别的位置信息，其国际化部署是受限的。在2014年底Nest收购了流媒体视频摄像头制造商Dropcam，从此将其产品和Dropcam的监控能力整合了起来。Dropcam录像现在可以由Nest烟气监测报警和Dropcam运动报警来触发，并且在Nest恒温器处于“Away（离家模式）”的时候被开启。
Nest设备采用Nest Lab的Thread协议来通信（http://www.threadgroup.org），其为基于6LoWPAN标准的（基于IEEE 802.15.4 LR-WPAN的IPv6）。并采用和ZigBee和WirelessHART同样的传输协议。如Philips的Hua灯等现存的802.15.4产品可以通过软件升级而支持Thread协议。
通过其HomeKit框架，Apple向智能家居市场迈出了战略性的一步。带有强大的语音助手Siri的保有量巨大的智能手机和平板电脑提供了一个基本的、易用的且即插即用形式的智能家居解决方案。Apple HomeKit的核心包括3个组件：
对于传输协议，Apple已经采用了IP（LAN、Wi-Fi）和BLE（Low Energy Bluetooth，低功耗蓝牙）。利用HomeKit API第三方开发者可以建立iOS应用，可以发现HomeKit兼容设备并将其加入家居配置数据库，进而利用该数据库并与已配置的设备和服务通信。除了iOS应用，Apple语音助理Siri也可以利用HomeKit，从而实现基于语音的智能家居控制。
非HomeKit兼容的设备可以通过桥接设备连接HomeKit基础架构（HomeKit Bridges）。然而这个途径限定在以下类型的设备中：
这基本上限定了HomeKit只能与不支持Wi-Fi或者BLE的简单传感器桥接。所有基于Wi-Fi或者BLE的传感器，以及所有提供活跃的用户控制（如恒温器、电灯开关、门锁）的智能家居组件将必须配备HAP协议并加入Apple MFi（Made- for-iPhone/iPad，为iPhone/iPad制造）计划。将KNX或者HomePlug等有线智能家居技术整合进HomeKit的软件桥接目前还不在其路线图中。Apple TV硬件扮演了智能家居集线器的角色，用以远程控制智能家居设备。利用附加的HomeKit能力，其可以作为本地的智能家居设备和HomeKit云账号之间的中继，而通过智能手机的HomeKit应用在任何地方都可以连接上云账号（图2.1）。
图2.1 Apple的智能家居架构HomeKit
2014 年向智能家居技术领域做出了重大努力且收购了美国一家创业公司SamrtThings（http://www.smartthings.com）的第三大消费类电子产品公司就是Samsung。SmartThings解决方案的核心是一个易于使用的智能手机应用（iOS、Android），其可以与SmartThing Hub通信，而后者控制Z-Wave和ZigBee兼容的智能家居设备。SmartThings Hub可以直接与在其范围内的智能手机应用通信。同时它连接到一个云账号，而这个账号在与建筑远程通信的时候扮演通信集线器的角色。
虽然行业趋势朝向开放标准演进，智能家居的现实所投射出的各种有线和无线标准以及专有的制造商解决方案却仍然是一个挑战。任何一个目标超出用智能手机控制车库门或者照明等单点应用的解决方案都会需要建立一个集中的、基于规则的家居服务器，支持通过多种技术连接设备。在可预见的未来，大多数家庭至少会基于WLAN（Wi-Fi）和有线技术来建设部分这样的控制结构。例如音频设备、电视机和家用电器（烤箱、冰箱、洗碗机、洗衣机）等最近一代的消费类电子设备，都配备了WLAN接口，用以和智能家居基础架构整合。General Electric（通用电气）提供的全线Wi-Fi联网家用电器（http://www.geappiances.com/connected-home-smart-appliances/），Samsung的SmartTV系列电视机，或者Denon和Marantz的音乐系统，仅仅是现实市场中的一些代表性的例子。在最近完工的住宅以及商用和公共建筑中，出于安全和可靠性的原因，有线技术仍然会继续作为控制建筑关键元素的基础架构主体而存在，如电力插座、照明和暖通空调（HVAC，Heating、Ventilation and Air Conditioning）。智能家居市场的新进入者，如Nest、Apple或者很多新的智能家居创业公司，通常是提供针对特定应用的单点应用解决方案。它们可以提供迈向家居自动化的快速廉价的一步，同时提供固定的功能和有限的定制化能力。这些解决方案中的大多数至少可以局部地与基于服务器的可扩展的多技术解决方案集成，比如OpenRemote。然而，它们对无线技术和基于云的控制限制了它们在强调安全和可靠性的场景中的应用。一个例子就是流行的2.4GHz频段在穿过雨中和植物时的衰减。而另一方面900MHz频段却面临低数据传输速率的问题。最后但同样重要的一点是，任何无线技术都容易被任何人花几美元就能在网上买到的信号干扰器产生“拒绝访问”袭击。
从安全和隐私性角度考虑，同样有问题的还有用于智能家居控制和通信的云账号。一个显著的例子就是Nest Lab，其正式地将其用户存储在恒温器中的数据传递给它的母公司Google。即便不考虑广泛流行的出售客户数据和信息的行为，基于云的解决方案也呈现出明显的安全和可靠性层面的风险。事实是，基于云的服务经常遭受因技术问题或者黑客袭击所引起的服务中断。看看InfoWorld所罗列的年度最大的十项云服务中断事故列表你就知道了。
总之，一个稳定和安全的架构需要基于一个本地的智能家居控制器，配备有连接诸如电力插座、照明、暖通空调、安防监控和门禁等关键家居基础架构组件的有线控制。因为多数整合了电力供应的消费类电子设备和家用电器将继续利用Wi-Fi提供连结性，WLAN集成是必需的。此外新一代移动的、电池供电的设备正在面市，其通过BLE或者EnOcean等低功耗技术来提供连结性。其中的一些是基于供应商专有实现的，比如Apple的HomeKit或者Nest的Thread协议。在智能家居的总体架构中要在何种程度上整合这些产品，就要基于具体情况具体分析了。可能这些专有的即插即用解决方案最大的缺点就是它们所缺乏的客户定制能力。易于安装和使用的专有技术的代价就是，它们无法用于建设一个整体集成的规则基础，而这才能提供居民和环境、建筑架构的有意义的互动。即便是现在通过基于智能手机的语音控制就能打开车库的门，也不能否认这样的智能家居解决方案不过是一个遥控。图2.2显示了以上讨论的一个整体集成的智能家居机构应具有的概貌。
图2.2 一个整体集成的智能家居架构
随着以上的趋势和发展，缓慢前进的建筑自动化市场已经开始了快速的变化。新的玩家和创业公司在尝试他们的机会，而机会就在家居自动化的新技术和新需求的交叉点上。看起来，最终一个所谓的“物联网”的愿景将成为现实，即物联网将与我们的生活无缝集成、处理日常事物并节省能源。
（1）一周7天每天24小时的家居控制器，带有规则数据库，通过各种技术对接执行器和传感器。
（2）Wi-Fi（WLAN）网络接口，配备在用电设备上（消费类电子产品、家用电器）。
（3）第二代的无线技术（Z-Wave、ZigBee），连接小型设备和传感器。
（4）基于智能手机/平板电脑的就地家居控制应用，通过家居服务器来连接可控设备。
（5）专有的智能家居组件（例如Apple的HomeKit）连接特定设备，并利用桥接技术整合进家庭网络。
（6）第三代低功耗无线技术（例如BLE、EnOcean），连接移动的、电池供电设备，提供类似位置追踪等服务。
（7）基于智能手机的远程家居控制应用，通过3G/互联网/VPN连接家居服务器。
（8）智能电表，报告基于供给/需求的计费，以及本地可用的发电能力（例如屋顶太阳能）。通过2G/3G或者DSL/互联网连接电力公司，并通过有线连接家居服务器。
（9）基于有线的建筑基础结构控制（照明、暖通空调、墙上插座、门锁、报警系统）。
（10）将来自公共的和自有的基于互联网服务（日历、运动、医疗、天气、交通等）的数据与家居自动化的规则集整合。
（11）自动生成的关于关键运行参数的报告在监测和优化建筑运行和持续进化的自动化规则集中发挥重要的作用。
① 有时中文中也称之为远程控制设备。——译者注
