白皮書 | 智慧照明標準體系框架研究報告(下)

　　　莊曉波

　　上海時代之光照明電器檢測有限公司標準技術部副主任

　　《2018阿拉丁照明產(chǎn)業(yè)調(diào)研白皮書》智慧照明與物聯(lián)網(wǎng)科技 顧問

　　六、智能家居各子系統(tǒng)標準現(xiàn)狀研究

　　智能家居研發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)眾多，行業(yè)中不乏海爾、美的、松下、三星等知名品牌的參與。但由于市場認可度低，產(chǎn)品技術不成熟，產(chǎn)品質量不穩(wěn)定，尤其是沒有形成統(tǒng)一的技術框架和標準，各個品牌的設備自成一派，各種產(chǎn)品難以互聯(lián)互通。且消費者的智能家居系統(tǒng)出現(xiàn)問題，需要更換配件時，只能選擇之前使用的同一品牌的產(chǎn)品，不能更換其他廠家的產(chǎn)品，這給消費者帶來諸多不便，從而使得智能家居產(chǎn)品和系統(tǒng)僅僅停留在體驗階段，無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；１竟?jié)將對智慧家居主要的幾個子系統(tǒng)進行標準梳理。

　　6.1 照明子系統(tǒng)

　　用于家居智能照明的產(chǎn)品有很多，如LED球泡燈、雙端LED燈、LED反射燈、筒燈、面板燈和吸頂燈等，由于適用標準略有不同，表3以自鎮(zhèn)流LED燈為例，整理了智能家居照明子系統(tǒng)的相關標準。

　　6.2安防子系統(tǒng)

　　安防子系統(tǒng)包括門鎖、攝像頭和災害監(jiān)測(漏水、漏電、漏氣)等，相關的標準有以下6個：

　　1)YD/T 1666-2007遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的安全技術要求;

　　2)YD/T 1806-2008基于IP的遠程視頻監(jiān)控設備技術要求;

　　3)GA/T 645-2006視頻安防監(jiān)控系統(tǒng) 變速球型攝像機;

　　4)GB 4715-2005點型感煙火災探測器;

　　5)GB 4716-2005點型感溫火災探測器;

　　6)GB 4717-2005火災報警控制器;

　　6.3 黑色家電子系統(tǒng)

　　黑色家電，大多指彩電、音響、照相機這類可以為人們提供娛樂生活的產(chǎn)品。黑色家電交互數(shù)據(jù)量大，需要高速的通信協(xié)議，一般采用WiFi。由于產(chǎn)品種類不同，適用標準略有不同，本小節(jié)以電視機為例，梳理了黑色家電的相關標準，見表4：

　　6.5傳感器子系統(tǒng)

　　與4.5節(jié)一樣，智能家居傳感器主要有以下7個標準：

　　1)GB/T 7665-2005傳感器通用術語;

　　2)GB/T 30269.2-2013信息技術傳感器網(wǎng)絡第2部分術語;

　　3)GB 10408.5-2000入侵探測器第五部分-室內(nèi)用被動紅外線探測器;

　　4)GB 10408.6-2009微波和被動紅外復合入侵探測器;

　　5)GB/T 30269.701-2014信息技術傳感器網(wǎng)絡第701部分：傳感器接口：信號接口;

　　6)GB/T 15478-2015壓力傳感器性能試驗方法;

　　7)GB/T 15768-1995電容式濕敏元件與濕度傳感器總規(guī)范。

　　6.6通信子系統(tǒng)

　　智能家居通信，從通信接入方式上，也可以分為有線通信方式和無線通信方式。

　　有線通信主要方式為：PLC，DALI，DMX512，KNX/EIB，BACNeT，RS-485和Ethernet。

　　無線通信主要方式為：ZigBee，WiFi，Bluetooth，thread，Enocean、Z-Wave和NB-IoT。

　　本節(jié)主要對以下常用的13個通信協(xié)議的標準(或者稱之為通信規(guī)范)和3個自定義的通信協(xié)議進行梳理：

　　1)PLC(電力線載波):GB/Z 20177.1-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范 第1部分：協(xié)議規(guī)范;GB/Z 20177.2-2006控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第2部分：電力線信道規(guī)范;GB/Z 20177.3-2006 控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第3部分：自由拓撲雙絞線信道規(guī)范;GB/Z 20177.4-2006控制網(wǎng)絡LONWORKS技術規(guī)范第4部分：基于隧道技術在IP信道上傳輸控制網(wǎng)絡協(xié)議的規(guī)范;

　　2)DALI(數(shù)字可尋址照明接口)：

　　3)DALI 1：GB/T 30104系列( 共12個)，等同采用IEC62386 1.0 版本;DALI 2：IEC 62386 2.0版 本，目前已發(fā)布IEC 62386-101, 102, 103, 201, 207, 208, 209, 216, 217,218, 222, 224, 301, 302, 303, 304, 332, 333等18個標準，相應的國標正在制修訂中。DMX512(美國舞臺燈光協(xié)會發(fā)布的一種燈光控制器與燈具設備進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臉藴?：WH/T 32-2008DMX 512-A燈光控制數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議;

　　4)KNX: GB/T 20965-2013控制網(wǎng)絡HBES技術規(guī)范住宅和樓宇控制系統(tǒng);

　　5)BACNet(樓宇自動控制網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信協(xié)議):GB/T 28847.1-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第1部分：概述;GB/T 28847.2-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第2部分：硬件;GB/T 28847.3-2012建筑自動化和控制系統(tǒng)第3部分功能;

　　6)RS-485: TIA/EIA-485-A，485 總線標準;

　　7)Ethernet: IEEE 802.3, IEEE 802.11以太網(wǎng)系列標準，無線局域網(wǎng)系列標準;

　　8)ZigBee：IEEE 802.15.4通信協(xié)議，GB/T 15629.15-2010信息技術系統(tǒng)間遠程通信和信息交換局域網(wǎng)和城域網(wǎng)特定要求第15部分：低速無線個域網(wǎng) (WPAN) 媒體訪問控制和物理層規(guī)范(修改采用IEEE 802.15.4：2006);

　　9)WiFi：IEEE 802.11a/b/g/n通信協(xié)議;無應用層協(xié)議;Allseen 聯(lián)盟成立智能照明工作組，正在定義應用層協(xié)議;

　　10)Bluetooth: IEEE 802.15.1：物理層和MAC層規(guī)范;無應用層協(xié)議。

　　11)thread:IEEE 802.15.4：物理層和MAC層規(guī)范;采用IETF定義的 6lowpan適配協(xié)議;沒有定義應用層協(xié)議，應用層協(xié)議可以采用其他標準組織定義的協(xié)議比如Zigbee，Alljoyn，IPSO等;

　　12)Enocean:唯一使用能量采集技術的無線通信標準;規(guī)范了協(xié)議棧中最底3層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層的通訊協(xié)議;ISO/IEC14543-3-10:2012Information technology-Home electronic system (HEs)architecture-Part 3-10: Wireless short-packet(WsP) protocol optimised for energy harvesting -Architecture and lower layer protocols;ISO/IEC 14543-3-11:2016 Information technology-Home electronic system (HEs)architecture-Part 3-11: Frequency modulated wireless short-packet (FMWsP) protocol optimized for energy harvesting - Architecture and lower layer protocols;

　　13)Z-Wave:工作頻段為908.42 MHZ( 美國 )，868.42MHZ( 歐洲 )，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kbps;始終專注于家庭應用，協(xié)議結構相對簡單;相對封閉;

　　3個自定義通信協(xié)議：

　　1) 國家能源局發(fā)布的DL/T 1398.41-2014智能家居系統(tǒng)第4-1部分：通信協(xié)議 - 服務中心主站與家庭能源網(wǎng)關通信;

　　2) 國家能源局發(fā)布的DL/T 1398.42-2014智能家居系統(tǒng)第4-2部分：通信協(xié)議-家庭能源網(wǎng)關下行通信;

　　3) 中國智能家居產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的CSHIA-FCGW-01智能家居產(chǎn)品互聯(lián)互通中間件技術標準。

　　6.7軟件子系統(tǒng)

　　軟件子系統(tǒng)大體可分為嵌入式軟件和管理服務平臺。關于嵌入式軟件，相關標準主要有如下4個：

　　1) GB/T 28169-2011嵌入式軟件C語言編碼規(guī)范;

　　2) GB/T 28171-2011嵌入式軟件可靠性測試方法;

　　3) GB/T 28172-2011嵌入式軟件質量保證要求;

　　4) GB/T 30961-2014嵌入式軟件質量度量;

　　關于網(wǎng)絡安全，相關標準主要有如下11個：

　　1)GB 17859-1999計算機信息系統(tǒng)安全保護等級劃分準則

　　2)GB/T 25068.1-2012信息技術安全技術IT網(wǎng)絡安全第1部分：網(wǎng)絡安全管理;

　　3)GB/T 25068.2-2012信息技術安全技術IT網(wǎng)絡安全第2部分：網(wǎng)絡安全體系結構;

　　4)GB/T 25068.3-2010信息技術安全技術IT網(wǎng)絡安全第3部分：使用安全網(wǎng)關的網(wǎng)間通信安全保護;

　　5)GB/T 25068.4-2010信息技術安全技術IT網(wǎng)絡安全第4部分：遠程接入的安全保護;

　　6)GB/T 25068.5-2010信息技術安全技術IT網(wǎng)絡安全第5部分：使用虛擬專用網(wǎng)的跨網(wǎng)通信安全保護;

　　7)GB/T 20270-2006信息安全技術網(wǎng)絡基礎安全技術要求;

　　8)GB/T 25069-2010信息安全技術術語;

　　9)GB/T 2887-2000電子計算機場地通用規(guī)范;

　　10)GB/T 29234-2012基于公用電信網(wǎng)的寬帶客戶網(wǎng)絡安全技術要求;

　　11)SQL/LSA 004.4-2012 LED路燈智能照明技術規(guī)范第4部分：信息安全。

　　七、智慧家居標準體系框架探討

　　智能家居是一個多行業(yè)交叉覆蓋的系統(tǒng)工程，各設備廠家按照不同的接口標準與協(xié)議生產(chǎn)設備，其結果是不同設備之間的互聯(lián)、互通變得非常困難。因此，建立共同遵循的標準與協(xié)議是發(fā)展智能家居必須首先解決的問題 [18]。本節(jié)在梳理智能家居各子系統(tǒng)標準現(xiàn)狀的基礎上，參考照明行業(yè) [5-11] 和其他行業(yè) [12-14] 的標準體系以及相應的國家標準 [15]，提出了智能家居系統(tǒng)標準體系框圖，如圖6所示。智能家居系統(tǒng)包括了照明、窗簾、白色家電、黑色家電、安防、能源管理、環(huán)境監(jiān)測、健康管理、通信和軟件等子系統(tǒng)。

　　八、小結

　　智慧路燈已成為智慧城市的重要發(fā)展趨勢，而智慧路燈的建設是一項長期的、復雜的系統(tǒng)工程，從技術上來看，智慧路燈是多學科多領域交叉融合的產(chǎn)品;從管理上來看，它涵蓋市政、交通、公共安全、環(huán)境和照明等多個方面;從服務上來看，它可以提供大數(shù)據(jù)采集分析處理、公共信息發(fā)布、導航定位和無線上網(wǎng)服務。其中，標準化是支撐智慧路燈建設的重要手段，標準化可以有效規(guī)范智慧路燈的規(guī)劃、設計、建設、運行及設備制造，促進技術的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化，避免資源浪費和重復投入。

　　智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應用，涉及的行業(yè)很廣泛;各行業(yè)之間、用戶之間有較強的相對獨立性，使得基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居在現(xiàn)有的架構下，沒用統(tǒng)一的標準可以遵循，存在終端和網(wǎng)絡配合欠佳、重復開發(fā)現(xiàn)象嚴重、行業(yè)用戶開發(fā)和維護成本居高不下、各類應用無法有效管理、服務質量無保證等問題，這在一定程度上制約了智能家居的快速推廣和規(guī)模化發(fā)展 [18]。

　　因此，本文在在梳理智慧路燈和智能家居各子系統(tǒng)標準現(xiàn)狀的基礎上，參考照明行業(yè)和其他行業(yè)的標準體系以及相應的國家標準，首次提出了智慧路燈和智能家居系統(tǒng)標準體系框架，為有待制訂的智慧照明標準指明了方向，旨在為建立完整的智慧照明標準體系提供指南。

　　值得一提的是，標準體系的編制是動態(tài)的，雖然目前的標準體系框架考慮了近期和長遠的需求，但隨著技術的不斷發(fā)展，也應該實時進行適當?shù)恼{(diào)整，這樣才能日臻完善 [12]。

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