白皮书 | 智慧照明标准体系框架研究报告 (下)

　　　庄晓波

　　上海时代之光照明电器检测有限公司标准技术部副主任

　　《2018阿拉丁照明产业调研白皮书》智慧照明与物联网科技 顾问

　　六、智能家居各子系统标准现状研究

　　智能家居研发和生产的企业众多，行业中不乏海尔、美的、松下、三星等知名品牌的参与。但由于市场认可度低，产品技术不成熟，产品质量不稳定，尤其是没有形成统一的技术框架和标准，各个品牌的设备自成一派，各种产品难以互联互通。且消费者的智能家居系统出现问题，需要更换配件时，只能选择之前使用的同一品牌的产品，不能更换其他厂家的产品，这给消费者带来诸多不便，从而使得智能家居产品和系统仅仅停留在体验阶段，无法实现产业化、规模化。本节将对智慧家居主要的几个子系统进行标准梳理。

　　6.1 照明子系统

　　用于家居智能照明的产品有很多，如LED球泡灯、双端LED灯、LED反射灯、筒灯、面板灯和吸顶灯等，由于适用标准略有不同，表3以自镇流LED灯为例，整理了智能家居照明子系统的相关标准。

　　6.2安防子系统

　　安防子系统包括门锁、摄像头和灾害监测(漏水、漏电、漏气)等，相关的标准有以下6个：

　　1)YD/T 1666-2007远程视频监控系统的安全技术要求;

　　2)YD/T 1806-2008基于IP的远程视频监控设备技术要求;

　　3)GA/T 645-2006视频安防监控系统 变速球型摄像机;

　　4)GB 4715-2005点型感烟火灾探测器;

　　5)GB 4716-2005点型感温火灾探测器;

　　6)GB 4717-2005火灾报警控制器;

　　6.3 黑色家电子系统

　　黑色家电，大多指彩电、音响、照相机这类可以为人们提供娱乐生活的产品。黑色家电交互数据量大，需要高速的通信协议，一般采用WiFi。由于产品种类不同，适用标准略有不同，本小节以电视机为例，梳理了黑色家电的相关标准，见表4：

　　6.5传感器子系统

　　与4.5节一样，智能家居传感器主要有以下7个标准：

　　1)GB/T 7665-2005传感器通用术语;

　　2)GB/T 30269.2-2013信息技术传感器网络第2部分术语;

　　3)GB 10408.5-2000入侵探测器第五部分-室内用被动红外线探测器;

　　4)GB 10408.6-2009微波和被动红外复合入侵探测器;

　　5)GB/T 30269.701-2014信息技术传感器网络第701部分：传感器接口：信号接口;

　　6)GB/T 15478-2015压力传感器性能试验方法;

　　7)GB/T 15768-1995电容式湿敏元件与湿度传感器总规范。

　　6.6通信子系统

　　智能家居通信，从通信接入方式上，也可以分为有线通信方式和无线通信方式。

　　有线通信主要方式为：PLC，DALI，DMX512，KNX/EIB，BACNeT，RS-485和Ethernet。

　　无线通信主要方式为：ZigBee，WiFi，Bluetooth，thread，Enocean、Z-Wave和NB-IoT。

　　本节主要对以下常用的13个通信协议的标准(或者称之为通信规范)和3个自定义的通信协议进行梳理：

　　1)PLC(电力线载波):GB/Z 20177.1-2006 控制网络LONWORKS技术规范 第1部分：协议规范;GB/Z 20177.2-2006控制网络LONWORKS技术规范第2部分：电力线信道规范;GB/Z 20177.3-2006 控制网络LONWORKS技术规范第3部分：自由拓扑双绞线信道规范;GB/Z 20177.4-2006控制网络LONWORKS技术规范第4部分：基于隧道技术在IP信道上传输控制网络协议的规范;

　　2)DALI(数字可寻址照明接口)：

　　3)DALI 1：GB/T 30104系列( 共12个)，等同采用IEC62386 1.0 版本;DALI 2：IEC 62386 2.0版 本，目前已发布IEC 62386-101, 102, 103, 201, 207, 208, 209, 216, 217,218, 222, 224, 301, 302, 303, 304, 332, 333等18个标准，相应的国标正在制修订中。DMX512(美国舞台灯光协会发布的一种灯光控制器与灯具设备进行数据传输的标准)：WH/T 32-2008DMX 512-A灯光控制数据传输协议;

　　4)KNX: GB/T 20965-2013控制网络HBES技术规范住宅和楼宇控制系统;

　　5)BACNet(楼宇自动控制网络数据通信协议):GB/T 28847.1-2012建筑自动化和控制系统第1部分：概述;GB/T 28847.2-2012建筑自动化和控制系统第2部分：硬件;GB/T 28847.3-2012建筑自动化和控制系统第3部分功能;

　　6)RS-485: TIA/EIA-485-A，485 总线标准;

　　7)Ethernet: IEEE 802.3, IEEE 802.11以太网系列标准，无线局域网系列标准;

　　8)ZigBee：IEEE 802.15.4通信协议，GB/T 15629.15-2010信息技术系统间远程通信和信息交换局域网和城域网特定要求第15部分：低速无线个域网 (WPAN) 媒体访问控制和物理层规范(修改采用IEEE 802.15.4：2006);

　　9)WiFi：IEEE 802.11a/b/g/n通信协议;无应用层协议;Allseen 联盟成立智能照明工作组，正在定义应用层协议;

　　10)Bluetooth: IEEE 802.15.1：物理层和MAC层规范;无应用层协议。

　　11)thread:IEEE 802.15.4：物理层和MAC层规范;采用IETF定义的 6lowpan适配协议;没有定义应用层协议，应用层协议可以采用其他标准组织定义的协议比如Zigbee，Alljoyn，IPSO等;

　　12)Enocean:唯一使用能量采集技术的无线通信标准;规范了协议栈中最底3层：物理层、数据链路层和网络层的通讯协议;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:工作频段为908.42 MHZ( 美国 )，868.42MHZ( 欧洲 )，数据传输速率为9.6 kbps;始终专注于家庭应用，协议结构相对简单;相对封闭;

　　3个自定义通信协议：

　　1) 国家能源局发布的DL/T 1398.41-2014智能家居系统第4-1部分：通信协议 - 服务中心主站与家庭能源网关通信;

　　2) 国家能源局发布的DL/T 1398.42-2014智能家居系统第4-2部分：通信协议-家庭能源网关下行通信;

　　3) 中国智能家居产业联盟发布的CSHIA-FCGW-01智能家居产品互联互通中间件技术标准。

　　6.7软件子系统

　　软件子系统大体可分为嵌入式软件和管理服务平台。关于嵌入式软件，相关标准主要有如下4个：

　　1) GB/T 28169-2011嵌入式软件C语言编码规范;

　　2) GB/T 28171-2011嵌入式软件可靠性测试方法;

　　3) GB/T 28172-2011嵌入式软件质量保证要求;

　　4) GB/T 30961-2014嵌入式软件质量度量;

　　关于网络安全，相关标准主要有如下11个：

　　1)GB 17859-1999计算机信息系统安全保护等级划分准则

　　2)GB/T 25068.1-2012信息技术安全技术IT网络安全第1部分：网络安全管理;

　　3)GB/T 25068.2-2012信息技术安全技术IT网络安全第2部分：网络安全体系结构;

　　4)GB/T 25068.3-2010信息技术安全技术IT网络安全第3部分：使用安全网关的网间通信安全保护;

　　5)GB/T 25068.4-2010信息技术安全技术IT网络安全第4部分：远程接入的安全保护;

　　6)GB/T 25068.5-2010信息技术安全技术IT网络安全第5部分：使用虚拟专用网的跨网通信安全保护;

　　7)GB/T 20270-2006信息安全技术网络基础安全技术要求;

　　8)GB/T 25069-2010信息安全技术术语;

　　9)GB/T 2887-2000电子计算机场地通用规范;

　　10)GB/T 29234-2012基于公用电信网的宽带客户网络安全技术要求;

　　11)SQL/LSA 004.4-2012 LED路灯智能照明技术规范第4部分：信息安全。

　　七、智慧家居标准体系框架探讨

　　智能家居是一个多行业交叉覆盖的系统工程，各设备厂家按照不同的接口标准与协议生产设备，其结果是不同设备之间的互联、互通变得非常困难。因此，建立共同遵循的标准与协议是发展智能家居必须首先解决的问题 [18]。本节在梳理智能家居各子系统标准现状的基础上，参考照明行业 [5-11] 和其他行业 [12-14] 的标准体系以及相应的国家标准 [15]，提出了智能家居系统标准体系框图，如图6所示。智能家居系统包括了照明、窗帘、白色家电、黑色家电、安防、能源管理、环境监测、健康管理、通信和软件等子系统。

　　八、小结

　　智慧路灯已成为智慧城市的重要发展趋势，而智慧路灯的建设是一项长期的、复杂的系统工程，从技术上来看，智慧路灯是多学科多领域交叉融合的产品;从管理上来看，它涵盖市政、交通、公共安全、环境和照明等多个方面;从服务上来看，它可以提供大数据采集分析处理、公共信息发布、导航定位和无线上网服务。其中，标准化是支撑智慧路灯建设的重要手段，标准化可以有效规范智慧路灯的规划、设计、建设、运行及设备制造，促进技术的产业化和商业化，避免资源浪费和重复投入。

　　智能家居作为物联网的重要应用，涉及的行业很广泛;各行业之间、用户之间有较强的相对独立性，使得基于物联网的智能家居在现有的架构下，没用统一的标准可以遵循，存在终端和网络配合欠佳、重复开发现象严重、行业用户开发和维护成本居高不下、各类应用无法有效管理、服务质量无保证等问题，这在一定程度上制约了智能家居的快速推广和规模化发展 [18]。

　　因此，本文在在梳理智慧路灯和智能家居各子系统标准现状的基础上，参考照明行业和其他行业的标准体系以及相应的国家标准，首次提出了智慧路灯和智能家居系统标准体系框架，为有待制订的智慧照明标准指明了方向，旨在为建立完整的智慧照明标准体系提供指南。

　　值得一提的是，标准体系的编制是动态的，虽然目前的标准体系框架考虑了近期和长远的需求，但随着技术的不断发展，也应该实时进行适当的调整，这样才能日臻完善 [12]。

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