智能家居發(fā)展歷程、技術(shù)演進(jìn)及痛點(diǎn)分析

智能家居技術(shù)日趨成熟。

1.智能家居的前世今生

智能家居是一種通過(guò)集成多種技術(shù)和設(shè)備，實(shí)現(xiàn)家庭環(huán)境的智能化管理和控制的系 統(tǒng)。它利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等，將家庭中的各種設(shè)備連接起 來(lái)，提供安全、便利、舒適和節(jié)能的居住環(huán)境。 智能家居的概念最早可以追溯到 1939 年，當(dāng)時(shí)美國(guó)西屋電氣總裁 George H. Bucher 在《大眾機(jī)械》雜志上發(fā)表了一篇題為《未來(lái)的家庭自動(dòng)化》的文章，描繪了未來(lái)的智 能家居場(chǎng)景。1965 年，美國(guó)西屋電氣公司設(shè)計(jì)了世界上第一個(gè)智能家居控制系統(tǒng)—— ECHO-IV，能夠控制家庭溫度、打開(kāi)/關(guān)閉電器并制作購(gòu)物清單。80 年代，隨著大量采 用電子技術(shù)的家用電器面市，住宅電子化出現(xiàn)，形成了住宅自動(dòng)化概念。 90 年代，智能家居在美歐日等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家中逐漸為人所知，并初步實(shí)現(xiàn)了有線(xiàn)與 無(wú)線(xiàn)兩種通信方式。在終端方面除了安防產(chǎn)品外，還出現(xiàn)了家庭燈光控制及其他低功能 控制產(chǎn)品。2000 年以后，智能家居產(chǎn)品在歐美日等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家中開(kāi)始普及，在家庭燈 光控制產(chǎn)品方面出現(xiàn)了大量智能化產(chǎn)品，如智能化照明系統(tǒng)及產(chǎn)品、智能化家電控制系 統(tǒng)及產(chǎn)品、智能化家庭安全監(jiān)控產(chǎn)品等。2010 年以后，隨著無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷發(fā)展， 使得無(wú)線(xiàn)智能家居產(chǎn)品逐漸成為主流產(chǎn)品。智能家居控制系統(tǒng)也逐漸向集成化、綜合化 方向發(fā)展。

中國(guó)智能家居行業(yè)的發(fā)展歷程可以大致分為三個(gè)階段。 第一階段（1994 年-2000 年）：萌芽期。整個(gè)行業(yè)還處在一個(gè)概念熟悉，產(chǎn)品認(rèn)知的 階段，國(guó)內(nèi)沒(méi)有生產(chǎn)廠商，只有海外產(chǎn)品的代理銷(xiāo)售。 第二階段（2001 年-2010 年）：起步期。行業(yè)已擺脫了理念的認(rèn)知階段，但技術(shù)上還 遠(yuǎn)遠(yuǎn)未成熟。一方面國(guó)內(nèi)廠商開(kāi)始出現(xiàn)，例如深圳賽萬(wàn)特、深圳興普印象、深圳物聯(lián)傳 感等；另一方面國(guó)際品牌開(kāi)始進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)試水，例如快思聰、Control4、英格瑞斯等。 但由于產(chǎn)品價(jià)格高高在上，中國(guó)的智能家居市場(chǎng)并未真正啟動(dòng)。 第三階段（2011 年-2020 年）：成長(zhǎng)期。無(wú)論是國(guó)內(nèi)品牌還是國(guó)際品牌，數(shù)量上都得 到了迅猛發(fā)展。同時(shí)，大量資本開(kāi)始進(jìn)入這一行業(yè)，極大地促進(jìn)了行業(yè)的發(fā)展。與此同 時(shí)，市場(chǎng)消費(fèi)者的認(rèn)知也進(jìn)入了一個(gè)新的層次。 根據(jù)艾瑞咨詢(xún)，歷經(jīng) 1.0 階段單品智能和 2.0 階段互聯(lián)互通之后，中國(guó)智能家居行 業(yè)將進(jìn)入智能家居 3.0 階段，未來(lái)的演進(jìn)方向?qū)⒕劢褂谙到y(tǒng)智能化水平的整體提升。依 托物聯(lián)網(wǎng)、云平臺(tái)、人工智能及邊緣計(jì)算等多種支撐技術(shù)，將品類(lèi)豐富的設(shè)備連網(wǎng)，在 設(shè)備端搭載多樣 AI 算法，使產(chǎn)品具備通過(guò)學(xué)習(xí)用戶(hù)行為完成自主、判斷決策的能力， 從而滿(mǎn)足用戶(hù)個(gè)性化、彈性化的使用需求；云平臺(tái)與邊緣計(jì)算的應(yīng)用提升了智能家居系 統(tǒng)的易用性與靈活性，構(gòu)建設(shè)備間的控制管理，不斷引導(dǎo)用戶(hù)認(rèn)知、理解全屋智能理念，推進(jìn)空間整體智能化進(jìn)程。

2. 智能家居的發(fā)展充滿(mǎn)了技術(shù)推動(dòng)的烙印

2.1. 通信技術(shù)

智能家居系統(tǒng)的概念被提出后，一直受到技術(shù)制約和造價(jià)困擾，發(fā)展非常緩慢，直 到九十年代初 EIB 總線(xiàn)（歐洲安裝總線(xiàn)）出現(xiàn)后，才得到了實(shí)質(zhì)性發(fā)展。1999 年，歐洲 三大總線(xiàn)協(xié)議 EIB、BatiBus 和 EHSA 合并成立了歐洲安裝總線(xiàn)協(xié)會(huì)（EIBA），并創(chuàng)建了 KNX 協(xié)議。時(shí)至今日 KNX 協(xié)議仍然在“有線(xiàn)類(lèi)”的智能家居系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。 從本世紀(jì)初開(kāi)始，低速短距離傳輸?shù)臒o(wú)線(xiàn)網(wǎng)上協(xié)議 Zigbee 逐漸成熟，并納入到電氣 電子工程師學(xué)會(huì) IEEE 802.15.4 規(guī)范內(nèi)。Zigbee 是一種低功耗、短距離的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)， Zigbee 技術(shù)可以將原本處于分散狀態(tài)的無(wú)線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)化為單一標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)多種智能設(shè)備的 無(wú)縫互操作，有效解決不同應(yīng)用層協(xié)議間的互聯(lián)互通問(wèn)題，成為智能家居系統(tǒng)向無(wú)線(xiàn)模 式拓展的重要契機(jī)。 近幾年，除了 Zigbee 協(xié)議的無(wú)線(xiàn)智能家居系統(tǒng)，低功耗藍(lán)牙 BLE Mesh 協(xié)議也已 滲透至此領(lǐng)域。BLE Mesh（藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）是一種基于藍(lán)牙低功耗（BLE）技術(shù)的網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用于智能家居系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接和通信。它通過(guò)在多個(gè)設(shè)備之間建立 網(wǎng)狀拓?fù)洌瑢?shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通。 Wi-Fi 是目前最常見(jiàn)的智能家居設(shè)備互聯(lián)方式。通過(guò)家庭 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)，用戶(hù)可以將 各種智能設(shè)備（如智能燈泡、攝像頭和音響）連接到互聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。Wi-Fi 互 聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)范圍廣、速度快，但其缺點(diǎn)是需要穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定 時(shí)可能會(huì)影響設(shè)備的使用。

Z-Wave 是一種專(zhuān)為智能家居設(shè)計(jì)的無(wú)線(xiàn)通信協(xié)議。它允許設(shè)備通過(guò)低功耗和短距 離的無(wú)線(xiàn)信號(hào)進(jìn)行互聯(lián)。Z-Wave 的優(yōu)點(diǎn)在于其穩(wěn)定性和安全性，適合用于需要長(zhǎng)時(shí)間 運(yùn)行的設(shè)備，如智能插座和溫控器。Thread 是一種低功耗的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，專(zhuān)為物聯(lián)網(wǎng) 和智能家居開(kāi)發(fā)。它支持設(shè)備之間的直接通信，無(wú)需中間服務(wù)器。Thread 的優(yōu)勢(shì)在于其 自組網(wǎng)能力和安全性，適合用于智能燈光、溫控等設(shè)備。

2.2. 感知交互技術(shù)

智能家居系統(tǒng)需要感知人、環(huán)境、設(shè)備的狀態(tài)，理解人的指令，才能做出相應(yīng)的控 制動(dòng)作。 一，人機(jī)交互技術(shù)。從早期的基于文本命令的計(jì)算機(jī)到圖形用戶(hù)界面，再到現(xiàn)在的 語(yǔ)音控制和自然語(yǔ)言處理，人機(jī)交互技術(shù)是提升用戶(hù)體驗(yàn)和智能家居系統(tǒng)智能 化水平的關(guān)鍵。未來(lái)的智能家居將采用多模態(tài)交互技術(shù)，即結(jié)合多種交互方式 （如文本、語(yǔ)音、手勢(shì)、體態(tài)等），以提供更自然和便捷的用戶(hù)體驗(yàn)。 隨著人工智能技術(shù)的成熟，智能家居系統(tǒng)正在向主動(dòng)交互方向發(fā)展。這意味著 智能家居設(shè)備不僅能響應(yīng)用戶(hù)的指令，還能根據(jù)用戶(hù)的習(xí)慣和需求進(jìn)行自主決 策和操作。例如，通過(guò)場(chǎng)景分析和活動(dòng)狀態(tài)分析，智能家居系統(tǒng)可以自動(dòng)調(diào)整 環(huán)境設(shè)置，以提供更加個(gè)性化的服務(wù)。 二，傳感器。傳感器能夠感知和收集環(huán)境中的各種信息，如溫度、濕度、光照、人 體活動(dòng)等，并將這些信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳遞給智能家居系統(tǒng)。三，導(dǎo)航定位。導(dǎo)航定位技術(shù)是掃地機(jī)器人智能化程度的重要體現(xiàn)，隨著技術(shù)的不 斷進(jìn)步，導(dǎo)航定位技術(shù)也經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從隨機(jī)到智能的發(fā)展過(guò)程。 1996 年，瑞典家電公司伊萊克斯推出首款掃地機(jī)器人“三葉蟲(chóng)”，采用碰撞傳感 器進(jìn)行定位，無(wú)路徑規(guī)劃能力。2002 年，美國(guó)公司 iRobot 推出 Roomba 系列， 引入陀螺儀進(jìn)行定位，實(shí)現(xiàn)弓形規(guī)劃，但導(dǎo)航精度和建圖效率仍有限。2010 年，SLAM 技術(shù)的出現(xiàn)有效解決了掃地機(jī)器人路線(xiàn)規(guī)劃不清晰的問(wèn)題。2016 年左 右，視覺(jué)和激光雷達(dá)的成熟應(yīng)用顯著提升了機(jī)器人的導(dǎo)航定位能力。2019 年開(kāi) 始，掃地機(jī)器人進(jìn)入功能性的競(jìng)爭(zhēng)階段，市面熱銷(xiāo)的高端機(jī)型已經(jīng)搭配了集自 清潔、自集塵、自動(dòng)除菌、烘干等功能于一體的全能基站。

2.3. 執(zhí)行技術(shù)

控制信號(hào)發(fā)出之后，末端執(zhí)行主要就是物理運(yùn)動(dòng)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)。 一，電源開(kāi)關(guān)：傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)是一個(gè)機(jī)械的結(jié)構(gòu)，本身需要外部來(lái)觸發(fā)開(kāi)關(guān)狀態(tài)。智能 開(kāi)關(guān)是一個(gè)電子設(shè)備，需要持續(xù)供電，控制芯片接收指令后，通過(guò)繼電器來(lái)觸發(fā)電源線(xiàn) 路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。主要分為單火線(xiàn)開(kāi)關(guān)和零火線(xiàn)開(kāi)關(guān)。兩者的區(qū)別在于：“開(kāi)關(guān)”要么接在 火線(xiàn)上，要么接在零線(xiàn)上，用來(lái)控制燈泡的打開(kāi)和關(guān)閉。 當(dāng)我們斷開(kāi) “零火開(kāi)關(guān)” 時(shí)，“控制芯片”依然有“零線(xiàn) A”和“火線(xiàn) B”供電； 當(dāng)我們 合上“零火開(kāi)關(guān)” 時(shí)，“控制芯片” 和 “燈泡” 都有電。 所以，無(wú)論我們斷開(kāi)還是合上開(kāi) 關(guān)，對(duì)于“控制芯片”來(lái)說(shuō)，它都有電，因此可以接受指令。單火線(xiàn)的開(kāi)關(guān)，其內(nèi)部集成 了一個(gè)可調(diào)電阻，電阻本身跟燈泡串聯(lián)起來(lái)，如果要“關(guān)閉燈泡”，那么就將電阻調(diào)節(jié)到 “很大很大”，接近“斷路”，但還沒(méi)有達(dá)到“斷路”的程度，線(xiàn)路中還是有微小的電流，來(lái) 保證“控制芯片”有電。 二，微特電機(jī)：微型特種電機(jī)，是指體積、容量較小，輸出功率一般在數(shù)百瓦以下 的電機(jī)。微特電機(jī)可在家電產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，如控制各類(lèi)機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行轉(zhuǎn)向、升降、伸 縮等步進(jìn)運(yùn)動(dòng)，或用于驅(qū)動(dòng)葉輪、扇葉等部件快速轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)液體或空氣流動(dòng)。因此家 電產(chǎn)品升級(jí)在促進(jìn)了家電行業(yè)銷(xiāo)售規(guī)模增長(zhǎng)的同時(shí)也帶來(lái)了對(duì)微特電機(jī)需求的增長(zhǎng)。例 如電動(dòng)沙發(fā)、升降書(shū)桌、電動(dòng)窗簾和電動(dòng)開(kāi)窗器主要使用直流無(wú)刷電機(jī)和微型減速電機(jī)， 智能鎖和掃地機(jī)也需要使用微特電機(jī)。

2.4. AI 技術(shù)

現(xiàn)階段，AI 技術(shù)主要以智能視覺(jué)模組、智能語(yǔ)音模組的形式應(yīng)用于智能家居各類(lèi)型 產(chǎn)品中，故擁有智能視覺(jué)、語(yǔ)音交互功能的智能掃地機(jī)、智能攝像機(jī)、智能門(mén)鎖、智能 音箱呈現(xiàn)出較高的 AI 技術(shù)滲透情況。智能照明主要通過(guò)傳感器控制，語(yǔ)音模組的應(yīng)用 逐步提升其 AI 技術(shù)的滲透。相較于其他品類(lèi)，智能白電的 AI 技術(shù)滲透情況較低，以冰 空洗為核心的智能家電是用戶(hù)的剛需用品，盡管其銷(xiāo)售體量龐大，但以視覺(jué)、語(yǔ)音為主 的智能表現(xiàn)并未很好地貼合用戶(hù)對(duì)該品類(lèi)產(chǎn)品的使用需求，AI 技術(shù)應(yīng)用滲透增長(zhǎng)緩慢。 根據(jù)艾瑞咨詢(xún)數(shù)據(jù)，2022 年 AI 技術(shù)在智能家居行業(yè)的整體滲透率約為 25%，伴隨 用戶(hù)對(duì)家居生活舒適度要求的提高與技術(shù)成熟度的提升，AI 技術(shù)將更多滲透到各品類(lèi) 產(chǎn)品，2025 年 AI 技術(shù)在智能家居的整體滲透率將接近 50%，進(jìn)一步服務(wù)用戶(hù)的日常生 活。

3. 還有哪些痛點(diǎn)需要解決

3.1. 不同體系的聯(lián)通兼容

智能家居系統(tǒng)在集成和標(biāo)準(zhǔn)化方面存在較大挑戰(zhàn)，不同廠商的產(chǎn)品之間缺乏統(tǒng)一的 標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，導(dǎo)致互聯(lián)互通困難。智能家居互聯(lián)互通可以通過(guò)智能家居終端設(shè)備本地互 聯(lián)互通、設(shè)備與智能家居云平臺(tái)互聯(lián)互通、云云互聯(lián)互通三種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。 一，終端設(shè)備本地互聯(lián)互通。智能家居終端設(shè)備及控制終端采用統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議， 實(shí)現(xiàn)終端設(shè)備的發(fā)現(xiàn)、配網(wǎng)、連接、控制指令/狀態(tài)數(shù)據(jù)等的傳輸及響應(yīng)。對(duì)于采用不同 物理接入技術(shù)的終端設(shè)備，智能家居網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)異構(gòu)中繼的作用。目前，終端設(shè)備間 互聯(lián)互通的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議既包括 Matter、OLA、OCF 等，還包括各個(gè)廠商自有的連接協(xié)議， 如海爾智家 Umesh、華為 HarmonyOS Connect 等等。 二，終端設(shè)備與云平臺(tái)互聯(lián)互通。終端設(shè)備與云平臺(tái)通過(guò)統(tǒng)一的連接協(xié)議，接入智 能家居云平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)智能家居的互聯(lián)互通。云平臺(tái)提供注冊(cè)管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù) 管理、網(wǎng)絡(luò)管理、應(yīng)用管理等基本功能，也可以提供機(jī)器學(xué)習(xí)、區(qū)塊鏈等擴(kuò)展功能，服 務(wù)各類(lèi)移動(dòng)應(yīng)用。 三，云云互聯(lián)互通。云云互聯(lián)互通是指不同廠商的智能家居云平臺(tái)之間采用統(tǒng)一的 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議及接口，從而實(shí)現(xiàn)跨生態(tài)間的互聯(lián)互通。云云互聯(lián)互通的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)輕量 級(jí)的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)跨生態(tài)的互聯(lián)，最大程度保證智能家居生態(tài)方的自有利益，如用戶(hù)、 設(shè)備、數(shù)據(jù)等都保留在廠商自有的云平臺(tái)中。具有代表性的云云互聯(lián)互通技術(shù)方案是中 國(guó)家用電器協(xié)會(huì)在 2017 年發(fā)布的《智能家電云云互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)》，并于 2022 年成為 CHEAA/CCSA JWG 1 的雙編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2. 更加主動(dòng)的全屋智能

智能家居正在逐步從單品智能向全屋智能轉(zhuǎn)變，并且在技術(shù)的推動(dòng)下，場(chǎng)景化應(yīng)用逐漸成為主流，例如，廚房、清潔、洗衣等場(chǎng)景的需求顯著增加。而且盡管智能家居在 某些場(chǎng)景下已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)功能，但目前的解決方案仍然相對(duì)固化，無(wú)法完全滿(mǎn) 足用戶(hù)的多元化需求。

艾瑞咨詢(xún)認(rèn)為更加主動(dòng)的全屋智能表現(xiàn)為：在技術(shù)層面，人工智能使家用物聯(lián)網(wǎng)獲 取新的感知、交互、運(yùn)算、分析和決策能力，家用物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)采集家居環(huán)境信息（人、 物、設(shè)備與空間的狀態(tài)）為人工智能提供訓(xùn)練算法的數(shù)據(jù)，使智能家居系統(tǒng)具備學(xué)習(xí)、 記憶、判斷、交互等能力。在場(chǎng)景應(yīng)用層面，二者融合共同為用戶(hù)提供主動(dòng)性的智能化 定制服務(wù)，不再停留在感知環(huán)境層面，而是感知用戶(hù)需求，使用戶(hù)訴出需求的復(fù)雜度大 大降低，不斷減少人在此過(guò)程中的參與程度，發(fā)揮智能家居系統(tǒng)的“主觀能動(dòng)性”。 家庭能源管理：智能家居可以自動(dòng)調(diào)整家中的電器使用，以?xún)?yōu)化能源消耗，例如， 根據(jù)天氣情況和用戶(hù)習(xí)慣自動(dòng)調(diào)整空調(diào)和暖氣的設(shè)置。 智能安全系統(tǒng)：通過(guò)人臉識(shí)別或圖像識(shí)別技術(shù)，智能安防系統(tǒng)可以及時(shí)報(bào)警并通知 家庭成員，發(fā)現(xiàn)異常情況并預(yù)測(cè)潛在的安全威脅。 老年護(hù)理和監(jiān)控：通過(guò)學(xué)習(xí)日常行為，智能家居可以監(jiān)控老年人的健康和安全，當(dāng) 檢測(cè)到異常行為時(shí)，可以向看護(hù)人員發(fā)出警報(bào)。

3.3. 更加嚴(yán)格的安全機(jī)制

智能家居設(shè)備需要收集和處理用戶(hù)的個(gè)人信息和家庭數(shù)據(jù)，但如何保護(hù)用戶(hù)的隱私 和數(shù)據(jù)安全是一個(gè)重要挑戰(zhàn)。智能家居設(shè)備普遍采用先進(jìn)的加密算法，還采用了雙向認(rèn) 證機(jī)制，數(shù)據(jù)脫敏、匿名化處理等技術(shù)，完善的數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制。但安全事故仍然 頻發(fā)。用戶(hù)的安全意識(shí)不強(qiáng)，監(jiān)管與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不夠完善，智能家居設(shè)備也可能成為黑客 攻擊的目標(biāo)。 在《個(gè)人信息法》的促動(dòng)下，智能家居行業(yè)在個(gè)人信息和隱私安全保護(hù)方面也需要 上升到更高的標(biāo)準(zhǔn)。需要行業(yè)、用戶(hù)及監(jiān)管機(jī)構(gòu)共同努力，加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)、完善隱私保 護(hù)機(jī)制、提高用戶(hù)安全意識(shí)等等，共同構(gòu)建一個(gè)安全、可靠、智能的家居環(huán)境。