集中控制器（网关）为一可选件，有些灯具需要集中控制器作为灯具内部网络管理、数 据转接、数据交换的媒介，其担负着对内管理照明系统内部网络的功能，同时提供连接路由 器的任务。包括以下功能： 集中控制器（网关）可以发现并记录灯具中存在的各种服务资源，并维护这些资源的可 用性信息，提供对这些资源的访问控制。通过现场控制管理器软件可以实现照明系统内部对 服务资源状态的查看及功能控制

单灯控制器接收现场控制管理器或集中控制器（网关）的命令，对灯具进行控制或接收 传感器的信息，反馈灯具运行状况

LED电源及驱动接收单灯控制器的控制信号，通过调节电源的电流或开关周期柴油质量标准，实现 对LED光源的开关、调光、调色等控制。

传感器探测环境信息，比如光照强度、温度、湿度、VOC、PM2.5、人体存在感应等， 反馈给中心控制管理软件系统，根据环境情况及设置的条件进行响应。传感器是灯具的可选 组成部分

2.3.2具有网络连接及云服务的家居智能照明

具有网络连接能力并具备云服务接入能力的家居智能照明系统定义了下列接口： Ia：单灯控制器和LED电源（电源驱动）之间接口； Ib：集中控制器（网关）和单灯控制器之间接口； Ib1：现场控制管理器和单灯控制器之间接口； Ib2：路由器和单灯控制器之间接口； Id：传感器和单灯控制器或集中控制器（网关）之间接口：

If：具他智能家居设备和路由器之间接口； Ig：路由器和集中控制器（网关）之间接口； Igl：路由器和现场控制管理器之间接口； Ii：因特网和灯控云服务之间接口； Iil：因特网和路由器之间接口； Ii2：因特网和其他智能设备云服务之间接口； 除了Ib2、Ig、Ig1、Ii、Ii1、Ii2等使用通用的TCP/IP（传输控制协议/因特网互联协议） 通信协议来实现通用路由器与其他基于TCP/IP协议设备的数据通信以外，其他接口均会根 据所采用的不同有线或无线传输技术使用特定的通信协议和技术（如：模数转换、12C总线 数据通信、单线数据通信、1G以下无线通信、2.4G无线通信等）。本文后续章节主要讨论 各个接口之间的应用层协议以及如何实现家居智能照明的互联互通。 满足图1所示系统组成结构的智能灯具的一个实例是飞利浦Hue，其具备除Id之外的 所有接口，不仅能够实现局域网内的多灯控制、远程控制，还可以通过灯控云服务器与其他 智能设备云服务进行对接实现灯与其他设备的互联控制，由于灯具本身不带有传感器的输入 要口，因此不具备Id的接口形式，但是可以通过传感器接入网关的方式(Id)来实现传感器的 应用。

2.4具有网络连接无云服务的家居智能照明系统

2.4.1系统构成简介

具有网络连接能力但无云服务远程连接能力的家居智能照明系统架构如图2所示，从左 到右依次是中心控制管理软件系统（包含现场控制管理器、路由器、网关、单灯控制器） 灯具（包含单灯控制器、传感器、电源驱动、光源）。

网络连接能力但无云服务远程连接能力的家居智能

中心控制管理软件系统包含四个组成部分，分别为：单灯控制器嵌入式控制软件、网关 嵌入式软件、路由器嵌入式软件、现场控制管理器（手机APP软件）。CMSS所包含的四 组成部分相互关联、协作来实现以下功能：设备控制、场景编程、定时预约、设备关联、 策略制定、数据采集和存储、报表分析、故障报警以及可视化界面等，

2. 4. 1. 2 其他

路由器等设备的定义及功能描述同2.3.1

2.4.2具有网络连接无云服务的家居智能照明系统推

具有网络连接能力但无云服务远程连接能力的家居智能照明系统定义了下列接口 Ia：单灯控制器和LED电源（电源驱动）之间接口： Ib：集中控制器（网关）和单灯控制器之间接口； Ib1：现场控制管理器和单灯控制器之间接口； Ib2：路由器和单灯控制器之间接口； Id：传感器和单灯控制器或集中控制器（网关）之间接口； Ig：路由器和集中控制器（网关）之间接口； Igl：路由器和现场控制管理器之间接口； If：其他智能家居设备和路由器之间接口； 除了Ib2、Ig、Ig1等使用通用的TCP/IP通信协议来实现通用路由器与其他基于TCP/IP 协议设备的数据通信以外，其他接口均会根据所采用的不同有线或无线传输技术使用特定的 通信协议和技术。 满足图2所示的家居智能照明系统架构的一类产品实例为蓝牙灯，如小米投资的 Yeelight蓝牙球泡灯，手机客户端通过Ib1蓝牙接口直接与灯连接，并可以进行数据传输及 控制，由于Yeelight并未直接接入灯控云服务，其不能实现远程控制，但是可以通过手机客 户端（现场控制管理器）经由局域网路由器实现蓝牙灯与其他智能设备的互联互通，也可以 通过手机客户端及路由器实现与其他智能设备云服务的数据对接。 前述讨论的家居智能照明系统涉及的主要接口协议总结如下，应用接口可细分为家居智 能照明通信接口和家居智能照明软件接口

表1家居智能照明系统的接口协议列表

随看最近儿年互联网商的强势进入，智能家居市场日益火热，同时，传统家居照明产 品同质化日益严重，监管缺失造成恶性竞争泛滥、厂商利润极低，越来越多的传统照明厂家 希望借助智能家居这股东风大力发展智能照明，走出一条差异化发展道路。家居智能照明互 联互通技术对未来智能照明的发展起着决定性的作用，如果某个照明设备与其它照明设备及 家居/家电设备之间不能协同工作给用户带来人性化的光照体验，就很难称之为智能照明。 由于智能家居中起主导作用的往往不是LED灯具，而是其他家电、家居中控类产品，所以 未来智能照明的发展方向还是应该以融入主流的智能家居平台为主，采用合适的硬件模块， 满足各个平台的协议接口规范，实现与其他各类相关家居、家电设备的互联互通，进而实现 相互协作，带给用户良好的使用体验，带来更多便利，使生活更为丰富多彩。目前国际上各 大科技巨头均在家居智能物联领域下大力气进行平台整合、产业合作，其目的就在于想占领 行业的制高点，目前除了苹果的Homekit限制较多、较为封闭并且是以ios为中心以外， 其他如AlISeen、Thread、OIC等联盟或平台的目标还是想整合整个产业链使得各个成员都 可以有机会登上行业的制高点并从中获利。 相对于国内以单一平台（云平台或某手机生态圈）为基础的产业合作模式，国际上的物 联网联盟更倾向于从宏观意义上实现互联互通，真正达成万物联网。国内各个平台之间的相 互竞争造成了中小企业选择阵营站队，而大企业各自构建自已生态圈混战的局面。虽然国际

上的儿天联盟也是处于相互竞争的关系，但是他们的最终目标都是想构建一个统一的系统来 实现方物互联，以相对中立的态度接纳全产业链合作伙伴的参与，国内儿大企业基本都是独 自构建自己的生态圈谋求获得自己的最大利益，至于是否真正能够实现万物互联并不是现在 考虑的事。从这里可以看出，因目前行业发展较为不明朗，有必要审视和分析当前国际国内 不同互联互通平台或技术的特点。本节将重点针对当前较为主流的儿种智能家居平台及技 术，分析其优缺点，并讨论家居智能照明系统如何融入这些平台以实现照明系统与照明系统 之间、照明系统与其他系统之间的互联互通

3.1.1狭义互联互通

3.1.2 广义互联互通

为了提高用户的产品使用体验，智能灯具不仅仅只是实现简单的互联及互操作特性，还 立当与其他家居家电设备实现互联互通以获得更加人性化的便用体验。例如，家庭中洗衣机 完成洗涤任务后，可告知灯具，灯具将根据预设规则进行闪烁提醒等。 无论是狭义还是广义的互联互通，都可以有多种模式予以实现，下面几节将针对当前主 要的几种常用模式进行描述及分析，并对比他们的优缺点。

3.2采用ZigBee3.0统一标准的互联互通模式

ZigBee联盟为统一原来ZigBee的各个标准（ZigBeeLightLink，ZigBeeHomeAutomation 等）新发布了ZigBee3.0标准，强化延迟与低功耗优势，并加入对IP的支持，能较大简化 家居设备互联设计的复杂度，通过使用新的ZigBee3.0标准定义原来基于ZigBeePro、ZLL 和ZHA的所有设备类型、命令和功能。ZigBee3.0标准可使家庭自动化、照明和节能等领域 的设备具备互操作性。ZigBee3.0的推出可以使得原来仅单独支持灯或者仅单独支持家庭自 动化的ZigBee标准更加适应当前智能家居的发展。 新ZigBee3.0统一标准基于IEEE802.15.4，应用ZigBeePRO网络协议来确保智能、低 功耗设备的通信可靠性，新的标准定义了超过130种设备以及其他更广范围的类型，包括家 庭自动化、智能照明、能源管理、智能家电、安防、传感器和医疗保健监控产品，支持简易 的DIY使用安装，也支持专业性的系统安装。ZigBee3.0直接兼容当前所有基于ZigBeePRO 基础标准所描述的设备类型、命令以及功能定义，对于后续产品升级有很大的灵活性和可操 作性。统一标准的提出在一定程度上有利于产品的互联标准化，不过还存在打造一套完整的 ZigBee智能家居系统需要一个ZigBee网关配合才能使用的问题，这对于未来不同类型产品 的互联融合是一种不利因素。 本文中仅提及IEEE802.15.4中的ZigBee3.0标准，而未提及蓝牙、2.4G私有协议等标 准，不是因为蓝牙、2.4G私有协议在技术上不如ZigBee，而是因为蓝牙、2.4G私有协议等 还未形成像ZigBee3.0的一系列标准应用层互联互通协议，本文仅讨论目前已经具备互联互 通能力的标准。 由于ZigBee3.0统一技术标准刚刚被提出，还需要通过测试及实际应用后的反馈来修改 和完善，为此，其具体技术细节本文不再进行阐述。

3.3云服务互联互通模式

3.3.1基于开放API实现云服务互联互通

3.3.2使用云服务的条件触发进行设备联动

3.3.2.1条件触发简介

图3云服务间基于开放API实现互联互通

3.2.2基于条件触发服务的互联互通

图4条件触发服务运行流程

3.3.3以云服务/电商平台为主导的互联互通

以云服务/电商平台提供商为主导构建的互联互

以云服务/电商平台提供商为主导构建的互联互

注：这里的产品MCU所指的是单灯控制器的MCU或网关的MCU

3.3.4云服务互联互通模式的优缺点

从研发的可操作性、便捷性、难易程度上来说，云服务互联互通模式有较大的优势，传 统灯具企业前期可以按照这种模式与云服务商、通信模块商或智能灯光方案提供商合作，接 入到这些合作伙伴所提供的智能灯光服务，包含智能调光、远程监测、远程控制等，而为实 现各个厂家不同产品的互联互通只需要通过产品所对应云平台开放API接口就可以实现。 对于灯具这种产品研发周期短、更新换代较快的产品，通过云服务开放API接口进行扩展 是灯具与其他家电设备之间实现互联互通较为可行、便捷的方法

3.4软件中间件互联互通模式

AllJoyn软件服务框架

3.4. 1.1 AllJoyn简介

3.4.1.2AIlJoyn软件框架

Al1Joyn软件框架是运行在本地局域网络的中间件软件，它使得设备和App(控制端软件) 能够自发现彼此。AllJoyn框架由AllJoynApp和AllJoyn路由两部分组成，整个数据交互的 过程就是APP与路由之间相互通信的过程，这里的路由并不是传统意义上的路由器，是 种软件架构，其主要实现数据的处理和转发，框架中两个APP之间进行通信一定要经过 个路由来进行转接。在实际应用中APP和路由可以同时存在于同一个物理设备，也可以存 在于不同的设备，根据所处位置的不同，可组成以下三种拓扑结构，分别存在于不同的系统 中，拓扑结构如图6所示。

图6AllJoyn中App及路由（Router）拓扑结构

拓扑结构1：一个App使用自已的路由，此时的路由称之为“BundledRouter”。这种 拓扑结构常存在于移动端设备的系统，如Android或iOS中，也存在于桌面电脑，如MacOS 或Windows中。 拓扑结构2：多个App在同一个设备中使用同一个路由，此时的路由称之为“Standalone Router”，其存在于操作系统的后台进程中，这种结构通过路由器操作系统底层进行数据处 理及数据交互，而无需过多的占用运行APP设备端的系统资源，从而减少系统资源的消耗， 例如：带OpenWRT嵌入式系统的路由器。 拓扑结构3：一个App在其软件底层可以构建一个路由，而与之对应的嵌入式软件设备

图7loTivityAPl架构

IoTivity为开发者提供了支持多种操作系统及编程语言的RESTfulAPI框架，该框架与 Alljoyn一样以作为中间件的形式将各个系统无缝的连接起来，并且包含图7中所示的四个 组成部分： （1）发现服务，IoTivity的发现服务支持多种自发现机制，为设备提供近距离及远距离 的发现支持。 （2）数据传输，IoTivity的数据传输基于消息及数据流的信息交互及控制模式。 （3）设备管理，IoTivity的设备管理支持设备配置、服务准备以及故障诊断。 （4）数据管理，IoTivity的数据管理支持从多种系统资源进行数据的采集、存储和分析 由于IoTivity中间件服务框架提出较晚，加入OIC的机构相对较少，开发还处于初始阶 段，未来的发展前景不得而知，不过从现在看来软件中间件形式的服务框架是未来实现不同 厂商、不同协议、不同数据形式的设备实现互联互通的基础。

3.4.3软件中间件互联互通模式的优缺点

智能设备生产商只要将其产品的软件建立于AllJoyn或IoTivity框架上，就为与其他 商的产品实现互联互通提供了可能，但是AllJoyn、IoTivity框架也只是提供了一种万物互联 的可能，两个不同厂家的产品要实现真正的互联互通还需彼此开放产品的一些数据接口才可 实现。总的来说，对于家居智能照明企业，想要实现智能照明产品与其他智能家居设备间的 互联互通，AllJoyn或IoTivity是一个较好的选择，他们均为一个开源框架，并不像HomeKit （3.5.3）那样有看许多的接入限制，智能设备开发商只要将产品的软件框架升级到符合 AllJoyn或IoTivity的规范即可提供互联互通的可能。 虽然基于软件中间件互联互通模式在使用灵活程度上不如基于云服务互联互通模式，但 是实时性好、对于外部网络性能的依赖性要求较低。任何智能硬件产品、路由器、手机系统 只要运行软件服务框架就具备互联互通的能力。不同，家的产品开放出产品的控制属性、功 能定义等参数就可以实现设备与设备之间的自发现、数据传输及数据处理。不过目前对运行

3.5以企业为主导的互联互通模式

与国际上的一些大的公司所走的整合上中下游产业链组成标准化联盟的方式不同，目前 国内的科技公司和家电厂商，如小米、博联、美的、海尔等，更侧重于建立自已的产品生态 圈，一般都从通信方式入手，采用收购或合作的方式来使用某种无线通信模块，并且定义了 自已的一套应用层协议，这些企业所构建的产品生态圈内的所有产品均采用同种通信模块和 应用层协议，可以使用一套统一的超级APP进行操控来实现产品之间的互联互通。 这一类的互联互通模式往往需要整合从通信模块硬件、物联网操作系统、云服务到应用 级智能硬件产品的较为完整的生态链，可以称其为以企业为主导的互联互通模式，下面对其 中有代表性的几种进行描述。

3.5.1以新型互联网公司为主导的互联互通模

图8以新型互联网公司为主导构建的互联互通模式

表3以新型互联网公司为主导构建的互联互通模式合作接口

注：这里的产品MCU所指的是单灯控制器的MCU或网关的MCU

注：这里的产品MCU所指的是单灯控制器的MCU或网关的MCU

3.5.2家电企业为主导的互联互通模式

3.5.3苹果HomeKit

3.5.3.1HomeKit系统框架

3.5.3.2实现互联互通的方法特点

图9HomeKit基本架构

3.5.3.3HomeKit的不足之处

HomeKit也有一些待完善的地方，其功能大多数被限制于进行二元操作，即实现家居设

备的开关，最多进行一些有限级别的操作，例如：以有限的级数调节灯光的亮度。对于一些 复杂的操作，比如灯光的渐变效果等暂时还无法予以支持，在一定程度上限制了基于 HomeKit的智能照明或其他智能家居产品的个性化发展。 另外，苹果习惯基于新的领域建立一个完整的生态圈，然后邀请其他企业加入其中，但 智能家居市场巨大，结构复杂，真正需要的是一个开放和互联互通的环境，这样才能促进各 方协调发展，苹果想照搬智能手机领域的这种做法显然不太合适，所以可以预计，HomeKit 可以建立一套自已的完整智能家居生态体系，但能否适应智能家居市场的变化，并与其他 商，特别是中小厂商保持良好的合作关系仍是一个很不确定的因素。 再有，HomeKit的一项重要功能是利用Siri的语音理解及合成能力进行智能家居设备的 栗控，但基于手机进行语音指令的发送有些不符合消费者的日常便用习惯，且不同用户语音 差异巨大，往往难于产生自然、一致的交互效果，用户体验难以保证，这也是苹果一直在努 力进行解决的一个重要问题

设备安装技术、工艺3.5.3.4以企业为主导的互联互通模式优缺点

几种互联互通模式的对比如表4所示

表4几种互联互通模式的对比

表4几种互联互通模式的对比（续）

从上表可以看出，当前基于云服务互联互通模式从便捷性、通用性上看都比其他三种互 联互通模式更有优势，并且研发难度、研发成本也适中，比较适合国内中小灯具厂商介入。 虽然智能家居的概念在很久以前就已经提出，但直到最近几年，随着移动互联技术的飞 速发展才逐步开始为大众所接受。目前看来，智能家居仍然只是处于初级发展阶段，家居智 能照明作为智能家居系统中的一个重要组成部分，更是处于发展的萌芽阶段。以往传统照明 企业参与制定的标准通常是一些技术参数标准，如对于硬件接口、色温、亮度、显色指数之 类硬性指标进行规范等，如今的家居智能照明已开始超越一般的获取光照需求，以前所没有 的网络联动、健康光照、按需照明等功能逐渐被引入进来，实际上智能灯具已经被赋予了智 能系统、智能家居生态的新概念，并且成为了一种新型的跨界产品，其中包含的技术涉及无 线通信、手机软件开发、云服务开发、新型传感器应用等众多新领域，这些对于传统照明企 业来说十分陌生。因此，借鉴或者使用其他较为成熟、先进的智能家居行业接入标准，并融 入相应的体系中是未来主要的发展方向。本文第一部分主要讨论家居智能照明系统的架构 从一定程度上可以指导规划未来我们能够先做哪部分的标准工作；第二部分内容主要讨论家 居照明系统可用的互联互通技术，以此指导家居智能照明系统对于智能家居互联互通技术的 运用，从微观意义上来说定义了一系列可用的标准化接口，企业只要遵循这些技术标准就可 以制造出能够兼容相应家居智能照明系统的灯具，从宏观意义来说，家居智能照明系统的互 联互通不仅仅是满足照明产品间的联通，更应该融合进整个智能家居设备间的互联及互动 中

电器标准导体照明工程研发及产业联盟（CSA)