作者:許毅,馬會凱,田波,陸斌
借勢于近些年物聯(lián)網(wǎng)和智能化的浪潮,目前智能家居行業(yè)正站在具有眾多紅利的風(fēng)口:一方面,國家為大力發(fā)展智能給予諸多紅利政策;另一方面,來自房產(chǎn)市場的需求熱度不減,新裝及重裝剛性需求始終都在;同時(shí),新富裕群體對于智能家居具有較強(qiáng)需求,渴望智能化、個(gè)性化,該先進(jìn)群體作為主要目標(biāo)客戶群,將助推智能家居產(chǎn)業(yè)。智能家庭業(yè)務(wù)全景見圖1;智能家居基本系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。

圖1 智能家庭業(yè)務(wù)全景
設(shè)備:設(shè)備之間的互聯(lián)互通(聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備:以屏幕為中心);
人:不是簡單的個(gè)體業(yè)務(wù)變種,而是圍繞家庭人員可共享的業(yè)務(wù)(音樂、游戲、電教、電子醫(yī)療、虛擬現(xiàn)實(shí)(Tele presence)、Video、通訊(Voice+BB),以媒體娛樂為核心;
房子:圍繞房子展開業(yè)務(wù)(家庭網(wǎng)絡(luò):安防、家居自動(dòng)化、能源管理等),垂直業(yè)務(wù)。

圖2 智能家居系統(tǒng)基本構(gòu)成
智能家居實(shí)現(xiàn)全屋智能的發(fā)展可分為五個(gè)成長和晉級階段:
1.0手機(jī)集中控制系統(tǒng)(手機(jī)app控制終端);
2.0場景控制系統(tǒng);
3.0智能家居系統(tǒng)(傳感器+自動(dòng)化工作);
4.0語音+智能家居(語音+智能);
5.0智慧家庭系統(tǒng)(語音+智能+多用戶+學(xué)習(xí))。
本文針對基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng),重點(diǎn)提出智能家居產(chǎn)業(yè)在檢測領(lǐng)域面臨的問題與難點(diǎn),建立性能評測體系框架,指出系統(tǒng)可靠性分析與系統(tǒng)化測試的主要分類和目標(biāo)。
智能家居產(chǎn)業(yè)
檢測領(lǐng)域問題與難點(diǎn)
物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完善
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標(biāo)準(zhǔn)體系仍不完善,尤其是基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)缺失嚴(yán)重;
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關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)研制工作也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于 產(chǎn)業(yè)的需求;
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重要應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研制進(jìn)度較慢,跨行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)制定難度大。
物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品質(zhì)量把控環(huán)節(jié)缺失
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國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目普遍缺乏品質(zhì)監(jiān)控;產(chǎn)品與系統(tǒng)普遍缺乏有效的量化檢測評價(jià)指標(biāo);
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物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的故障率偏高,極限環(huán)境工作穩(wěn)定性遭遇挑戰(zhàn);
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消費(fèi)市場的物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品退貨率和投訴率較高。
對應(yīng)于實(shí)現(xiàn)全屋智能的五個(gè)發(fā)展階段,按照層次化和橫向的標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu),基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居性能評測標(biāo)準(zhǔn)可分為四類,即總體架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和安全標(biāo)準(zhǔn),其整個(gè)體系的建立可分成三個(gè)進(jìn)階:
智能家居多類終端產(chǎn)品和中間層的“器件級”/“設(shè)備級”檢測
對象包括:構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)的器件、對反饋信息進(jìn)行響應(yīng)的控制和被控部件,如:自動(dòng)控制器、智能開關(guān)和插座等;帶嵌入式控制器件的可離線運(yùn)作或可單線通信實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用功能的智能家居單品,典型應(yīng)用終端,如:智能門鎖、智能家電、智能音響、智能窗簾等;智能家庭服務(wù)器和網(wǎng)關(guān)等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備;構(gòu)成和操作應(yīng)用場景的組合部件,如具備場景選擇和配置功能的智能總控器等幾大類。
內(nèi)容涉及:關(guān)于智能家居相關(guān)終端設(shè)備的安全性和基本功能性驗(yàn)證的檢測,如電氣安全、可靠性、EMC、工作穩(wěn)定性等,屬于“器件級”/“設(shè)備級”的檢測,對應(yīng)檢測項(xiàng)目、測試方法及要求。
結(jié)合應(yīng)用場景的智能家居集成性能評測
針對某種特定應(yīng)用場景下,對智能家居終端設(shè)備組合并能聯(lián)動(dòng)操作的子系統(tǒng)進(jìn)行評測,注重于多設(shè)備和器件在模塊化集成時(shí),與應(yīng)用場景的適用性和匹配度、運(yùn)行安全性(包括電子電氣安全性)、有效性、穩(wěn)定性、可靠性等方面的參考和量化指導(dǎo)。
網(wǎng)絡(luò)在線的智能家居系統(tǒng)化、端到端的性能評測
對智能家居成套解決方案的總體檢測和評價(jià),包括應(yīng)用層到傳感端的端到端業(yè)務(wù)可靠性驗(yàn)證、網(wǎng)絡(luò)作為信息中轉(zhuǎn)層的安全性和可靠性驗(yàn)證等,可涉及:通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的吞吐量及壓力測試等、系統(tǒng)智商評測等更多項(xiàng)目,形成完整的系統(tǒng)化評測框架體系。未來根據(jù)技術(shù)進(jìn)步,智能發(fā)展到智慧,可評測項(xiàng)目或?qū)⒉粩嘌诱埂?/span>
智能家居系統(tǒng)可靠性
分析與系統(tǒng)化測試
從系統(tǒng)構(gòu)成部分和層次而言,首先是智能家居終端產(chǎn)品的可靠性,以及主控(主機(jī)、網(wǎng)關(guān))的可靠性,均屬于“器件級”/“設(shè)備級”可靠性;其次是信號傳輸中間網(wǎng)絡(luò)的可靠性,包括強(qiáng)電和弱電線路、傳輸網(wǎng)絡(luò)組成結(jié)構(gòu)等的可靠性;再次是應(yīng)用軟件的可靠性。此外,還包括終端與主控設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)行的兼容性和可靠性、系統(tǒng)容錯(cuò)和備份功能;終端產(chǎn)品、控制單元以及傳輸系統(tǒng)的抗干擾能力等諸多層間可靠性內(nèi)容。
從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),智能家居系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)內(nèi)容包括但不限于:元器件的選擇和降額設(shè)計(jì);元器件的容差和漂移設(shè)計(jì);對高可靠性系統(tǒng)進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)、環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)和三防設(shè)計(jì)等;抗振動(dòng)、沖擊設(shè)計(jì)、電磁兼容設(shè)計(jì)和防電磁泄漏設(shè)計(jì);可維護(hù)性和可用性設(shè)計(jì)、軟件可靠性設(shè)計(jì);系統(tǒng)可測試性設(shè)計(jì)、容錯(cuò)技術(shù)等方面。
系統(tǒng)的可靠性分析是為了挖掘和確定系統(tǒng)或設(shè)備中薄弱環(huán)節(jié)及隱患,采取預(yù)防和改進(jìn)措施,以清除薄弱環(huán)節(jié)和隱患,提高設(shè)備和系統(tǒng)的固有可靠性(包括穩(wěn)定性和安全性)。
基于智能家居系統(tǒng)基本構(gòu)成,從失效影響的范圍和程度,將智能家居系統(tǒng)失效情況簡單劃分為三個(gè)層次和類別:
底層子單元的失效:現(xiàn)象是構(gòu)成系統(tǒng)的某具體控制單元無法對所管轄的電器終端執(zhí)行控制動(dòng)作。造成原因包括但不限于:子單元受到干擾、浪涌沖擊損壞電路等故障;子單元軟硬件設(shè)計(jì)缺陷等。
中間層(信息傳輸網(wǎng)絡(luò))失效:現(xiàn)象是用戶可手動(dòng)操控面板控制獨(dú)立的電器終端,但無法使用智能方式(如手機(jī)APP)執(zhí)行遠(yuǎn)程操控。造成原因是中間層即通信網(wǎng)絡(luò)層故障,包括但不限于:路由器透傳失敗,無線傳輸WIFI故障等。
系統(tǒng)級失效:最嚴(yán)重的現(xiàn)象是整個(gè)系統(tǒng)癱瘓無響應(yīng),用戶無法用任何手段控制和操作家居終端。造成原因一般是系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題,比如:完全集中式控制設(shè)計(jì),即子單元發(fā)送的用戶信息只能由主控單元接受和處理,所有終端的控制集中于主控配電箱并依賴于主控單元,主控單元失效或聯(lián)網(wǎng)機(jī)制故障則系統(tǒng)癱瘓,無冗余設(shè)計(jì)和容錯(cuò)設(shè)計(jì)等。
系統(tǒng)可靠性測試,是通過相關(guān)的測試方法和測試工具,模擬用戶高密集度負(fù)載的情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性測試。智能家居系統(tǒng)可靠性分析和測試的目標(biāo),是對整個(gè)智能家居系統(tǒng)的靈活性、穩(wěn)定性、響應(yīng)度、延遲性、易用性、便利性、精確度、容錯(cuò)性等多方面,提出細(xì)化要求和量化指標(biāo),盡可能的改進(jìn)和增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性,其可靠性準(zhǔn)則和指標(biāo)的制定,也是使可靠性和性能設(shè)計(jì)相結(jié)合的有效方法。
對于智能家居系統(tǒng)的可靠性指標(biāo),可以考慮引入系統(tǒng)端到端的功能可靠性測試—MTBF(Mean Time Between Failure,平均無故障時(shí)間),與此相關(guān)的智能家居測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和自動(dòng)化測試方案(包括:測試環(huán)境搭建、測試流程分析、測試應(yīng)用)等研究處于初級階段[1],更多探索工作仍在進(jìn)行中。
智能家居產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和普及,使得傳統(tǒng)的硬件測試方式和方法無法滿足系統(tǒng)化測試需求,系統(tǒng)級的測試方法和工具嚴(yán)重缺失,成為服務(wù)于產(chǎn)品和系統(tǒng)工程質(zhì)量提升的難以克服的障礙,甚至影響著新興產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和集聚。作為質(zhì)檢機(jī)構(gòu),僅關(guān)注強(qiáng)制性單產(chǎn)品層面的質(zhì)量檢驗(yàn)和監(jiān)督已不能滿足行業(yè)變革和發(fā)展的需求,檢測機(jī)構(gòu)和質(zhì)檢系統(tǒng)應(yīng)轉(zhuǎn)變并嘗試新的運(yùn)營模式和服務(wù)對象,結(jié)合應(yīng)用場景的企業(yè)級市場和新智能化硬件在系統(tǒng)工程中的可靠性、安全性及性能評測是今后值得探索和深入研究的重要方向和業(yè)務(wù)領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
[1] 沈杰, 陳秋歌, 劉會方.基于智能家居系統(tǒng)可靠性測試分析[J]. 電子技術(shù)與軟件工程,2015:147-148.