第 章 智能家居系统,. 智能家居系统的基础知识 . 智能家居的功能 . 智能家居系统的组成 . 智能家居的设计原则,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,6.1.1 什么是智能家居 家居智能化技术起源于美国,网络系统中的各个设备可实现资源的共享。自动化的家居不再是一栋被动的建筑,相反,其成了帮助主人尽量利用时间的工具,使家庭更为舒适、安全、高效和节能。 智能家居系统可以为你提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警,以及可编程定时控制等多种功能和手段,使你的生活更加舒适、便利和安全。图6-1所示为智能家居系统模拟示意。 智能家居系统是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等)连接到一起。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间,还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具,提供全方位的信息交互功能,帮助家庭与外部保持信息交流畅通,优化人们的生活方式,帮助人们有效地安排时间,增强家居生活的安全性,甚至为各种能源使用节约资金。 6.1.2 智能家居的相关知识 1. 什么是家电,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,智能家居的很大一部分功能体现在家电控制上面,故需要了解一下什么是家电。家电就是家用电器的简称,是指在家庭及类似场所中使用的各种电气设备,又被称为民用电器、日用电器。 (1)家用电器的分类没有统一标准,按照“颜色”可以分为白色家电、黑色家电、米色家电和小家电。 白色家电是指可以代替人们进行家务劳动的产品。典型的白色家电有空调、电冰箱、洗衣机、电风扇、烘干机、洗碗机、消毒柜、电炉、电烤箱和电热水器等。 黑色家电是指可以为人们提供娱乐的产品。典型的黑色家电有电视机、影碟机、家庭音响、便携式摄像机、DVD和VCD等。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,米色家电是指电脑信息产品,主要包括台式计算机、笔记本电脑、信息终端、路由器、交换机和多媒体配线箱等设备。 小家电是指可以很方便移动的小型电器产品,主要包括电磁炉、电热水壶、电烫斗、电吹风、电动剃须刀、电饭煲、微波炉、电动牙刷、吸尘器等电气设备。 (2)随着技术的进步,基于传统技术的家用电器和计算机技术、信息技术相结合产生了网络家电、信息家电和智能家电。 网络家电是指利用数字技术、网络技术和智能控制技术对普通家用电器进行设计改进的新型家电产品。网络家电可以实现互联,组成一个家庭内部局域网,同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,目前认为比较可行的网络家电包括网络冰箱、网络空调、网络洗衣机、网络微波炉等。 信息家电是指一种计算机技术、电信技术与传统家电相结合的创新产品,由嵌入式处理器、相关支撑硬件(如显示卡、存储介质、IC卡或信用卡等)、嵌入式操作系统以及应用层的软件包组成。信息家电包括计算机、机顶盒、DVD、无线数据通信设备、视频游戏设备、网络电视、IP电话等。从广义上的分类来看,信息家电产品实际上包含了网络家电产品,但信息家电更多的指带有嵌入式处理器的小型家用信息设备,而网络家电则指具有网络操作功能的家电类产品。 智能家电是指在家电的网络化和信息化的基础上,加入人工智能技术,其可以简单模拟人的思维活动。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,智能家电应能体现三个方面:网络、互动和智能。典型的智能家电包括智能冰箱、智能洗衣机、智能微波炉和智能空调等。智能冰箱能够实现内部交流通信、外部交流通信、食物管理、电视、收音、数字化食谱等功能;智能洗衣机能够实现洗衣粉用量探测、水温检测及调节、故障保修、水流检测等功能;智能微波炉能够实现远程控制、网络菜单下载、时间及温度控制等功能;智能空调能够实现远程网络控制,温度、风力调节等功能。 2. 什么是家电控制 家电控制就是借助第三方软硬件设备对家用电器进行控制和操作。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,传统家电的主要控制方式是开关和红外遥控器,每个设备对应的控制均包括电源开关控制。需要红外遥控器控制的设备主要包括电视机、DVD机、机顶盒和空调等设备。 在智能家居系统中,控制的方式远比传统方式先进,控制的方式多种多样,主要包括线控制、无线控制和自动控制。 1)有线控制方式 其是指通过连接在家电上的硬件控制设备进行控制的一种方式。 有线控制方式分为本地控制和远程控制两种。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,本地控制方式与传统的开关控制方式一样,不同的是智能家居系统多通过智能控制开关进行手动控制,操作更复杂、功能更强大;远程控制是指通过总线网络、局域网或互联网进行控制,所有网络家电、信息家电、智能家电和装有智能控制设备的家电设备均可通过远程网络进行控制,比如通过互联网上的计算机控制家中空调的开关和温度的调节。 2)无线控制方式 其是指通过遥控器利用无线方式进行控制。 无线控制方式分为红外控制和射频控制两种,对应的设备为红外遥控器和射频遥控器。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,如果采用红外遥控器进行控制,可通过学习红外指令,利用一个智能红外遥控器控制所有利用普通红外遥控器的设备,这大大减少了红外遥控器的数量,方便了操作。射频遥控器主要用于控制开关量设备(如灯光设备),射频设备的穿透力和传输距离都比红外设备强大,可补充红外控制的不足。 3)自动控制方式 其是指通过预先编程的方式设置设备工作的原则,设备会在设定的条件下自动开启达到预设的状态,如设置每天早上8:00系统自动打开电动窗帘并播放背景音乐。这种编程可在智能终端或家电设备上直接进行,或者通过网络进行,或者从互联网下载预设的程序模式。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,3. 什么是红外遥控技术 红外线(InfraredRays,IR)是一种光线,是波长为750nm1mm 的电磁波。红外线具有普通光的性质,常常被用作近距离视线范围内的通信载波,最典型的技术应用就是电视机的遥控器。 红外线遥控是利用近红外来传送遥控指令的,波长为0.761.5m。用近红外作为遥控光源,是因为目前红外发射器件与红外接收器件的发光与受光峰值波长一般为0.80.94m,在近红外光波段内,二者的光谱正好重合,能够很好地匹配,可以获得较高的传输效率及较高的可靠性。红外线遥控是一种无线、非接触控制技术,具有抗干扰能力强、信息传输可靠、功耗低、成本低、易实现等显著优点,被诸多电子设备,特别是家用电器广泛采用,并越来越多地应用到计算机系统中。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,红外传输是一种点对点的传输方式,属于无线传输,不能离得太远,要对准方向,且中间不能有障碍物,几乎无法控制信息传输的进度,故需要穿透墙壁控制或者远距离控制的时候不能采用此方式。 4. 什么是智能照明 智能照明是指智能家居控制系统通过无线网络进行通信,来实现对照明设备的智能化控制。照明设备经过智能化控制后,扩展了多种控制方法,如本地计算机、遥控器、手持设备、远程电话、远程网络计算机等,同时具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能,并具有安全、节能、舒适、高效的特点。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,传统的照明供电控制一般采用主电源经配电箱分成多路配电输出线,来提供照明灯回路用电,由串接在照明灯回路中的开关面板直接通断供电线来实现对灯的控制。灯只有开、关,无逻辑时序及亮、暗调光控制,因而无法形成各种灯光亮度组合的场景及系统控制。 智能照明系统采用主电源经可编程控制模块后输出供照明灯用电,灯的开、关和亮、暗由可编程多功能按键面板控制,控制模块与按键面板之间通过一条低压控制总线相互连接。控制模块和按键面板内部有微处理器、存储器和控制总线的接口电路,它们完全在低压条件下工作。,上一页,下一页,返回,6.1 智能家居系统的基础知识,所有控制器和面板都可通过编程实现对各灯路的亮度控制,于是就可产生不同的灯光场景和系统控制的效果。此外,控制模块支持无线射频网络的通信功能,使人们可以通过遥控器、计算机等对智能照明系统进行控制。,上一页,返回,6.2 智能家居的功能,一般来说,一个完整的智能家居系统应具有智能灯光控制、智能电器控制、安防监控等功能。根据不同的实际情况,业主会选择不同的功能。 智能家居的主体在于家庭自动化,未来家庭自动化的主体是家电、照明等电气设备的控制。自动化系统采用集中或者分布式控制,住户可以通过网络或者电话远程控制家庭内部的设备,家居自动化系统是智能家居的主要发展方向。图6-2所示为家庭自动化模拟示意。 家居安防系统可以有效地实现居家安全防范。家居安防系统包括防盗、防燃气泄漏、防火等功能,并具备远程监控,住户可以通过网络或者电话随时了解家庭内部的情况,同时可远程监听或监视家庭内部的情况。,下一页,返回,6.2 智能家居的功能,1. 智能灯光控制 其实现对住宅灯光的智能管理,可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关、调光、全开全关及“会客、影院”等多种一键式灯光场景效果的实现,并可用定时控制、电话远程控制、计算机本地及互联网远程控制等多种控制方式来实现这些功能,从而令智能照明节能、环保、舒适、方便。 智能灯光控制的优点如下: 控制:就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等。 安全:通过弱电控制强电的方式,使控制回路与负载回路分离。 简单:智能灯光控制系统采用模块化结构设计,简单灵活、安装方便。,上一页,下一页,返回,6.2 智能家居的功能,灵活:根据环境及用户需求的变化,只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和功能扩充。 2. 智能电器控制 智能电器控制采用弱电控制强电的方式,既安全又智能,可以遥控、定时等多种智能控制方式实现对饮水机、插座、空调、投影机、新风系统等的智能控制,避免饮水机在夜间反复地加热以致影响水质,在外出时断开插座通电,避免电器发热产生安全隐患,以及对空调进行定时或者远程控制,让业主到家后能马上享受到舒适的温度和新鲜的空气。 智能电器控制的优点如下:,上一页,下一页,返回,6.2 智能家居的功能,(1)方便:可进行就地控制、场景控制、遥控控制、电话计算机远程控制、手机控制等。 (2)控制:通过红外或者协议信号控制方式,安全方便,互不干扰。 (3)健康:通过智能检测器,可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测,并驱动电气设备自动工作。 (4)安全:系统可以根据生活节奏自动地开启或关闭电路,避免不必要的浪费和由电器老化而引起的火灾。 3. 安防监控 智能安防报警系统同家庭的各种传感器、探测器及执行器共同构成家庭的安防体系,是家庭安防体系的“大脑”。,上一页,下一页,返回,6.2 智能家居的功能,报警功能包括防火、防盗、煤气泄漏报警及紧急求助等功能,由主机管理控制,实现对匪情、盗窃、火灾、煤气泄漏、紧急求助等意外事故的自动报警。 安全监控系统的优点如下: (1)安全:安防系统可以及时发现陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情况并及时通知主人。 (2)简单:操作非常简单,可以通过遥控器或者门口控制器进行布防或者撤防。 (3)实用:视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机有效地阻止不法分子进一步行动,并且也可以在事后取证给警方并提供有利证据。,上一页,下一页,返回,6.2 智能家居的功能,4. 其他功能 1)遥控控制 用户可以使用PC、平板电脑、手机来控制家中的灯光、热水器、电动窗帘、饮水机、空调等设备的开启和关闭;通过显示屏可以在一楼(或客厅)查询并显示出二楼(或卧室)灯光电器的开启/关闭状态;同时可以控制家中