智能家居控制系统设计

智能家居控制系统设计摘要：本文简单介绍了智能家庭控制系统的组成、旅行、功能、系统设计以及产品选择的要点，工程设计事例等。关键字：家庭控制器自动监控安全防范l引言随着国民民经济和科学学技术水平的的提高，特别别是计算机技技术、通信技技术、网络技技术、控制技技术的迅猛发发展与提高，促促使了家庭实实现了生活现现代化，居住住环境舒适化化、安全化。这这些高科技已已经影响到人人们生活的方方方面面，改改变了人们生生活习惯，提提高了人们生生活质量，家家居智能化也也正是在这种种形势下应运运而生的。2智能家居控控制系统概述述智能家庭控控制系统是以以HFC、以太网、现现场总线、公公共电话网、无无线网的传输输网络为物理理平台，计算算机网络技术术为技术平台台，现场总线线为应用操作作平台，构成成一个完整的的集家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范等功能的控控制系统。智能家居控控制系统的总总体目标是通通过采用计算算机技术、网网络技术、控控制技术和集集成技术建立立一个由家庭庭到小区乃至至整个城市的的综合信息服服务和管理系系统，以此来来提高住宅高高新技术的含含量和居民居居住环境水平平。系统通常由由系统服务器器、家庭控制制器(各种模块)、各种路由由器、电缆调调制解调器头头端设备CMTS、交换机、通通讯器、控制制器、无线收收发器、各种种探测器、各各种传感器、各各种执行机构构、打印机等等主要部分组组成。3智能家居控控制系统功能能智能家庭控控制系统的主主要功能包括括家庭通信、家家庭设备自动动控制、家庭庭安全防范三三个方面。3．1家庭通信信家庭通信可采用用电话线路、计计算机互联网网、CATV线路、无线线局域网等方方式。(1)电话线路路通过电话线线路实现双向向传输语音信信号和数据信信号。(2)计算机互互联网通过互联网网实现信息交交互、综合信信息查询、网网上教育、医医疗保健、电电子邮件、电电子购物等。(3)CATVV线路通过CATTV线路实现VOD点播和多媒媒体通信。(4)无线局域域网通过无线收收发器、天线线、各种无线线终端，实现现双向传输数数据信号。3．2家庭设备备自动监控家庭设备自自动监控包括括电器设备的的集中、遥控控、远距离异异地(通过电话或Interrnet)的监视、控控制及数据采采集。(1)家用电器器的监视和控控制按照预先所所设定程序的的要求对热水水器、微波炉炉、视像音响响等家用电器器进行监视和和控制。(2)热能表、燃燃气表、水表表、电度表的的数据采集、计计量和传送根根据小区物业业管理的要求求所设置数据据采集程序，通通过传感器对对热能表、燃燃气表、水表表、电度表的的用量进行自自动数据采集集、计量，并并将采集结果果远程传送给给小区物业管管理系统。(3)空调机的的监视、调节节和控制按照预先所所设定的程序序，根据时间间、温度、湿湿度等参数对对空调机进行行监视、调节节和控制。(4)照明设备备的监视、调调节和控制按按照预先设定定的时间程序序，分别对各各个房间照明明设备的开、关关进行控制，并并可自动调节节各个房间的的照度。(5)窗帘的控控制按照预先设设定的时间程程序，对窗帘帘的开启／关关闭进行控制制。3．3家庭安全全防范家庭安全全防范主要包包括多火灾报报警、可燃气气体泄漏报警警、防盗报警警、紧急求救救、多防区的的设置、访客客对讲等。家家庭控制器内内按等级预先先设置若干个个报警电话号号码(如家人单位位电话号码、手手机电话号码码、寻呼机电电话号码和小小区物业管理理安全保卫部部门电话号码码等)，在有报警警发生时，按按等级的次序序依次不停地地拨通上述电电话进行报警(可报出家中中是哪个系统统报警了)。同时，各各种报警信号号通过控制网网络传送至小小区物业管理理中心，并可可与其它功能能模块实现可可编程的联动动(如可燃气体体泄漏报警后，联动关关闭燃气管道道上的电磁阀阀)。(1)防火灾发发生通过设置在在厨房的感温温探测器和设设置在客厅、卧卧室等的感烟烟探测器，监监视各个房间间内有无火灾灾的发生。如如有火灾发生生家庭控制器器发出声光报报警信号，通通知家人及小小区物业管理理部门。家庭庭控制器还可可以根据有人人在家或无人人在家的情况况，自动调节节感温探测器器和感烟探测测器的灵敏度度。(2)防可燃气气体泄漏通过设置在在厨房的可燃燃气体探测器器，监视燃气气管道、灶具具有无燃气泄泄漏。如有燃燃气泄漏家庭庭控制器发出出声光报警信信号，并联动动关闭燃气管管道上的电磁磁阀，同时通通知家人及小小区物业管理理部门。(3)防盗报警警防盗报警警的防护区域域分成两部分分，即住宅周周界防护和住住宅内区域防防护。住宅周周界防护是指指在住宅的门门、窗上安装装门磁开关，在在对外的玻璃璃窗、门附近近安装玻璃破破碎探测器；住住宅内区域防防护是指在主主要通道、重重要的房间内内安装被动红红外探测器或或被动红外／／微波双技术术探测器。当当家中有人时时，住宅周界界防护的防盗盗报警设备(门磁开关、玻璃璃破碎探测器器)设防，住宅宅内区域防护护的防盗报警警设备(红外探测器器或被动红外外／微波双技技术探测器)撤防。当家家人出门后，住住宅周界防护护的防盗报警警设备(门磁开关、玻玻璃破碎探测测器)和住宅内区区域防护的防防盗报警设备备(被动红外探探测器或被动动红外／微波波双技术探测测器)均设防。当当有非法侵入入时，家庭控控制器发出声声光报警信号号，并通知家家人及小区物物业管理部门门。另外，通通过程序可设设定报警装置置的等级和报报警器的灵敏敏度。(4)访客对讲讲住宅的主人人通过访客对对讲设备与来来访者进行双双向通话或可可视通话，确确认是否允许许来访者进人人。住宅的主主人利用访客客对讲设备，可可以对大楼入入口门或单元元门的门锁进进行开启和关关闭控制。(5)紧急求救救当遇到意外外情况(如疾病或有有人非法侵入入)发生时，按按动报警按钮钮向小区物业业管理部门进进行紧急求救救报警。紧急急求救信号在在网络传输中中具有最高的的优先级别，由由于是人在紧紧急情况下的的求救信号，其其误报的可能能性很小。4智能家居控控制系统类型型4．1系统类型型智能家庭控控制系统可分分成采用公共共电话网的智智能家庭控制制系统、HFC的智能家庭庭控制系统、以以太网的智能能家庭控制系系统、LonWoorks的智能家庭庭控制系统、KS485的智能家庭庭控制系统、无无线网的智能能家庭控制系系统等类型。4．2基本特点点、功能、适适用范围(1)采用公共共电话网的智智能家庭控制制系统采用公公共电话网的的智能家庭控控制系统图参参见国家建筑筑标准设计<智能家居控控制系统设计计施工图集》03X6002第14页。·基本特点：家家庭智能控制制器内配置了了与电话线连连接的收发器器，利用电话话网络作为信信息传输网。该该系统不仅在在功能上能完完全满足要求求，而且大大大地简化了布布线，可以节节省布线的投投资。·系统组成：系系统由系统服服务器、家庭庭控制器(内置了与电电话线连接的的收发器)、路由器、收收发器、各种种探测器、各各种传感器、各各种执行机构构、打印机等等组成。·系统功能：实实现家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范。·适用范围：该该系统适用于于新建、扩建建的智能化住住宅(小区)工程，且特特别适用于改改造的智能化化住宅(小区)工程，利用用原有的电话话线就可实现现数据信号的的共网传输。(2)采用HFFC的智能家庭庭控制系统采用HFCC的智能家庭庭控制系统图图参见国家建建筑标准设计计<智能家居控控制系统设计计施工图集》03X6002第15页。·基本特点：家家庭智能控制制器内配置了了CableeModemm，利用有线线电视的HFC网络作为信信息传输网。该该系统不仅在在功能上能完完全满足要求求，而且大大大地简化了布布线，可以节节省布线的投投资。HFC网络络采用共享方方式，其共享享带宽为36Mbpps。当上网人人数较多时，上上网的速度会会变慢。由于于CableeModeem设备费用较较高，用户网网络的开通费费用高。·系统组成：系系统由系统服服务器、家庭庭控制器(内置了CableeModeem)、路由器、电电缆调制解调调器头端设备备CMTS、有线电视视传输网络、各各种探测器、各各种传感器、各各种执行机构构、打印机等等组成o·系统功能：实实现家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范。·适用范围：该该系统适用于于新建、扩建建的智能化住住宅(小区)工程，且特特别适用于改改造的智能化化住宅(小区)工程，仅将将原有的有线线电视HFC网络进行双双向改造，就就可实现数据据和图像信号号的共网传输输。(3)采用以太太网的智能家家庭控制系统统采用以太网网的智能家庭庭控制系统图图参见国家建建筑标准设计计<智能家居控控制系统设计计施工图集》03X6002第16、17页。·基本特点：家家庭智能控制制器内配置了了以太网网卡卡，利用以太太网作为信息息传输网。以以太网同时支支持住户计算算机和智能家家庭控制系统统。该系统不不仅在功能上上能完全满足足要求，而且且大大地简化化了布线，可可以节省布线线的投资。以太网传输速率率较高，传输输速率有10Mbpps、100Mbbps等。根据传传输距离的要要求，由小区区物业管理中中心至各楼交交换机采用5类以上4对对绞线、多多模光缆或单单模光缆，由由交换机至家家庭控制器采采用超5类4对对绞电缆缆。·系统组成：系系统由系统服服务器、家庭庭控制器、路路由器、交换换机、各种探探测器、各种种传感器、各各种执行机构构、打印机等等组成。·系统功能：实实现家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范。·适用范围：该该系统适用于于新建、扩建建和改造的智智能化住宅(小区)工程，用以以太网实现数数据和图像信信号的双向传传输。(4)采用LoonWorkks的智能家庭庭控制系统采采用LonWoorks的智能家庭庭控制系统图图参见国家建建筑标准设计计《智能家居居控制系统设设计施工图集集如3X602第21、22、23页。·基本特点：：采用一个覆覆盖全部ISO／OSI标准七层通通信协议、开开放性的LonWoork总线技术，一一台系统服务务器最多可连连接127台LONWoorks路由器，一台LonWoorks路由器最多多可连接63台家庭控制制器。每台家家庭控制器为为LonWoork一个通道上上的网络节点点，每个网络络节点包括有有神经元(NEUURON)芯片、振荡荡器、电源、一一个通过媒介介通信的收发发器和与监控控设备接口的的I／O设备(电路)、存储器等等。LonWorkks直接通信距离可达2700mm(双绞线、78Kbpps)，其通信传传输速度最大大可达1．25Mbpps(此时有效传传输距离为130m)。LonWoorks路由器至小小区物业管理中中心线路长度度超过2700m时，需在总总线上加装中中继器。传输输线通常采用用双绞线，根根据需要也可可采用同轴电电缆或电力线线。·系统组成：由由系统服务器器、家庭控制制器、路由器器、LonWoorks路由器、交交换机、各种种探测器、各各种传感器、各各种执行机构构、打印机等等组成。·系统功能：实实现家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范。·适用范围：该该系统特别适适用于新建、扩扩建的智能化化住宅(小区)工程。(5)采用KSS485的智能家庭庭控制系统采用KS4855的智能家庭庭控制系统图图参见国家建建筑标准设计计<智能家居控控制系统设计计施工图集>03X6602第18、19、20页。·基本特点：：KS485串行接口总总线为主从式式网络，它的的通信为半双双工、采用双双向单信道连连接方式。RS485串行接口总总线的传输介介质采用双绞绞线，它可以以高速地进行远距离离传输，传输输速度与传输输距离的技术术指标如下：：传输速率为为10Mbiit／s时，最大传传输距离是12m；传输速率率为1Mbit／s时，最大传传输距离是120m；传输速率率为100kbbit／s时，最大传传输距离是1200m。·系统组成：由由系统服务器器、家庭控制制器、路由器器、通讯器、控控制器、各种种探测器、各各种传感器、各各种执行机构构、打印机等等组成。·系统功能：实实现家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范。·适用范围：该该系统特别适适用于新建、扩扩建的智能化化住宅(小区)工程。(6)采用无线线网的智能家家庭控制系统统采用无线网网的智能家庭庭控制系统图图参见国家建建筑标准设计计<智能家居控控制系统设计计施工图集>03X6602第24、25页。·基本特点：利利用无线作为为信息传输网网，该系统不不仅在功能上上能完全满足足要求，而且且从系统服务务器至家庭控控制器、家庭庭控制器至各各种现场末端端装置均采用用无线传输方方式，小区、楼楼内、户内无无需布线，施施工简单，可可以节省施工工的投资。无线网的工工作频率符合合IEEE8802．11b标准要求。·系统组成：由由系统服务器器、家庭控制制器、无线收收发器、各种种探测器、各各种传感器、各各种执行机构构、打印机等等组成。·系统功能：实实现家庭通信信、家庭设备备自动控制、家家庭安全防范范。·适用范围：该该系统适用于于新建、扩建建的智能化住住宅(小区)工程，且特特别适用于改改造的智能化化住宅(小区)工程，不用用敷设线路就就可实现数据据信号的传输输。5系统设计及及产品选用要要点5．1智能家庭庭控制系统类类型的选用新建、扩扩建的智能化化住宅(小区)工程，宜采采用LonWoorks的智能家庭庭控制系统、以以太网的智能能家庭控制系系统或采用RS485的智能家庭庭控制系统。改改造的智能化住住宅(小区)工程，宜采采用公共电话话网的智能家家庭控制系统统、HFC的智能家庭庭控制系统或或无线网的智智能家庭控制制系统。5．2家庭控制制器的选用家庭控制器器的选用主要要包括功能、总总线技术及模模块化设计、扩扩展功能、可可按用户的基基本要求进行行配置等方面面的选用要求求。(1)家庭控制制器功能的选选用家庭控制器器通常具有以以下功能：·家庭防盗报警警；·家庭火灾报警警；·家庭燃气泄露露报警；·家庭紧急求助助；·远程设防与撤撤防；·远程报警；·访客对讲；·家用电器监控控；·家用表具数据据采集及处理理；·空调机监控；；·接入网接口；；·小区电子公告告；·信息查询；·家用设备报修修等。(2)家庭控制制器功能的选选择在工程设计计中，家庭控控制器功能的的选择可参见见下表所示。5．3总线技术术及模块化设设计·家庭控制器要要求采用总线线技术，如LonWoorks、R5485、BACneet、C^NBllls、CEBus、X一10；·家庭控制器要要求采用模块块化设计，以以便用户可以以根据需求选选择不同的模模块完成不同同的功能。5．4扩展功能能家庭控制器器要有一定的的扩展功能，考考虑能适应今今后发展的需需要。5．5可按用户户的基本要求求进行配置应应能根据用户户提出有哪些些被控设备及及监视控制要要求(功能要求)等因素，来来对家庭控制制器组成进行行配置，包含含模块种类的的选择和各种种模块数量的的选择。6设备的安装装6．1交换机、路路由器、控制制器、放大箱箱、分配箱、电电话分线箱康居住宅家家庭控制器功功能设置表级嗣消防安防访客对讲家电监控表具数据远传基本级(1A))1．在住户内安安装紧急按钮钮开关。2．在住户内安安装入侵报警警探测器。具有语音对讲及及控制开启楼楼道人口处防防盗门功能。1~2点热能表、燃气表表、水表、电电度表的自动动抄收及远传传、超限判断断、自动检查查、分时计费费、实时计量量、管理功能能。提高级(2A))在室内安装可燃燃气体泄漏自动报警装置置。且能就地地发出声光报警信信号。1．在住户内两两处安装紧急急按钮开关。2．在住户内安安装入侵报警警探测器，在在户门、及用用台、外窗安安装人侵报警警装置。具有语音对讲及及控镧开启楼楼道人口处防防盗门功能。可可实现住户与安防监监控中心的直直接联系。2点以上热能表、燃气表表、水表、电电度表的自动动抄收及远传、超限限爿断、自动动检查、分时时计费、实时时计量、管理理功能。先进级(3A))1．在室内安装装可燃气体泄泄漏自动报警警装置，当燃燃气体泄漏报报警后能自动动切断气源、打打开捧气装置置，且能就地地发出声光报报警信号。2．在住户内设设置火灾自动动报警装置。1．在住户内不不少于两处安安装紧急按钮钮开关。2．在住户内安安装入侵报警警探测器，在在户门及阳台台门、外窗安安装入侵报警警装置。具有语音、可视视对讲及控翻翻开启楼道入入口处防盗门门功能，可实实现住户与安安防监控中心心的直接联系系。2点以上热能表、燃气表表、水表、电电度表的自动动抄收及远传传、超限判断断、自动检查查、分时计费费、实时计量量、管理功能能。这些设备均均应安装在电电气竖井内或或公共走道的的墙上(内)。6．2家庭控制制器暗装(或明明装)在墙内(上)，其底边距距地面1．4m左右。家庭庭控制器应设设置在住户大大门附近(宜距户门0．5m以内)，且容易操操作(包括设防与与撤防)的地方。6．3可燃气体体探测器安装在厨房房内的燃气管管道、灶具附附近，当住户户使用的是天天然气，燃气气探测器吸顶顶棚安装在距距顶棚300raam以内的地方方；当住户使使用的是液化化石油气，燃燃气探测器安安装在距地面面300mm以内地方。6．4感温探测测器设置在厨厨房内，它吸吸顶棚安装。6．5感烟探测测器设置在起起居室、卧室室等房间内，它它吸顶棚安装装。6．6紧急按钮钮开关设置在起居居室沙发和主主卧室床头附附近的墙上，及及卫生间的墙墙上。紧急按按钮开关暗装装在墙内，其其底边距地面面0．5m~1．2m。6，门(窗)磁磁开关安装在门扇扇和门框内或或窗扇和窗框框内。6．8玻璃破碎碎探测器安装在窗户户和玻璃门(阳台)附近的墙上上或吸顶棚安安装。6．9被动红外外侵入探测器器和被动红外外／微波双技技术探测器安装在住户户的主要通道道、重要的房房间内，它吸吸顶棚安装或或安装在顶棚棚的墙角处。6．10红外遥遥控器安装在被控控电器设备正正面附近的墙墙上，距离不不能超过红外外线工作范围围，且与电器器设备之间没没有遮挡。7工程设计实实例以二室户户型为例介绍绍户内的智能能家