通信學(xué)論文-智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本文簡(jiǎn)單介紹了智能家庭控制系統(tǒng)的組成、旅行、功能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及產(chǎn)品選擇的要點(diǎn)，工程設(shè)計(jì)事例等。關(guān)鍵詞：家庭控制器自動(dòng)監(jiān)控安全防范l引言隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實(shí)現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習(xí)慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生的。2智能家居控制系統(tǒng)概述智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線、公共電話(huà)網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺(tái)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)總線為應(yīng)用操作平臺(tái)，構(gòu)成一個(gè)完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。智能家居控制系統(tǒng)的總體目標(biāo)是通過(guò)采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個(gè)由家庭到小區(qū)乃至整個(gè)城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來(lái)提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機(jī)、通訊器、控制器、無(wú)線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等主要部分組成。3智能家居控制系統(tǒng)功能智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范三個(gè)方面。31家庭通信家庭通信可采用電話(huà)線路、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路、無(wú)線局域網(wǎng)等方式。(1)電話(huà)線路通過(guò)電話(huà)線路實(shí)現(xiàn)雙向傳輸語(yǔ)音信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)。(2)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢(xún)、網(wǎng)上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購(gòu)物等。(3)CATV線路通過(guò)CATV線路實(shí)現(xiàn)VOD點(diǎn)播和多媒體通信。(4)無(wú)線局域網(wǎng)通過(guò)無(wú)線收發(fā)器、天線、各種無(wú)線終端，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)。32家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控家庭設(shè)備自動(dòng)監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠(yuǎn)距離異地(通過(guò)電話(huà)或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。(1)家用電器的監(jiān)視和控制按照預(yù)先所設(shè)定程序的要求對(duì)熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進(jìn)行監(jiān)視和控制。(2)熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼臄?shù)據(jù)采集、計(jì)量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過(guò)傳感器對(duì)熱能表、燃?xì)獗怼⑺怼㈦姸缺淼挠昧窟M(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量，并將采集結(jié)果遠(yuǎn)程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。(3)空調(diào)機(jī)的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時(shí)間、溫度、濕度等參數(shù)對(duì)空調(diào)機(jī)進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。(4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，分別對(duì)各個(gè)房間照明設(shè)備的開(kāi)、關(guān)進(jìn)行控制，并可自動(dòng)調(diào)節(jié)各個(gè)房間的照度。(5)窗簾的控制按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間程序，對(duì)窗簾的開(kāi)啟關(guān)閉進(jìn)行控制。33家庭安全防范家庭安全防范主要包括多火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警、防盜報(bào)警、緊急求救、多防區(qū)的設(shè)置、訪客對(duì)講等。家庭控制器內(nèi)按等級(jí)預(yù)先設(shè)置若干個(gè)報(bào)警電話(huà)號(hào)碼(如家人單位電話(huà)號(hào)碼、手機(jī)電話(huà)號(hào)碼、尋呼機(jī)電話(huà)號(hào)碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門(mén)電話(huà)號(hào)碼等)，在有報(bào)警發(fā)生時(shí)，按等級(jí)的次序依次不停地?fù)芡ㄉ鲜鲭娫?huà)進(jìn)行報(bào)警(可報(bào)出家中是哪個(gè)系統(tǒng)報(bào)警了)。同時(shí)，各種報(bào)警信號(hào)通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，并可與其它功能模塊實(shí)現(xiàn)可編程的聯(lián)動(dòng)(如可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警后，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y)。(1)防火災(zāi)發(fā)生通過(guò)設(shè)置在廚房的感溫探測(cè)器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測(cè)器，監(jiān)視各個(gè)房間內(nèi)有無(wú)火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門(mén)。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無(wú)人在家的情況，自動(dòng)調(diào)節(jié)感溫探測(cè)器和感煙探測(cè)器的靈敏度。(2)防可燃?xì)怏w泄漏通過(guò)設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測(cè)器，監(jiān)視燃?xì)夤艿馈⒃罹哂袩o(wú)燃?xì)庑孤Ｈ缬腥細(xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并聯(lián)動(dòng)關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時(shí)通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門(mén)。(3)防盜報(bào)警防盜報(bào)警的防護(hù)區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護(hù)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)。住宅周界防護(hù)是指在住宅的門(mén)、窗上安裝門(mén)磁開(kāi)關(guān)，在對(duì)外的玻璃窗、門(mén)附近安裝玻璃破碎探測(cè)器；住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外微波雙技術(shù)探測(cè)器。當(dāng)家中有人時(shí)，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(門(mén)磁開(kāi)關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外微波雙技術(shù)探測(cè)器)撤防。當(dāng)家人出門(mén)后，住宅周界防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(門(mén)磁開(kāi)關(guān)、玻璃破碎探測(cè)器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護(hù)的防盜報(bào)警設(shè)備(被動(dòng)紅外探測(cè)器或被動(dòng)紅外微波雙技術(shù)探測(cè)器)均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時(shí)，家庭控制器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門(mén)。另外，通過(guò)程序可設(shè)定報(bào)警裝置的等級(jí)和報(bào)警器的靈敏度。(4)訪客對(duì)講住宅的主人通過(guò)訪客對(duì)講設(shè)備與來(lái)訪者進(jìn)行雙向通話(huà)或可視通話(huà)，確認(rèn)是否允許來(lái)訪者進(jìn)人。住宅的主人利用訪客對(duì)講設(shè)備，可以對(duì)大樓入口門(mén)或單元門(mén)的門(mén)鎖進(jìn)行開(kāi)啟和關(guān)閉控制。(5)緊急求救當(dāng)遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發(fā)生時(shí)，按動(dòng)報(bào)警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門(mén)進(jìn)行緊急求救報(bào)警。緊急求救信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)傳輸中具有最高的優(yōu)先級(jí)別，由于是人在緊急情況下的求救信號(hào)，其誤報(bào)的可能性很小。4智能家居控制系統(tǒng)類(lèi)型41系統(tǒng)類(lèi)型智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話(huà)網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、KS485的智能家庭控制系統(tǒng)、無(wú)線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)等類(lèi)型。42基本特點(diǎn)、功能、適用范圍(1)采用公共電話(huà)網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話(huà)網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見(jiàn)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集03X602第14頁(yè)。基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了與電話(huà)線連接的收發(fā)器，利用電話(huà)網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿(mǎn)足要求，而且大大地簡(jiǎn)化了布線，可以節(jié)省布線的投資。系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了與電話(huà)線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話(huà)線就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的共網(wǎng)傳輸。(2)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見(jiàn)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集03X602第15頁(yè)。基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了CableModem，利用有線電視的HFC網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿(mǎn)足要求，而且大大地簡(jiǎn)化了布線，可以節(jié)省布線的投資。HFC網(wǎng)絡(luò)采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當(dāng)上網(wǎng)人數(shù)較多時(shí)，上網(wǎng)的速度會(huì)變慢。由于CableModem設(shè)備費(fèi)用較高，用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)通費(fèi)用高。系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了CableModem)、路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成o系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，僅將原有的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造，就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)的共網(wǎng)傳輸。(3)采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見(jiàn)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集03X602第16、17頁(yè)。基本特點(diǎn)：家庭智能控制器內(nèi)配置了以太網(wǎng)網(wǎng)卡，利用以太網(wǎng)作為信息傳輸網(wǎng)。以太網(wǎng)同時(shí)支持住戶(hù)計(jì)算機(jī)和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿(mǎn)足要求，而且大大地簡(jiǎn)化了布線，可以節(jié)省布線的投資。以太網(wǎng)傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據(jù)傳輸距離的要求，由小區(qū)物業(yè)管理中心至各樓交換機(jī)采用5類(lèi)以上4對(duì)對(duì)絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機(jī)至家庭控制器采用超5類(lèi)4對(duì)對(duì)絞電纜。系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、交換機(jī)、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號(hào)的雙向傳輸。(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見(jiàn)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工圖集如3X602第21、22、23頁(yè)。基本特點(diǎn)：采用一個(gè)覆蓋全部ISOOSI標(biāo)準(zhǔn)七層通信協(xié)議、開(kāi)放性的LonWork總線技術(shù)，一臺(tái)系統(tǒng)服務(wù)器最多可連接127臺(tái)LONWorks路由器，一臺(tái)LonWorks路由器最多可連接63臺(tái)家庭控制器。每臺(tái)家庭控制器為L(zhǎng)onWork一個(gè)通道上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括有神經(jīng)元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個(gè)通過(guò)媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設(shè)備接口的IO設(shè)備(電路)、存儲(chǔ)器等。LonWorks直接通信距離可達(dá)2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達(dá)125Mbps(此時(shí)有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長(zhǎng)度超過(guò)2700m時(shí)，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據(jù)需要也可采用同軸電纜或電力線。系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機(jī)、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程。(5)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見(jiàn)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)03X602第18、19、20頁(yè)。基本特點(diǎn)：KS485串行接口總線為主從式網(wǎng)絡(luò)，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質(zhì)采用雙絞線，它可以高速地進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術(shù)指標(biāo)如下：傳輸速率為10Mbits時(shí)，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbits時(shí)，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbits時(shí)，最大傳輸距離是1200m。系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程。(6)采用無(wú)線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用無(wú)線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見(jiàn)國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)03X602第24、25頁(yè)。基本特點(diǎn)：利用無(wú)線作為信息傳輸網(wǎng)，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿(mǎn)足要求，而且從系統(tǒng)服務(wù)器至家庭控制器、家庭控制器至各種現(xiàn)場(chǎng)末端裝置均采用無(wú)線傳輸方式，小區(qū)、樓內(nèi)、戶(hù)內(nèi)無(wú)需布線，施工簡(jiǎn)單，可以節(jié)省施工的投資。無(wú)線網(wǎng)的工作頻率符合IEEE80211b標(biāo)準(zhǔn)要求。系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、無(wú)線收發(fā)器、各種探測(cè)器、各種傳感器、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)、打印機(jī)等組成。系統(tǒng)功能：實(shí)現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動(dòng)控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，不用敷設(shè)線路就可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸。5系統(tǒng)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品選用要點(diǎn)51智能家庭控制系統(tǒng)類(lèi)型的選用新建、擴(kuò)建的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)或采用RS485的智能家庭控制系統(tǒng)。改造的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用公共電話(huà)網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的