物聯網技術應用——智能家居第1章智能家居概述本章關鍵點了解智能家居關于概念智能家居在我國發展情況。熟悉智能家居特征與相關技術。0…熟悉智能家居主要控制技術與控制方式。掌握智能家居系統組成1.1智能家居起源1.1.1智能家居在國外發展智能家居起源可從1984年1月算起，當初美國聯合科技企業將建筑設備信息化、整合化概念應用于美國康涅狄格州（Connecticut)哈特福特市（Hartford）一幢舊金融大廈進行改建時，采取計算機系統對大樓空調、電梯、照明等設備進行監測和控制，并提供語音通信、電子郵件和情報資料等方面信息服務。于是出現了公認世界第一幢“智能建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居序幕。最著名智能家居要算比爾.蓋茨豪宅。比爾.蓋茨在他《未來之路》一書中以很大篇幅描繪他正在華盛頓湖建造私人豪宅。他描繪他住宅是“由硅片和軟件建成”而且要“采納不停改變尖端技術”。經過7年建設，1997年，比爾.蓋茨豪宅終于建成，以下列圖所表示。1.1.2智能家居在國內發展我國智能家居發展經歷了4個階段，分別是萌芽期/智能小區期、開創期、徘徊期、融合演變期。1萌芽期/智能小區期（1994年-1999年）2開創期（-）3徘徊期（-）融合演變期（-）智能家居始于1994年，當初尚處于概念探索階段；－，沿海城市出現眾多研發生產企業，市場出現惡性競爭局面。國內花樣眾多創新產品，因為質量問題和設計不合理，系統功效缺乏實用性，產品無法正常使用，最終整個系統變成了擺設，在－這段時間，整個市場都在收縮。，技術進步、互聯網通訊變革助推市場需求快速放量，市場得以恢復；幾乎同時，行業巨頭開始布局中國，智能新生態逐步成型。智能家居系統產品共有20個分類，基本功效包涵智能家電控制、智能照明、智能遙控電動窗簾、防盜報警、門禁對講、消防報警、遠程抄表(水、電、煤氣)系統、網絡通訊等。1.1.3智能家居發展趨勢1智能家居技術發展趨勢智能家居技術發展趨勢大致表現在無線智能家居大行其道，云計算無處不在，設備使用展現全方位人性化三個方面。2智能家居市場發展趨勢智能家居實用功效近幾年，“智能家居”是一個非常熾熱詞。但在很多人看來，這一高大上話題顯得既陌生又遙遠。其實，智能家居早已經過各種不一樣展現方式滲透到了我們日常生活中，并從眾多方面來改變我們生活。伴隨行業快速發展，高端產品不停涌現，那么對于尋常百姓來說，有沒有什么產品既實用，性價比又相對較高呢？行業教授提出：四大實用功效助推智能家居平民化。1、安防控制對很多家庭來說，當家庭組員都外出時，最牽掛就是家里安全。智能家居安防系統，不但能夠對家里進行實時監控，一旦有些人闖進，系統能夠立刻向物業和公安部門報警，用戶也能在第一時間收到報警通知。當家里瓦斯等濃度超標時，系統也能夠感應到，進行報警，第一時間排除危險。安防控制，讓您出門無后顧無憂。2、情景模式情景模式，就是您能夠按照生活中不一樣情景，綜合設置家電設備、燈光照明，讓它們滿足您需求。回家時，手指輕輕按下“回家情景”按鈕：客廳燈光會自動慢慢變亮，窗簾打開，空調打開自動調到適宜溫度，電飯鍋開始煲飯和湯，電視機自動打開到新聞頻道或是CD機開始播放您喜愛音樂。當你離家時，選擇“離家模式”，系統就會自動斷開電源，鎖好門窗，不再需要重復確認家里門有沒有鎖、燈有沒關于。輕輕一點，全部搞定。3、智能模式作為智能家居，智能模式當然是少不了必備功效。智能模式相當于給您家安上了眼睛（人體紅外感應），鼻子（燃氣報警器，煙霧報警），耳朵（門磁，震動感應），時刻感知您存在，并依照您行為，調整燈光，插座等設備。當您午夜起來上廁所時候，不用再摸黑開燈，感應燈會自動開啟。因為智能，個人管家隨身攜帶！4、遙控功效不論在家里哪個房間，用一個遙控器便可控制家中全部照明、窗簾、空調、音響等電器。比如，看電視時，不用因開關燈和拉窗簾而錯過關鍵劇情；衛生間換氣扇沒關，按一下遙控器就能夠了。遙控燈光時能夠調亮度；遙控音響時能夠調音量；遙控拉簾或卷簾時能夠調行程；遙控百頁簾時能夠調角度。智能家居，實現您隨心所欲遙控生活夢想！5、家居節能我國正面臨著巨大節能減排壓力。而智能家居出現，讓建筑能耗降低成為可能。現在智能家居節能，多是利用感應開關控制燈光系統和溫控系統，能對亮度和溫度進行不一樣模式調整，以及讓設備在需要時自動開啟，不用時候自動關閉功效，都在很大程度地節約了能源消耗。家庭中能耗主要分為幾個方面，一是照明，二是制冷或是制熱，三是一向不被重視待機能耗。通常家庭，燈具往往都是滿負荷運轉，只要一開燈，就會按照電壓所對應功率在運轉。經過傳感器實時監測室內亮度，即可配合自然光照調整燈具功率，自然起到節能效果。電器和燈具是家庭用電兩大主力。在關閉開關仍有插頭待機狀態下，空調待機能耗功率是3.47瓦，彩電8.07瓦，PC主機35.07瓦，顯示器7.69瓦。而智能家居能夠讓業主在清晨離家時輕輕一按就可切斷全部電器和電燈電源，當下班回家時再度自動通電，既方便省事還節能省電。1.2智能家居基本概念1.2.1智能家居智能家居是一個以家庭住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體高效、舒適、安全、便利、環境保護居住環境。智能家居經過物聯網技術將家中各種設備（如窗簾、空調、網絡家電、音視頻設備、照明系統、安防系統、數字影院系統以及三表抄送等）連接到一起，提供家電控制、照明控制、窗簾控制、安防監控、情景模式、遠程控制、遙控控制以及可編程定時控制等多個功效和伎倆。1.2.2數字家庭數字家庭也稱智慧家庭，它是指以家庭為中心，連結家庭內各種數字設備，來整合提供和滿足家庭組員對家庭生活多個需求。不一樣家庭人員組成對數字家庭有不一樣了解和需求，如，以娛樂為主要需求家庭則對其客廳數字化情有獨鐘；以滿足老年生活為主家庭，則對依照體征信息能否及時給出生活提議和及時提供起居生活便利頗感興趣；而全職員作者為主家庭則可能更青睞于數字家庭防盜設施和快捷多功效數字生活電器應用等等。數字家庭范圍不但限于家庭娛樂和家居控制(比如開關、燈光、溫濕度控制等)，還應該包含能源、醫療、安防、教育等，各種家庭機能幾乎無所不包。1.2.3家庭自動化家庭自動化是指經過自動控制技術、計算機技術和通信技術等伎倆，有利于實現人們家務勞動和家務管理自動化，大大減輕人們在家庭生活中勞動強度，節約時間，提升物質、文化生活水平。家庭自動化已是人類社會進步主要標志之一。伴隨當代科學技術發展和人們生活要求提升，家庭自動化范圍也在日益擴大，如家庭安全系統、家庭自動控制系統、家庭信息系統和家用機器人等。1.2.4信息家電信息家電是一個利用計算機技術、電信技術和電子技術與傳統家電相結合新型家用電器。它包含個人計算機、數字電視機頂盒、手持電腦(HPC)、DVD、超級VCD、無線數據通信設備、視頻游戲設備、IP電話等等，全部能夠經過網絡系統交互信息家電產品，都能夠稱之為信息家電。1.2.5網絡家電網絡家電是將普通家用電器利用數字技術、網絡技術及智能控制技術設計改進新型家電產品。網絡家電能夠實現互聯組成一個家庭內部網絡，同時這個家庭網絡又能夠與外部互聯網相連接。1.2.6智能家電智能家電也是一個新型家用電器，它將微處理器和計算機技術引入家用電器設備中，具備自動監測本身故障、自動測量、自動控制、自動調整與遠方控制中心通信功效。智能家電大致分為兩類：一是采取電子、機械等方面先進技術和設備；二是模擬家庭中熟練操作者經驗進行含糊推理和含糊控制。1.2.7智能家庭網絡智能家庭網絡通常包含兩層意義。一是指在家庭內部各種信息終端及各種家用電器能經過智能家庭網絡自動發覺、智能共享及協同服務。比如，使用一部智能手機就能遙控全部家電設備，不用一遍遍地尋找電視機、機頂盒、空調遙控器；甚至未來智能廚房里灶具、冰箱、抽油煙機、烤箱等設備之間能相互控制。二是指經過家庭網關將公共網絡功效和應用延伸到家庭，經過網絡連接各種信息終端，提供集成語音、數據、多媒體、控制和管理等功效，實現信息在家庭內部終端與外部公網充分流通和共享。1.2.8物聯網物聯網是以感知為目標，實現人與人、人與物、物與物全方面互聯網絡。其突出特征是經過各種感知方式來獲取物理世界各種信息，結合互聯網、移動通信網等進行信息傳遞與交互，再采取智能計算技術對信息進行分析處理，從而提升人們對物質世界感知能力，實現智能化決議和控制。家居物聯網能夠分為感知層、網絡層和應用層。以下列圖所表示。1.2.9云計算云是網絡、互聯網一個比喻說法，云計算（CloudComputing）是一個基于互聯網計算方式，它運算能力是每秒10萬億次。經過云計算能夠按需將共享軟硬件資源和信息提供給計算機和其余設備，如用戶可經過臺式電腦、筆記本電腦、平板電腦、智能手機或其余智能終端接入數據中心，按自己需求進行運算。云計算環境下數據中心管理以下列圖所表示1.3智能家居特征智能家居是人們一個居住環境，讓家庭生活愈加安全，節能，智能，便利和舒適。智能家居特征可歸納為操作隨意性、網絡多樣性、設備互聯性、功效擴展性與系統可靠性。1.3.1操作隨意性智能家居操作隨意性主要表現在操作方式多樣化，能夠用智能觸摸屏，也能夠用情景遙控器，還能夠用手機或平板電腦；時間地點任意化，智能家居可在任何時間、任何地點、任何情況下對室內外任何設備均可實現及時、全方面了解和控制；燈光效果個性化，室內燈光可依照個人需求，設置不一樣情景。比如設定一個“燈光起夜”情景，在這個情景中，能夠設定臥室壁燈、客廳地燈、衛生間小燈為“開”狀態。情景設好后，在午夜起床時只需按下一個“燈光起夜”情景鍵，設定燈會同時打開。1.3.2網絡多樣性伴隨網絡化、智能化時代不停推進，智能家居中家庭網絡也呈多樣化。家庭網絡主要分無線網絡與有線網絡兩種。其中無線網絡因采取技術不一樣，又分射頻技術、ZigBee技術與Z-wave技術等，有線網絡也分總線技術與電力線載波技術，總線技術又有KNX總線、LonWorks總線、RS-485總線、CAN總線等。1.3.3設備互聯性智能家居中各種家用電器可經過家庭網絡實現互聯，并可順延電器運行時段，避開能源成本高峰期，為用戶節約電費。另外，智能家居系統可監控能耗模式是借助無線通信、計量和控制技術實現。能夠采取無線通信方式包含Wi-Fi或ZigBee等。借助ZigBee通信，家用電器可經過電表或家庭能源管理系統獲取能源價格信號，并發回由控制主機計量電路測得能源使用情況。1.3.4功效擴展性智能家居進入中國市場已走過了近十年發展歷程，現在還處于發展早期。伴隨國家“十二五”規劃制訂以及電信網、計算機網和有線電視網三網融合快速發展，物聯網普及應用，智能家居也在加緊腳步發展。智能家居功效擴展性表現在為滿足不一樣類型、不一樣檔次、不一樣格調住宅用戶需求，智能家居控制主機軟件系統可在線升級，控制功效也可不停完善。除能實現智能燈光控制、電器控制、安防報警、背景音樂、視頻共享、門窗控制和遠程監控外，還可實現自動澆花掃地，老人小孩防護，寵物喂食、緊急電話求援等。1.3.5系統可靠性智能家居系統可靠性主要表現在智能中心控制主機是基于互聯網+GSM移動網雙網平臺設計，雙網設計大大提升了系統可靠性，即使在一些互聯網網速低或不穩定地方使用也不會影響系統主要功效。智能家居系統采取射頻(RF)、ZigBee技術、無線寬帶(Wi-Fi)、傳輸控制協議/互聯網協議(TCP/IP)等協議進行數據傳輸，經過無線方式來發送指令。燈光、窗簾、電器控制采取RF傳輸命令，進行集中監視和控制。1.4智能家居相關技術智能家居是一個完整智能化、自動化、網絡化當代家庭，其主要技術包含綜合布線技術、網絡通信技術、安全防范技術、自動控制技術和音視頻技術。1.4.1綜合布線技術綜合布線技術是一個信息傳輸技術，它將全部電話、數據、圖文、圖像及多媒體設備布線綜合（或組合）在一套標準布線系統上，實現了多個信息系統兼容、共用和交換互調性能。綜合布線技術是信息傳輸技術一個特殊傳輸技術。即它是在建筑和建筑群環境下一個信息有線傳輸技術；它在建筑物內或建筑群間傳輸語音、數據、圖像等信息滿足人們在建筑物內各種信息要求。所以，它能滿足所支持語音、數據、多媒體等系統傳輸速率和傳輸標準要求，也是智能建筑弱電技術主要技術之一。1.4.2網絡通信技術網絡通訊技術是指經過計算機、通信網和網絡設備對語音、數據、圖像等信息進行采集、存放、處理和傳輸等，使信息資源達成充分共享技術。其中通信網按功效與用途不一樣，通常可分為物理網、業務網和支撐管理網等三種。1.4.3安全防范技術安全防范技術是社會公共安全科學技術一個分支，具備其相對獨立技術內容和專業體系。安全防范技術通常分為三類：一是物理技術防范。二是電子防范技術。三是生物統計學防范技術。1.4.4自動控制技術自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大技術之一，也是二十一世紀最主要高新技術之一。當前各項新技術、工農業生產、軍事、日常生活等各個領域，都離不開自動控制技術。從控制方式看，自動控制系統有閉環和開環兩種。1.4.5音視頻技術音視頻技術是研究音頻信號和視頻信號產生、搜集、處理、傳輸和存放技術，是傳統音響技術與當代數字聲像技術相結合一門實用技術。智能家居中背景音樂、家庭影院就是音視頻技術詳細應用。1.5智能家居主要控制技術介紹現在市場上智能家居品牌繁多，但其控制技術主要有以下三種：總線技術、無線組網技術和電力載波技術。依照《智能家居》雜志初進行市場調查統計，各種技術在產品中所占百分比以下列圖所表示。下列圖顯示各種技術在產品中所占百分比，僅是一份市場調查，并不能反應某種技術優劣，僅供讀者在了解各種技術時參考。1.5.1總線技術總線技術是指將全部設備通信與控制都集中在一條總線上，是一個全分布式智能控制網絡技術，其產品模塊具備雙向通信能力，以及互操作性和交換性，其控制部件都能夠編程。經典總線技術采取雙絞線總線結構，各網絡節點能夠從總線上取得供電（24V/DC），亦經過同一總線實現節點間無極性、無拓撲邏輯限制互連和通信，信號傳輸速率和系統容量則分別為10kbps和4G。在智能家居中采取雙絞線為控制總線，以此通信介質主要有KNX總線、LonWorks總線、RS-485總線、CAN總線等。就總線本身而言，這幾個總線拓撲結構基本是相同，以下列圖所表示，不一樣只是通信協議和接口。1.5.2無線組網技術無線智能家居網絡是指在家庭內部將各種電氣設備和電氣子系統經過無線電連接起來，采取統一通信協議，對內實現資源共享，對外經過網關與外部網互聯進行信息交換無線局域網。無線組網技術是智能家居未來發展趨勢，因為它去掉了繁瑣布線。無線組網技術主要包含RF、ZigBee、Z-Wave、Wi-Fi、藍牙、6LoWPAN等幾個無線技術。1射頻識別(RFID)技術射頻識別（英文簡稱RFID）技術，是一個近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本無線通信技術。經過高頻無線頻率（315或433.92MHz、868MHz、915MHz等）點對點傳輸，實現燈光、窗簾、家電等遙控功效。這種技術優點是部分產品無需重新布線，利用點對點射頻識別技術，實現對家電和燈光控制，安裝設置都比較方便，無須預先布線，不會破壞原有家居美觀。2ZigBee技術ZigBee技術是一個無線連接技術，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國流行)3個頻段上，分別具備最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s傳輸速率．它傳輸距離在10~75m范圍內，但能夠繼續增加。它是一個近距離、低復雜度、長功耗、低速率、低成本雙向無線通信技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高各種電子設備之間進行數據傳輸及經典有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸應用。3Z-Wave技術Z-Wave是一個新興基于射頻、低成本、低功耗、高可靠、適于網絡短距離無線通信技術。工作頻帶為90842MHz(美國)~868.42MHz(歐洲)，采取FSK(BFSK/GFSK)調制方式，數據傳輸速率為9.6kbps，信號有效覆蓋范圍在室內是30m，室外可超出100m，適合于窄帶寬應用場所。伴隨通信距離增大，設備復雜度、功耗以及系統成本都在增加，相對于現有各種無線通信技術，Z-Wave技術專門針對窄帶應用并采取創新軟件處理方案取代成本高硬件，所以只需花費其它類似技術一小部份成本就能夠組建高質量無線網絡，Z-Wave技術將是最低功耗和最低成本技術，有力地推進著低速率無線個人區域網。4藍牙技術藍牙技術(Bluetooth)是一個短途無線通信技術，其通信距離通常在10m以內，能讓移動手機、平板式計算機、筆記本式計算機等移動設備或者PC等固定設備之間進行方便快速無線信息交換。56LoWPAN技術6LoWPAN技術采取要求IEEE802.15.4物理層和MAC層，不一樣之處于于6LoWPAN技術使用IETF要求IPv6功效，上層采取TCP/IPv6協議棧。6Wi-Fi技術Wi-Fi俗稱無線寬帶，是一個基于IEEE802.11b無線局域網。它是一個短程無線傳輸技術，能夠在數百厘米范圍內支持互聯網接入無線電信號。伴隨技術發展，以及IEEE802.11a及IEEE802.11g等標準出現，現在IEEE802.11這個標準已被統稱為Wi-Fi。1.5.3電力線載波技術電力線將電能傳輸到家中每個房間用電設備，同時也將家中全部電燈、電器連成了家庭網絡。電力線載波(英文簡稱PLC)技術是指利用現有電力線作為信息傳輸媒介，經過載波方式將語言或數據信號進行高速傳輸一個通信方式。其最大特點是不需要重新架設網絡，只要有電力線，就能進行數據傳遞，是利用1.6～30MHz頻帶范圍在電力線路上傳輸信號，傳輸速率依詳細設備不一樣在4.5～45Mbps之間。1.6智能家居系統組成智能家居主要由控制主機(又稱智能網關)、各種傳感器、探測器、遙控器、智能開關、智能插座及家庭網絡等組成，以下列圖所表示。1.6.1控制主機控制主機是智能家居組成部分之一，它是家庭網絡和外界網絡溝通橋梁，是通向互聯網大門。在智能家居中因為使用了不一樣通信協議、數據格式或語言，控制主機就是一個翻譯器。控制主機對收到信息要重新打包，以適應不一樣網絡傳輸需求。同時，控制主機還能夠提供過濾和安全功效。控制主機有也稱智能網關等。1.6.2傳感器與探測器傳感器與探測器作用就像一個人眼睛（人體紅外感應器），鼻子（燃氣報警器，煙霧報警），耳朵（門磁，震動感應），它能將看到、聞到、聽到信息轉換為電信號送到控制主機。智能家居通常均安裝了溫、濕度一體化傳感器，可燃氣體傳感器，煙霧傳感器，人體紅外探測器，無線門磁探測器，無線幕簾探測器，玻璃破碎探測器等。1.6.3智能控制面板智能控制面板包含開關面板與插座面板是人工/自動兩用控制開關與電源插座，如智能燈光面板主要作用是實現智能燈光開關控制和亮度調整。它同普通開關一樣，用手觸摸一下，就能控制燈具開或關，另首先可接收控制主機發指令進行智能燈光控制。1.6.4無線電遙控器無線電遙控器作用是脫離智能家居控制主機，對室內燈光、電器進行簡單情景模式控制或對家用電器與燈光進行組合控制。它與普通空調遙控器、電風扇遙控器不一樣之處有兩點：一是控制原理不一樣，普通遙控器是屬紅外線遙控，無線電遙控器是采取315MHz或433MHz射頻進行遙控；一是控制作用不一樣，普通遙控器是一個按鍵控制一個功效，如開或關、增加或降低、上升或下降等，而智能家居中無線電遙控器除一個按鍵控制一個功效外，還能一鍵控制多個功效組合，實現情景模式控制，如按一下“回家場景”按鍵，便能夠同時開燈、打開窗簾、開啟空調、電視機、電飯鍋等。1.6.5家庭網絡家庭網絡是在家庭范圍內(可擴展至鄰居，小區)將計算機、電話、家用電器、安防控制系統、照明控制和廣域網相連接一個新技術。家庭網絡是一個多子網結構分別采取不一樣底層協議混合網絡，與局域網（LAN）和廣域網（WAN）相比，在系統組成、網絡協議及用戶群體方面都具備自己特點，未來家庭網絡實現必須提供完整系統集成方案、高度互操作性和靈活易用網絡接口。1.6.6射頻控制主機安裝與設置1檢驗主機配件2組網通電測試3用戶登陸1.7智能家居控制方式智能家居在控制方式上有當地控制、遠程網絡控制、定時控制和一鍵情景控制4種方式。1.7.1當地控制當地控制是指在受控家電附近，經過智能開關、無線遙控器、控制屏、平板電腦及家用電器本身操作按鈕等，對家電及燈具進行各種操作。1.7.2遠程網絡控制遠程網絡控制通常是指在遠離住宅地方，經過電話機、智能手機及外部網絡對家電、燈具與門窗等進行控制操作。1.7.3定時控制定時控制是指在控制主機內事先對家中固定事件進行編程固化，比如，定時開關窗簾，定時開關熱水器等等，電視、音響、照明、喂寵物等均可設定時控制。1.7.4一鍵情景控制一鍵情景控制是指將家中燈光、窗簾、空調和其余家用電器若干個設備任意組合，形成一個自定義情景模式，然后按下任一情景模式鍵，便可按預先設定情景模式開啟燈光、窗簾、空調或其余家用電器。思索題1我國智能家居發展經歷了哪幾個階段？2什么是智能家居？什么是數字家庭？二者有何區分？3什么是物聯網？其體系結構分為哪幾層？4什么是云計算？云平臺經典物理架構怎樣？5智能家居有哪些特征？6智能家居相關技術有哪些？7智能家居主要控制技術與控制方式有哪些？8智能家居主要由哪幾部分組成？第2章照明智能控制本章關鍵點了解照明智能控制系統組成。熟悉照明智能控制所需產品及性能。熟悉家庭照明系統設計。掌握家庭照明系統設置。2.1照明智能控制系統組成照明智能控制系統主要由控制模塊、環境光傳感器與智能開關等組成，以下列圖所表示。其中控制模塊是一款功效精簡智能家居控制主機，它安裝好相關軟件后，可輕松控制燈光、窗簾、電器等設備；環境光傳感器能夠感知室內光線情況，并通知控制模塊自動調整室內亮度，降低照明電能消耗；智能開關包含調光面板、情景控制面板與隨意貼面板，它們可手動或受控制模塊控制室內燈光或不一樣燈具組合。2.2照明智能控制所需產品及性能介紹2.2.1普通燈開關面板普通燈開關面板是按國際電工標準86式墻壁開關外型設計（長×寬×深為86×86×35mm），不需接零線，不需重新布線，不需對燈具改動任何配件，可直接代替原有墻壁開關。實現手動開關燈、遙控開關燈，還可配合智能主機進行情景模式等集中控制。并能識別、存放生產廠家任何相關控制產品數字編碼信息。2.2.2調光面板調光面板也是按國際電工標準86式墻壁開關外型設計，上面安裝電子感應按鍵，也可接收控制模塊無線遙控信號，對室內燈具進行開/關控制與亮度調整。2.2.3情景控制面板情景控制面板特點在于事先設定“情景”，把以前需要好幾個動作才能做完事情，變成一個按鍵動作就能夠完成。2.2.4環境光傳感器環境光傳感器主要由光敏元件組成。現在光敏元件主要有光敏電阻、光敏二極管、光電三極管、硅光電池等。環境光傳感器能夠感知周圍光線情況，并通知控制主機自動調整室內亮度，降低照明電能消耗。2.2.5控制模塊控制模塊是一款功效簡易控制主機，它適合控制一些功效單一系統，如照明智能控制、家電控制、家庭安防控制、影院控制等。2.3家庭照明智能系統設計2.3.1住宅建筑電氣設計規范我國行業標準《住宅建筑電氣設計規范》編號為JGJ242—，自4月1月起實施。2.3.2家庭照明設計基本要求智能家庭照明設計主要目標是實現智能化管理與控制，另外則是節能與環境保護。其中智能化操作系統照明必須滿足：一是能夠實現人性化、智能化一鍵操作，集成可視管理，可控管理，節約人力勞動；二是必須實現能源節能與環境保護。2.3.3家庭照明燈光設計家庭照明系統通常分為客廳、臥室、餐廳、廚房、書房、衛生間等，在智能家居設計過程中，照明智能系統依照各個房間要求，進行燈光設計和控制，實現理想效果。家庭照明燈光設計主要實現對家庭內外燈光進行各種智能控制與管理，詳細地說主要實現燈光一對一開關控制、雙控、多控，全部及局部區域燈光全開、全關；不一樣房間、生活區域一鍵式情景控制功效。2.4家庭照明智能系統設置2.4.1普通燈開關面板設置2.4.2雙向燈光面板與設置2.4.3調光燈開關面板設置2.4.4情景控制面板設置2.4.5LED變色燈設置思索題1照明智能控制系統由哪幾部分組成？2情景控制面板有何作用？3家庭照明設計有哪些基本要求？4雙向燈光面板有何特點？第3章家電智能控制與能源管控了解家電智能控制系統和能源管控系統組成。熟悉家電智能控制和能源管控所需產品及性能。熟悉家電智能控制和能源管控系統設計。掌握家電智能控制系統設置。3.1家電智能控制與能源管控系統組成3.1.1家電控制系統組成家電智能控制與智能照明控制類似，不一樣是受控對象不是燈具而是家用電器，如對家里電視機、空調、熱水器、電飯鍋、飲水機等家用電器進行智能控制。電器智能控制通常分為兩大類，一類是原來可用紅外遙控器控制家用電器，如電視機、空調等，這類家電是由紅外線轉發器去控制；另一類是由智能電源插座控制，如熱水器、電飯鍋、飲水機等。電器智能控制系統組成，以下列圖所表示。3.1.2能源管控系統組成家庭能源管控系統是智能家居不停發展產物，也是家電智能控制系統升級。社會經濟快速發展致使人們對電力需求日益增加，怎樣節約用電、科學用電、管理用電，有效地控制家庭能耗是智能家居需要研究課題。家庭能源管控系統通常由智能電表、電能監控插座(或稱無線智能插座)、無線路由器、智能控制主機等智能設備及室內無線網絡組成，以下列圖所表示。3.2家電智能控制與能源管控所需產品及性能介紹3.2.1智能插座智能插座在智能家居中可經過電腦/手機客戶端、無線電遙控器實現對電器用電負載(如電熱水器、電飯煲等)通斷控制，或經過智能主機實現遠程控制。3.2.2無線智能插座現在無線智能插座主要有ZigBee無線智能插座和Wi-Fi無線智能插座兩種。3.2.3電能監控插座電能監控插座又稱無線計量插座，它是一款可遠程遙控和管理電流、電壓、功率、用電量檢測插座。當設備連接電器時，能夠檢測到當前電器負載電流等電參數信息。3.2.4紅外線轉發器紅外線轉發器作用是把控制主機發出無線電射頻信號轉發成紅外線信號去控制室內空調、電視機、DVD影碟機、功放、音響、電動窗簾、有線數字電視機頂盒等紅外線遙控產品。3.2.5智能電表智能電能是整個家庭能源管控數據源中心，首先它經過外部電網企業抄表系統實現集中抄表，同時經過電能表內電力線載波(PLC)或ZigBee模塊能夠與家庭交互終端實現交互。3.2.6無線路由器無線路由器是組建家庭無線網絡所需基本配置，它可實現家庭無線網絡中Internet連接共享，實現ADSL、CableModem和小區寬帶無線共享接入。3.3家電智能控制與能源管控系統設計3.3.1家用電器控制方式現在家用電器控制方式主要有手動控制、機械定時控制、遙控器控制、微電腦控制等。3.3.2家電智能控制設計家電智能控制設計是在不改變現有家用電器控制方式基礎上，由控制主機來統一控制室內各式各樣家用電器。3.3.3家庭能源管控系統設計搭建家庭能源管控系統通常需要智能控制主機、智能插座、智能電表、智能水表、智能氣表、智能熱表、家電智能等設備。3.4家電智能控制系統設置3.4.1智能插座面板設置3.4.2便攜式智能插座設置3.4.3智能排插設置3.4.4紅外線轉發器設置第4章家庭安防報警了解家庭安防報警系統組成。熟悉家庭安防報警所需產品及性能。熟悉家庭安防報警系統設計。掌握家庭安防報警系統設置。4.1家庭安防報警系統組成智能安防報警是智能家居系統中必不可少功效，是指為家庭設備與組員安全而安裝防護保全與報警系統，包含控制主機、紅外探頭、網絡攝像機、可燃氣體探測器、煙霧探測器、門磁、窗磁、玻璃破碎探測器、視頻服務器、緊急按鈕、門禁和可視對講等。一套完善智能家居安防報警系統可確保每一個用戶生命及財產安全，其組成示意圖以下列圖所表示。天線增益天線增益是描述定向天線輻射或接收電磁波能力比標準天線大程度。天線噪聲溫度天線阻抗與駐波比頻帶寬度衛星電視接收天線主要性能要求4.1.1家庭安防報警系統功效家庭安防報警系統主要有以下幾項功效：1.遠程實時監控功效2.遠程報警與遠程撤設防功效3.網絡存放圖像功效4.具備夜視、云臺等控制功效4.1.2家庭安防子系統組成家庭安防子系統由各種前端報警探測器、控制主機、網絡攝像機、讀卡器、門禁控制器、等組成。前端探測器可分為門磁、窗磁、煤氣探測器、煙感探測器、紅外探頭、緊急按鈕等。4.1.3家庭監控子系統組成家庭監控子系統主要實現視頻監控與安防看護，包含家庭內部情況監視和遠程實時監控。該子系統由紅外高清網絡攝像頭、監視器、統計設備、網絡接入設備、報警接口模塊等組成。4.1.4可視對講子系統組成智能家居可視對講子系統通常由門口機、室內機和電源組成。4.2家庭安防報警所需產品及性能介紹4.2.1可燃氣體傳感器家居生活中最常見可燃氣體是天然氣，及時可靠地檢測到空氣中可燃性氣體是智能家居必不可少功效。4.2.2煙霧傳感器煙霧傳感器是一個將空氣中煙霧濃度變量轉換成有一定對應關系輸出信號裝置，主要用于及時監測家庭火災發生，尤其是在火災早期、人不易感覺到時候進行報警。煙霧傳感器分為光電式和離子式兩種。4.2.3人體紅外探測器人體紅外探測器能探測人體信號，在設防狀態下假如有些人體信號存在，探測器會與智能家居控制主機聯動，可實現遠程報警等功效。4.2.4無線門磁探測器無線門磁探測器是用來探測門、窗、抽屜等是否被非法打開或移動，它是由無線發射模塊和磁塊兩部份組成，在無線發射模塊有兩個箭頭處有一個“鋼簧管”元器件，當磁體與鋼簧管距離保持在1.5cm內時，鋼簧管處于斷開狀態，一旦磁體與鋼簧管分離距離超出1.5cm時，

鋼簧管就會閉合，造成短路，報警指示燈亮同時向控制主機發射報警信號。控制主機收到報警信號后會采取相關方法。4.2.5玻璃破碎探測器玻璃破碎探測器作用是探測家里或單位窗戶玻璃是否被人破碎，假如有些人為破壞玻璃而非法入侵室內，則會發出報警聲，是家居安防探測器之一。按照工作原理不一樣，玻璃破碎探測器大致能夠分為兩大類。一類是聲控型單技術玻璃探測器，另一類是雙技術玻璃破碎探測器。這其中又分為兩種：一個是聲控型與震動型組合在一起雙技術玻璃破碎探測器，另一個是同時探測次聲包括玻璃破碎高頻聲響雙技術玻璃破碎探測器。4.2.6網絡攝像頭網絡攝像頭或稱網絡攝像機，是傳統攝像機與網絡視頻技術相結合新一代產品，除了具備通常傳統攝像機全部圖像捕捉功效外，機內還內置了數字化壓縮控制器和基于Web操作系統，是一個經過網絡傳輸動態視頻設備。4.2.7智能門鎖物聯無線云智能鎖，是智能門鎖之一，它是一款基于ZigBee/SmartRoom技術構建新型安防產品，可與全球標準產品無縫連接。只需拿出手機，輸入密碼，門會自動打開；另外，家里親人能夠在遠程開鎖，防止一時忘帶手機開不了門。智能鎖還具備完善保護機制，任何人開鎖、上鎖、反鎖，即使你在千里之外，手機也會收到報警。4.2.8緊急求援按鈕家庭緊急求援系統是指主人在家中碰到突發情況或緊急情況時，能簡單、便捷地進行求援終端設施，在各臥室和客廳處罰別安裝一個緊急按鈕，有緊急情況時能很輕易報警，家中老人在急迫需要幫助時也能夠經過這個按鈕尋求救助，4.2.9燃氣切斷閥燃氣切斷閥與家用燃氣泄漏報警器或控制主機配合工作，能夠實現家用燃氣檢測、報警與自動關閉功效，提升家庭安全性。燃氣切斷閥管徑有幾個，適配不一樣天然氣管道，安裝方便。

無須更改燃氣管道原設計配置，用戶可自行安裝，帶自動、手動轉換離合器。4.3家庭安防報警系統設計4.3.1設計標準及規范4.3.2家庭視頻監控設計家庭視頻監控系統通常包含視頻采集、視頻傳輸、視頻信號存放與顯示部分。家庭監控系統結構示意圖以下列圖所表示。4.3.3家庭室內防盜設計家庭防盜報警系統按區域不一樣通常分成兩部分，即住宅周界防盜和住宅室內防盜。住宅周界防盜是指在住宅門、窗上安裝門磁開關；住宅室內防盜是指在主要通道、主要房間內安裝紅外探測器。當家中有些人時，住宅周界防盜報警設備（門磁開關）設防，住宅室內防盜報警設備（紅外探測器）撤防。4.3.4家庭室內防火設計家庭防火報警系統設計應遵照國家標準GB50119-《火災自動報警設計規范》中“住宅建筑火災自動報警系統設計”要求，由家用火災報警控制器、家用火災探測器與火災聲警報器組成。4.4家庭安防報警系統設置4.4.1網絡攝像頭安裝與設置網絡攝像頭安裝通常分硬件安裝和軟件安裝。1硬件安裝網絡攝像頭硬件安裝包含連接網絡、

接通電源和檢驗網絡指示燈。2軟件安裝安裝網絡攝像頭軟件比較簡單，就是在計算機(電腦)上安裝隨機配帶光盤，不一樣生產廠家，配帶光盤不一樣。4.4.2門鎖控制盒設置智能門鎖是計算機信息技術、電子技術、機械技術和當代五金工藝完美結晶。通常由電子識別與控制、機械聯動系統兩部分組成。現在電子識別與控制主要有指紋識別、密碼識別、智能卡識別和無線編碼遙控。4.4.3無線傳感器、探測器設置智能家居安防報警系統由智能家居控制主機和各種無線傳感器、探測器組成。無線傳感器、探測器包含無線門磁傳感器、無線幕簾探測器、燃氣探測器、煙感探測器、人體紅外傳感器、緊急按鈕等。用戶可依照自己情況選配無線傳感器、探測器并組合到主機中進行使用。射頻控制主機會將不一樣傳感器、探測器用不一樣二進制數碼代替。4.4.4安防產品聯動設置1設置“設防”與“撤防”2安防傳感器與普通情景模式聯動3無線傳感器聯動實現電話、短信報警第5章家庭環境監控了解家庭環境監控系統組成。熟悉家庭環境監控所需產品及性能。熟悉家庭環境監控系統設計。掌握家庭環境監控系統設置。5.1家庭環境監控系統組成一個完整家庭環境監控系統主要包含環境信息采集、環境信息分析及控制和執行機構組成，以下列圖所表示。5.2家庭環境監控所需產品及性能介紹5.2.1溫、濕度一體化傳感器溫濕度一體傳感器是指能將溫度量和濕度量轉換成輕易被測量處理電信號設備或裝置。市場上溫濕度一體傳感器通常是測量溫度量和相對濕度量。5.2.2空氣質量傳感器空氣質量傳感器作用就是檢測智能家居中室內氨氣、硫化物、甲醛等空氣污染氣體濃度以及PM2.5含量。5.2.3空氣質量控制器空氣質量控制器是一款多功效型家居智能空氣質量、環境監測控制產品，能實時有效監測室內空氣質量及溫濕度實時改變情況，并智能控制新風系統對室內空氣質量及環境溫濕度進行調整，一直保持室內空氣質量及環境最好狀態。5.2.4空氣質量檢測儀空氣質量檢測儀主要用于檢測室內環境PM2.5和溫濕度值。它與控制主機配合使用時，可讓用戶經過手機、電腦、平板電腦等移動終端，遠程實時查看家中空氣情況；一旦PM2.5超標即顯示警示燈，并聯動配合情景模式，如向用戶發送報警信息，開啟空氣凈化器、空氣清新機、新風系統等設備。5.2.5風光雨傳感器風光雨傳感器能對自然氣候中風、光、雨進行自動感應檢測，并將檢測到信號傳遞給控制主機，經過控制主機對電動遮陽蓬等產品自動化控制，以保護室內物品不受風、光、雨損壞。5.2.6無線漏水傳感器無線漏水傳感器利用液體導電原理，用電極探測是否有水存在，再用傳感器轉換成干接點輸出。當探頭浸水高度約1mm時，即發出報警信號。5.2.7無線環境光探測器無線環境光探測器是基于ZigBee/SmartRoom協議新型產品，經過移動智能終端實時監測周圍環境光強度，也可聯動相關智能設備(窗簾等)，帶來方便舒適生活。5.2.8無線噪音探測器無線噪音探測器結合物聯網技術、云技術、移動互聯網技術、太陽能技術，天天24h時實時監測范圍內噪音數據，為用戶改進住居環境提供參考。5.2.9空氣凈化器空氣凈化器是指能夠吸附、分解或轉化各種空氣中污染物，有效提升室內空氣清潔度產品。5.2.10電動開窗器電動開窗器作用是用于打開和關閉窗戶。它可依照使用要求，在傳感器作用下或在控制主機控制下，實現遙控、煙控、溫控、風控、雨控等自動打開和關閉窗戶。5.3家庭環境監控系統設計5.3.1設計標準及規范家庭環境監控系統設計應遵照以下標準及規范：1.《民用建筑工程室內環境污染控制規范》(GB50325-)2.《室內空氣質量標準》(GB/T18883-)3.《環境空氣質量標準》（GB3095-）4.《住宅設計規范》（GB50096-）5.3.2怎樣搭建家庭環境監控系統家庭環境監控系統是智能家居中一個子系統，它又包含室內溫濕度監控、室內空氣質量監控、窗外氣侯監測和室外噪音監測等多個方面。怎樣搭建家庭環境監控系統要依照當地外部居住環境好壞，來設計好室內環境監控系統。5.4家庭環境監控系統設置5.4.1溫、濕度傳感器設置現在溫、濕度傳感器有兩種類型，一個是基于射頻無線組網技術，另一個是基于ZigBee無線組網技術，這兩種溫、濕度傳感器設置方法不一樣，下面介紹在KC868B型控制主機上設置基于射頻技術溫、濕度傳感器。5.4.2風光雨傳感器設置打開主界面中“安防”后，選擇“設防”，再點擊“設備”→點擊“輸入”→點擊“無線輸入”欄目，點擊“添加”按鍵。5.4.3空氣質量檢測儀設置空氣質量檢測儀是基于ZigBee協議設計，它不需要對碼學習，其設置步驟見教材。第6章家庭影院與背景音樂了解家庭影院與背景音樂組成。熟悉家庭影院與背景音樂所需產品及性能。熟悉家庭影院與背景音樂系統設計。掌握家庭影院與背景音樂室內布線。6.1家庭影院與背景音樂組成6.1.1家庭影院系統組成家庭影院由音頻系統與視頻系統兩大塊組成，音頻系統包含DVD影碟機、AV功放、多聲道音響，而視頻系統由高清投影機與投影幕組成，也有客戶使用大屏幕高清電視機代替，以下列圖所表示。6.1.2家庭背景音樂系統組成家庭背景音樂系統主要包含三個部分，音源部分、控制器部分、音箱部分，以下列圖所表示。6.2家庭影院與背景音樂所需產品及性能介紹6.2.1影碟機影碟機也稱視盤機，是播放光盤中視頻與聲音設備，也是家庭影院中能產生AV信號源一個設備。影碟機是由數字視頻技術、數字聲頻激光唱盤技術與計算機技術相結合而產生聲像設備，集中了激光技術、數字技術、精密加工技術等，是光機電一體化經典消費類電子產品。在家庭影院主要有DVD、EVD影碟機和藍光影碟機。6.2.2高清投影機高清投影機又稱高清投影儀，是一個能夠將圖像或視頻投射到幕布上設備，能夠經過不一樣接口與計算機、DVD影碟機、藍光影碟機、高清數字電視機頂盒等相連接播放對應高清視頻信號。依照投影技術不一樣，現在家庭影院采取高清投影機主要有3LCD投影機、DLP投影機和LCOS投影機。6.2.3投影幕投影幕又叫投影幕布，在家庭影院里是用來顯示高清圖像、視頻工具。在選購家庭影院投影幕時候，都會發覺幾乎全部品牌家庭影院投影幕都會給出兩個基本光學參數，就是增益與可視角度。這兩個參數會直接影響投影畫面成像品質，是家庭影院投影幕兩個關鍵原因。6.2.4AV功率放大器AV功率放大器簡稱為AV功放，它是用于增強多聲道信號功率以驅動音箱發聲一個家用電器。不帶信號源選擇、音量控制等隸屬功效功率放大器簡稱為后級。AV功放是家庭影院系統中關鍵設備。它除具備普通立體聲放大器全部功效外，還增加了多路功放和圍繞聲解碼器（如杜比定向邏輯、杜比AC－3等）以及DSP聲場處理器；而且備有連接各種AV節目源輸入、輸出端子和功效轉換開關，有還內置了AM/FM調諧器。6.2.5音箱音箱類型很多，按結構形式可分為開敞式音箱、封閉式音箱、倒相式音箱、號筒式音箱、迷宮式音箱等；按用途及性能可分為普通家用音箱、高保真音箱、監聽音箱、電影放映音箱及劇場用音箱；按供電方式可分為有源音箱與無源音箱，有源音箱帶有電源變壓器、信號處理電路和功率放大器；無源音箱則沒有配置電源及相關電路，其功效由專業功率放大器完成，所以真正HiFi級音箱和家庭影院用音箱，與電腦多媒體有源音箱有很大差異。6.2.6背景音樂控制器背景音樂控制器通常是指對背景音樂音箱進行有效控制設備，通常具備控制音量大小、曲目選擇、電源開/關等功效，有還能進行視頻播放、電子書、收音、數碼錄音等功效。6.2.7背景音樂音箱現在家庭背景音樂所采取音箱主要有吸頂喇叭、壁掛音箱(嵌入式)、平板音箱(壁掛形式)、草地音箱等幾個。6.2.8電動窗簾電動窗簾是家庭影院室內裝飾一部分，它由窗簾控制器(控制面板)和電機及軌道組成，由窗簾控制器控制電機電源通斷和極性即可實現打開和關閉窗簾，所以控制方式比較簡單，只需要鋪設好電源線，留出控制面板安裝地點即可，智能家居中控制主機與控制面板之間，經過無線信號連接。6.3家庭影院與背景音樂系統設計6.3.1家庭影院設計標準及規范家庭影院系統設計應遵照以下標準及規范：1.SJ/T11217—《家庭影院用圍繞聲放大器通用規范》。2.SJ/T11218—《家庭影院用組合揚聲器系統通用規范》。3.GYJ26-86混響時間標準采取《國家廣電部部推薦標準“錄音室混響時間及頻率特征”》。4.GBJ232-82電氣安裝標準采取《電氣裝置安裝工程施工及驗收標準規范》。5.GB50312-管線布線標準采取《建筑與建筑群綜合布線工程施工及規范》；6.GB/T50356-《劇場、電影院和多用途廳堂建筑聲學設計規范》7.GB/T3557-94《電影院視聽環境技術要求》8.GY/T183—《數字立體聲電影院技術標準》9.GBJ118-88《民用建筑隔聲設計規范》10.GBJ76-84《廳堂混響時間測量規范》11.GB50222-95《建筑內部裝修設計防火規范》12.綜合布線系統工程設計規范》(GB50311-)6.3.2家庭影院音頻系統設計1影音室聲學處理2音箱擺放6.3.3家庭影院視頻系統設計1視頻設備選擇2視頻設備安裝高度6.3.4家庭影院中控系統設計家庭影院中控系統設計是整個智能家居設計一部分，包括到智能電器控制、智能燈光控制、情景模式控制等，其結構示意圖以下列圖所表示。6.3.5家庭背景音樂與家庭影院區分家庭背景音樂和家庭影院并不相同，二者也不能相互代替。家庭影院是在一間影音室內觀賞影片、觀看電視或享受音樂，滿足追求Hi-Fi級音質效果音樂發燒友，享受5.1聲道或7.1聲道提供圍繞聲效果。主要起著家庭娛樂及休閑作用。家庭背景音樂主要作用是休閑逸情，將音樂融入到家居生活中去，提供一個恬靜溫馨生活氣氛。6.3.6背景音樂音箱選取選擇家庭背景音箱時，要依照用戶需求進行，先要深入仔細地查閱技術說明書，了解音箱標稱功率、靈敏度、頻響范圍、失真度、額定阻抗等技術指標。通常要求選失真度小，頻響更寬音箱。其次依照家庭整體裝飾情況，選擇音箱種類。依照音箱安裝位置不一樣，前面介紹了吸頂喇叭、嵌入式壁掛音箱、壁畫平板音箱和草地音箱。6.4家庭影院與背景音樂室內布線6.4.1家庭影院室內布線應考慮幾個線材家庭影院布線通常考慮有有線電視、視頻、音頻、電源4種線材。1同軸電纜2電源線3音頻線4視頻線6.4.2室內布線方式家庭影院室內布線通常有兩種方式：一是事先“預埋”，二是走明線。預埋通常是在布局家庭影院或者在房子裝修時候，要對布線考慮周詳。6.4.3音箱線敷設音箱線是傳輸聲音信號，它一端連接AV功放機，一端連接音箱。在家庭影院布線中，主要考慮是低音箱音頻輸入，因低音無方向性，通常放置在功放旁邊，低音箱線也就不用布線。假如低音箱是獨立功放話，就需要從5聲道功放里輸出一路低音音頻信到低音箱里。6.4.4投影機布線現在家用投影機安裝方式主要有吊頂和桌式。吊頂安裝主要裝在天花板上，此時在天花板上走線是最好選擇，只要把線槽固定在天花板龍骨上，再讓裝修工人在天花板上面開個洞就行了，然后再洞口安裝上專用影院線材插座。6.4.5功放與音箱配接家庭背景音樂中功放與音箱配接以及家庭影院中功放與音箱配接都很主要，是系統設計中要考慮問題之一，也是輕易忽略問題。音頻功放或AV功放與音箱正確配接是發揮功放效能和提升音箱音質音量一個主要問題，主要做到阻抗匹配與功率匹配。6.4.6家庭影院綜合布線應注意問題家庭影院綜合布線分為強電布線和弱電布線。強電通常是指電源線，家庭影院設備對電源要求較高，最好直接從進戶線單獨牽幾條電線。弱電線主要包含有線電視線、音頻線、音響線以及電話線和網線等。弱電線管道敷設方法和強電是一樣，也要穿PVC管。以線截面不超出PVC管截面40%為好，而且強電線和弱電線是絕對不能穿在同根管子里。而且要盡可能分開，強電線和弱電線之間距離最少是20cm以上