佚名 發表於 2020-12-07 10:16:52
智能家居的建設是一個高技術含量的系統工程，近年來，關於智能家居的概念日益被關注，了解的人越來越多。它己走進了人們的日常生活。在國內已經開始在全國不少城市普及，幾乎新建的每個小區都會配置智能化系統。伴隨科技的發展，在人類豐富的想像空間裡，智能化住宅的發展必將帶來人類居住的一場大變革。為此本文將對智能家居的基本架構特徵與理念及其總線式控制系統應用的智能家居系統解決方案作分析說明。首先應對智能家居的基本理念作說明。
1、智能家居的理念及範疇
1.1 智能家居的理念
「智能家居」這個詞目前已經被廣泛引用，那麼到底什麼是智能家居？智能家居就是通過綜合採用先進的計算機、通信和控制技術（3C），建立一個由家庭安全防護系統、網絡服務系統和家庭自動化系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統，從而實現全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環境的家庭住宅。智能家居是IT技術（特別是計算機技術），網絡技術、控制技術向傳統家電產業滲透發展的必然結果。也就是說，首先，它們都要在一個家居中建立一個通訊網絡，為家庭信息提供必要的通路，在家庭網絡的作業系統的控制下，通過相應的硬體和執行機構，實現對所有家庭網絡上的家電和設備的控制和監測。其次，它們都要通過一定的媒介平臺，構成與外界的通訊通道，以實現與家庭以外的世界溝信息，滿足遠程控制／監測和交換信息的需求。最後，它們的最終目的都是為滿足人們對安全、舒適、方便和符合綠色環境保護的需求。
特別要指出的是，智能家居不是一個單獨的產品，也不是傳統意義上的「智能小區」概念，而是基於小區的多層次家居智能化解決方案。
智能家居是一個多功能的技術系統，包括可視對講、家庭內部的安全防範、家居綜合布線系統、照明控制、家電控制、遠程的視頻監控、聲音監聽、家庭的影音系統等。家居智能化包含的內容比較多，而且國內目前的產品主要基於總線制、電力線載波、無線等方式，在網絡連接方面基本上用總線制聯網、電話聯網或者通過乙太網方式來實現。
2、智能家居系統架構與功能
2.1 系統架構
*家居綜合布線系統 家居布線系統就是把電話、有線電視、電腦網路、影音系統、家庭自動化控制系統的布線統一規劃、布局、集中管理，為實現家居智能化提供網絡平臺，通過家居綜合布線既可以實現智能化控制，又可以做到資源共享，而且採用綜合布線，使家庭內部布線系統具有良好的擴展性，並可隨時升級，滿足用戶未來的需要。
*家居安防系統 家居安防系統可以有效的利用技防手段來實現居家安全防範。家居安防系統包括防盜、防燃氣洩漏、防火等功能，並具備遠程監控，住戶可以通過網絡或電話隨時了解家內情況，同時可遠程監聽或監視家庭內部情況。
*家庭自動化系統 智能家居的主體在於家庭自動化，未來家庭自動化的主體是家電、照朋等電氣設備的控制。自動化系統採用集中或者分布式控制，住戶可以通過網絡或者電話遠程控制家庭內部設備，家居自動化系統是智能家居的主要發展方向。
*場景環境預置 隨著人們對生活體驗的個性化要求越來越高，家庭內部影音系統、家庭內部環境、網絡虛擬環境等需求也越來越高，人們用在這方面的消費支出也將越來越高，未來的智能化家居也會更多的滿足人們這些方面的需求。
2.2 系統功能
智能家居的平臺系統通過其核心設備-智能終端來實現家庭智能化的功能。家庭智能終端用來實現家庭智能化的各項功能。因此，家庭智能終端是智能家居的心臟，通過它才能實現系統信息的採集、信息輸入、邏輯處理、信息輸出、聯動控制等功能。其系統功能實際上是說明智能家居其「智能」在何處的說明。智能家居所要實現的主要的系統功能有：
*家電控制 通過系統靈活多樣的控制方式（如按鍵開關、遙控器、電話、Internet等），您隨時可開啟家中空調、電動窗簾、電飯煲等電器設備，功能實用方便。系統設置的「全關模式」，可以在您出門或就寢時，非常方便的關閉室內燈光、電器設備的電源，方便、安全又省電。
*溝通黑色家電和其他視頻設備之間以及與外部世界之間的信息通道，其中包括：臺式／手持計算機、電視、錄／攝像機、VCD／DVD和數位照相機等；同時還可以實現對它們的控制和監測。
*安防、防盜報警 智能家居系統兼容目前大多數的防盜產品（紅外探測器、煤氣探頭、 門磁開關、聲光報警裝置等），且具有邏輯判斷，多防區設置，電話報警功能。系統設有「在家」、「離家」兩種布防模式，並可通過電話遠程布、撤防，並帶有語音提示及系統自檢功能。一旦檢測到報警信號，系統立即將警情報至小區保安中心，引發燈光閃爍、警號鳴響等動作，並啟動電話遠程告警功能。
*電話遠程遙控與無線遙控
通過對外的接口，實現遠程控制和信息交換，如：電活線、有線電視電纜、市電電源線、雙絞線和無線通訊方式等。電話遠程控制功能靈活實用，無論何時何地，您都可方便的通過電話或手機按鍵遠程控制家中的各種燈光、電器設備。無線遙控通過遙控器，您可以方便地控制家中所有的燈光、電器設備。當您在客廳看電視時，您可通過遙控方便地關掉廚房、走廊、陽臺和房間裡不必要的燈光電器，而不用因起身而錯過劇情。
3、關於智能家居系統主要核心技術：
3.1 計算機軟體技術與計算機網絡技術
在數字家庭網絡中涉及的計算機軟體，除一般的用戶程序外，最突出的有二個方面：首先是網絡作業系統，這個作業系統應該具有佔存儲器小、使用方便、配置靈活、容錯性能好等特點；其次是數據結構，這是由於一般的家庭控制網絡中，不可能使用各種體積龐大的資料庫，而實際使用時又需要處理大量的數據，因此需要設計者設計一個適合於家庭網絡使用的資料庫。
這裡比較突出的是家庭網關。家庭網關是智能家庭網絡上的一個重要部分，它是將單個家庭網絡與外部世界（如區域網、Internet網或智能小區的子網絡）溝通起來的關鍵部件。例如與Internet或Ethernet的接入、路由的選擇、瀏覽器的設計網頁的製作，此外還有編碼壓縮技術和網絡接口技術等。
3.2 信息網絡系統技術
當今各地的有線電視主幹網已大規模採用光纖。利用有線電視網作為信息傳輸平臺，基於有線電視HFC網建設智能小區已成為許多城市的成功案例。 HFC接人技術是一新成熟技術，能綜合傳輸圖像、數據和語言等多媒體業務。高速數據傳輸採用QAM／QPSK調製，低速數據採用FSK／ASK調製。圖0為信息網絡系統技術應用例舉-HFC接人技術與應用原理示意圖。
用戶終端機頂盒擁有Internet接人能力並能夠將家庭設備包括報警探頭、水電氣表、家電等接人網際網路，不僅滿足了用戶交互或快速上網等的要求，而且為住戶提供了能適應將來科技發展的人性化接口，其實施的保證是由有線電視中心完成的。最為關鍵的是基於HFC網能夠節省大量的利用光纖及五（六）類線組網的費用，並免去了網絡運行維護的費用。
3.3 圖像處理技術
圖像處理技術是屬於信息技術中一個層次比較高的技術，目前它也已經走人了數字家庭之中。其中最典型的例子是智能型防盜門，這種防盜門是不需要用普通鑰匙的，它的「鑰匙」是該家庭每個人員自己身上的某個器官特徵：比如，手指的指紋，或人臉的特寫，或眼睛中的虹膜等。這些人體的自身的特徵，首先需要通過一些專用的裝置將它們採集到，然後對這些採集到的圖像信息作必要的處理，並提取相應需要的特徵，最後根據這些特徵來識別出「是否是本家居中的成員」。
3.4 傳感器技術
在一個數字家庭中，為保證完善的控制，需要測量的物理量是多種多樣的（例如流量、電量、溫度、溼度、微量氣體含量等），這都需要傳感器技術。一般說來，家庭中的物理量的測量精度要求不高，測量設備的體積和重量也沒有苛刻的要求，因此還需要研究和開發適應家庭網絡控制用的價格低、穩定、可靠和多功能集成的測量技術和傳感器技術以及相應的產品。
4、總線式的控制系統的智能家居系統解決方案
總線是一種靈活方便、可靠性好、通信速率高和價格低廉的現場總線，它適用於生產過程控制，智能家居等。
當今用於智能家居系統的總線有LonWorks、TP BUS與APBUS等多種類型總線。其LonWorks總線是一種具有強勁實力的全新現場總線技術，它提供了一個開放性很強的局部操作網絡，其顯著的特徵主要表現在：功能強大的神經晶片、系統的互操作性和LonTalk通信協議。高可靠性、安全性、易於實現和互操作性，應用非常廣泛。而TP BUS與APBUS為通用方便及性價比較高的二線制的智能控制總線。
採用總線式的控制系統的智能家居系統，不需要像傳統方式那樣重新連線，它又區別於集中控制模式，可以通過修改軟體改變按鍵與燈光等設備的對應關係，有著它無可比擬的擴展靈活性。
值此僅以APBUS總線應用為例的智能家居系統設計方案作介紹。
4.1 系統特徵
何謂APBUS總線？它是一個二線制的智能控制總線，所有的系統單元由一對通信信號線（雙絞線）連接成網絡，亦是目前最簡單，最可靠，最易用的智能家庭控制總線標準之一。
它是一個二線制的智能控制總線APBUS，所有的系統單元由一對通信信號線（雙絞線）連接成網絡，亦是目前最簡單，最可靠，最易用的智能家庭控制總線標準之一。APBUS家庭智能控制系統是新一代智能家居系統。通過先進的總線控制技術APBUS，實現對住宅燈光、電器及安防的無線遙控、電話及網絡的遠程監控等多種控制功能，融合了現代家庭追求舒適、安全、節能、高品味的家居生活理念。
該智能家居系統的家庭智能終端主要針對現代住宅家居智能化和保安智能化而設計的方案，可以實現如下功能：家庭綜合保安系統；室內照明控制系統；家庭電器控制系統；無線遙控系統；遠程控制系統。圖1為AP BUS總線智能家居系統示意圖。
4.2 系統功能
該智能家居系統產品取代傳統的燈光及家電控制模式，為您提供安全保障的同時，讓您輕鬆享受生活。
*靈活的控制模式：網際網路網上控制、電話遠程控制、預置時間控制、遙控器控制、主控鍵盤控制、手動直接控制。
*簡易的用戶編程：用戶可自行編程，預設多種燈光場景及家電的控制功能。
*隨心的控制效果：既可遠程查詢和控制，又可以一鍵式場景預置和操控。
4.21 室內照明控制
室內照明主要由日光燈、吊燈、壁燈、射燈和落地檯燈等組成，除日光燈外，所有其它燈均可作亮度調節，以滿足不同的需要。
客廳和起居室具有多種燈光組合，使環境光線更為舒適，同時刃；可作較多的變化，以適應不同的情況，例如在客人探訪、聚會暢談時可能需要較明亮的燈光，而在欣賞古典音樂或輕音樂時，柔和的燈光會顯得較為寫意；而要把客廳變為家庭影院觀看精彩影片時，燈光便需要調得更為暗淡。
所有的燈光都由高科技的輕觸式電子開關控制，只需要輕觸一個按鈕便可產生一種預先設定的照明效果，用起來不但非常方便，同時亦為您的家居生活提高檔次，以及增添更多姿彩。
4.22 交流供電控制
目前大部分的家庭電器都通過電源插座獲得交流電能的供應。然而普通的插座並未能提供一個有效的供給控制，即使每個插座都附有一個開關，但要在出門前將所有的電器關掉亦實屬不易，結果就有洗衣機、風扇、音響電器漏電而造成火災的弊病。
本系統可為所有的燈光電器提供一個有效的控制手段，例如您可以在出門前（或睡前）按一個按鈕關掉所有燈光電器，而在回家人門（或早晨起床）後按另一個按鈕便可恢復之前的供電，非常簡單。事實上，通過這—供電控制系統，您可以在任何地方，任何時候控制您的燈光電器、及電飯煲煎、煮。
4.23 無線遙控控制
無線遙控可以為家居生活帶來方便。
4.24 電話遙控系統
藉助電話控制系統，您幾乎可以在任何地方，任何時候監控您的家居狀況：
如果您匆匆忙忙趕上班或出去而忘記廠關熱水爐或空調等設備，那麼您只要打一個電話就可以把它關掉而不需要特意趕回家裡處理。
如果您在大熱天的中午回家吃飯午休而時間又特別緊的話，您可以在回家前用電話接通電飯鍋、電子瓦鍋和客廳冷氣機的電源，這樣當您回到家的時候，不但可以實時享受到舒適的冷氣，而且還馬上有飯吃、有湯喝，給您帶來前所未有的方便。
電話遙控還有其它方面的用途，例如當您全家外出渡假或旅遊時，您可以通過電話在適當的時候開啟燈光照明甚至電視音響，以造成有人在家的假像，防止不法之徒乘虛而入。
4.3 系統功能模塊選擇
開關面板—KPl51
弱電控制：用於APBus系統的網絡遠端指令鍵
其技術參數為：面板按鍵5個；APBus接口12VDC／24VDC／25mA；尺寸86x86x52mm；
開關面板—KPl21
弱電控制：用於APBus系統的網絡遠端指令鍵
其技術參數為：面板按鍵2個；APBus接口12VDC／24VDC／25mA；尺寸86x86x52mm；
主控面板CP101
主要功能為：安防管理、信息資訊、家電控制、緊急報警、設置系統參數謅及定時控制。
插座模塊PW115
PW415是與APBus兼容使用的多功能電源控制模塊。它具有4路輸出，可控制4路燈光或插座電源，配合開關面板KPl21，KPl51等APBus兼容產品構成雙聯，三聯等多聯控制功能。用戶通過編程來賦予每個輸出迴路名稱後，可通過智能家居控制器的控制面板、APBus兼容遙控器以及電話等來實現遠程控制。
5、結束語
家居智能化系統應體現「以人為本」的原則，在充分考慮技術的先進性、設備的標準化、使用的便捷性、系統的可靠性基礎的同時，充分利用小區的信息系統，為住戶提供安全、舒適、方便的服務。
責任編輯：gt
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