通信學(xué)論文-智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計.doc

通信學(xué)論文-智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：本文簡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)計以及產(chǎn)品選擇的要點，工程設(shè)計事例等。關(guān)鍵詞：家庭控制器自動監(jiān)控安全防范l引言隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平的提高，特別是計算機技術(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下應(yīng)運而生的。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)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、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)是通過采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(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、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等主要部分組成。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)備自動控制、家庭安全防范三個方面。31家庭通信家庭通信可采用電話線路、計算機互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路、無線局域網(wǎng)等方式。(1)電話線路通過電話線路實現(xiàn)雙向傳輸語音信號和數(shù)據(jù)信號。(2)計算機互聯(lián)網(wǎng)通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢、網(wǎng)上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購物等。(3)CATV線路通過CATV線路實現(xiàn)VOD點播和多媒體通信。(4)無線局域網(wǎng)通過無線收發(fā)器、天線、各種無線終端，實現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號。32家庭設(shè)備自動監(jiān)控家庭設(shè)備自動監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠距離異地(通過電話或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)定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監(jiān)視和控制。(2)熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的?shù)據(jù)采集、計量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對熱能表、燃?xì)獗?、水表、電度表的用量進行自動數(shù)據(jù)采集、計量，并將采集結(jié)果遠程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。(3)空調(diào)機的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預(yù)先所設(shè)定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調(diào)機進行監(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)定的時間程序，分別對各個房間照明設(shè)備的開、關(guān)進行控制，并可自動調(diào)節(jié)各個房間的照度。(5)窗簾的控制按照預(yù)先設(shè)定的時間程序，對窗簾的開啟關(guān)閉進行控制。33家庭安全防范家庭安全防范主要包括多火災(zāi)報警、可燃?xì)怏w泄漏報警、防盜報警、緊急求救、多防區(qū)的設(shè)置、訪客對講等。家庭控制器內(nèi)按等級預(yù)先設(shè)置若干個報警電話號碼(如家人單位電話號碼、手機電話號碼、尋呼機電話號碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話號碼等)，在有報警發(fā)生時，按等級的次序依次不停地?fù)芡ㄉ鲜鲭娫掃M行報警(可報出家中是哪個系統(tǒng)報警了)。同時，各種報警信號通過控制網(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現(xiàn)可編程的聯(lián)動(如可燃?xì)怏w泄漏報警后，聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y)。(1)防火災(zāi)發(fā)生通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災(zāi)的發(fā)生。如有火災(zāi)發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，自動調(diào)節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。(2)防可燃?xì)怏w泄漏通過設(shè)置在廚房的可燃?xì)怏w探測器，監(jiān)視燃?xì)夤艿?、灶具有無燃?xì)庑孤?。如有燃?xì)庑孤┘彝タ刂破靼l(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃?xì)夤艿郎系碾姶砰y，同時通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。(3)防盜報警防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內(nèi)區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動紅外探測器或被動紅外微波雙技術(shù)探測器。當(dāng)家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(紅外探測器或被動紅外微波雙技術(shù)探測器)撤防。當(dāng)家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(被動紅外探測器或被動紅外微波雙技術(shù)探測器)均設(shè)防。當(dāng)有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。(4)訪客對講住宅的主人通過訪客對講設(shè)備與來訪者進行雙向通話或可視通話，確認(rèn)是否允許來訪者進人。住宅的主人利用訪客對講設(shè)備，可以對大樓入口門或單元門的門鎖進行開啟和關(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，按動報警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門進行緊急求救報警。緊急求救信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸中具有最高的優(yōu)先級別，由于是人在緊急情況下的求救信號，其誤報的可能性很小。4智能家居控制系統(tǒng)類型41系統(tǒng)類型智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話網(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)、無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)等類型。42基本特點、功能、適用范圍(1)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計施工圖集03X602第14頁?；咎攸c：家庭智能控制器內(nèi)配置了與電話線連接的收發(fā)器，利用電話網(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足要求，而且大大地簡化了布線，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)置了與電話線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話線就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的共網(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)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計施工圖集03X602第15頁?；咎攸c：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足要求，而且大大地簡化了布線，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，上網(wǎng)的速度會變慢。由于CableModem設(shè)備費用較高，用戶網(wǎng)絡(luò)的開通費用高。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)、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成o系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(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)進行雙向改造，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的共網(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)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計施工圖集03X602第16、17頁?；咎攸c：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)同時支持住戶計算機和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，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采用5類以上4對對絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機至家庭控制器采用超5類4對對絞電纜。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、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的雙向傳輸。(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)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計施工圖集如3X602第21、22、23頁?；咎攸c：采用一個覆蓋全部ISOOSI標(biāo)準(zhǔn)七層通信協(xié)議、開放性的LonWork總線技術(shù)，一臺系統(tǒng)服務(wù)器最多可連接127臺LONWorks路由器，一臺LonWorks路由器最多可連接63臺家庭控制器。每臺家庭控制器為LonWork一個通道上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括有神經(jīng)元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個通過媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設(shè)備接口的IO設(shè)備(電路)、存儲器等。LonWorks直接通信距離可達2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達125Mbps(此時有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長度超過2700m時，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、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(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)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計03X602第18、19、20頁?；咎攸c：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，它可以高速地進行遠距離傳輸，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，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbits時，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbits時，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、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。(6)采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計03X602第24、25頁?；咎攸c：利用無線作為信息傳輸網(wǎng)，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，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)場末端裝置均采用無線傳輸方式，小區(qū)、樓內(nèi)、戶內(nèi)無需布線，施工簡單，可以節(jié)省施工的投資。無線網(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、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(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)線路就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。5系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品選用要點51智能家庭控制系統(tǒng)類型的選用新建、擴建的智能化住宅(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，宜采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的