家庭智能化设计篇1

 

1. 引言

智能化小区建设要使住户不仅仅体验到传统意义上的住宅功能，更能享受到快速上网、便捷通讯、安全保障、丰富娱乐生活、优质物业管理等智能化小区特有的生活方式，是生活的物质水平和文化内涵都产生质的飞跃。。

在小区智能化的建设中，家庭智能化系统占据越来越重要的地位，家庭是小区与社会的组成细胞，同时又是小区与社会的主体和服务对象，要实现智能化小区，必须使小区内的每个家庭智能化[1]。家庭智能化系统的硬件和软件应具有先进性、避免短期内因技术陈旧造成整个系统性能不高或过早淘汰。。同时，应立足于用户对整个系统的具体要求，具有实用性。

无论是系统设备、软件还是网络拓扑结构，都应具有良好的开放性。网络化的目的要实现设备资源和信息资源的共享。因此，计算机网络本身应具有开放性、并应提供标准接口。用户可根据需要，对系统进行拓展或升级。目前比较成熟的实施方法就是采用：“以数码家庭为基本单位，智能物业管理中心为中心节点，局域网为数据传输媒介”的模式。。局域网以其优秀的拓扑结构（星型）、快速的传输速度和低廉的成本越来越成为传输媒介的首选[2]。基于以上观点，建议采用以局域网为传输媒介的家庭智能化系统。计算机网络选择和相关产品的选择以及系统软件设计要以先进性和实用性为基础、同时考虑兼容性。

随着社会的不断发展和进步，住宅小区物业管理智能化系统的规模、自动化程度会不断扩大和提供、用户的需求会不断变化。因此，系统的硬件和软件应充分考虑未来可升级性。小区智能化系统建成后，应操作方便，适应不同层次住户及物业公司人员的素质，同时系统应具有很高的可靠性和安全性。家庭安全防范系统是家庭智能化系统的子集。当发生盗窃、火灾、煤气泄漏等时,通过电话线路或互联网传送到报警中心或拨打户主手机;当遇到意外情况发生时,通过报警按钮向小区物业管理中心进行紧急呼救。

2.家庭智能化系统的组成

家庭智能化系统由如下几个部分组成：

图1 家庭智能化系统的组成示意图

（1） 信息采集部分主要包括以下几类信息的采集：第一是针对报警探测器输出的开关量信号进行采集；第二是对户内水、电、气三表远程抄送系统中脉冲表具的信号采集；第三是对温度、湿度、电流、电压等模拟信号进行采集。

（2） 信息传输部分是指采用相关的通信协议进行信号的传输。一般分为有线和无线两大类，有线包括双绞线传输、电力载波传输、电话线传输等；无线包括无线电播传输、红外传输等。

（3） 信息查询、显示及智能化处理部分是家庭智能化处理的关键，通称家庭智能控制器。包括信息显示、信息输入、信息处理与（可编程）控制、信息记录和查询等。特别对于家庭别墅, 自动化设备可以大大提高设备运行效率, 减少设备的故障概率和维修经费, 同时可节省人力和物力。

（4） 反馈控制处理部分主要是对采集的信息进行控制输出, 用以驱动或控制家庭灯光、煤气开关电磁阀或各种家电设备等。

3.家庭智能化系统的实现方式

家庭智能化系统的各部分功能应在统一的系统工作平台上实现集成管理，并实现系统资源共享和互操作。简言之，整个家庭智能化系统是由一个程序来集中、综合管理。由于家庭智能控制器的生产厂商在研发产品时有不同的侧重点，实现技术有所不同，因此，实现方式也各有差异[3]。

（1） 按处理方式可以采用集中处理和分布式处理两种实现方式。集中处理实现方式是将信息采集、输入、处理和显示、记录、反馈信息等所有功能全部集中在家庭智能控制器中，集中统一管理。目前，许多厂商推出的产品大多采用该方式。其优点在于设备规格统一、简单。存在的问题是，产品的可扩展性和伸缩性较差。另外，该方式在布线、安装等方面给工程施工也带来不便。分布式处理方式以家庭智能控制器为核心，以家庭总线（Home Bus）[5]为基础，以各种家庭功能控制模块为节点，组成家庭网，以先进的网络分布方式取代传统的集中式处理。这样，整个系统的形态组合上具有很强的灵活性、可扩展性，控制器到控制模块之间通过总线方式连接，具体的探测器到控制模块之间采用多线方式连接，系统的工程施工也给出方便。

（2） 按组网方式可以划分为电话公网组网、现场总线组网和小区局域网组网等集中组网方式。电话线连网通信是一项传统的、利用电信公网组网的方式。其突出优点就是系统组网费用低且区域跨度大，但系统使用费用高且通信速度也不十分理想。现场总线是一种广泛应用于工业生产现场的微处理机智能测量控制系统，具有网络管理方便、通信速度快、对现场环境适应性强、系统可靠性高等优点，但因神经元芯片及开发工具的专利费用，系统造价偏高。小区局域网已经不可避免地称为智能化住宅小区发展的一个重要部分内容。楼内的中心主机、服务器、各楼层的局域网以及共享的办公设备如激光打印机等通过主干网互连, 构成智能建筑的计算机网络系统。利用智能化小区内部已经建成的以太网来组网具有住户费用少、通信速度快等显著优点。

4.结语

家庭智能是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。本文提出家庭智能化系统的结构与实现方案,作为智能楼宇的基本单元,集楼宇家居单元信号采集、控制、管理以及网络通信于一体,具有构成灵活方便、通用性强、成本较低廉易于实现的特点。随着嵌入式系统和网络技术的不断发展,智能楼宇会更加成熟,实现形式更加多样化,必将对传统的家居模式带来革命性的变化。

参考文献

[1] 沈瑞珠. 楼宇智能化技术[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2004.

[2] 王鸣,张国友,李正. 基于嵌入式系统的楼宇智能化管理器的设计与实现[J]. 工业仪表与自动化装置,2006,(06):46-49.

[3] 丁龙刚. 实用的智能化楼宇系统结构和网络解决方案研究[J]. 办公自动化杂志,2008,(02):40-43.

[4] 王鸣,张国友. BRIM-1楼宇远程智能化管理器的设计与应用[J].计算机应用, 2007,(02): 78-80 +87.

家庭智能化设计篇2

以新功能体验为核心的实体用户界面（TangibleUserInterface,TUI）设计，把家具设计概念带入了信息与智能化的新阶段。新的人机交互关系将主导未来家具设计。在电子消费产品“云”化的今天，大数据与普适计算概念的应用，推动了传统设计制造向信息、数字化转型的趋势，家具智能化和网络化也是必然趋势。本文从信息设计的角度来探讨家庭空间内，家具造型设计与交互设计的关系与结合。

二、家庭空间与智能化家具设计

在日常使用的产品信息化过程中，以家庭为单位的空间内的智能化、网络化系统环境总称为家庭智能空间。家庭智能空间也被称为数字家庭，是一个包含内容丰富的概念，泛指利用信息化手段把社区、建筑和家庭内的基本设施进行联网，实现智能化控制，创造安全、健康、便利、舒适、节能与可持续的生活环境。未来家庭智能空间是融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的信息化平台，通过有线或无线网络在家庭范围内实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备的互联和管理，以及信息和多媒体信息共享的系统。突破时间与空间的限制，利用普适计算技术实现无所不在的数字智能化生活和信息资源共享利用。家庭智能空间的基础是家用电子设备与家具。如何能把智能化功能引入家具本身，使其成为家庭智能空间的一个节点，就是智能化家具研究的重点。同时，居住空间的多级分化状态，不同年代住宅在户型功能结构上有很大的差别，住宅空间状态影响着人们对家具的需求。

三、智能化家具设计实践

在智能化家具设计的发展过程中，分为以下三个层面：

1.以交互功能为主导的产品

一般是由IT企业主导的电子产品的家具化，例如早期的微软Surface触控桌面。产品为了能更好地融入家庭环境之中，需要淡化数字化产品的特征，于是这类产品多以传统家具的面貌出现。

2.以起居功能为主导的产品

此类产品是由家具企业主导的附有初级数字化功能的产品，这种产品考虑到现代生活的需求，结合成熟的数字化技术，把一些数字化功能集成到传统家具之中。这种集成相对简单，本质还是传统家具产品。

3.面对未来的智能化家具产品

这个层面的产品是本文希望探讨的产品。智能化家具设计研究的目的是找到传统的家具与智能化功能的完美结合点。在设计中考虑木材、金属、玻璃和高纤维等传统材质的特质，以及产品造型的形式美感。在数字化、智能化的语境下，找到产品三要素：可用性、美学和实用性之间的平衡与统一。把物理功能（实体）与软件功能（虚拟）自然地赋予家具产品之中，而不是简单地堆砌或相加。智能家具是“赋予信息与计算程序一个可触摸的实体造型”。

四、智能化家具研究设计方法

1.空间功能的分割与联系

一般家庭空间基本分为：客厅空间、饭厅空间、厨房空间、卫生间空间、卧室空间、书房空间以及收纳空间。传统的家具设计首先要依据空间功能来确定产品功能。智能家庭空间的网络化，可以跨越空间对人的束缚。通过智能化家具，我们希望把家人重新聚集在家庭公共空间，密切家人之间的关系，增加交流。

2.借鉴传统家具设计与其他产品的成功经验

中国传统家具设计博大精深，有非常多的元素和形式可以借鉴，特别是新古典主义家具，用现代的手法结合明式家具的元素，在智能化家具的设计过程中也需要考虑用户的心理接受程度，从传统家具设计中汲取营养。借鉴其他行业（产品）的转型经验，找到成熟产品的多功能化和跨界的成功经验。

3.模块化（Modular）设计

作为产业化生产的手段，模块化是优化系统构成的过程，其特点是可分解为不同功能、规格的单位，有统一的标准化接口，可以自由组合，弹性扩展，模块间可代替。现在每个家庭都拥有大量的电子消费类产品，相应的设备充电和数据接口的要求也大幅增加。利用模块化设计概念，可以把不同功能的模块嵌入家具之中，进行灵活配置、自由升级，提高家庭空间的利用率。这些数字化应用功能的生活化，也会大幅度降低操作的门槛，提高数字化应用的亲和度。

4.用户体验的叠加效应

本文提出在智能化家具设计中创造一种人与家具接触、互动的“愉悦感”，来改变人对家具的传统观念和评判标准，从而体现智能化家具的差异化。这种“愉悦感”不仅体现在使用环节，同时也体现在消费和服务环节，这种“愉悦感”不仅是功能的良好体验，同时也是视觉的、触觉的，甚至是其他感官的一系列用户体验的叠加。这种叠加效应，促使产品超越固有的功能价值，进而向产品的体验价值转化。

五、结论

家庭智能化设计篇3

l　引言

随着国民经济和科学技术水平的提高，特别是计算机技术、通信技术、网络技术、控制技术的迅猛发展与提高，促使了家庭实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。这些高科技已经影响到人们生活的方方面面，改变了人们生活习惯，提高了人们生活质量，家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。

2　智能家居控制系统概述

智能家庭控制系统是以hfc、以太网、现场总线、公共电话网、无线网的传输网络为物理平台，计算机网络技术为技术平台，现场总线为应用操作平台，构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。

智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机技术、网络技术、控制技术和集成技术建立一个由家庭到小区乃至整个城市的综合信息服务和管理系统，以此来提高住宅高新技术的含量和居民居住环境水平。

系统通常由系统服务器、家庭控制器(各种模块)、各种路由器、电缆调制解调器头端设备cmts、交换机、通讯器、控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等主要部分组成。

3　智能家居控制系统功能

智能家庭控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。

3．1家庭通信

家庭通信可采用电话线路、计算机互联网、catv线路、无线局域网等方式。

(1)电话线路

通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。

(2)计算机互联网

通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。

(3)catv线路

通过catv线路实现vod点播和多媒体通信。

(4)无线局域网

通过无线收发器、天线、各种无线终端，实现双向传输数据信号。

3．2家庭设备自动监控

家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地(通过电话或internet)的监视、控制及数据采集。

(1)家用电器的监视和控制

按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。

(2)热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。

(3)空调机的监视、调节和控制

按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。

(4)照明设备的监视、调节和控制按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。

(5)窗帘的控制

按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启／关闭进行控制。

3．3家庭安全防范

家庭安全防范主要包括多火灾报警、可燃气体泄漏报警、防盗报警、紧急求救、多防区的设置、访客对讲等。家庭控制器内按等级预先设置若干个报警电话号码(如家人单位电话号码、手机电话号码、寻呼机电话号码和小区物业管理安全保卫部门电话号码等)，在有报警发生时，按等级的次序依次不停地拨通上述电话进行报警(可报出家中是哪个系统报警了)。同时，各种报警信号通过控制网络传送至小区物业管理中心，并可与其它功能模块实现可编程的联动(如可燃气体泄漏报警后，联动关闭燃气管道上的电磁阀)。

(1)防火灾发生

通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器，监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号，通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况，自动调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。

(2)防可燃气体泄漏

通过设置在厨房的可燃气体探测器，监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号，并联动关闭燃气管道上的电磁阀，同时通知家人及小区物业管理部门。

(3)防盗报警

防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)设防，住宅内区域防护的防盗报警设备(红外探测器或被动红外／微波双技术探测器)撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备(门磁开关、玻璃破碎探测器)和住宅内区域防护的防盗报警设备(被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器)均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。

(4)访客对讲

住宅的主人通过访客对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话，确认是否允许来访者进人。住宅的主人利用访客对讲设备，可以对大楼入口门或单元门的门锁进行开启和关闭控制。

(5)紧急求救

当遇到意外情况(如疾病或有人非法侵入)发生时，按动报警按钮向小区物业管理部门进行紧急求救报警。紧急求救信号在网络传输中具有最高的优先级别，由于是人在紧急情况下的求救信号，其误报的可能性很小。

4　智能家居控制系统类型

4．1系统类型

智能家庭控制系统可分成采用公共电话网的智能家庭控制系统、hfc的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统、lonworks的智能家庭控制系统、ks485的智能家庭控制系统、无线网的智能家庭控制系统等类型。

4．2基本特点、功能、适用范围

(1)采用公共电话网的智能家庭控制系统采用公共电话网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03x602第14页。

·基本特点：家庭智能控制器内配置了与电话线连接的收发器，利用电话网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。

·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器(内置了与电话线连接的收发器)、路由器、收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，利用原有的电话线就可实现数据信号的共网传输。

(2)采用hfc的智能家庭控制系统

采用hfc的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03x602第15页。

·基本特点：家庭智能控制器内配置了cablemodem，利用有线电视的hfc网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。

hfc网络采用共享方式，其共享带宽为36mbps。当上网人数较多时，上网的速度会变慢。由于cable modem设备费用较高，用户网络的开通费用高。

·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器(内置了cable modem)、路由器、电缆调制解调器头端设备cmts、有线电视传输网络、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成o

·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，仅将原有的有线电视hfc网络进行双向改造，就可实现数据和图像信号的共网传输。

(3)采用以太网的智能家庭控制系统

采用以太网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集》03x602第16、17页。

·基本特点：家庭智能控制器内配置了以太网网卡，利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和智能家庭控制系统。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。

以太网传输速率较高，传输速率有10mbps、100mbps等。根据传输距离的要求，由小区物业管理中心至各楼交换机采用5类以上4对对绞线、多模光缆或单模光缆，由交换机至家庭控制器采用超5类4对对绞电缆。

·系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器、路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

·适用范围：该系统适用于新建、扩建和改造的智能化住宅(小区)工程，用以太网实现数据和图像信号的双向传输。

(4)采用lonworks的智能家庭控制系统采用lonworks的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计《智能家居控制系统设计施工图集如3x602第21、22、23页。

·基本特点：采用一个覆盖全部iso／osi标准七层通信协议、开放性的lonwork总线技术，一台系统服务器最多可连接127台lonworks路由器，一台lonworks路由器最多可连接63台家庭控制器。每台家庭控制器为lonwork一个通道上的网络节点，每个网络节点包括有神经元(neuron)芯片、振荡器、电源、一个通过媒介通信的收发器和与监控设备接口的i／o设备(电路)、存储器等。

lonworks直接通信距离可达2700m(双绞线、78kbps)，其通信传输速度最大可达1．25mbps(此时有效传输距离为130m)。lonworks路由器至小区物业管理中心线路长度超过2700m时，需在总线上加装中继器。传输线通常采用双绞线，根据需要也可采用同轴电缆或电力线。

·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、lonworks路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

·适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。

(5)采用ks485的智能家庭控制系统

采用ks485的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03x602第18、19、20页。

·基本特点：ks485串行接口总线为主从式网络，它的通信为半双工、采用双向单信道连接方式。rs485串行接口总线的传输介质采用双绞线，它可以高速地进行远距离传输，传输速度与传输距离的技术指标如下：传输速率为10mbit／s时，最大传输距离是12m；传输速率为1mbit／s时，最大传输距离是120m；传输速率为100kbit／s时，最大传输距离是1200m。

·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、通讯器、控制器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

·适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程。

(6)采用无线网的智能家庭控制系统

采用无线网的智能家庭控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03x602第24、25页。

·基本特点：利用无线作为信息传输网，该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且从系统服务器至家庭控制器、家庭控制器至各种现场末端装置均采用无线传输方式，小区、楼内、户内无需布线，施工简单，可以节省施工的投资。

无线网的工作频率符合ieee802．11b标准要求。

·系统组成：由系统服务器、家庭控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

·系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

·适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，且特别适用于改造的智能化住宅(小区)工程，不用敷设线路就可实现数据信号的传输。

5　系统设计及产品选用要点

5．1智能家庭控制系统类型的选用

新建、扩建的智能化住宅(小区)工程，宜采用lonworks的智能家庭控制系统、以太网的智能家庭控制系统或采用rs485的智能家庭控制系统。改造的智能化住宅(小区)工程，宜采用公共电话网的智能家庭控制系统、hfc的智能家庭控制系统或无线网的智能家庭控制系统。

5．2家庭控制器的选用

家庭控制器的选用主要包括功能、总线技术及模块化设计、扩展功能、可按用户的基本要求进行配置等方面的选用要求。

(1)家庭控制器功能的选用

家庭控制器通常具有以下功能：

·家庭防盗报警；

·家庭火灾报警；

·家庭燃气泄露报警；

·家庭紧急求助；

·远程设防与撤防；

·远程报警；

·访客对讲；

·家用电器监控；

·家用表具数据采集及处理；

·空调机监控；

·接入网接口；

·小区电子公告；

·信息查询；

·家用设备报修等。

(2)家庭控制器功能的选择

在工程设计中，家庭控制器功能的选择可参见下表所示。

5．3总线技术及模块化设计

·家庭控制器要求采用总线技术，如lonworks、r5485、bacnet、c^nblls、cebus、x一10；

·家庭控制器要求采用模块化设计，以便用户可以根据需求选择不同的模块完成不同的功能。

5．4扩展功能

家庭控制器要有一定的扩展功能，考虑能适应今后发展的需要。

5．5可按用户的基本要求进行配置应能根据用户提出有哪些被控设备及监视控制要求(功能要求)等因素，来对家庭控制器组成进行配置，包含模块种类的选择和各种模块数量的选择。

6　设备的安装

6．1交换机、路由器、控制器、放大箱、分配箱、电话分线箱

康居住宅家庭控制器功能设置表

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．在住户内安装紧急按钮开关。

2．在住户内安装入侵报警探测器。

具有语音对讲及控制开启楼道人口处防盗门功能。

1~2点

热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。

提高级(2a)

在室内安装可燃气体泄

漏自动报警装置。且能就地

发出声光报警信号。

1．在住户内两处安装紧急按钮开关。

2．在住户内安装入侵报警探测器，在户门、及用台、外窗安装

人侵报警装置。

具有语音对讲及控镧开启楼道人口处防盗门功能。可实

现住户与安防监控中心的直接联系。

2点以上

热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄

收及远传、超限爿断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。

先进级(3a)

1．在室内安装可燃气体泄漏自动报警装置，当燃气体泄漏报警后能自动切断气源、打开捧气装置，且能就地发出声光报警信号。

2．在住户内设置火灾自动报警装置。

1．在住户内不少于两处安装紧急按钮开关。

2．在住户内安装入侵报警探测器，在户门及阳台门、外窗安装入侵报警装置。

具有语音、可视对讲及控翻开启楼道入口处防盗门功能，可实现住户与安防监控中心的直接联系。

2点以上

热能表、燃气表、水表、电度表的自动抄收及远传、超限判断、自动检查、分时计费、实时计量、管理功能。

这些设备均应安装在电气竖井内或公共走道的墙上(内)。

6．2家庭控制器

暗装(或明装)在墙内(上)，其底边距地面1．4m左右。家庭控制器应设置在住户大门附近(宜距户门0．5m以内)，且容易操作(包括设防与撤防)的地方。

6．3可燃气体探测器

安装在厨房内的燃气管道、灶具附近，当住户使用的是天然气，燃气探测器吸顶棚安装在距顶棚300ram以内的地方；当住户使用的是液化石油气，燃气探测器安装在距地面300mm以内地方。

6．4感温探测器设置在厨房内，它吸顶棚安装。

6．5感烟探测器设置在起居室、卧室等房间内，它吸顶棚安装。

6．6紧急按钮开关

设置在起居室沙发和主卧室床头附近的墙上，及卫生间的墙上。紧急按钮开关暗装在墙内，其底边距地面0．5m~1．2m。

6，门(窗)磁开关

安装在门扇和门框内或窗扇和窗框内。

6．8玻璃破碎探测器

安装在窗户和玻璃门(阳台)附近的墙上或吸顶棚安装。

6．9被动红外侵入探测器和被动红外／微波双技术探测器

安装在住户的主要通道、重要的房间内，它吸顶棚安装或安装在顶棚的墙角处。

6．10红外遥控器

安装在被控电器设备正面附近的墙上，距离不能超过红外线工作范围，且与电器设备之间没有遮挡。

7　工程设计实例

以二室户型为例介绍户内的智能家庭控制系统设计，设计标准采用康居住宅先进级(3a)。采用以太网的家居控制系统，家庭控制器与户内各模块之间采用r．$485总线，家庭控制器可通过电话线或计算机网络接收控制指令、发出信息，所选用的家庭控制器具有可视访客对讲功能。家居控制系统图参见国家建筑标准设计<智能家居控制系统设计施工图集>03x602第17页，二室户型家居控制平面图参见图1、2所示，家庭控制器与室内设备的连接参见图3所示。

在起居厅、卧室设置了感烟探测器，厨房设置了感温探测器、可燃气体探测器，各房间的窗户、阳台推拉门上及附近设置了门(窗)磁开关和玻璃破碎探测器，起居厅设置了被动红外侵入探测器，起居厅、卧室、卫生间设置了紧急按钮开关。对电、水、燃气进行计量；可对餐厅、起居厅、卧室的灯进行控制；当可燃气体探测器探测到有燃气泄漏后，联动控制关闭燃气管道上电磁阀、开启排烟风机；当有各种探测器报警后，联动警报发声器发出报警声音。

家庭控制器共提供13路输入：电度表(电度表安装在照明配电箱内)、燃气表、热能表、可燃气体探测器、感温探测器、感烟探测器、紧急按钮开关、被动红外侵入探测器、玻璃破碎探测器各1路，水表、门(窗)磁开关各2路。

家庭控制器共提供7路输出：警报发声器控制1路、燃气管道上电磁阀控制1路、排烟风机控制1路、照明控制4路。

家庭智能化设计篇4

一、引言

智慧家庭是综合利用计算机应用、网络通讯、感应与控制、互联网应用等技术，将家庭智能控制、信息交流及消费服务等家居生活有效地结合起来，创造出高效、舒适、安全、便捷的个性化家居生活的智能家庭服务平台。智慧家庭的涵盖范围很广，除了常用家电设备的智能化控制外，还包括照明、环境和安全监控、三表计量、开关插座、供水供暖、家庭娱乐等的智能控制和远程管理。

二、智慧家庭系统组成

一种典型的智慧家庭系统如图所示，

智慧家庭系统框图

（1）家庭物联感知网。指由各类家庭电气电子设备终端组成的物联网络，如环境感知器、智能开关插座、智能水电气表、煤气探测器、烟感探测器、紧急报警按钮、视频监控终端、照明设备、冰箱等其他家电等等组成的近距离低速传感通信网络。物联感知网由感知网网关统一管理，与家庭IP局域网进行数据交互。（2）家庭IP局域网。由各种以太网终端及智能家庭网关组成。智能家庭网关是这该部分的核心部件，是家庭网络内部传输与控制的中心，同时也是家庭内部局域网与外部通信网进行通信的主要接口，实现：家庭传感网的数据采集、汇聚及上传；远程化的控制与页面浏览；以及作为家庭多媒体中心，实现音视频信息的传输与处理。（3）云平台云应用。实现智慧家庭的远程访问和管理，包括图像和各种报警信号的远程采集、传输、存储、处理等。数据经过判断和处理后以短信、微信即时消息、自动语音电话、互联网网页信息推送等多种方式通知给用户，并且供用户查询。

三、智慧家庭关键技术

（1）家庭物联感知网组网技术。ZigBee是组建传感控制网络比较成熟的技术，广泛应用于照明/窗帘的自动控制、煤气计量控制、家用电器的远程控制、监控器的自动化控制、烟雾探测器/智慧型标签的信息采集管理等场合。ZigBee无线网络将各种传感器采集到的住宅内环境、设备等信息接入到家庭物联感知网网关，与智能家庭网关通信。采用zigBee作为内部网络可以很方便地将各种原先不具有通信接口的设备连接至物联网网关，不需要复杂的布线或者购买昂贵的带通信接口的家电。此外，家居内的设备随时可能增加或减少，采用具有自组织特性的Zigbee网络可以很好的适应这种动态变化，方便用户使用及系统的维护。（2）家庭IP局域网组网技术。家庭IP局域网分无线和有线两种组网方式。无线组网主要通过Wi-Fi技术，单点式的Wi-Fi已经无法保证好的体验，未来家庭网络覆盖将是分布式的多AP成网模型。有线组网可以有两种实现方式，一是通过小型以太网交换机实现，这种方式不足之处在于需要在家庭各个房间单元内布置网线，组网施工麻烦；另一种有线组网技术是EoC，这种组网不需要额外布置网线，利用家庭现有的数字电视同轴网络和EoC适配器终端，即可组建家庭局域网。相比无线组网，有线组网辐射少，网络安全性更好。（3）云平台云应用。云计算是实现云平台云应用的关键技术。人们把数据中心的软件和硬件统称为云，所有的服务均放置于服务器端（云端），用户通过互联网应用系统按需使用。各种应用系统能够根据需要获取计算能力、存储空间和软件服务。云计算的主要服务形式有IaaS 基础设施服务，PaaS平台服务，SaaS软件服务。IaaS 的核心是资源虚拟化，PaaS 提供平台可伸缩化，SaaS 实现软件服务租赁化。云计算技术用于智慧家庭业务平台，能使该平台具有云存储、大数据分析以及资源共享、动态分配等优点，带来更好体验。

四、展望

智慧家庭是利用传感物联网、云计算、（移动）互联网等新一代信息技术，实现智能、舒适、安全、节能环保的家庭生活方式。然而，受技术标准不统一的“瓶颈”制约，不同的厂商的方案标准不同、体系不同，智慧家庭产业发展缓慢。有关专家建议，我国应尽快推动智慧家庭标准统一。

参考文献

家庭智能化设计篇5

引言

几年前一些经济比较发达的国家提出了“智能住宅”的概念，住宅智能化是智能家居先导，智能家居是住宅智能化的核心。那么达到一个什么样的标准才可以称之为智能化家庭呢?智能化家庭与智能大厦的概念与定义一样，至今尚没有取得一致的认同。美国电子工业协会于1988年编制了第一个适用于家庭住宅的电气设计标准，即：《家庭自动化系统与通讯标准》，也有称之为家庭总线系统标准(HBS)；我国也从1997年初开始制定《小康住宅电气设计(标准)导则》(讨论稿)。在“导则”中规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下的要求：高度的安全性；舒适的生活环境；便利的通讯方式；综合的信息服务；家庭智能化系统。同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化和通讯与网络配置等方面提出了各方面的设计标准。最近国家建设部住宅产业化办公室提出了关于住宅小区智能化的基本概念，即：“住宅小区智能化是利用4C(即计算机、通讯与网络、自控、IC卡)技术，通过有效的传输网络，将多元信息服务与管理、物业管理与安防、住宅智能化系统集成，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷高效的超值服务与管理，提供安全舒适的家居环境”。

一、智能化住宅的概念及内涵

到底什么样的住宅才是智能化住宅（SmartHome）？美国麻省理工学院将智能化住宅界定为具有适应性、预测性的智能服务系统，其实现目标是将家庭中各种与信息有关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上，进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。其具体内涵包括以下几个方面：

1、安全设施

从2003年10月开始实施的《北京市住宅区及住宅安全防范设施建设和使用管理办法》规定，今后新建、改建、扩建住宅区及居民住宅，均应将安全技术防范设施建设纳入整体规划及设计之中，新建、改建、扩建住宅区及住宅工程竣工后，配套建设的安全防范设施工程经验收合格后，方可投入使用。家庭中的安全防范系统除入侵报警外，还有电视监控装置，但因使用者水平差异较大，故一般不宜太复杂，也可自行设计组装，以符合自己的个性需求。

2、家庭网关

家庭网关具备两个主要功能：一是作为外部接入网连接到家庭内部、同时将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口；二是使住宅内用户可以获得各种家庭服务的平台。家庭网关能使有不同网络协定的设备互相沟通，因此家庭网关可以汇总外部各种不同渠道传来的信息，转换之后再连接到家中的PC机，未来还可连接到电视机。家庭网络的通信功能主要在物理层和链路层进行，除此之外，它还需要操作系统来解释信息并与应用程序接口。

3、宽带接入—网络的延伸

宽带接入网指的是本地交换机与用户端设备之间的传输系统，它可以部分或全部代替传统的用户本地线路网。宽带接入网包含有用户线传输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户/网络接口设备。为了能在网络中传输图像和多媒体，则需要更高的带宽。宽带接入网实现方案目前主要有用ADSL直接入户、有线电视系统光纤进入小区等。待未来条件许可时，最终可像日本和德国一样，实现光纤直接到户FTTH。

4、阳光体系

也称为被动式太阳能住宅，其保温层厚度达到30cm以上，设有热存储器，设计有多功能的太阳能利用体系，被动地接收阳光的照射，获得的热量存于屋顶、地板和墙中，能加热或冷却室内空气、温暖地面，还能提供热水。这种被动式的太阳能系统与整个住宅合为一体，可以提供全年的室内气候调节，从而能得到最佳效益使用方便，有益于环境的可持续发展。

5、健康环保

用健康的价值观来建设健康舒适的居住环境，要重新审视自己的住宅行为，健康的住宅不仅追求山、水、土、石、绿地、阳光、空气等自然要素，还要满足居住者生理和心理的需求。

6、数字娱乐中心

数字电视和数字机顶盒的推出将使人们能够欣赏到丰富多彩的高清晰画质节目，除了在传统模拟电视机上加装机顶盒可以收看数字电视节目外，更可取的是使用液晶和等离子等高清晰数字电视装置。使用硬盘录放像机可直接将节目内容存入硬盘之中，在播放时也是直接从硬盘读取资料，近期还推出了带刻录盘功能的硬盘录放像机，可以用作备份或保存。如果在家中安装一台多媒体服务器，只要在该多媒体服务器上播放，就可以在家中任何有电视机或PC机的地方收看，既可看同一节目，也可看不同的内容，既可在这个房间看DVD，也可在另一个房间听音乐，各随其便，互不干涉并实现让大人和小孩都高兴的游戏功能，一台机器就能符合家庭中每个成员的需要。

二、中国现代智能化住宅在现阶段应急需解决的问题

智能建筑和智能家居两大技术发展日趋成熟，为我国实现住宅智能化奠定了结实和强有力的基础。然而智能化住宅的信息传输系统却成为智能化住宅发展的瓶颈问题。所谓智能化住宅的信息传输系统一般指小区的直控机，房到各住户之间信息通道和住宅室内的信息传输系统。目前一般采用布线、借用电力、电话等铜质导体传输或使用无线传输方式。

1、网络布线方面尚未优化。

电话网目前由电话局负责布线到户，但技术上采用超5类线信道会更方便、规范；有线电视网采用同轴电缆传输；小区计算机网络一般采用以太网。三网信号进入业主住宅后一般先集中到总控房或总控机箱，然后用星形方式到墙上或地上各面板点控制机箱。如果将上述三种网络综合在一起，通过光纤分配网传输到小区或小区中的楼，然后通过铜缆进入每户家庭，构成一个综合的业务网，实现双向交互式操作。它能给住户提供计算机数据通信，与互联网相连，达到信息资源共享。但这种方式，在相当长的时间内，处于停滞不前状态，这里固然有些是技术上的原因，但主要的还是由于不同的管理部门的行政干预。

2、接口和协议没有统一

从技术角度，智能住宅并没有太多难题。但近几年之内在标准化接口和通讯协议（协议问题，即诸多家电和网络能够彼此相容）等方面，不同的技术标准还难以统一。不同技术标准的存在，为智能化住宅的迅速普及留下了很大的障碍。随着智能化住宅标准化进程的不断推动，智能化住宅方可得以迅速发展。

3、宽带接入的的具体问题。

宽带的主要优点就是高速、持续、稳定、廉价的互联网接入。家庭宽带接入后，拓展了家庭生活对智能家居的需求，这可以用网络家庭一词来概括。网络家庭可以方便使用互联网与了解信息及外界沟通(浏览、电子邮件)；利用宽带网与小区物业管理中心连接，享受智能小区的全方位服务；目前国内城市住宅小区宽带接入技术有多种：XDSL、HFC、光纤以太网、LMDS、宽带卫星专线接入，每一种都有其特点。虽然，目前及今后一段时间内，几种互联网接入方式还会并存；但我们可以看到，宽带到户接入技术正以其先进性和经济性而形成的巨大优势扫荡其它窄带接入技术。当然，采用何种宽带接入方式，还应该因地制宜。

三、中国现代智能化住宅在发展中应注意的几个问题

随着我国经济的发展和人们生活水平的不断提高，人们对居住条件的要求有了明显的变化。20世纪70年代人们关心有无住房，80年代人们关心住房大小,90年代人们关心住房装修，而21世纪人们关心的是住房智能化问题。中国现代智能化住宅在发展中应当注意以下几个问题：

1、市场定位问题

“智能化住宅”提供的是商品化住宅产品，是面向社会的个人家庭销售。智能化住宅与智能大厦相比，其市场化特征更为突出。因此，在项目开发规划设计之初，市场定位必须准确，向哪些人提供什么档次的住宅？进而确定提供哪些智能化功能？否则不是功能过剩、就是功能不到位。

家庭智能化设计篇6

培训开班仪式由中国智能家居产业联盟秘书长周军主持，全国智能建筑及居住区数字化标准化技术委员会张永刚副主任到会致辞。本次培训共分为八讲内容，在对智能家居基本原理、系统理论、产品设备、设计实践进行了深入浅出讲解的基础上，培训讲师还与大家共同针对别墅、公寓、酒店等智能化项目进行典型案例剖析；并针对Wi-Fi、3G、蓝牙、GPRS、ZigBee、6LoWPAN等无线组网技术在智能家居领域的应用进行逐一分析比较；同时，根据集成商日常的项目设计需要，将人因设计课程融入整体培训内容。此外，产业联盟培训处还特邀了企业导师在晚间专场中与学员们分享“经销商如何快速提升”和“电商趋势下的智能家居业态”，令三天的培训更加充实。在此期间，多位学员也与大家一同分享了各自的多年来的从业心得。

此次培训以智能家居弱电系统工程集成企业、设计与施工单位、工程监理公司的管理者、工程技术人员等为主要对象。围绕基本原理、基本理论、设计实践和具体应用4大部分进行展开，内容涵盖智能家居系统中的综合布线系统、网络通讯系统、灯光控制系统、家庭影院系统、家庭安防系统、环境控制系统等领域，并介绍相关工程项目管理、产品选型、施工、调试验收等内容，让培训者熟练了解智能家居系统及设计理念。

举办此次培训活动的目的在于，更好地推动我国智能家居市场建设，提高智能家居弱电系统的设计、施工和管理水平，通过此次培训，一方面可以让学员掌握智能家居设计理念、熟悉智能家居系统功能、学会用户需求分析方法，可独立进行方案设计和工程产品选型。另一方面，学员通过培训可以清楚地了解智能家居各项功能应用，包括智能照明、家电控制、影音娱乐、监控防盗、别墅应用、高档住宅应用、智慧酒店应用、商业办公应用。此外，学员通过专家的案例解读指导，可以胜任现场的施工、安装、调试等工作。

在3月19日举行的中国智能家居产业联盟2013年会上，原国家质量监督总局标准化司姚世全司长、中国自动化协会智能专委会主任郭维钧教授、清华大学自动化系博士生导师杨士元教授分别代表产业联盟向完成培训课程并通过毕业考试的学员颁发“CSHIA智能家居系统工程师”证书。据悉，CSHIA智能家居系统工程师培训年内计划将在上海、广州等地巡回开班。

培训体系

培训体系包括基本原理、基本理论、设计实践和具体应用4大部分的内容。

（1）基本原理

自动控制工程基础、计算机控制系统、现场总线技术、通讯原理、传感器技术、物联网技术、人因工程学、云计算技术。

（2）基本理论

家庭自动化、智能家居系统、家庭网络、数字家庭、家庭通讯协议、家庭感知设备、信息家电（空调、手机、平板电脑、智能电视、家庭影院等）、场景设备（灯光、安防、可视对讲等）和家庭服务平台。

（3）设计实践

别墅设计、商住设计、公寓设计、人因设计、可靠性设计、设备安装、综合布线和工程验收。

（4）具体应用

物联网数字社区应用指导、金牌设计案例分析、有影响力产品、经典方案。

CSHIA智能家居系统工程师培训内容

1 智能家居基本原理

智能家居在英文中常用Smart Home，最初的定义为将家庭中各种与信息相关的通信设备、家用电器和家庭安防装置，通过家庭总线技术（HBS）连接到一个家庭智能系统上，进行集中或异地监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。

（1）智能家居的本质——计算机控制系统

计算机控制技术以自动控制技术为基础，以微机为控制核心，综合计算机应用、网络、通讯技术，实现生产技术的精密化、生产设备的信息化、生产过程的自动化。

控制器是在智能家居系统中扮演者非常重要的角色，家庭自动化的任务通常是通过控制器执行特定的程序来完成的。一般来说，家庭控制器可分为两种：工业PC机和嵌入式专用控制器。

（2）数字量与模拟量

（3）常见传感器原理

温度传感器

湿度传感器

红外传感器

门磁窗磁

烟雾探测器

（4）网络的拓扑结构

计算机网络的拓扑结构主要有：总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑、树型拓扑和混合型拓扑。

（5）智能家居技术的基本问题

采用何种通讯介质？

传递哪些种数据？

如何建立网络？

如何让家庭网络知道新设备加入或退出网络？

如何让家庭网络知道是什么设备，提供何种服务？

如何让家庭网络知道如何操作？

如何保证网络安全？

（6）家庭网络技术

UPNP协议

Zigbee协议

KNX系统

智能家居网络技术

智能家居是一个集成性的系统体系环境，而不是单单一个或一类智能设备的简单组合，传统的家居通过利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。

1 以太网在智能家居中的应用

目前以太网在智能家居中的应用已经非常的广泛，许多的智能家居系统的固定终端，如门口机、室内机等和服务器的连接采取的是以太网的组网方式。以太网的特点决定了它无可比拟的优势，虽然以太网在实时性、可靠性及安全性方面存在缺陷，但随着技术的进步，以太网的这些方面将来会得到较好的解决，智能家居中采用以太网将是一种非常好的方案。

2 3G在智能家居中的应用

智能家电设备借鉴无线传感器网络的研究和应用成果，通过蓝牙、WLAN、WiMAX、家庭网关等作为家庭局域网的无线宽带接入手段融入3G网络，构成智能家居服务泛在化的网络基础。利用3G技术解决小区业主互联网宽带及语音通信的需求，并加强小区重点区域和公共区域的WLAN网络覆盖。

3 蓝牙技术在智能家居中的应用

目前几乎每个移动终端都具有蓝牙功能，通过蓝牙与家庭网关相连，在不必联接外网的情况下就可以方便和稳定的控制家居系统。智能移动终端设备通过蓝牙控制智能家居系统，是使用蓝牙将指令和数据传输到家居控制器，再由家居控制器利用无线传感器网络对家居进行控制并获取数据，最后再由家居控制器通过蓝牙将数据反馈给智能移动终端设备。

4 GPRS在智能家居中的应用

在智能家居中，GPRS通信系统用于智能家居的远程通信系统。家居安防，家庭内部出现盗抢、火灾、燃气泄漏等紧急情况，能自动将报警信息传到物业管理中心或主人手机。除此之外，还可实现可视对讲、家庭信息服务、增值服务等功能。

5 WiFi

速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达300米，在封闭性区域，通讯距离为76米到122米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。

6 ZigBee应用前景

ZigBee的出发点是希望能发展一种易布建的低成本无线网络，同时其低耗电性将使产品的电池能维持6个月到数年的时间。在产品发展的初期，将以工业或企业市场的感应式网路为主，提供感应辨识、灯光与安全控制等功能，再逐渐将目前市场拓展至家庭中的应用。

7 6LoWPAN技术

每个家庭安装一个家庭网关、若干个无线通信6LowPan子节点模块。在家庭网关和每个子节点上都接一个无线网络收发模块（符合6LowPan技术标准的产品），通过这些无线网络收发模块，数据在网关和子节点之间进行传送。

设备解读

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

智能终端/安防对讲

智能灯光窗帘系统

智能背景音乐系统

智能影音系统

智能燃气控制系统

人因设计

人因工程学是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中与闲暇时怎样考虑人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。

1 什么是人因工程学？

使机器适应人Fitting the task to the person

提高用户友好性Making things user-friendly

讲究工作技巧Working smarter，not harder

讲究作业规律The rules of work

人因工程的研究对象：提高工作效率 提升人身价值

2 人因设计

（1）人体测量

人体测量所涉及的是一个特定的群体而非个人，但群体中的个体之间存在着差异，某一个体的测量尺寸显然不能作为设计的依据。

静态测量：身体保持固定不动

动态测量：身体移动（活动空间，伸展域）

（2）人体感知（信息输入与处理）

感觉

感觉是人脑对直接作用于感觉器官的事物的个别属性的反映。（具有如下要素：适应刺激、感觉阈限、适应、相互作用、余觉）

知觉

知觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物和主观状况整体的反映。（具有以下特征：整体性、选择性、理解性、恒常性、错觉）

视觉具有如下要素：视角、视力、视野、视距、立体视觉、色觉、适应

信息处理系统

（5）生活空间设计

受限作业空间作业尺寸（餐厅设计、起居室设计、厨房设计、卫生间设计）

行为空间

行为空间包含人及其活动范围所占有的空间，如：人站、坐、跪、卧等各种姿势所占有的空间：人在生活和生产过程中占有的空间；通道的空间大小，运动中人和球所占有的空间；看电影满足视线所占有的空间大小：劳动时满足工作场所的空间大小。

建筑与空间

空间设计的心理因素和社会因素（心理空间、领域性问题）

3 可靠性的定义

（1）可靠性基本概念

产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力，简称为R。

（2）可靠性主要指标

失效率和可靠度

平均寿命MTTF与平均故障间隔MBTF

维修度

有效度

（3）系统可靠性结构模型

系统可靠性在很大程度上取决于：

组成单元的可靠度

系统的可靠性结构模式

组成单元的数量

设计实践

1 别墅设计

院门及周界设计

庭院活动室设计

入门、门厅玄关设计

客厅（地下室客厅）、餐厅设计

书房设计

厨房设计

卫生间设计

楼梯、公共区域设计

主卧室、卧室设计

视听室设计

储物间、酒窖、控制机柜

2 公寓设计

综合布线及有线电视系统

智能家居系统（数字可视对讲系统、公寓电子门锁系统、家居控制系统、家居安防系统）

保安监控系统

火灾自动报警及紧急广播系统

灯光控制系统、音响广播系统

3 酒店设计

通讯自动化系统（CAS）（综合布线系统、计算机网络系统、话音通讯系统、公共广播系统、有线电视系统、会议系统）

楼宇自动化系统（BAS）（暖通空调系统、联网温控器管理、给排水及动力系统、供配电计量系统、照明控制系统）

安防自动化系统（SAS）（闭路电视监控系统、防盗报警系统、智能卡系统电子巡更系统）

酒店专业智能化系统（酒店门锁系统、客房控制系统、酒店管理系统、客房VOD点播系统、酒店信息系统）

弱电配套保障系统（机房建设、防雷接地系统、UPS电源系统）

智能化系统集成

安装实践

1 综合布线（三要素：功能需求、源（头）位置、终端（尾）位置）

2 传感设备安装

3 常见品牌安装

4 无线网络覆盖

家庭智能化设计篇7

智能家居不仅是智能化系统产品的设计安装，同时也是个人风格的体现，在进行智能家居设计前，先要弄清自己的喜好、风格，并注意结合住宅的实际情况和家庭在智能化方面可投入的资金情况。

在这里需要强调的是，家庭智能化是一个过程，不可能一步到位，应根据自己的情况系统设计、分步骤地选择安装。

有精力读者的可以借助本文及其它专业媒体、专业网站的指导，动手设计安装属于自己的智能家居系统，这不仅可以选择到自己最喜爱的产品，也能熟悉智能化系统各部份，方便日后的使用和维护，同时由于不用给安装集成商支付相应的安装费用，也可节省不少资金。

由于智能家居涉及不少行业领域：电子、计算机、通信、自动控制、建筑装饰等，普通用户不可能对这些领域专业知识了解很多，所以除了少数发烧友能够自己从协议、软件、系统设计角度来动手做智能家居外，大部份用户都是根据成品的模块化部件来组装，这种情况与电脑的DIY有些类似――大部份人都是选择成品的主板、CPU、硬盘、显示器、显卡、声卡、键盘、鼠标，很少有人能(或者愿意)自己去拼装完成显示器或鼠标。所以我们就不难分析出智能家居DIY的核心――按照总体设计要求，选择合适的模块化部件，进行集成。

在需求确定中最重要的一点不是智能化如何先进，产品如何高档，而是智能家居系统怎样与你的家居环境有机融为一体，脱离了家居环境的家居智能化系统只是一堆线缆、模块连接件、终端配件、控制器等组成的“垃圾”。智能家居必须要有个性，也要体现每一个家居主人的风格。

智能化不是一个孤立部份，它需要和家居装修的其它部份紧密结合，这样才能统一协调、有效运作。希望大家在进行家居装修时，在考虑每一个细节时都从家居智能化的角度考虑一下，而不希望反过来考虑，为了上智能化系统而去改变整个房间结构布局、家庭生活习惯，智能化是为现代生活服务的，而不是用来主宰你的生活的。

好了，有了一个客观的心理准备，我们可以往下了。

第二步：背景资料准备

在进行智能家居装修前，学习一些有关这方面的入门知识很有必要，你可以通过以下几种渠道进行较全面学习掌握：

报刊杂志的准备

可以搜集一些国内外关于智能家居的杂志，先对此做些了解。

行业资料的准备

要对涉及的相关标准有所了解，包括家居布线标准、安防标准、电气设施标准规范、家庭居室装修质量验收标准等。

网站交流

和专业的公司技术人员或者在这方面有特别兴趣的朋友进行交流,了解智能家居产品的性能,稳定性等因素。

第三步：对产品市场的了解

其实在许多建材、家居装饰、五金交电、电器音响市畅、电脑网络市场都已有部份智能家居产品销售。有机会可以到这些市场转一转或许也能发现一些系统产品和配件。

没有一个集中的选购地点这就对自己动手做的用户提出更多要求，需要自己主动了解多一些产品资料，作出对比分析，才能配置出性能价格比高、适合家居环境、符合个人特色的智能家居系统。

第二步的资料准备其实也就是产品市场了解的过程，除此之外，一些智能建筑、安防、数字社区方面的展览与研讨会也不要错过，这里展示着最新的产品和解决方案，而且你运气好的话，还能现场购买一些好的系统配件。

了解产品的同时也要关注价格，除非你只在乎功能而不在乎价格。在产品选型阶段，了解清楚所需系统产品的大致价格范围就可以了，在具体购买时，将优先选择厂家、专卖店，其次是智能家居产品专业销售商。

第四步：准备设计资料

这些资料包括：

住宅平面图（含详细尺寸与功能）；

装修设计图（含电器设备的摆放）；

灯光等强电系统的布线图；

最关心的功能与特殊要求。

第五步：了解配套环境(所在智能小区系统的设计和使用)

在全面着手设计智能家居时，必须充分了解所在小区的智能化设计与安装情况，除非是独体的别墅，否则千万不要省掉或滞后这一工作。因为如果不了解小区使用的系统与产品情况，就会出现系统重复安装、产品不配套、小区管理对智能家居产品有其它特殊要求而导致最终安装困难，如果事先了解好并取得他们的帮助，能让你的设计最好地利用资源。

第六步：系统设计与产品选型

好了，现在该胸有成竹了吧，那就可以开始设计属于自己的智能家居了。对于众多的智能家居系统产品，究竟现在选哪些好呢，这里也是有许多值得仔细考虑的。

在整个智能家居系统选型时，大家会经常听到“家庭控制主机”。确切来讲，一个完整的智能家居系统的确需要一个对整个系统进行控制的“家庭控制主机”。但对于许多DIY一族来说，却不一定要一开始就购买。原因有两点：

① 目前市场上并没有一个占主导的家庭控制主机，因此在产品搭配上会有很多困难，在这个主机系统与其它系统共同运作时需要对各个系统有深入的了解。而对于刚接触智能家居系统的DIY用户来说的确有些难度。

② 家庭控制主机的费用相对昂贵，在开始设计安装智能家居系统时应谨慎从事，以免花了钱却买回自己不需要的东西。

推荐的做法是先上一些子系统产品，在使用一段时间后根据自己的实际情况再选择“家庭控制主机”系统，因为推荐的每一个子系统都自成体系但又可以相互连接，在条件成熟时用控制主机系统将它们有效连接起来，用统一的界面进行管理。这样最终安装完成的系统才能尽量满足您的需要。

规划设计步骤包括：

① 先设计配置以下子系统：家居布线系统、家庭局域网络及宽带网、电话通讯系统、家庭办公系统、可视对讲（门铃）系统、智能灯光控制、家庭安防系统、家庭娱乐系统。

② 设计配置与所在小区结合安装的智能化子系统：小区报警系统(家庭报警点或接口)、三表抄送系统、小区物业管理系统、小区宽带增值服务(网上教育、网络游戏、VOD点播、网上购物等)。

③ 有条件的用户或对各子系统产品比较了解的用户可以选择家庭控制主机。

④ 可以选择安装的其它家庭智能化设备和产品：家庭中央空调、整体厨卫产品、环境控制产品。

家庭智能化设计篇8

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）15-0081-01

1 引言

现今，国内主要有四大类智能家居系统，在建或者已经建成的。其中之一是以TCP/IP为基础的网络，他可以支持对讲，并且在智能网关上实现通话、安全报警、进行监视等控制行为，为用户提供方便的服务。另外一种是以EIB为基础的控制系统，EIB系统在上个世纪90年代开始发展，经历了大约几十年的发展和实用，现在EIB系统已经被好多厂家所认可，并且生产产品支持其功能，并且在世界范围内，总共有一千多万套产品在各个领域所被应用。

本文对于智能家居系统的基本设计理念和思想进行了说明。通过现在的通信网络和互联网进行了智能家居系统的设计，介绍了该系统的硬件构架及软件系统设计方式。

2 系统整体构建

智能家居系统的系统整体构建由3个层次形成：层次1是居住小区管理核心；层次2是家庭网络终端设备；层次3是家庭总线系统部分；在层次1中，小区管理核心是对外联系及对内管理的控制核心。它通过路由器和防火墙与外部因特网连接，内部通过交换机以星型方式组网，形成TCPI/P局域网，住户通过结构化布线将以太网接人家庭网络终端。

层次1能够直接引人现有网络服务商提供的宽带网络平台。在没有宽带接人的住宅中家庭网络终端也可直接通过电话线拨号上网。另外，也能够通过其他信介质组建一个小区智能家居网络平台。

层次2的家庭网络终端设备是家庭内部网络平台与小区管理中心及外部进行通信的枢纽是系统的核心部分。层次2的设备可以通过电话接口直接接人PSTN，也可以通过以太网接口接人以太网。

层次3是家庭总线系统构建。是智能家居实现的关键家庭内所有的智能控制装置都挂接在家庭总线系统上。图1显示了智能家居系统总体架构。

小区管理中心是智能家居系统连接外界的途径，也是小区内部管理的中心。在这里建立基于Web服务器的小区管理信息系统，住户的报警信息到来时管理中心马上可以通过数据库查找相关资料。由于在管理中心计算机上集成有Web服务器，用户可以通过互联网直接浏览家庭设备的当前状况。并可以通过Web直接控制家庭设备控制信息通过浏览器提交给Web服务器。然后小区管理中心计算机将控制信息转发给相应的家庭网络。

家庭网络终端将控制信息直接转发给相关控制设备完成控制工作控制完成后，家庭网络终端再将结果信息反馈回小区管理中心计算机，小区管理中心将其写人数据库，并反馈给发出控制请求的用户。当用户想通过电话控制家庭设备时，直接拨打家庭电话，可以在语音提示的帮助下，完成相关控制。通过电话控制家用电器设置有密码功能，只有密码比较成功后才能够进人控制模块这也提供了一定的安全性。当家庭发生意外时，相关传感器将相应报警信息自动通过家庭总线系统发向家庭网络终端，家庭网络终端通过电话接口可以把报警信息直接发向用户的手机或者110，同时还通过小区网络将报警信息发向小区管理中心。

3 智能家居系统的设计

智能家居系统是一个复杂庞大的系统，涉及现代计算机技术、通信技术、智能控制技术等技术含量较高的相关技术。

本系统硬件设计涉及以下几部分：家庭网络终端设备，这是系统的核心。家庭网络终端承担了智能家居系统的核心任务。还有相关的家庭设施控制器：灯光控制器系统、安防控制系统、空调控制器系统、红外线控制器系统、其他家电控制器等。

各控制器系统主要以单片机为控制核心完成控制工作。各系统的硬件组成类似。软件部分包括管理中心应用软件以及各89C52单片机控制软件。管理中心软件考虑到远程控制的安全性及未来的业务发展可能性。涉及小区管理信息系统软件，家庭网络设备控制软件，通信软件等（小区网络除以太网通信外，还可以采用串口总线作为备份通信链路）。由于各单片机软硬件设计类似，下面简要介绍家庭网络终端的组成原理。

3.1 硬件构成

家庭网络终端硬件系统主要由以下几大部分模块组成：控制核心89C52模块、串口扩展模块ST16C54、语音处理电路模块SID2590、以太网接口模块、电话网接口模块37M2901和家庭总线接口模块。89C52是一种应用广泛的嵌入式单片机，价格便宜，性能优异，易于采购，且能够满足系统的基本需要，所以选用89C52作为控制核心。

家庭网络终端需要与多种通信介质发生通信联系，所以需要进行串口扩展，选用ST16C545进行四串口扩展。扩展后的串口可以与以太网、电话网、家庭网络总线和笔记本电脑通信。电话网接口模块完成电话的接人控制，远程电话控制信息则通过该模块传递到98C25控制核心。

以太网接口完成RS322和TCPI/P的协议转换。语音提示选用ISD259O完成，一部分用于系统提示音，剩下部分用于处理留言。家庭网络终端硬件系统如图2所示

3.2 软件系统

本系统软件部分涉及多个软件小区管理中心软件单片机控制软件及每一个控制设备都需安专门的控制软件。下面主要介绍家庭网络终端软件，它包括几大模块：系统初始化模块语音录放模块、系统参数配置模块、TCP/IP接人模块、家庭网络总线控制模块、通信转发模块等。

程序编制以消息驱动为线索。消息由计数器中断1、外部中断0和串行中断产生，在中断程序中，将相应的状态标志位置位，在程序主循环中则查询相应的状态位，状态位有效时调用相应的模块函数进行处理。处理完成后将相应状态标志清零并返回，程序继续循环。

4 结束语

本系统设计中充分考虑了现有可用网络资源，电话网络和互联网都是很普遍的现成网络，因组建智能家居网络系统可以减少这一部分的工程投人，从而降低了费用。

未来还可以发展用电力载波和无线传输作为传输方式的智能家居系统构建。这样的话，可以减去家庭内部布线的麻烦。随着人们生活水平的不断提高，预计智能家居系统会很快得到认可和发展。

参考文献

家庭智能化设计篇9

中图分类号：TP277 文章编号：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.

家用保险柜是家庭防盗的安保工具，发展历史悠久，但是随着智慧家庭和智能家具的推广和发展，传统的单一型保险柜已经满足不了现代家庭生活的实际需求，无论是在外观设计上还是在功能、安全、使用等方面都存在许多缺陷。本文主要是通过分析设计现代智能的全新保险柜对于家用保险柜的意义，提出了全新的使用管理方式和功能理念，在传统的方法和功能设计上，创新出更便民、智能、实用、安全的新型智能家用保险柜，更好地满足家庭生活和社会实际需求。

1 传统家用保险柜技术设计的发展概况

技术上，采用整体铸造，外观和工艺没有过多改变。20世纪中期，科学技术不断发展，出现了电子开锁和密码开锁等新方式，将这种新技术运用到保险柜的设计上，后来信息技术和数码技术也被随之应用。各种新技术保险柜层出不穷，制作材料也不断更新，防火放水功能的保险柜备受顾客青睐。

传统保险柜设计以使用功能为出发点，并没有解决传统保险柜与现代家庭生活之间的矛盾。现代家庭生活中，保险柜不再是仅以防盗功能为主，更需要防水、防火等更有用的常见功能。

传统保险柜在设计方法和技术管理上都存在缺陷，导致人们忽略了保险柜的真正用途和功能，从而降低了人们对家用保险柜的需求量。在现代生活中，人们除了现金外，如邮票、古玩、合同、证书以及证券等珍贵物品，也是十分贵重的，更需要考虑存放和物品安全

问题。

2 现有保险柜存在的缺陷

2.1 管理技术缺陷

依然采用传统的开门方式开启保险柜，现在家用保险柜的摆放位置在每个家庭中都有所不同，保险柜的开启方式应该根据家庭摆放位置不同进行分析设计。用户购买家用保险柜时，要考虑保险柜的放置位置，这样可以使现有的家用保险柜与家庭装修风格相统一。

2.2 外观技术缺陷

国内保险柜多数是在设计生产过程中考虑厂家本身较多，对用户的需求没有更多的了解，所以目前保险柜产品外观相对传统，造型较差，不能很好地融入现代化的家庭装修格局中。尤其在颜色方面，比较陈旧暗沉，颜色方面的改进空间很大。传统的家用保险柜一般采用金属铸造为主，使得保险柜重量大，不易被偷盗。但是金属铸造的保险柜与现代家庭装修风格相矛盾，必须进一步改进。

2.3 功能问题

现代智能保险柜不仅是简单的防盗、存放现金以及贵重物品的用途，还要有防火防水等生活常出现的补救功能，实现存放纸质文件以及电子储存设备的功能，显然目前的保险柜存储功能比较单一、实用效率低，还要在技术设计和研发新项目上不断改进。

2.4 锁具问题

目前家用保险柜应用了机械锁具、电子锁具以及指纹锁具等，这些锁具都存在着缺点。机械锁具的密码使用如果出现错误从而会导致自己无法处理。指纹锁具是目前较高科技的锁具，在使用过程中的要求也比较高，手的温度高低、旱湿程度都会影响指纹辨别的准确性。电子锁虽然质量不断提高，但是电子锁具相比机械锁具可靠性较差。

3 智能家用保险柜的细致化设计建议

3.1 通过远程视频监控管理保险柜

在家用保险柜使用控制方面，智能化是重要的设计部分和研究重点。通过家用保险柜与电子移动设备相连接，对保险柜配有遥控器，将遥控系统安装在平板电脑和智能手机上，通过电子设备对保险柜进行视频和音频管理监控。可以对保险柜的使用记录进行随时查阅、回应和反馈，还可以通过视频、音频记录功能实现防盗系统智能化监控。

3.2 防盗、减重、实用、美观

现代保险柜主体一般采用全金属不锈钢结构，避免过多的设备暴露在外表，减少外部破坏的可能性。现有保险柜在设计中，为了避免保险柜被盗走，将保险柜固定在地面或者墙体上，外型小巧美观，形如家庭摆件，不占空间，采用永磁吸盘原理，在保险柜背面或内部装有永磁吸盘，只可以从保险柜内部打开永磁吸盘，从外部无法操作，改变了保险柜机械化外观的设计，将复杂外观转移到内部，外观不影响使用，增加了安全性，这种设计改变了传统保险柜的安装固定方式和锁控方式，增加了智能化模块的应用技术设计，无论是在结构设计方面还是在保险柜外观方面都有重大突破，比传统的保险柜有了很大的优势和市场竞争力。

3.3 移动终端设备和智能操控系统

随着电子设备的迅速发展，家用保险柜同其他产品一样，更多的利用在现代的网络通讯上，保险柜设计加入智能化元素与家庭网络链接在一起。保险柜的使用情况都可以通过手机同步反馈于用户，实现了控制保险柜进行自锁功能和自毁功能。为了提高安全性能，可以在保险柜内安装振动感应元件和热敏温度元件，在保险柜被强力冲击破坏和高温灼烧时，保险柜自动报警，必要时可以启动内部文件自焚装置，销毁重要文件盒

物品。

3.4 指纹与密码叠加使用

将指纹与密码结合使用，并非是简单的叠加设计，人的双手有十个手指可对应为密码键盘中的10个数字。对任意几个手指指纹按照顺序排列输入数字，系统确认密码正确后，可以通过小型电动马达旋转永磁吸盘开启保险柜门。整个保险柜门的密码开启和密码识别都在内部完成，外部无法操作，有效阻断盗窃行为。指纹顺序密码锁是一种全新的锁具设计，电子解密设备破解难度高，同时也会避免被陌生人偷获用户指纹，安全性高，实用性强。

4 结语

本文对智能家用保险柜进行设计研究分析，探讨了传统保险柜的不足和缺陷，提出了改进保险柜的合理建议，通过分析设计现代智能的全新保险柜对于家用保险柜的意义，提出了全新的使用管理方式和功能理念，在传统的方法和功能设计上，创新出更便民、智能、实用、安全的新型智能家用保险柜，更好地满足家庭生活和社会实际需求。随着智慧家庭和智能家具的推广和发展，传统的单一型保险柜已经满足不了现代家庭生活的实际需求，无论是在外观设计上还是在功能、安全、使用等方面都存在许多缺陷，这些问题都是我们需要解决的难题，通过科技的发展和社会的进步，相信未来的保险柜市场将更广阔。

参考文献

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[2] 赵晓玲.单片机在指纹保险柜中的应用[J].微计算机信息，2006，（7）.

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[4] 翟宏伟.基于物联网技术的智能家庭应用研究[D].北京邮电大学，2011.

家庭智能化设计篇10

传感器网络[1]、无线通信技术以及家庭计算机是智能家居系统设计的核心。智能家居是在家居设备数字化的前提下，以家庭网络化为基础达到家庭智能化的目标。家庭内部组网是将一个个家居子系统互联起来形成一个网络，实现设备节点间的信息交换和资源共享，使得智能家居系统成为一个有机的整体，本文从应用角度阐述了基于ZigBee无线通信技术的智能家居系统的现实意义。

1 ZigBee技术

ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低速率、低功耗、低成本、高可靠性的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输。无线网络技术的灵活安装及可移动性特点，使其越来越多地被应用于智能系统中。现有的无线通信技术主要有蓝牙、WiFi等，ZigBee 无线通信与它们相比如表1所示。

表1 ZigBee、Bluetooth和Wi-Fi比较

技术指标 ZigBee 蓝牙 Wi-Fi

网络节点 64000 7 32

传输速率（Mbit/s） 250 1 1

能耗 低 较高 高

工作频率（GHz） 2.4 2.4 2.4

通信距离（m） 10-75 10 100

2 智能家居系统

与传统家居系统孤立、静态、被动的特性相比，智能家居有三大优势：第一，是一个有机的整体。将家庭内部各子系统之间联系起来，并使家庭与外界联系起来；第二，是一个动态的系统。如人们忘记关窗，每逢刮风下雨便会担心，如果窗户能够动态的感应到天气变化，刮风下雨时可以自动关闭，人们便不会有这样的担心；第三，是一个能动的系统。系统不只是被动的接收控制指令，同时还会根据环境的变化和用户的习惯喜好自动做出相应的调整，从某种程度上体现出智能性。

智能家居系统一般包括3个部分，即家庭内部网络、家庭外部网络以及家庭网关[2]。用户可以利用智能终端、个人电脑等通过互联网、3G、GPRS等网络登录到家庭网关，进而通过家庭控制器（协调器）利用无线射频技术控制设备节点并接受来自设备节点传感器的信息。组建家庭内部网络使家里的电器、数字设备等联系起来，配置相应的协议使得各设备节点之间可以进行信息交换和资源共享。智能家居系统的总体架构如图1所示。

2.1 家庭网关的作用

家庭网关是用来实现基于ZigBee协议体系构建的家庭无线网络与外部的TCP/IP网络、GPRS、3G之间的不同协议转换的，完成不同网络体系的互联。从整个系统的结构上看，家庭网关是家庭内部无线网络与外部网络之间的连接点。

2.2 分布式家庭控制网络

在构建家庭网络的过程中采用基于ZigBee技术的分布式控制网络[3]。在这种网络中具有两个以上的控制器，这些控制器在网络中扮演着同样重要的地位，可指定其中的一个控制器作为总的网络协调者。因为各个控制器是平等的且每个控制器都有自己一定有限的工作范围，所以当一个控制器因故障无法正常工作的时候，只是影响了它管辖下的本地设备及相关的一些非本地设备的工作，不会导致整个系统陷入瘫痪而无法工作的状态。这既是分布式控制网络最突出的优点，也是非常符合智能家居控制的特性。

3 系统硬件设计

系统硬件的设计主要包括家庭网关和各设备节点应用模块的设计。

3.1 家庭网关的设计

网关的硬件设计是以 MPC850微处理器为核心构建的，根据智能家居的实际需求实现了以太网、RS485、USB 接口、RS232 等。具体的电路不同模块的设计包括Flash内存设计、串行接口设计、复位电路设计、时钟电路设计、USB接口设计和电源设计等部分。由于Flash和Boot ROM分别采用16位和8位口，Boot ROM连接WE0、Flash连接WE1。可通过RESET进行复位，系统上电时复位Flash和Boot ROM。以太网MAC采用MPC850模块的 SCC2。系统上包括以下几种复位源：MPC850内部复位、调试口复位、复位按钮复位、主电源复位。家庭网关是5V直流电源供电，当设备需要3.3V电源时，通过DC-DC将5V转换为3.3V。

3.2 各设备节点应用模块的设计

采用盛方SF-CC2430模块进行。SF-CC2430模块采用了德州仪器（TI）ZigBee射频芯片CC2430-F128，片上集成了高性能8051内核、ADC、USART等，同时支持 ZigBee协议栈。本文以窗帘自动化控制为例，简单介绍各设备节点应用模块的设计。该模块实现窗帘的自动控制功能，如图2所示。通过家庭控制器（协调器）主节点将来自于上位机（智能终端、PC）的步进电机控制指令发送到步进电机控制设备分节点，再由设备分节点控制步进电机的运行状态（时间、方向以及速度等）。

4 系统软件设计

只有在用户智能终端，如手机、个人电脑、遥控器等其他设备上进行应用软件设计，才能真正形成具有实际应用价值的整个智能家居系统[4]。本文以典型设备程序流程为例，讨论智能家居子系统软件开发的的主程序的运行流程。图3为家庭控制器的程序运行流程图。图4为设备节点的程序运行流程图。

5 结束语

提出基于ZigBee技术的无线通信技术智能家居的解决方案，完成了系统架构、硬件、软件设计，以电动窗帘自动控制、家庭控制器程序流程和设备节点程序流程为例详细探讨了系统硬件和软件的设计。

[参考文献]

[1]王雪.无线传感器网络测量系统[M].北京：机械工业出版社，2007：：37-324.

家庭智能化设计篇11

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：2095-1302(2012)05-0058-03

0引言

智能家居，或称智能住宅，在英文中常被称为Smart Home。与智能家居的含义近似的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家居（Electronic Home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Networking）、网络家居（Network Home）及智能家庭/建筑（Intelligent home/building），在香港和台湾等地区还有数码家庭和数码家居等称法[1]。

物联网时代的智能家居表现为利用信息传感设备（同居住环境中的各种物品设备松耦合或紧耦合）将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并与传输网络连接起来，进行监控、管理信息交换和通讯，实现家居智能化。智能家居系统一般包括智能家居控制管理系统、终端（家居传感器终端、智能控制器）、家庭网络、信息中心等。

与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，能提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间，还应由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至能够节约各类能源等。

物联网大潮下的智能家居行业在中国乃至全世界都有广阔的前景，是一个朝阳行业。就目前的发展趋势分析，预计在今后的几年内，全世界将有近亿的家庭构建智能、舒适、高效的家居生活[2]。

1推动智能家居示范工程建设

随着信息化技术的不断发展和国家政策的不断导向，面对智能家居的巨大市场，各行业中的领军企业均推出了具有各自特色的智能家居产品。例如，霍尼韦尔、海尔、三大移动运营商、有线运营商、国家电网等[3]，均在大大小小的物联网展会上出现智能家居应用展示的身影，全方位地宣传及真实场景的演示，使普通民众对智能家居有了非常直观的了解。但是，如果智能家居仅仅停留在应用演示上，而没有真正深入到普通群众生活中，不能真正为普通群众提供便利服务，就必然会丧失智能家居所产生的初衷，也就更谈不上推动社会的发展进步。

步入2012年以来，国家及各省、市级政府都着力推动物联网应用示范工程的建设。工信部制定的《物联网“十二五”发展规划》中明确提出开展面向社会管理和民生服务领域的物联网应用示范，重点支持公共安全、医疗卫生、智能家居等领域的物联网应用示范工程。发挥物联网技术优势，提升人民生活质量和社会公共管理水平，推动面向民生服务领域的应用创新”[4]。智能家居应用示范不仅是目的，更是手段，通过应用需求牵引，推动智能家居各项技术创新、标准研制和产业培育。在智能家居应用示范过程中，通过创新应用模式来构建与各类智能家居应用相适应的运营模式和市场化运作机制，形成一批模式新颖、机制灵活的成功案例和应用模板，并逐步向更大范围内规模化推广。

2家庭组网技术的选择

智能家居示范工程建设与智能家居应用演示有着本质的区别。应用演示主要用于展现各项夺人眼球的新应用、新产品，展现智能家居的创新发展思路。但是，智能家居示范工程建设却必须要求能够为普通民众提供实实在在的生活服务。家庭组网作为智能家居中的一项核心关键技术[5]，必然要根据应用演示和示范工程的目标不同而产生相应的变化，进而从不同的角度对技术进行研究和验证。

在各类展会上的智能家居应用演示中，具体组网技术的选择只需要能确保相应的演示效果即可。而在智能家居示范工程中，家庭组网技术需要针对如下几个方面进行研究验证后再进行选择使用。

2.1家庭安防

智能家居要能够真正为普通民众提供生活服务，就要从普通民众的具体需求出发，以民众的基本生活需求和感兴趣的业务应用作为选择技术实现手段的驱动力。在智能家居的发展过程中，运营商、家电厂商、IT企业等纷纷推出了丰富多样的智能家居体验应用，不断拓展智能家居所涵盖的内容。

家庭安防一般由两方面内容组成：家庭安防传感节点监控以及视频监控。其中，家庭安防传感节点包括门窗磁传感器、水漫传感器、烟雾传感器、燃气传感器等。家庭安防传感节点与家庭内部核心控制节点之间需要有信息的交互，由于交互信息数据量较小，提供窄带传输即能满足要求。而视频监控则要求传输视频流，对于数据传输速率要求较高，因而需要能够提供宽带传输。便利生活服务则是将后端服务平台提供的信息在家庭内部显示终端上进行展现，该项功能仅仅要求家庭内部能够接入到外部互联网即可。

可见，从普通民众对智能家居的需求出发，要求家庭组网能够同时满足宽带加窄带的网络传输能力。在组网技术中，有线组网技术均能提供较高的数据传输速率；而无线组网技术中，特别是一般设计用于设备控制、节点间通信的组网技术（如ZigBee、Z-Wave等），通常只具备较低的数据传输速率[6]；Wi-Fi、Bluetooth4.0、UWB等技术所提供的数据传输速率一般较高[7-8]。因此，要同时满足智能家居各项应用需求，往往需要结合多种组网技术，单纯依靠一种组网技术是无法达到全部目标的。

2.2家庭内部建筑结构

在智能家居应用演示中，展示厅通常都是设在同一平面的一块相对较小的敞开区域内的，因此，对于家庭组网技术的网络拓扑无需做太多要求。但是，智能家居示范工程是要在实际的居民家庭中进行建设，家庭内部的建筑结构必然需要纳入到网络系统设计的考虑范围之内。

家庭内部建筑结构根据房产开发商的设计可以有多种户型样式，而且住户也可能根据自身需求，在家居装修时对房屋户型结构进行一定范围内的更改。家庭内部不同房间内的节点设备之间需要进行通信，且各个房间之间都有墙体阻隔，因此隔墙通信对家庭组网技术也提出了一定的特别要求。

对于有线组网技术来说，若房屋尚处建造阶段或是内部装修阶段，则可以在墙体内布放相应线缆（电力线、同轴电缆、以太网线等）来实现隔墙通信。而当房屋已经建造并装修完毕后，有线组网就会存在两种方式的问题：其一，如果不考虑在墙体内重新布放线缆，则需要通过已布放的线缆来进行信息传输。通常在家庭内部装修时，只有电力线布放的范围最为广泛，能够覆盖到整个家庭的各个房间角落，但是电力线组网传输较容易受到外界环境及电器设备的影响（比如劣质电源适配器的影响）。其二，如果考虑在墙体内重新进行线缆排布，则需要破坏已有的建造装修成果，成本较大。

可见，针对已建造装修完成的房屋，采用无线技术进行组网较为合适。但是，无线组网技术在家庭内部会受到墙体影响，传输信号会逐步衰减。因此，需要设计采用合理的网络拓扑结构来保证无线信号的传输质量。在众多无线组网技术中，ZigBee技术所设计使用的树形网络路由器节点[9]、Bluetooth技术所设计使用的散列网桥节点等，均能够用来解决家庭中隔墙传输信号的中继问题[10]。

2.3技术发展成熟度及产业化规模

智能家居示范工程的建设就是为了能够打造智能家居产业链，建立商业运营模式，并在以后能够进行智能家居的大规模推广。受此建设目标的驱使，在不同于智能家居应用演示中，可以采用最前沿的家庭组网技术，在智能家居示范工程建设中，必须要针对家庭组网技术的发展成熟度、产业化规模化支撑等进行评估。

以无线组网技术为例，Z-Wave从设计之初就专用于家庭自动化领域，包括照明控制、读取仪表（水、电、气）、家用电器控制、身份识别、门禁窗禁防盗、预警火灾等。与ZigBee相比，Z-Wave的工作频段干扰少、功耗低、设备激活时间短[6]，但是，Z-Wave最为明显的劣势就是无国际标准作为技术根基，不利于发展推广，且芯片供应商短缺。据了解，在国内进行Z-Wave模块开发的技术提供商屈指可数。可见，智能家居示范工程建设并不适宜采用Z-Wave技术进行家庭内部组网。

以有线组网技术为例，G.hn家庭联网标准已经于2010年6月正式获得ITU批准通过。G.hn的设计初衷是要解决既有有线组网技术的问题，透过家庭内部既有的同轴电缆、电力线和电话线，以1 Gb/s的速率传输数据，并促进周边媒体的共存，更强调以低功耗的电源管理，来促进家庭网络中智能型装置的应用[11]。ITU已于2011年12月了更完善的G.hn标准，据业内人士预计，搭载G.hn方案的机顶盒、家用网关等产品将于2012年上半年登场。可见，虽然G.hn家庭联网标准能够兼容家庭内部既有的电力线、同轴电缆及电话线，可使家中各类设备无缝互连，同时支持数据传输、高清视频、语音服务、共享服务等所有家庭多媒体业务，但是，G.hn芯片问世时间尚短，很多针对标准的研究还仅仅停留在技术理论层面，市场化成本因素等还无法进行准确估计。鉴于搭载G.hn方案的产品距离规模化应用尚有一段时日，G.hn组网技术同样并不适用于当前的智能家居示范工程建设。

2.4系统的扩展性

在各类展会的智能家居应用演示中，一旦布设好一套智能家居系统，那么，在整个展会期间，基本不会再对该系统进行任何升级和更新操作，而只需确保系统的稳定运行即可。

但是，在智能家居示范工程建设过程中，家庭住户的需求通常是会发生改变的，例如家中增添了一些全新的设备或是对原有设备提出了新的功能控制要求等。随着科学技术的飞速发展，我们无法预计到，在半年之后、一年之后会出现具备何种功能的日常家居设备。若要在已建设好的智能家居系统中能够便捷地纳入这些全新的家居设备，则要求智能家居系统，特别是家庭网络要具备良好的可扩展性。对于家庭网络的核心控制节点而言，具备可扩展性尤为关键。原因是一旦家庭内部新增了一类全新的家居设备，并且要求该类设备节点能够与核心控制节点进行通信，那么就必然会产生两个方面的要求：一是核心控制节点要进行升级更新，增加控制新设备的相应功能；二是设备节点在经过配置后加入到已有的家庭网络中。在上述两个方面要求中，核心控制节点升级更新的效率将会直接对建设单位的运维成本以及家庭住户的感知体验产生影响。

通过对现有ZigBee组网产品学习研究的结果显示，新入网设备节点所需要的配置工作量相对较小，工程实施人员在10 min左右即可完成相应的配置工作；但是，对于核心控制节点的升级更新，目前尚无比较好的方案，而仍需要通过主程序升级来实现，工作量相对较大。如何保证智能家居系统能够具备优良的可扩展性，如何使家庭住户新购置的家居设备能够方便地加入到家庭网络中并接受控制，这些都是需要进一步研究探讨的问题，也是智能家居应用示范工程建设过程中所必须要考虑并解决的问题。

3结语

综上所述，在智能家居示范工程建设中，针对家庭组网的问题，不仅要从家庭组网技术本身来进行理论分析，更要从示范工程的实际需求与后续运营维护升级的角度来考虑。通过选择合适的家庭组网技术进行组合，打造满足各类通信要求的家庭网络，实现家庭内部区域的全覆盖，从而为智能家居各项业务应用的开展提供坚实的网络通信基础。

参考文献

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家庭智能化设计篇12

引言

智能建筑起源于20世纪80年代初的美国，经过短短几十年的迅猛发展，已在世界各地逐步普及。近几年来，随着计算机的普及和建筑电子产业的发展，人们对居住环境要求的不断提高，智能化的住宅不仅成为房地产开发商投资的重点，而且也是人们购房的新热点。智能化住宅将成为21世纪的概念住宅。

当代中国智能化住宅的实现方式

近年来，随着计算机技术的高速发展和人们对居住环境要求的不断提高，“智能”的概念也进入到了住宅的建设当中。人们在选择住宅时，除了满足基本居住需求外，越来越注重绿色、环保、节能、智能控制等先进理念。与此同时，将PC、打印机、家电和安全系统等设备连续起来，使其成为一个互通信息、协同工作的家庭网络也在普通家庭日益普及，国内相关企业的产品技术也日臻成熟，在这种趋势下Lonworks总线技术以及在此基础上的家庭控制系统也应运而生。

在我国，住宅智能化、网络化已经成为一种趋势，国家智能建筑委员会推荐的基于Lonworks总线技术无疑成了其中的首选。小区智能化是一个综合性系统工程，要从其功能、性能、成本、扩充能力及与现代相关技术的应用等多方面来考虑。不仅要考虑到系统初期建设的投资成本，更要考虑到系统在未来运行的实用性、可操作性，以及系统的运行与维护的成本。所以，在小区各项系统的设计选型时要全面考虑各个方面的因素，选用技术成熟，可靠性高并且有较好性价比的产品是至关重要的。

智能小区系统可以通过LonWorks技术互联成一个整体，使智能小区管理中心能集中管理，分散控制。运用LonWorks技术可以很容易地实现智能化住宅的所有功能，网络结构可以采用自由拓扑结构，布线容易。对不同系统的功能要求，对网络结构无需作任何修改，只需对LonWorks节点编写相应的程序，将其直接连接到控制网络上，使得整个智能小区具有很强的可扩展性。早期可以使用一些基本的功能，以后根据需要不断地增强系统的功能。

基于这样的需求，采用LonWorks技术所设计的家庭智能管理控制系统比较适合用于多表远传、安防、消防探测、紧急救援、家电控制、公共设备监测控制、车库管理、小区一卡通消费等各方面。基于LonWorks技术上的家庭网关将在不久的将来成为住宅智能家居的首选。

未来智能住宅就在“家庭网关”

伴随网络技术的发展：网络系统由窄带向宽带发展，进而步入家庭。新技术新产品的日新月异，网络化、自动化的家居系统不再是一幢被动的建筑，相反，成了帮助主人尽量利用时间的工具，使家庭更为舒适、安全、高效和节能。

家庭网关功能 转贴于 家庭网关特点

模块化、可独立式设备

系统分别按功能独立设计模块，安装时可以选择部分功能模块，也可以分步骤安装，这种功能结构不仅适合小区而且同样适合别墅安装，把家庭引入网络化环境。

设备兼容、分步实施

网关具有很好的扩展性、配置的灵活性和易操作性。用户可面对现实，立足现在，先满足当前的基本需求，然后再根据需要进行扩展。以后随着经济条件的不断改善，再购买新的模块产品并连接到该平台，分步实现高级智能家居功能。

可兼顾大量存在的非智能家电

考虑到目前家庭里已经大量存在的非智能家电，这种兼容性所带来的好处是明显的。

方便将来需要通过电视上网的用户

由于网络功能强大，因而将来通过电视实现上网的家庭可以通过电视来监控家居状况。

适合于智能家居的DIY

智能家居有一个重要特点，就是个性化定制。与选择家庭装修、家电设备、衣物和玩具一样，家庭网关模块的选配和安装也需要用户自己的参与，因此DIY将是未来智能家居发展的方向。

家庭网关优势

以计算机网络平台为基础的家庭网关系统具有以下优点。

第一，提供优秀的兼容性和扩展性。

各种模块接口能协调管理照明、控制、娱乐、安全、电话等多种系统，用户可以按照住宅或经济实力来定制智能家居环境，轻松添加新的子模块。

第二，智能家居信息平台可以提供高级控制特性。

允许用户通过简单的操作来定时控制设备、灵活地规划和更改控制流程、实现组合控制和条件控制等。

第三，操作界面友好，无须专门学习即可轻松掌握

通过清晰明了的智能家居管理界面，用户可以方便地对电视机、DVD/LD机、功放、空调等多种设备集中进行单功能控制或组合控制，将多种家用电器设备的一系列动作包含在一个组合按钮中，可以完成多种家用电器的操作。由于所有的控制均可自行定义，因此组合控制流程可以根据实际需要，自由地进行调整和改变。即使出差在外，也一样能通过电脑实时、实景地监控家居的安全情况，解除了后顾之忧。

探索将来

但是，智能家庭网关操作平台目前还存在一些问题。首先是技术标准目前还不完全统一；其次，宽带网运营商、接入商、增值服务商、宽带设备与宽带应用软件生产商、物业管理商等一系列商家的配合还尚需时日；第三，这种网络化平台难以兼容目前家庭里日益出现的各种新型信息家电。因此，其大规模的推广使用还需更多生产制造商和系统集成商的合作。

未来家居发展的指导思想

首先应更加强调“以人为本”的思想。

小区建设在未来将逐渐深入到建设智能化家庭。比如使小区居民可以在家实现更加广泛的“电子货币”交易或网上购物、网上医疗诊断、参观虚拟博物馆和图书馆、点播VOD家庭影院等。

其次“节能环保”的思想。

环保是21世纪的重要主题，所以未来小区建设将更多考虑环保问题。主要体现在小区住宅能源的供应上，要本着节能的原则，让小区设施在成为服务环节中一员的同时，使小区居民、小区设施、小区环境高度统一、和谐，融为一体。

参考文献

奠基未来(一) -智能家居的中央处理平台，《计算机世界报》 第21期 B5、B6