3层别墅智能家居课程设计.docVIP

1 绪论21.1 系统概述21.2 设计原则21.3 设计依据31.4 设计思想42 别墅智能化设计方案52.1 可视对讲子系统设计52.2 远程智能抄表系统设计62.2.1 系统功能62.2.2 分配方案与计算72.3 背景音乐控制系统设计72.3.1系统功能82.3.2分配方案与计算82.4 安防报警系统的设计92.5 周界防范及视频监控系统设计92.6 窗帘自动控制系统设计92.6.2 分配方案102.7智能照明控制系统设计112.7.1系统结构112.7.2系统功能112.7.3分配方案112.8 温度控制系统设计122.8.1系统结构122.8.2分配方案123设计总结134 参考文献141 绪论1.1 系统概述 智能家居又称住宅智能化，是智能建筑的重要哦组成部分，它随着科技的高速发展和人们生活要求的不断提高应运而生，成为21世纪的热点技术。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统，该过程（系统）利用先进的计算机技术、网路通信技术、综合布线技术构建与家居生活有关的各种子系统，并将其有机地结合在一起，通过统筹管理，将家居的被动静止结构转变为具有动智慧的新形态，为住户生活提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部、使用者与家庭环境之间保持信息交流畅通，优化人们的生活方式。 典型智能家居的系统组成：家庭网关、x10控制系统、电动窗帘与门窗系统、中央水处理系统、家庭多媒体系统、家庭布线系统、可视门禁系统、安防周界系统、环境温度控制系统、智能背景音乐系统、av视频共享系统、新风吸尘系统、中央空调、太阳能系统和视频监控系统等，其中家庭网关是智能家居系统的通信管理单元和子系统控制中心，在家庭网关通信管理体系下，可构建家庭网络通信系统。智能家居系统包括视频监控系统、太阳能系统、背景音乐系统、门禁可视对讲系统等，可依据用户需要进行裁剪，融入智能家居系统，并扩充其功能体系。 通过采用上述功能系统，实现家居智能化和自动化。相比传统家居而言，智能家居通过采用全新的3c技术（computer communication control technology)，提供了全方位的信息服务，赋予了家居生活安全、舒适、节能的特性。1.2 设计原则（1）功能需求。智能家居注重满足人们在方便性和舒适方面的需求，如：遥控功能（遥控控制家居范围内所有的灯，窗帘及其它电气设备），网络化控制，场景控制，本地控制等。（2）高性价比。在系统设计中要充分考虑系统的性能和价格的要求，使系统在较低成本的条件下，尽可能满足用户需求。（3）通用性。目前所有的智能家居技术都处在于发展阶段，所以系统设计时，要注意选择兼容性好，符合国际通用协议的技术。（4）兼容性和可扩展性。随着智能家居技术的不断发展，会有越来越多的家居智能化产品和技术诞生，因此，在智能家居系统的设计之初，就必须考虑系统未来的兼容和发展。（5）布线简洁。易于安装，符合大多数人的习惯。（6）安全性。包括所进行设计运行过程的安全性和耐久性。基于以上原则，才能设计出一套完整的智能家居系统。1.3 设计依据设计依据主要有以下:全国住宅小区智能化技术示范工程建设要点与技术导则住宅小区安全技术防范综合报警服务系统设计导则全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则社会公共安全标准汇编防盗安全门通用技术条件（gb17652007）民用建筑电气设计规范（jgj/t162008）安全防范工程程序要求（ga/t751994）家居布线标准（tia/eia570a）计算机软件开发规范（gb85661988）电气装置安装工程施工及验收规范（gbj2321982）建筑智能化系统工程实施与验收规范（db32/3661999）建筑智能化系统工程评估标准（db32/t3671999）电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（gb501682006）智能建筑设计标准（gb/t503142006）国际综合布线标准（eia/tia568、569、570）楼宇对讲电控防盗门通用技术条件（ga/t722005）入侵探测器通用技术条件（gb10408.11989）防盗报警控制器通用技术条件（gb126631990）建筑物防雷设计规范（gb500572007）建筑电气工程施工质量验收规范(gb503032003)1.4 设计思想根据别墅业主的要求，在别墅智能家居设计中需要实现以下功能： 周界防盗及监控功能； 智能灯光控制； 主要活动区域的背景音乐功能； 电动窗帘控制； 烟感及燃气泄露感应报警功能； 三表抄送系统；可视对讲系统；电热水器及空调远程控制。2 别墅智能化设计方案 该别墅分为三层，一层分为卫生间、客厅、餐厅，厨房；二层卧室3间，客房2间，卫生间2间；三层分为书房、健身房、卫生间、卧室2间。2.1 可视对讲子系统设计对讲门禁系统是指采用现代电子技术和通信技术在小区、大楼或住户的出入口对人员的进出实施放行、拒绝、记录和报警等操作的整套电子自动化系统。在此别墅庭院入户大门安装1台可视门口数码主机，一层客厅安装1台大分机，其余卧室安装视频对讲小分机5台。（1）室内分机（免提）室内分机是安装在住户室内的一个控制中心，它接收各种信号如门前铃呼叫信号、烟感探测器等传来的警情信号等，经过处理，向各执行设备发出命令信号如开锁、报警等，还有通过层间分配器和联网器等设备与外部通信等功能。（20）层间分配器用于连接室外机与室内机的设备，它连接着室外机与室内机的总线，给室内机提供电源，负责切换室外机与同一层的不同室内机间的音视频通道。同时它还隔离着室外机与室内机，具有电源、总线及音频的短路保护功能。（3） 联网器联网器是小区可视对讲系统的联网设备，实现各单元（大楼或别墅）和管理中心、小区门口的联网。（4） 室外主机室外主机安装在大楼门口，所以也称为大楼门口机。室外主机具有呼叫住户、呼叫管理中心、密码开锁、刷卡开门和刷卡巡更等功能。当同一单元具有多个入口时，使用室外主机可以实现多出入口可视对讲模式。（5） 管理中心机接收各室内分机的报警呼叫信息，识别报警区域及发出报警信号的住户的房门号，监视来访者的情况，另外，管理中心也可以向各住户发出呼叫、对讲、联网管理等功能。（6） 通讯转换模块通讯转换模块用于连接不同的rs232/rs445/can网络，通过rs232电缆将pc与智能楼宇设备进行连接，将智能楼宇设备中的can信号转换为计算机能识别的信号类型，使用户通过计算机能对智能楼宇设备进行监控与控制。2.2 远程智能抄表系统设计2.2.1 系统功能远程智能抄表系统是一个近年来发展迅速地新技术，利用水、电、气三表对能源、资源消费状况进行计量和管理，并为收费提供依据。智能抄表硬件系统由智能仪表、终端（采集器）、集中器、局域网网关和远程抄表主机构成。（1） 智能仪表功能。智能仪表是由普通水电气表改装设计的。在普通表内安装磁感应探头，将表盘转到圈数转换为电子脉冲信号，通过rs485总线上行至终端，由终端进行采集。智能表仪在实现准确抄表的同时，必须设计手动和自动校表功能。智能仪表和rs485总线构成系统的检测部分。安装。智能仪表安装于水电气的进户端。由于进气和进水端都设计在厨房，因此，气表和水表都安装在厨房，电线进户端在门口走道位置，因此，电表安装在于门口位置。终端和集中器安装于智能家居控制箱中，从三表引出的rs485总线连接至控制箱内终端输入口，并由终端获取脉冲信号。（2） 终端（采集器）功能。终端的主要功能在于采集脉冲信号，并通过换算获取三表信息。终端以低功耗单片机为控制核心，终端内设有存储和缓存单元，可以对获取数据进行存储和发送缓冲。采集器除了主要采集和传输功能外，还设计有对三表进行状态检测的软件系统，自动和手动软件校表以及看门狗电路等附加功能，用于使系统稳定运行。安装。终端安装于控制箱内，与三表（水、电、气表）和集中器采用rs485连接。并使用三表系统统一规格的12v直流供电。（3） 集中器功能。集中器用于获取来自终端的数据信息，并起到将rs485协议转换为rs232协议的控制网网关作用。对于上行通信而言，集中器接收远程抄表主机的控制命令，并将从终端获取的数据向远程抄表主机传送。集中器的主要功能在于将数据集中管理并建立上位机和检测部分设备的通信。安装。集中器和终端一样，安装于控制箱内。集中器采用rs485总线与终端相连，同时采用rs232总线与网关串口相连。（4） 网关功能。家庭内部控制网络至以太网协议转换功能。局域网网关将rs232协议进行处理封装，通过internet将数据向远程抄表主机发送。远程主机也可以通过网关，采取相应指令操作，进行抄表工作。安装。网关同样安装于控制箱内。一端采用rs232总线与集中器相连，另一端采用rj45接口进入以太网近户端。（5） 远程抄表主机功能。使用实时抄表软件，对用户实时抄表；使用数据库，存储管理用户抄表数据信息；家庭用户数据通过网关上传至internet，水、电、气公司远程抄表主机(服务器),将抄表数据累计并进行费用计算，产生用户费用清单。远程抄表主机还可以对各户抄表系统进行状态检测，及时排除系统故障。安装。远程抄表主机是水、电、气公司对外地网络业务服务器，无需用户安装。2.2.2 分配方案与计算厨房：气表和水表各一个。控制箱：电表，集中器，终端。2.3 背景音乐控制系统设计智能家居背景音乐系统主要由三部分组成：音源部分、控制部分、放音部分。2.3.1系统功能 1)高保真立体声音质，采用 dsp 数字信号处理，内置特别针对家庭背景音乐设计的音频处理软件。 2)任一房间开启系统、切换音源、选择歌曲、调节音量，无需为打开主机而跑到客厅，也不用拿着遥控器到处跑，就像开关电灯一样简单。 3)各房间单独调节音量，32 级电脑调音。 4) 内置调频收音模块，各房间通过控制面板选择电台。 5)内置mp3 模块，通过电脑的usb 接口下载最新音乐。 6)各房间独立切换三种不同音源：dvd、fm 和mp3，各房间同时播放不同音源。 7)不同房间可以自由选歌，再也不用为了跳过不喜欢的歌曲跑到客厅按遥控器了。 8)定时功能。例如：早上 7:00 主卧背景音乐自动打开，播放电台新闻，唤醒主人，一边洗涑，一边听新闻。 9）可以与其他智能家居系统集成为一个完整系统，实现触摸屏、电脑、pda 控制背景音乐及其他系统，例如在离家模式下自动关闭所有灯光和音乐，在party 模式下灯光自动调节到预设状态，音乐同时响起。2.3.2分配方案与计算客厅：为了突出家庭影院的效果，可在前后各安设2件壁挂扬声器；总计4个。餐厅：由于顶部中央有灯，不宜装吸顶扬声器，影响美观，可在两面墙壁各安设1件壁挂扬声器；总计2个。卧室与客房：由于房间会放柜子等家具，因此不宜安装壁挂扬声器，又因顶部中 央有灯，可在角落各安设1个吸顶扬声器。总计7*2=14卫生间：此设计采用各安设1个吸顶扬声器。总计4*1=4健身房：安设2个壁挂扬声器。书房:1个吸顶扬声器。其次，在控制方式上，每个有扬声器的房间都应设有手动和红外两种控制面板。另外，对于客厅及卧室，由于需将电视的声音信号进入背景音乐系统，需在房间的电视附近安设音源控制接口，其它房间不设。2.4 安防报警系统的设计 安防报警系统作为智能家居系统的一个重要组成部分，能够实现对家庭设防状态下，紧急按钮报警、红外报警、烟感检测和紧急状况阀门的控制，所有报警信号上传至管理中心报警主机，进行实时的监控，小区安防人员可以使用对讲系统询问报警原因，并及时处理紧急报警事件。 根据房间功能与窗户所在位置不同，来确定红外幕帘、手动报警和煤气探测器的位置及数量。有窗户的房间将红外幕帘设置在窗边，当有警情发生时红外幕帘出发报警器。对于普通功能所有房间设置手动紧急报警按钮，在有紧急情况发生时可以在最短距离最快速度进行报警，将危险降低。在厨房煤气关口设置煤气探测器，当煤气浓度过高向报警模块发送信号，随即报警模块向管理中心发出报警信号，并向煤气紧急切断阀发出控制信号，迫使燃气紧急切断阀切断燃气，同时蜂鸣工作。2.5 周界防范及视频监控系统设计（1）周界防盗系统 庭院墙上安设2个主动红外对射探测器。 （2）外围监控 在别墅四个拐角安装4部红外摄像机，主人可以通过视频共享系统在任意房间随时观看监控图像。（3）室内监控室内视频监控为用户提供远程监控管理，可以远程实时监控家庭内部状况，避免突发事件，保障家中老人、小孩的安全。本设计中在客厅安设一台半球摄像机，一台硬盘刻录机以及一台液晶电视。2.6 窗帘自动控制系统设计窗帘自动控制系统可以使家居生活更加舒适，当家中多日无人时，窗帘自动控制系统将自动检测白天和晚上，晚上窗帘自动关闭，并使照明灯亮两小时，白天窗帘自动拉开（表示家中有人）。当遥控失灵时，可通过手动开关来控制窗帘的开和关。窗帘自动控制的硬件系统由窗帘控制器、窗帘执行器、直流电机、限位开关组成。2.6.1系统功能（1）窗帘控制器。功能。窗帘控制器采用手动控制、红外控制是为了方便操作，而手动控制的目的在于满足系统的可靠性要求。控制器采用系统电源模块提供的27v直流电源。安装。窗帘手动控制器安装于墙面，通过总线与执行器相连，为执行器提供控制信号。红外控制的接收器也采用同样地安装方式。远程控制需要外网网关的配合，网关安装于控制箱内，内网端口挂接在scsbus总线上，外网端口与internet相连接。（2） 窗帘执行器。功能。执行器采用四路方式，控制窗帘的打开、关闭和停止。执行器采用直流27v供电，向窗帘电动机提供控制信号，操作电动机动作。执行器可通过改变控制选择模块对窗帘的控制动作进行选择，以满足用户操作的个性化需要。安装。窗帘执行器安装于控制箱内，控制信号输入端与scsbus总线相连，输出端与电动机的控制引脚相连。（3） 限位开关和直流电机。功能。限位开关用于限定窗帘的活动范围，使得窗帘电动机在到达指定位置后自动停止。限位开关也可以起到保护电动机的作用。直流电动机采用电压正反转控制带动窗帘的运动。安装。限位开关和直流电动机配套安装于窗帘的活动轴部分，采用外部供电。直流电动机的控制信号通过总线与执行器相连。2.6.2 分配方案根据房间功能不同和窗户个数来确定自动窗帘的数量。每组窗帘自动控制系统需安装一个手动窗帘控制器和红外接收器。一个红外遥控器可以通过红外接收器控制所有电动窗帘。除去厨房，其余各房间均需呀安装自动窗帘，则需15个。2.7智能照明控制系统设计智能照明控制系统是智能家居系统的一个子系统，随着科技的进步，人们对照明灯具的科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。此外，智能照明控制系统可以不再依赖于楼宇设备自动管理系统而独立运行。它不仅可以实现开关控制和调光控制，还可以预设许多灯光场景，根据时间、场所的功能、室内外照度自动调整场景。2.7.1系统结构智能照明控制子系统主要由三部分组成：灯具控制器，灯具执行器以及灯具。（1） 灯具控制器。系统的控制器有以下几种：单路灯光控制器、两路调光控制器、四路调光控制器和红外控制器。（2） 灯具执行器。系统的执行器有以下几种：单路灯光调节器、两路调光器和四路调光器。（3） 灯具。灯具主要选调光灯具和市面常见的照明灯具。2.7.2系统功能（1） 集中控制和多点操作功能。（2） 软启功能，灯光明暗调节功能。（3） 全开全关和记忆功能。（4） 控制方式的多样性。可用单路灯光控制器、两路调光控制器和四路调光控制器。2.7.3分配方案客厅：在电视墙顶部安装4盏调光灯，突出家庭影院气氛，手动的控制器安装在 沙发附近的墙上，方便控制，红外接收器安装在正对沙发的墙上。餐厅：四角安装4盏调光灯，一个红外接收器，一个手动控制器。房间：每个房间（包括卧室）安装一盏普通灯具，每个灯具通过单路灯光控制器来控制。卧室: 每个卧室各安装2盏调光灯，一个两路灯光控制器，一个红外控制器。主卧与客厅：还安设场景控制器，出门和睡觉时可以方便实现全部灯具的关闭。2.8 温度控制系统设计温度控制系统为用户提供舒适的个性化条件。控制系统根据个人需要设定温度值，每个房间或区域可进行单独的温度管理。同时，由于自动优化的温度控制，系统可起到节能作用。2.8.1系统结构智能家居温度管理系统由温度传感器、温度管理中心、执行器、通信通道、温度控制终端构成。（1） 温度管理中心进行场景设置和控制终端启停温度点设置。是控制系统的核心部分，采用嵌入式软硬件设计，可对设定温度和检测温度进行比对，确定温控终端的启停时机和工作状态。（2） 温度传感器为温度管理中心提