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XXXXXXXXXXXXX论文题 目 浅谈智慧城市之智能家居 学员姓名 指导老师 班 级 二一二年八月摘要随着国家智慧城市建设的发展和人们对物质生活水平的要求的不断提高，人们对生活的健康、安全、高效、便捷等要求也越来越高。同时人们对家庭住宅观念发生了巨大的改变，智能家居将成为智慧城市中现代化住宅的发展趋势。智能家居的基本目标是：将家庭中的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连接到一个家庭智能化系统上进行集中或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设备与住宅环境的协调。本文先介绍了智能家居的优势，也就是解决了传统家居的瓶颈问题。本文重点论述了智慧城市背景下智能家居系统的系统组成和功能特点两个方面。详细介绍了智能家居环境、智能影音娱乐、智能低碳节能、智能宽带网络、智能家居安防，并在此基础上对智能家居的功能特点做出了进一步的阐述。关键词：智能家居 智慧城市 远程控制目录前言1一、绪论21.1智慧城市概述21.2 智能家居概述2二、智能家居的优势3三、智能家居的系统组成53.1智能家居环境53.2智能影音娱乐53.3智能低碳节能53.4智能宽带网络63.5智能家居安防6四、智能家居的功能特点7五、智能家居系统技术发展趋势9六、总结11前言近年来，随着物联网和云计算等信息技术的迅猛发展，城市智慧化已成为继工业化、电气化、信息化之后的“第四次浪潮”。建设智慧城市，是当今世界城市发展的前沿趋势，是转变经济发展方式、提升城市功能品质、更好地保障和改善民生的重大举措。智慧城市的发展受到国家政府的高度重视，“十二五”期间国家将投入大量的资金进行智慧城市的建设。智能家居是智慧城市发展中非常重要的一部分，随着智慧城市的发展，智能家居已经成为现代生活中的热门话题，它将给住宅领域注入新的概念。智能家居是一个以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境。它的研究与设计将优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增加家居生活的安全性、舒适性，甚至合理控制各种能源的使用。智能家居的基本目标是将家庭中各种与信息相关的同学设备、家用电器和家庭安装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或者异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设备与住宅环境的协调。一、绪论1.1智慧城市概述2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的理念；2009年8月，温家宝在中科院无锡高新微纳传感网工程技术研发中心考察时，提出了“感知中国”；2010年，IBM正式提出了“智慧的城市”愿景，希望为世界和中国的城市发展贡献自己的力量；我国“十二五”计划提出发展智慧城市的建设。城市智慧化已成为继工业化、电气化、信息化之后的“第四次浪潮”。智慧城市是以互联网、物联网、电信网、广电网、无线宽带网等网络组合为基础，以智慧技术高度集成、智慧产业高端发展、智慧服务高效便民为主要特征的城市发展新模式。智慧城市的概念：指充分借助物联网、传感网，涉及到智能楼宇、智能家居、路网监控、智能医院、城市生命线管理、食品药品管理、票证管理、家庭护理、个人健康与数字生活等诸多领域，把握新一轮科技创新革命和信息产业浪潮的重大机遇，充分发挥信息通信（ICT）产业发达、RFID相关技术领先、电信业务及信息化基础设施优良等优势，通过建设ICT基础设施、认证、安全等平台和示范工程，加快产业关键技术攻关，构建城市发展的智慧环境，形成基于海量信息和智能过滤处理的新的生活、产业发展、社会管理等模式，面向未来构建全新的城市形态。1.2 智能家居概述智能家居又称智能住宅，英文名称为“Smart Home”。是指利用先进的计算机技术、网络通信技术、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。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家庭生活空间；还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互功能，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，增加家居生活的安全性、舒适性，甚至合理控制各种能源的使用。二、智能家居的优势从上个世纪开始，可持续发展与低碳环保已经成为世界各国关注的焦点，由于工业的高速发展，地球上的可用能源在这百年之中急速下降，有些甚至面临枯竭，因此，节约能源，或者说是能源的高效最优化利用成为了各国的研究重点，而绿色节能产品也成为了市场的主流产品，受到众多消费者的青睐。在这样的大环境下，众多企业同样在寻找更加节能的办法。目前，传统家居中的家用电器，虽然大部分实现了红外摇控功能，但电器在待机时内部依然在工作耗电。如电视机，当其红外摇控关机时（即待机），其实只是显像管等几个主要部件停止了工作，其它无器件依然在工作耗电。使无器件老化，降低了家用电器的使用寿命。智能家居产品，摇控的是家用电器的电源开关终端。既实现了节约电能和节约了开支，又能使家用电器不易老化，延长了家用电器的使用寿命，一举两得。智能家居中的开关、插座和传统家居的有哪些不同，为何更加安全可靠？智能开关与插座内部拥有最多可达 160 多个电路、6000 多个程序、微电脑、继电器、天线等组成。可见无论内部结构还是实现的摇控功能都与普通开关、插座有很大的差别。智能开关在手动功能上，将传统强电手动控制，使手动开关更加安全。另外，用摇控器摇控家用电器和家庭照明，同时也避免了传统手动开关与拔插座因漏电引发的触电事件的发生，对老人、小孩更加适用。冬夏季节，因为取暖器和空调的使用，不仅大量消耗了电能，同时也会排放出大量空气污染物，对于环境产生破坏。而通过物联智能家居，就可以对家中的环境结合室外环境进行智能控制，随时调整空调、取暖器等设备的功率，一方面不会让人体因为持续的制冷、或者说制暖产生不适，另一方面节约了电能、燃气，同样，低功率运行也能减少氟化物以及二氧化碳等气体的排放，减缓电器元器件的老化，延长电器的使用寿命。而智能家居对于家庭照明系统的控制，更是能够最大限度的节约能源，比如说，“离家模式”的设置中，会将家中的门窗、电灯，以及除了电冰箱以外的电器全部切断电源，平时使用的时候，也会通过对自动窗帘的控制，结合自然光强度，调整室内灯光的亮度，在保证室内明亮的同时，降低灯具的功率。另外，在特定的情况下，调整灯光的亮度，一方面增进生活情趣，营造合适的气氛，另一方面，也能达到低碳节能的目的。对于储藏室、卫生间等地点，更是可以人来灯亮、人走灯灭，更加省事节能。以前，人们对于低碳节能的看法，往往是通过电视媒体上的宣传，比如说，什么地球一小时，不使用洗衣机烘干功能、不行或是乘坐公交地铁取代私家车、出租车等等，很多人一开始或许有这样的热情，但是各种家电买回来就是要用的，总不能买回的全自动家电，还要将部分功能闲置，这也是一种资源浪费。而物联智能并不需要强行改变人们的生活习惯，如同一个隐形的管家一般，为用户拾漏补缺，让用户不知不觉之中，就能在享受舒适的高品质生活的同时，就能看到家庭耗电、乃至燃气消费都会降低一个可观的数字，让绿色节能不至于成为一个空话。三、智能家居的系统组成3.1智能家居环境通过协议标准互联或加装控制器和执行机构对室内灯光、空调、窗帘等进行开关、控制或调节，实现触摸化、一键式的集中管理、控制、遥控和互控。典型功能有：一键开关灯、空调启闭、窗帘电动控制、居室互控、远程开关、离家远程遥控、外出巡检等。3.2智能影音娱乐背景音乐：简单地说，就在任何一间房子里，包括客厅、卧室、厨房或卫生间，均可布上背景音乐线，通过1个或多个音源，(CD/TV/FM/MP3 音源)可以让每个房间都能听到美妙的背景音乐配合本公司的AV影视交换产品，可以用最低的成本，不仅实现了每个房间音频和视频信号的共享，而且可以各房间独立的遥控选择背景音乐信号源，可以远程开机、关机、换台、快进、快退等，是音视频、背景音乐共享和远程控制的最佳的性价比设计方案！视音频会议：通过四通八达的互联网，在家里的任何房间，都能随时与亲朋好友的家庭成员之间、公司下属同事之间进行足不出户、面对面的交流，最大限度地方便工作和生活，拉近了沟通的距离。多媒体传输网：多媒体传输网主要解决的就是房间与厅房之间、节目源与显示设备之间的多媒体信号传输和分配，使得整个家居成为一个多媒体的核心网络。多媒体传输网从根本上完美地解决了诸如：看电视必须到客厅去，或是在餐厅不能看存储在视听室的大片电影等类似的问题和尴尬。如果网络带宽允许，还能与网络的另一端分享。高清网络存储：a、海量高清存储。几百张蓝光碟、DVD碟、上前部高清电影、数万首卡拉OK曲库等，集中存储，随时随地播放。b、无损高清传输。有别于多媒体传输网，高清网络存储能够做到无损、无压缩传输高清节目源到房间内的任意指定地点，如果需要它甚至可以实现高清无损传输到最远30公里以外的另一栋房子里。3.3智能低碳节能智能节电：通过智能照度管理，在保证照度舒适的情况下，室内的灯光和窗帘随着阳光的强弱自动开关，并能够管理走廊等公共区域自动设置人到灯开、人走灯关、有人全亮、无人半亮的低碳节能模式。同样，随时根据室内温度的变化和人为事先设定的要求，实现对空调的智能控制和自动管理，节省能源践行低碳环保理念。最后，通过对房间、各区域、各功能的电量检测和统计分析，找出用电大户指明节能方向。智能节水：通过自动、定时、定量、湿度自动检测等方法和手段实现花园灌溉的省时、省力、省水，降低劳动强度的同时做到节水环保。通过对厨房、洗手间、冲凉房、桑拿室、洗衣间、花园等用水较多的区域进行智能检测和流量分析并综合比对历史数据，汇总提升用水和节水重点区域。通过对水处理系统的精确管理，进一步减少水管铺设的总长度，以及实现冷热水管的复用。 3.4智能宽带网络宽带智能网，是研究在以atm为基础的宽带网络上利用智能网技术如何开发各种多媒体业务。宽带智能网不是简单地将多种业务集成，它的目的是要实现一个可编程的业务平台，实现业务的灵活加载、扩展和新业务的增加。与以往的业务提供方式不同，宽带智能网能够在一个平台上提供多种业务，实现不同业务之间的资源共用，这样可以有效地降低多媒体业务的运营成本，使用户更容易接受；宽带智能网使得业务的扩展更加灵活，这样能适应不断增长和变化的客户化需求。它具有高带宽，最大能够实现万兆传输，满足未来数十年的发展需要；容量大，最大容量能够做到上百G，轻松应对未来需求；业务多，互联网、多媒体传输、IP电话、视频会议多种功能和业务而且共用一个网络，并存于一线之间，节省投资。3.5智能家居安防智能安防监控门禁。通过各种探测器，如：红外线探测器、光栅、门窗磁、紧急按钮等探头设置家居的安全防范和报警。在外围及指定区域安装视频监控摄像头进行24小时录像，便于保安员实时监控和事后回放。通过门禁授权和管理，能够控制勤务人员对于重点区域的进出控制和行为管理。智能电火气安全。通过对电、气管道安装集中控制的总闸、分支闸，以及各种感应、探测装置实现自动保护、紧急关闭等。主要适用于老人、小孩活动区域，以及厨房、杂物间等高风险区域的安全保障。同时，每个保护区域内均安装紧急停止按钮，实现一键停机，避免因惊慌失措导致的扩大伤害。四、智能家居的功能特点智能家居又称智能住宅， 当家庭智能网关将家庭中各种各样的家电设备通过家庭总线技术连接在一起时，就构成了功能强大、高度智能化的现代智能家居系统。智能家居强调人的主观能动性，重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制居住环境。一套典型的智能家居系统应具有以下功能特点： 1.安全监控：包括各种报警探测器的讯息采集，开关门报警等如门磁、紧急按钮、红外探测、煤气探测、火警探测等，并完成与住宅小区物业管理和 110报警的联网。 2.背景音乐：在居室的任何一间房里，包括厨房、卫生间和阳台，均安装背景音乐线，通过多个音源，可以让每个房间都听到美妙的背景音乐。 3.具有功能完善的三表(水、 电、 煤气)远程传送收费系统(一般配合在智能住宅小区使用)。 4.家电控制：利用计算机、移动电话、PDA 通过高速宽带接入 Internet，并对灯具、窗帘、空调、冰箱、电视、洗衣机等家用电器进行远程控制、定时控制。 5.家居商务和办公：实现网上购物、网上商务联系、视频会议。 基于 Internet 的电子商务使每天的工作事务变得更加容易和简单。网上娱乐同样简单方便。如：家庭影院、无线视频传输系统、在线视频点播、交互式电子游戏等，在智能家居中，你可以和家庭成员或其它游戏爱好者一起通过计算机、电视、甚至可以用 PDA 在线玩各种网络游戏。6.家庭医疗保健和监护：利用Internet，实现家庭的远程医疗和监护。Internet 在智能家居医疗保健中的作用有很大的潜力，不仅助您身心更加健康，而且会降低医疗保健成本。每天，你都可以在家中将测量的血压、体温、脉搏、葡萄糖含量等参数传递给医疗保健专家，并和医疗保健专家在线咨询和讨论，省去了许多在医院排队等候的麻烦。而对于家有老人和孩子的家庭，配备求助系统(按键)，保障家人的健康和安全。 7.讯息服务：通过 Internet 可在任何时间任何地点获得和交换讯息，讯息传输可以以多种形式，从静态文本、图形到动态的音频、视频讯息。同时，Internet 改变了人们的通讯交流方式，使人们能通过文本、图形、多媒体迅速地沟通讯息。E-mail、短讯息、聊天室等通讯方式对生活产生了很大影响； 在旅行中父母可使用聊天工具和视频会议工具保持和孩子联系。在智能家居中，您还可以用手提电话或PDA通过无线网络收发 E-mail，接受最新的股市行情。8.网络教育。 网络教学将课堂带进了家庭， 可帮助老师巩固课程， 激发孩子们的好奇心。现在学校和家长通过家居中的基于 Internet 的教育工具可以合作得更加紧密，并在家庭和课堂之间建立了桥梁。同时，在智能家居中，不管那个年龄段的人都可以享受教育资源，可进行终生教育和学习。五、智能家居系统技术发展趋势5.1智能家居平台系统的技术发展趋势1、硬件平台的处理能力日益增强 早期的智能中控器采用 8 位单片机作为核心处理单元，功能比较简单、纯粹。往往只具备安防、三表采集、简单文字信息发布和简单的家电控制功能。这个时期的产品操作界面比较简陋，家电控制等高级功能还只限于展示概念。比较典型产品是交大的 NDT100、NDT200、新加坡宝路的 8XE。近几年，很多厂家为了使自己的产品功能更全面、显示更美观，采用了处理能力更强的单片机或使用多颗单片机协同工作。这个时期的产品操作界面有比较大的改善，往往采用彩色 LCD,大多带有触摸功能，集成了楼宇对讲的功能，家电控制功能也相对丰富。比较典型产品是交大的 NDT300、正星特的智能王、科瑞的未来之家。 目前，有一些国内外厂家采用 32 位的处理器，结合先进的嵌入式开发平台，开发出了更为先进的产品。基于该技术的产品处理能力显著提升，以往无法处理的多媒体信息和增值服务都可以得以实现。由于采用专门的显示引擎，所以界面更加丰富、美观，家电控制功能也趋于完善。比较典型产品是波创的 BC2-D50L、三星的 8170。2、安防、对讲等子系统日益成为一个综合平台最初的智能中控器往往独立于传统的安防和对讲系统，用户的家中需要安装几套彼此独立的子系统，这增加了安装和使用的复杂性。行业间的技术整合促使智能家居平台成为包括安防、对讲、信息、家电控制、家庭数字影音为一体的智能化家居平台。 3、模拟向数字化逐步转变 如同模拟电视向数字电视、模拟手机向数字手机的逐步转变一样，智能家居平台也正在经历着一场由模拟到数字的变革。 数字化技术正在日益广泛地应用到智能家居的系统中来，主要表现在以下几个方面：在电路设计上采用越来越多的数字集成电路。现在的智能家居产品中使用了大量的数字芯片，集成度和可靠性比之前的模拟电路有了很大提高。 显示数字化大大了提升了显示效果。数字化显示的技术难度和成本都相对比较高，所以目前除了极少数厂商采用这种显示技术（如三星的 8170），大多数的厂家主要还是采用模拟或是半模拟（如 BC2-D50L）的方式。随着显示技术的日益成熟，它必然会被越来越多的厂家所采用。 传输方式逐步走向多网合一，安防、对讲、门禁、抄表逐步走向统一的以太网联结。多网合一将大大减少了施工和维护的复杂度，而且提高了传输可靠性。 4、从有线走向无线 无线传输特点就是灵活，移动性和可扩展性则是有线传输方式所无法具备。但无线技术所需要解决的难题也很多。如：如何使传输的距离尽可能的远，而又尽可能的避免对人的损害？如何尽量避免信号受到干扰？如何提高传输的带宽，以便能够传输更为复杂的数据？等等。尽管这些问题需要技术研发人员不断地去钻研创新，但相信从有线走向无线的总趋势无法逆转。 5.2智能模块的技术发展趋势智能模块是智能家居平台的执行单元和控制末端，它和智能中控系统是一个有机的整体。 各种智能模块通过有线或无线的方式和智能中控器相连， 接受中控器的集中控制指令，与中控器一起组成整个智能家居系统平台。 无线联网方式将成为主流 。最初的智能模块采用有线方式连接起来，通常采用预布的总线或电力线传输控制信号。遥控的功能通过无线或红外接入点，把遥控指令转化为有线控制指令传输给受控的智能模块。以下是两类比较常见的有线控制智能开关的技术： 总线制开关：该方案的技术特点是强电和弱电分离，整套系统中有一个（或多个）无线接入点来统一接收无线信号，通过预布的信号总线来传输控制信号。系统采用强弱电分离的机制，系统比较稳定，对负载的适应性很强，但其缺点是需要