物联网智能家居作业.docx

物联网工程案例分析鑫安三层别墅智能家居摘要本论文主要选择了一个物联网工程案例进行分析，在案例背景中，对智能家居的概念进行了阐述，然后分析了随着人们的生活水平越来越高，对住宅环境的要求越来越高，比尔盖茨的豪宅以及近年来的智能家居的展览使得人们开始对智能家居产生向往，科学技术的进步为人们的这种向往提供了可能性，越来越多的房地产商在设计阶段考虑了住宅智能化的要求。我国物联网“十二五”规划为物联网产业的崛起创造了良好条件，作为物联网核心之一的智能家居得以切实有效地落到实处，目前国内智能家居企业逐渐增多，很多国外的智能家居企业也开始进驻中国。北京鑫安自控智能家居科技有限公司是中国最早从事自控系统生产应用领域的企业之一，综合竞争实力居领先地位，拥有较为完整的智能家居解决方案，成为了本文选择作为案例企业进行分析的主要原因。接下来，本论文对鑫安自控智能家居科技有限公司的一套三层别墅智能家居案例进行了较为详细的分析。分析部分包括五个方面：案例概述、案例实施方案、投资效益核算、优缺点分析、智能家居的未来。案例概述部分，本文分析了案例具备的系统，并对各系统的功能图进行了绘制，从中可以清晰的了解系统各功能之间的关系。然后本文分开来对各个系统所包含的功能、用户通过这些功能能够得到的体验进行了论述。案例实施方案部分，本文对系统结构图和硬件选型进行了分析。系统结构图部分，本文分别对智能安防控制，智能灯光控制、窗帘控制、紧急呼救、门禁五个系统的结构图进行了绘制，并对各系统实现功能的原理进行了分析。硬件选型部分，本文对各系统选用的硬件、放置位置、型号、数量进行了介绍。案例投资效益核算部分，本文对本别墅的投资进行了大概的核算，各个硬件的价格进行了大概的统计，最后统计出一套三层别墅智能家居大概成本在6万左右，而收费大概在10-20万（约数），可以看出本案例的利润是相当可观的。 优缺点分析部分，本文认为三层别墅智能家居案例具备了智能家居的基本功能，是一套灯光控制方面较为完善、室内安防系统较为完备的经济实用智能家居解决方案，但相对于较为先进的智能家居系统而言，缺少自动控电、远程监控、自动浇花、背景音乐自控等系统，在门禁系统方面没有采用人脸识别技术、窗帘控制系统较为单一，紧急呼救系统不能在老年人晕倒的时候呼救。最后本文分析了智能家居的未来，本文认为智能家居从功能单一到全面化发展，目前处于蓬勃发展的过程中，并将会成为今后一段时间内中国市场发展的主流方向，同时带动相关产业的发展。同时本文认为智能家居会朝着两个方向发展：一方面价格更容易被普通用户所接受，安装更方便；另一方面智能家居会朝着集成控制的方向发展，用户对智能家居的控制和设定将会更加方便，消费者也会因此享受到轻松舒服、丰富多彩的家居生活。一、案例背景智能家居（smartHome），又称智能住宅。通俗地说，它利用先进的计算机嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统、网络家电）通过家庭网络连接到一起，使用户有更方便的手段来管理家庭设备，比如，通过无线遥控器、手机、办公室PC机控制家用设备运行，从而给用户带来最大程度的高效、便利、舒适与安全。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，增强家居生活的安全性。关于智能家居，有广义和狭义两种解释，广义的智能家居系统实质上是指整个住宅小区的智能化，它需要整个小区有一个监控中心，而分散在各个用户家中的是各个监控终端，监控终端对各个用户住宅进行实时监控，监控信息传给监控中心，又监控中心负责对外网的连接和信息交换；狭义的智能家居系统是指单用户的家电网络化，不考虑整个小区，而是站在单用户家庭的角度，它涉及的范围较局限，研究的内容包括家庭网关（负责用户控制信号及家电反馈信息的接收和转发）的实现，家庭网关与外网的连接技术，分控终端（与家电设备直接相连，控制该家电设备）的实现，以及家庭总线技术（家庭网关和分控装置由家庭总线相连）等。自比尔盖茨耗资六千万美元，于1997年在华盛顿湖建成智能豪华住宅以来，智能家居便成为人们心中的幻想，而伴随着居民对住宅环境要求的提高，科学技术的进步以及房地产业的发展，众多的商家正逐渐将这种幻想变为现实。现在，越来越多的房地产商在设计阶段，就或多或少的考虑到了住宅智能化的要求，为中高档小区配备比较完善的智能家居系统。而系统所带来的舒适、安全、方便和高效率的生活环境，也正是人们所期待的。2012年北京安防馆上，智能家居馆的盛况至今让人记忆犹新，智能家居已经不再局限于家电控制、灯光控制、窗帘控制，现在的智能家居通过物联网与云计算结合，把衣食住行的信息植入智能家居系统，智能家居将囊括人们生活中所有环节，包含生活健康、日常服务。智能家居企业也逐步从单独的产品线向综合的产品体系、整体解决方案开始过度。物联网“十二五”发展规划中明确指出：十二五期间，初步完成产业体系构建，形成较为完善的物联网产业链。智能家居作为与物联网密切相关的核心领域，也随着国家对新兴经济的扶持力度而迅速崛起。物联网发展专项资金、智能家用电器的智能化技术通则、中国物联网产业发展年度蓝皮书、宽带网络基础设施“十二五”规划、智能建筑设计标准等一系列与智能家居相关政策的陆续出台，让智能家居产业切实有效地落到实处。智能家居行业一方面在国家政策的激励下，另一方面在人民生活水平逐渐提高的条件下，智能家居企业越来越多，如：博远智家、海尔、慧豪智业、贝尔豪斯、屏芯科技、华居、Control4等。这些企业都能提供较为完备的智能家居解决方案，并出售相关产品，并向外招商。本案例选的北京鑫安自控智能家居科技有限公司成立于2004年，是专业从事智能家居控制系统科研、生产和销售业务的高科技企业，公司拥有多项自主知识产权如技术专利和实用新型专利、软件著作权等，是中国最早从事自控系统生产应用领域的企业之一，也是国内第一个专业的“智能家居”系统产品公司。综合竞争实力居领先地位，主要生产和销售智能中央控制系统、传感器自动识别系统、智能电动遮阳系统等产品。二、案例概述：本文将对一套鑫安三层别墅智能家居进行分析，这套别墅智能家居主要包括一下五个系统：智能安防控制，智能灯光控制、窗帘控制、紧急呼救、门禁。是一套比较实用的综合智能家居配置方案。系统功能图如下： 图2.1 系统功能图1. 智能安防控制鑫安智能家居安防报警系统，可确保每一个用户的生命财产的安全。智能家居安防系统为智能家居住户提供基础的家庭安保系统，可以对家中煤气、玻璃破碎情况、烟雾、CO、溢水等等情况进行监测，预防因为这些问题给人们带来的经济损失和生命危险。当家中有老人的时候，可以通过紧急求救按钮或者声音进行紧急呼救。 当家中没有人的时候，可以通过人体移动探测器，探测家中是否有人，如果有人通过探测器，家中将会自动报警。2. 智能灯光控制鑫安智能家居灯光智能系统控制更为营造出各种灯光场景加入高科技成份，主要房间可安装光电计数传感器，自动控制灯光，实现人来灯亮、人走灯灭，或可安装在走廊、楼梯等公共区域设置光电计数传感器，当有人走过时，自动打开前面的灯光，关闭身后的灯光，安装起夜模式探测器，当探测到起夜时，灯光自动打开，所有灯光控制面板的上按键，均可联动其他任意设备，比如可以设置当打开床头灯时，同时打开卫生间的灯，关闭卫生意的灯时床头灯打开。智能灯光控制还体现在可以通过鑫安智能家居管理系统软件或智能遥控器设置灯光亮起的条件。如，根据个人起居习惯设置为早上六点半壁灯自动亮起，5分钟后再自动关闭，那么早上六点半起床不需要开灯，穿好衣服后可以直接去洗漱，而不用关灯。如果习惯于手动打开开关，也可以将灯光设置为手动，例如晚上，系统自动调节到起夜模式，我们可以设置卧室床头灯同向联动，那么打开床头灯的同时，走廊和卫生间的灯也会同时打开，关掉床头灯则走廊和厕所的灯也会关闭。这个过程不可逆，也就是即使随手关掉厕所的灯，卧室和走廊的灯也不会关闭。3. 窗帘控制系统鑫安智能窗帘控制系统包括:电动开合帘系统、电动卷帘系统、电动百叶帘系统、电动罗马帘系统、电动推窗系统、电动天棚帘系统、户外遮阳棚系统、户外百叶帘系统等等。 控制方式： 1、墙壁开关控制：通过鑫安智能控制系统里面的多功能面板可以控制本地的电动窗帘也可以实现组合场景群控、控制异地窗帘等等。 2、遥控控制：可通过鑫安智能中控系统中的液晶遥控器、迷你遥控器、无线手持控制器、普通内置窗帘电机遥控器来遥控控制家里的电动窗帘及电动推窗器。 3、定时控制：可通过鑫安智能控制系统里面的日程管理器定时控制家里的电动窗帘的开启和关闭，具体可以做到每个月的每一天的每一个时间点控制。 4、自动感应控制：可通过鑫安智能控制系统中的人体移动传感器、光电计数传感器、风光雨传感器来控制家里的电动窗帘的开启和关闭。 5、一键场景控制：可通过鑫安智能管理后台软件设定，设定之后可以一键控制窗帘的开启或关闭，也可结合鑫安智能家居的其他智能系统进行场景组合。 6、电话远程控制：可通过鑫安智能管理后台软件设定，设定之后可通过远程电话进入到鑫安智能家居系统，鑫安智能系统会通过真人语音提示您控制设备需要具体怎么操作，方便简单。 7、短信控制：可通过鑫安智能管理后台软件设定，设定之后可通过远程短信进入到鑫安智能家居系统，鑫安智能系统会通过短信信息与预置信息对比，对比成功之后系统会自动启动相对应的智能设 备。 8、远程网络控制：可通过鑫安智能管理后台软件设定，设定之后可通过远程网络进入到鑫安智能家居系统控制所有智能家居设备。 9、集中控制：可通过鑫安智能遥控器、无线手持遥控器、液晶触摸屏控制器、迷你遥控器进行集中控制或单独分控。4. 紧急呼救系统当家中出现老人摔倒、疾病或者家中出现火灾、煤气泄漏情况的时候，系统将自动报警，可以设置为现报告主人，由主人报警，也可以设置为，先报告主人，如果主人不进行信息反馈，就直接报警。5. 门禁系统出入口门禁安全管理系统采用三星指纹锁、精密幕帘探测器、3光束红外对射杆等先进的门禁系统，并配有传感器借口模块，传递信息，如果有非法人员闯入可以进行报警。主人也可以通过无线安防遥控器对其进行控制，如果有朋友要来，主人不在，则可以由主人事先打开大门，让朋友入内。三、案例实施方案（一）系统结构图1. 智能安防控制 本智能安防控制，可以通过煤气、玻璃破碎情况、烟雾、CO、溢水等传感器监测情况，预防因为这些问题给人们带来的经济损失和生命危险。当家中有老人的时候，可以通过紧急求救按钮或者声音进行紧急呼救。这些功能都是通过传感器监测，通过智能家居综合布线箱传递信号给无线路由器，再由路由器传给主机发出指令。安防模式下，当有人经过光电计数传感器的时候，会将有人经过的信息传递给光电信号采集器，通过CAN通讯控制器、路由器传递给主机，进行报警。2. 智能灯光控制智能灯光控制系统系统结构图如下：用户可以通过智能控制器、无线触摸控制器、匙扣控制器可以设置灯光开启和关闭的触发事件。自动开关灯光系统采用日本OMRON光电探测元件将人体信号转换为数字信号，利用德国BOSCH公司研发的CAN总线系统将信号传送至处理器，处理器经过特定的程序进行分析、判断，确定进出房间的人数，从而为控制灯光、空调、地暖、加湿器、新风系统、窗帘、音乐或其他电器设备提供依据。3. 窗帘控制系统 窗帘控制系统结构图如下：电动窗帘，根据操作机构和装饰效果的不同分为电动开合帘系列、电动升降帘系列、电动天棚帘(户外电动天蓬和室内电动天棚)、电动遮阳板、电动遮阳蓬等系列，具体如百叶帘、卷帘、罗马帘等。电动开合帘电机分类：电动开合布帘系统包括轨道系统、控制系统和装饰布帘，目前轨道系统采用的驱动方式有直流电机驱动、交流电机驱动。本案例采用的是电动升降帘和电动开合帘系列，采用的是直流电机驱动。直流电机一般采用内置或外置电源变压器，安全低能耗，运作时间长电机也不发热，为国际标准。且驱动功率一般较大，能负载的布帘可以达到40-100公斤，噪音比较小，特别是负载后比空转声音更小，另外其控制电路比较简单，一般都是内置接收器，不需要单独外接接收器。交流电机驱动方式可直接使用220V电源，控制电路比较复杂，一般都需外接接收器，且不太安全；虽驱动功率较大，但电机容易发热而影响使用寿命。4. 紧急呼救系统 系统结构图如下：紧急呼救系统与安防系统类似，本系统更强调家中出现危机系统的时候，如火灾、家中成员病危、小偷入侵时向外呼救的功能。5. 门禁系统门禁系统结构图如下：门禁系统具有3光束红外对射、红外对射杆等进行监测，大门装有指纹锁，同时，门禁系统与电话座机相连，并与短信模块相连，支持别墅主人远程控制大门，有客人来的时候，可以通过手机或者短信打开大门，如有人闯入也会向主人报警。（二）硬件选型智能家居功能配置清单房间产品名称型号数量单位备注智能安防报警控制系统北门位置三星指纹锁SHS-52301个1层窗户（预估数量）精密幕帘探测器SKY-132810个院外围墙3光束红外对射杆AILIFU1对弱电箱内传感器接口模块XA-CGQMK-082个无线安防遥控器8个智能灯光控制系统一层门厅4路灯光智能触控面板XA-ZMMB-DGN-861个智能灯光控制模块XA-KZCGJK-08-M1个3功能网络转发器XA-ZF20/31个正厅（6路灯光）智能触控面板XA-ZMMB-DGN-862个智能双联触摸开关XA-SL20/J/C1个智能灯光调光模块XA-KZCGJK-04-M1个主餐厅（4路灯光）智能触控面板XA-ZMMB-DGN-861个智能灯光调光模块XA-KZCGJK-04-M2个客厅（3路灯光）2.8寸无线触摸控制器2.8寸液晶控制1个无线接收器XA-SF2321个智能触控面板XA-ZMMB-DGN-861个智能灯光调光模块XA-KZCGJK-04-M1个智能红外转发器XA-TCZFQ/A4个无线触摸屏1个无线接收器XA-SF2321个紧急呼救系统大门口网络型全数字别墅主机OS-880R03-C1台1层玄关位置10.1吋网络型智能终端机OS-880R02-1011台2楼电梯旁边10.1吋网络型智能终端机OS-880R02-1011个大门门禁电源OS-DY9012个系统电源OS-DY6022个门禁卡（原装芯片）定做8张磁力锁YINGDEJIA1个出门按钮XA-DL20/J2个 网络8口交换机1个 蓄电池给电锁供电1个 紧急呼救系统老人房紧急求助按钮PD201个老人房卫生间紧急求助按钮PD201个主卧紧急求助按钮PD201个次卧紧急求助按钮PD201个1层走廊上（吸顶安装）智能声音报警器XA-SY202个厨房位置燃气泄露终结者1套中央控制系统弱电箱内电源&分接器模块XA-DY204个电动窗帘控制模块XA-XHCJ-ZL08-DI21个日程管理器模块XA-KZRC-MC1个 电脑网络控制器XA-PC202个电话远程控制器XA-DH201个中央控制主机1台正厅位置机柜定做1台正厅主灯升降器定做150KG1套路由器TP-LINK1台网络交换机TP-LINK1台弱电箱XA-RDX2台强电箱定做4个电动窗帘轨道系统老人房电动开合帘（双层）MT7101套主餐厅电动开合帘（双层）MT7102套双路窗帘触摸面板XA-ZCL20/21个副餐厅电动开合帘（双层）MT7103套家庭厅电动开合帘（双层）MT7101套主卧电动开合帘（双层）MT7102套次卧电动开合帘（双层）MT7101套1层挑高位置电动开合帘（双层）MT7103套电动卷帘升降帘定做1套四、案例投资效益核算现对本别墅的投资进行核算，以下皆为约数：1.安防系统（户外）：SHS-5230三星指纹锁一台，单价350元，精密幕帘探测器，单价250元，共10个，三光束红外对射杆1个，约200元，传感器接口模块共两个，单价约50元，无线安防遥控器共8个，单价：100元。共约：3950元。2.智能灯光控制系统：智能控制面板5个，单价约2000元，智能灯光控制模块1个，单价约200元，3功能网络转发器1个，单价约2000元，智能双联触摸开关1个，单价约80元，智能灯光调光模块1个，单价约2500元，2.8寸无线触摸控制器1个，约500元，无线接收器1个，约250元，智能红外转发器4个，单价约150元， 无线触摸屏1个，单价约500元。共16630元。3.紧急呼救系统网络型全数字别墅主机1台，约4000元，10.1吋网络型智能终端机2台，单价约2000元，门禁电源2个，单价约40元，系统电源2个，单价约80元，门禁卡8个，单价约2元，磁力锁1个，约80元，出门按钮2个，约6元，网络8口交换机1个，约70元，蓄电池1个，约80元，紧急求助按钮4个，约40元，智能声音报警器2个，单价约180元，煤气泄漏终结者1个，约100元。共约：9118元。4.中央控制系统电源&分解器模块4个，约150元，电动窗帘控制模块1个，约100元，日程管理器模块1个，约100元，电脑网络控制器2个，单价约50元，电话远程控制器1个，约100元，中央控制主机1个，约2000元，机柜1个，约500元，正厅主灯升降器1个约800元，路由器1个，约100元，网络交换机1个，约50元，弱电箱2个，约150元，强电箱4个，约150元。共约：5350元。5.电动窗帘轨道系统电动开合帘（双层）14套，单价约1000元，电动卷帘升降帘1个，约700元，双路窗帘触摸面板1个，约100元。共约14800元。6.人工费用需工人5人，工期一个星期，工费共约10000元。总额为59848元。而从效益来看，三层别墅智能家居系统一般需要收费10-20万，从利润来讲，相当可观。五、优缺点分析总体而言，本案例采用的物联网系统，是一套较为实用的系统，对于用户而言，有安防、窗帘控制、灯光系统、紧急呼叫系统、门禁系统等基本功能即可，成本较低，功能实用。优缺点如下： 1. 安防系统可以监测煤气、玻璃破碎情况、烟雾、CO、溢水等情况，预防因为这些问题给人们带来的经济损失和生命危险。没有智能监控，即没有安装摄像机、云台、解码器等设备，无法远程通过个人电脑或手机实时查看家中的实时图像，也无法查看家中的声音情况。2. 窗帘控制系统窗帘控制系统，能满足用户基本需求，观看影视节目的时候，能自动遮盖阳光，会客的时候，根据光的强度对窗帘进行调节。能满足基本的功能。本案例中，没有安装电动户外遮阳篷、电动天棚帘、电动百叶帘、电动卷帘等设备，并不算拥有完善的遮阳系统。3. 灯光系统灯光系统是一套较为完善的系统。用户能设定灯光系统，使灯光按照用户的要求进行工作，满足用户会客、家庭会议、用餐、娱乐等方面的灯光需求，在晚上，能按照用户的设定联动打开灯光，有住户走入房间时，房间灯光自动打开，离开时自动熄灭。4. 紧急呼救系统紧急呼救系统，较为初级。能通过按按钮来进行呼救，也可以根据家庭紧急情况呼救，在老人意外摔倒的时候可以通过声音进行呼救，但对于一些特殊情况，如老人晕倒，还不能进行紧急呼救。5. 门禁系统门禁系统较为简陋。当有客来访，能在主人的控制下，进入别墅。但所用的大门没有人脸识别技术，不能智能判定到来的人员，用的是指纹锁，需要手指验证。6. 其他与目前一些比较先进的智能家居相比，仍有差距，如：缺少自动控电系统、远程监控系统、自动浇花系统、浴缸自动防水系统、恒温恒湿系统、背景音乐自控系统、门窗自动控制系统等。六、智能家居的未来智能家居是信息社会发展的必然趋势，无论是在国外还是国内，这一市场都非常巨大，因此吸引了许多其它领域的行业巨头入驻。发展家庭自动化系统将成为今后一段时间内中国市场发展的主流方向，同