论智能家居在项目工程设计中应用

1、-. z.经贸外事职业学院 毕业论文题 目 论智能家居在工程设计中的应用 系 部 工程与机电系 班 级 工造2班 专 业 工程造价 姓 名 王鑫 指导教师 滔二O一二年 二月目录智能家居的定义及简介概念.1定义.1传统意义.1起源.1表述.2实现智能家居智能化的系统组成1.家庭安全防.32.家庭设备自动化.33.家庭安防系统.3智能家居能实现的功能及可提供的服务1.网络服务42.安全防43.家电的智能控制盒远程控制44.交互式智能控制45.环境智能控制46.提供全方位家庭娱乐47.现代化厨卫环境48.家庭信息服务49.家庭理财服务410.自动维护功能.4智能家居系统设计中的几个关键技术的探讨家

2、庭部网络组建.5有线方式.5无线方式.5家庭部组网技术的参考因素.5利用jini技术和osgi标准.5家庭网关的设计问题.5家庭网关的软件设计.6家庭网络中应用代理体技术.6结语.6智能家居布线系统在设计中的运用TIA/EIA 570A家居布线标准7制定TIA/EIA570标准的目的7TIA/eia570家居布线标准更新的组要容.7TIA/EIA570A标准适用围.7家居布线等级.7配线箱DD7奥创利IN HOUSE智能家居布线系统7奥创利IN HOUSE智能家居布线系统的配线箱DD.8奥创利IN HOUSE智能家居布线系统的配线箱DD的主要功能8配线箱DD的分配和管理.8配线箱DD可支持多种

3、.8奥创利IN HOUSE智能家居布线系统的配线箱DD的组成8IN houseTM系列主面板8IN houseTM系列工作站面板8IN houseTM系列影响面板8建筑电气与住宅室环境设计9参考文献容摘要20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE,Homen Electronics）出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA,Home Automation）。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统。与此同时，智能家居在工

4、程设计中运用变的愈来愈广泛。关键字 室设计 智能化 布线系统 家庭网络智能家居的定义和及简介概念智能家居概念的起源很早，但一直未有具体的建筑案例出现，直到1984年美国联合科技公司（United Techno1ogies Building System）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的智能型建筑”，从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕又称智能住宅，在国外常用Smart Home表示。与智能家居含义近似的有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Elect

5、ronic Home、E-home）、数字家园（Digital Family）、家庭网络（Home Net/Networks for Home）、网络家居（Network Home）、智能家庭/建筑（Intelligent Home/Building），在中国和等地区，还有数码家庭、数码家居等称法。定义智能家居是一个居住环境，是以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境，实施智能家居系统的过程就称为智能家居集成。 智能家居集成是利用综合布线技术、网络通信技术、安全防技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设备集成。由于智能家居采用的技术标准与协议的不同，大多数智能家居系统都采用综合布线方式

6、，但少数系统可能并不采用综合布线技术，如电力载波，不论哪一种情况，都一定有对应的网络通信技术来完成所需的信号传输任务，因此网络通信技术是智能家居集成中关键的技术之一。安全防技术是智能家居系统中必不可少的技术，在小区及户可视对讲、家庭监控、家庭防盗报警、与家庭有关的小区一卡通等领域都有广泛应用。自动控制技术是智能家居系统中必不可少的技术，广泛应用在智能家居控制中心。传统意义传统意义上一般都认为智能家居是带来生活品质的提升，其实物联网智慧家居正在改变这些观点，最显著的变化就是实用、方便、易整合。每一个家庭中都存在的各种电器，不管是号称智能的冰箱、空调还是传统的电灯、电视一直以来由于标准不一都是独立

7、工作的，从系统的角度来看，他们都是零碎的、混乱的、无序的，并不是一个有机的、可组织的整体，作为家庭的主人面对这些杂乱无章的电器其消耗的时间成本、管理成本、控制成本通常都是很高的并且是非必要的。起源20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE,Homen Electronics）出现。80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA,Home Automation）。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为Smart Hom

8、e，也就是现在智能家居的原型。表述智能家居其实有两种表述的语意，定义中描述的，以及我们通常所指的都是智能家居这一住宅环境，既包括单个住宅中的智能家居，也包括在房地产小区中实施的基于智能小区平台的智能家居项目，如红树西岸智能家居。第二种语意是指物理网智能家居系统产品，是由智能家居厂商物联传感生产、满足物联网智能家居集成所需的主要功能的产品，这类产品应通过集成安装方式完成，因此完整的智能家居系统产品应是包括了硬件产品、软件产品、集成与安装服务、售后在的一个完整服务过程。实现智能家居智能化的系统组成所谓的家庭智能化就是通过家居智能管理系统的设施来实现家庭安全、舒适、信息交互与通信的能力。家居智能化系

9、统由如下三个方面组成：1.家庭安全防1家庭安全防（HS）； HYPERLINK baike.baidu./albums/37089/37089/0/0.html l 0$6f4703950804086e7af48042 o 查看图片 t _blank 智能家居结构图2.家庭设备自动化在建设家居智能化系统时，依据中国有关标准，具体提出了如下的基本要求： 1应在卧室、客厅等房间设置有线电视插座； 2应在卧室、书房、客厅等房间设置信息插座； 3应设置访客对讲和大楼出入口门锁控制装置； 4应在厨房设置燃气报警装置； 5宜设置紧急呼叫求救按钮； 6宜设置水表、电表、燃气表、暖气（有采暖地区）的自动计量远

10、传装置。 智能家居控制功能及方式 家庭安防系统.智能家居能实现的功能及可提供的服务1.网络服务；始终在线的网络服务，与互联网随时相连，为在家办公提供了方便条件 HYPERLINK baike.baidu./albums/37089/37089/0/0.html l 0$9252ae7e82fd6f5e0dd7da40 o 查看图片 t _blank 智能家居系统原理图2.安全防；智能安防可以实时监控非法闯入、火灾、煤气泄露、紧急呼救的发生。一旦出现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防。3家电的智能控制盒远程控制；如对灯光照明进行场景设置和远程控制

11、、电器的自动控制和远程控制等。 4.交互式智能控制：可以通过语音识别技术实现智能家电的声控功能；通过各种主动式传感器（如温度、声音、动作等）实现智能家居的主动性动作响应。 5.环境智能控制; 如家庭中央空调系统。6.提供全方位家庭娱乐: 如家庭影院系统和家庭中央背景音乐系统。7.现代化厨卫环境: 主要指整体厨房和整体卫浴。8.家庭信息服务: 管理家庭信息及与小区物业管理公司联系9.家庭理财服务: 通过网络完成理财和消费服务。10.自动维护功能: 智能信息家电可以通过服务器直接从制造商的服务上自动下载、更新驱动程序和诊断程序，实现智能化的故障自诊断、新功能自动扩展。智能家居系统设计中的几个关键技

12、术的探讨家庭部网络组建家庭部组网，主要是解决各种信息家电之间的数据传输，能把外部连接传入的数据传输到相应的家电上去，同时可以把部数据传输到外部网络。目前关于家庭部网络有许多种解决方案，主要是有线和无线方式。有线方式电子载波的*-10和CEBUS；线的HomePNA；以太网的IEEE802.3和802.3u；串行总线的USB1.1、USB2.0和IEEE1394。无线方式无线方式：无线局域网的IEEE802.11a和IEEE802.11b；家庭射频技术的HomeRF；蓝牙的IEEE802.15；红外的IrDA家庭部组网技术的参考因素连接对象的复杂性。在家庭网络部存在着音响、可视等高速率数据设备，

13、冰箱、洗衣机、PDA等中速率数据设备，同时还存在三表抄送、防火防盗报警等低速率数据设备。基于开放的标准。包括技术文档和体系结构的开放性。兼容广泛的连接技术。用户的需求。低价、易用、高可靠、灵活且可扩展，良好的兼容性，支持多种应用。根据上述技术的特点分析，可得出以下结论：多种联网技术必将在市场上共存，各种部联网技术都将找到各自的适应点。对于娱乐应用，如音视频，要求网络能够提供高带宽、实时性、同步传输，速率达到50Mbps以HotTag上的USB2.0和IEEE1394是最佳选择。对于计算和数据通信应用，如微机、白色家电、语音服务等，传输率要求在几十kbps到几十Mbps，多种技术都可以满足数据传

14、输，但是无线技术可以避免重新布线的烦扰，因此是最佳的选择。对于家居自动化中的低速控制应用，如三表抄送、防盗防火报警器等，带宽的要求在几十kbps，且产品位置分散，不利于重新布线，因此电力线和无线编码技术是最佳的选择。2利用jini技术和osgi标准家庭网络是一个动态环境，当有新设备加入家庭网络里，应该能被网络中其它的设备识别，同时它也能发现网络中其它设备。为了实现设备间的即插即用和互联，SUN公司引入了JiNi技术。JiNi的目的是将成组的设备和软件构件联合成一个单一、动态的分布式系统，Jini基于Java语言，是一种面向服务(包括硬件资源和软件资源)的中间件技术，运行于TCP/IP协议之上，

15、跨平台运行，独立于底层操作系统和通信技术，设备间可相互查询、理解所具备的功能，家庭网络无需人工参与，网络设置可自动完成。由于Jini非常适用于家庭网络环境，目前SONY、Philips、Inprise等很多厂商都申请了Jini的许可证， Jini的应用呈现一片欣欣向荣的景象。开放服务网关(Open Service Gateway Initiative, OSGI)由IBM、HP、Philips、SUN等电信、计算机、电器巨人发起，主要功能是为连接Internet上商业服务和下一代智能电器定义一个开放的标准。OSGI具有平台独立、应用独立、高安全、多任务、兼容不同局域网协议(如蓝牙、IEEE13

16、94)，和支持多种设备连接技术(UPNP、 Jini)的优点。OSGI体系主要组成部分包括：服务网关、服务提供商、服务集成商、网关操作员，广域网和局域网络及连接设备。3家庭网关的设计问题：智能家居系统的核心是家庭网关(Residential Gateway)，在家庭部提供不同类型、不同结构子网的桥接能力，使这些子网的信息家电之间可以相互通信；在家庭外部通过Internet将各种服务商连接起来以提供实时、双向的宽带接入，同时还提供防火墙的能力，阻止外界对家庭部设备的非法访问和攻击。4家庭网关的软件设计：其中实时操作系统是整个软件系统的核心，它负责进程调度、存储管理、设备管理、实时监控，并提供蓝牙

17、、IEEE1394 ADSL等硬件设备的驱动程序。在实时操作系统层之上可以包括TCP/IP模块、嵌入式数据库、中文环境模块、图形界面等。 API接口设计包括各种中间件(HAVI、Jini、UPNP，OSGI等)软件的设计。为满足用户需要，可设计出各种应用程序，如DVD播放器、浏览器、家庭安防、三表抄送等，以实现家庭安防和娱乐的目的。 5家庭网络中应用代理体技术：网络家电的低成本、高质量和高可靠性是智能家居系统设计成功的重要条件，代理体技术是这一方面的成功应用。可以在家居服务器中运行代理体，以不同的私有互联协议连接到采用不同技术构成的网络。并将整个控制算法分解成针对不同情况的控制代理，每个代理的

18、任务简单明确，当需要一个代理时，才把它传到被控制的设备上，故所需存空间非常小。结语目前关于智能家居系统的研究和设计方案提出很多，仍有许多问题尚待解决，如没有统一的互操作规，网络的集成比较复杂，对家庭用户接口的规缺少研究，但随着相关技术不断进步，它必将向着调度智能化、灵活性和互操作性方向发展，从而进入寻常百姓家。智能家居布线系统在设计中的运用TIA/EIA 570A家居布线标准1991年5月，美国国标准委员会（ANSI）与TIA/EIA TR41委员会的TR41.8分会的 TR41.8.2工作组制订出了第一个ANSI/TIA/EIA 570家居布线标准。但随着新技术的不断发展， 智能住宅对通信线

19、缆带宽的要求越来越高， ANSI/TIA/EIA 570的家居布线标准渐渐不能满足智能住宅家居布线的需求， 这样就迫切要求有新的家居布线标准来适应新技术的不断发展。因此在1998年9月， TIA/EIA协会正式修订及更新了家居布线的标准，并将该标准重新定义为ANSI TIA/EIA 570A 家居电讯布线标准（Residential Telemunications Cabling Standard）。1制定TIA/EIA570标准的目的TIA/EIA 570A制订出新一代的家居电信布线以满足现在及将来的多种电信服务。 标准主要提出了有关布线新的等级，并建立了一个布线介质的基本规和标准，主要应用

20、支持话音、 数据、图像、电视、多媒体、家居自动系统、环境管理、保安、探测器、报警及对讲等服务。 标准主要规划于新建筑、更新增加设备、单一住宅及建筑群等。 2TIA/eia570家居布线标准更新的组要容该标准不涉及商业大楼； 基本规的更新将遵循TIA手册中所更新的容及标准； 在该标准中定义了家居布线的等级； 在家居布线中认可的传输介质有光缆、同轴电缆、三类及五类非屏蔽双绞线（UPT）； 由信息插座到配线箱DD的线路长度不能超过90m，信道长度不能超过100m； 标准中包括了主干布线； 标准还包括了固定装置的布线，如对讲机、火灾探测器等； 只有适用于ANSI/TIA/EIA568A接线方法的8位模

21、块或插头才被认可。3TIA/EIA570A标准适用围TIA/EIA 570A标准适用于当今的单个和多个用户居民楼的家居布线系统及相关的管道和布线空间。 这一标准规的布线系统可支持不同种类的电信应用于不同的家居环境中，将在居民楼支持多种电信服务。 标准中主要包括室家居布线及室主干布线。4家居布线等级建立家居布线等级系统，旨在根据不同家居的特点提出不同的布线系统方案， 使用户根据自身的需要选择相应的布线基础结构。表1和表2列出了可供选择的家居布线基础结构， 主要满足家居自动化要求，为智能化家居提高安全可靠的布线系统。表1 各等级支持的典型家庭服务 表2 各等级认可的家居传输介质 家居布线系统的等级

22、选择实际上是家居布线的功能和布线设备类别（3类4对非屏蔽双绞线、 5类4对非屏蔽双绞线、75同轴电缆、光缆、信息插座等）的选择。 （1）等级一 等级一可提供满足通讯服务最低要求的通用布线系统，该等级可提供、CATV和数据服务。 等级一主要使用双绞线，并采用星形拓扑方法连接。等级一布线的最低要求为： 一根4对非屏蔽双绞线（UPT），并须满足或超过ANSI/TIA/EIA568A规定的3类电缆传输特性要求； 一根75欧姆同轴电缆（Coa*ial），且必须满足和超过SCTE（通信线缆工程师协会）IPSSP001的要求； 建议安装5类非屏蔽双绞线（UPT）方便系统向等级二升级。 （2）等级二 等级二可

23、提供满足基本、高级和多媒体通信服务的通用布线系统。该等级可提供当前和正在发展及今后的通信应用， 包括、CATV、数据和网络服务。等级二布线的最低要求为：一根或两根4对非屏蔽双绞线（UPT）， 必须满足或超过ANSI/TIA/EIA568A规定的5类电缆传输特性要求； 一根或两根75欧姆同轴电缆（Coa*ial）必须满足和超过SCTE IPSSP001的要求；另外可选用的光缆， 但光缆必须满足或超过ANSI/ICEA S87640的传输特性要求。 5配线箱DD配线箱DD（Distributor Device，亦称为分布装置）是一个交叉连接的配线设备，它主要用来连接所有的电缆、 跳线、信息插座及设

24、备连线等（见图1和2）。配线箱DD的配线设备主要为用户提供增加、改动或更改服务， 并为不同的应用系统提供连接端口。 配线箱DD必须安装于每一个家庭，安装位置的选择应便于安装及维护。从配线箱DD到信息插座的电缆长度不能超过90米， 如加上两端跳线及连接线，则长度不能超过100米。 配线箱DD安装有有源设备时，需要由配电箱为配线箱DD提供一个220V、15A独立回路的电源供电。 图1 多层智能住宅楼布线系统示意图 图2 单一典型智能住宅布线系统示意图 奥创利IN HOUSE智能家居布线系统奥创利In House智能家居布线系统由三个部分组成，即一个配线箱DD、 线缆和每个房间的信息插座等。奥创利I

25、n House智能家居布线系统室家居布线见图3所示。 奥创利IN HOUSE智能家居布线系统的配线箱DD1奥创利In House智能家居布线系统配线箱DD的主要功能 （1）配线箱DD的分配和管理功能 配线箱DD是家居布线系统的核心，由它统一分配和管理到家居的各个房间的传输介质，以此为整个家居提供视听、 家居自动化、Internet访问、家庭办公等，它容纳了In HouseTM的多媒体配线板。针对用户的不同需要， 可以选择不同形式的配线箱。 （2）配线箱DD可以支持多种连接 配线箱DD采用模块化设计，并且适用于各类In HouseTM系列面板方便地进行安装、移动、增加、改变与维护。 配线箱DD可根据用户需要安装有In HouseTM系列主面板、音响面板、视频面板、工作站面板、 扩展面板及以太网集线器、等设备，用以支持、计算机、以太网集线器、ISDN、ADSL、视频（射频）、 音响设备等的连接，配线箱DD符合UL实验室关于弱电配线中心的规定和要求。 2奥创利In House智能家居布线系统配线箱DD的组成 配