智能家庭网络及其控制技术

智能安防家庭网络控制系统

富世华（上海）许丁丁

xu646692922@家庭网络技术1智能安全防范家庭网络系统组成灯光智能控制家电万能遥控家居安防监控和电话/手机远程控制、计算机远程监控多媒体布线、音视频共享门禁2一智能安全防范家庭网络系统的特征1与家庭的传统电气安装布线相兼容，即无线智能开关出现故障时完全可以用普通开关临时替代使用2兼容性和可扩展性好：灯光与家电智能控制、家居安防监控和电话/手机远程控制以及计算机监控等几大功能既可以分离，也可以组合，还可以布线时预留，先装部分功能，今后逐步添加完善（搭积木方式）3安装调试自动化、智能化：系统基本的调试和设置通过智能遥控器就可以完成，比较高级的参数设置或故障查找等问题可借助智能家居系统管理软件完成4可通过计算机、电话/手机异地远程查询，开、关家庭网络中所有的灯具、电器，也可查询现场图片、录像，实现实时监控。3二安防监控报警子系统1基本功能：防盗、防火、防燃气泄漏2可通过计算机、电话/手机异地远程查询，开、关家庭网络中所有的灯具、电器，也可以查看现场照片或录像3发生防盗、防火、防燃气泄漏报警时可联动灯光全亮或全闪、声音报警器出声，并且自动拨打用户设定的号码传送语音报警信息，或通过计算机/手机查看现场录像4外出度假时，可设置成有人在家活动迹象以吓阻盗贼；也可以将某个智能开关设置成急救开关，按下就能即时拨号并传送语音紧急呼救信息5系统包括：各种智能开关（有线/无线）、网络转发器、智能声音报警器、智能通讯控制器/智能网关；系统电源、各种传感器、场景驱动器、红外遥控器、无线匙扣遥控器、电脑管理软件。其中，人体移动（门磁、幕帘）传感器或烟气（燃气）传感器一般安装在探测区域，与控制器无线/有线连接；场景驱动器须与场景开关连接。智能通讯控制器/智能网关的外网采用现有的营运商通信网络（ADSL、有线宽带、GPRS、3G等）。一般GSM网络是接警者首选网络。4基于嵌入式Web服务器技术的远程视频监控1嵌入式视频录像主机内置Web服务器，采用嵌入式实时操作系统2摄像机传送来的视频信号数字化后由高效压缩芯片压缩，通过内部总线传送到嵌入式录像主机内置的Web服务器3网络上用户可以直接用浏览器观看嵌入式录像主机上的摄像机图像，授权用户还可以控制摄像机云台镜头的动作或对系统配置进行远程操作4把视频压缩和Web功能集成到一个体积很小的嵌入式录像设备内，可以直接连入以太网，达到即插即看，省掉各种复杂的电缆，安装方便（仅需设置一个IP地址），用户也无需使用专用软件5三智能家居系统PC端用户操作界面：以3D界面显示家庭环境，具有联机控制、实时监控和分级报警的功能Zigbee手机终端：集成Zigbee节点、各类遥控器和用户控制软件，用于移动控制设备环境监控与处理系统：自动监控家庭环境并对随机事件进行及时处理后通知用户家用设备智能调控系统：包括对家用设备的直接控制和情节模式的调节物品智能识别与管理系统：以RFID技术为核心，实现对物品的扫描、记录撤销、查询以及过期提醒定位防丢系统：搜寻遗失的物品，在一定范围内蜂鸣提示重要物品提醒系统：对重要物品进行管理，用于提醒用户是否遗忘携带重要物品

1智能家居系统功能简介62基本智能家居系统的构成家庭平面图72基本智能家居系统的构成1、家用电器：空调、电动门窗、电视、电冰箱、煤气炉、微波炉、电饭煲、油烟机、电风扇、排风扇、热水器、扫描器、电灯、电脑、电话、摄像头、报警器（烟雾、不明来宾、人身安全）、音响、DVD、洗衣机、加湿器、除湿器等；通用插座2、传感器：温度、湿度、粉尘、二氧化碳、烟雾、门禁（红外监控防盗）、分贝采集器、健康状况监测器（心跳、血压、温度等）、室内光强等；3、控制中心设备（智能网关）：主控程序4、用户终端：手机、PC终端用户操作软件界面

8构成图9控制图103网络结构网络结构示意图：用户设备主控设备家用电器传感器网络11控制模式：1用户控制网络：用户可通过用户终端设置情景模式向主控设备发出命令，了解传感器网络的信息和远程控制家电，或直接通过Zigbee网络节点达到了解传感器状态和控制家电的目的；2自动控制网络：

（1）传感器网络实时监控家庭环境，将信息传递给主控设备记录；（2）主控设备得到由传感器采集的信息，判断随机事件并相应处理，通过Zigbee无线网络将控制信号传送给家电，从而调整家电的使用状况，完成对随机事件的自动控制。124功能模式与分析1PC端用户操作界面功能⑴该软件以3D界面显示家庭住宅情况，亦可切换摄像头拍摄实景⑵集成各项传感器数据，实时反映家庭居住环境数据指标。⑶用户可通过点击界面上的某一物品或某一房间，对其进行控制；⑷同时自动汇报环境监控系统的动作，进行分级示警，如空气质量低于一定标准，系统橙色警报，通知PC端与手机端，当烟雾浓度过高时系统红色警报，要求用户即刻处理；⑸当用户离开家庭，也可通过联网了解家庭情况并进行控制

13界面模拟图14带ZigBee的手机：⑴装有Zigbee节点的手机终端，能够通过此节点控制家用设备和主控设备⑵通过Zigbee节点或短信模块，接收系统的提醒或警告信息⑶加载手机端控制程序，简化用户操作⑷集成各种遥控器功能，方便用户使用155环境监控与处理模块详细说明：1）环境监控：利用传感器网络对家庭环境进行监控，将采集到的信息通过Zigbee节点传输给主控设备，主控设备将信息存储记录，以供查阅，同时实时反映至用户操作界面上。2）事件处理：当主控设备中的环境监控程序发现传感器网络数据异常时，即家庭环境发生了改变，此时主控设备中的异常状况处理程序对相应状况作出应答，同时在PC端显示当前环境指数以及事件处理情况，紧急事件通过主控设备上的GSM通信模块通知手机终端。3）用风、雨、噪声以及空气质量检测器等传感设备对房间进行环境的自动调控：当噪声超过一定限度，自动关闭门窗；当空气质量低于一定指标，自动打开排风扇，流通空气。16①环境质量自动控制——温湿度、二氧化碳、粉尘——空调、排风扇、电动门窗、吸尘器、加湿器、除湿器、通知界面②噪声控制——分贝检测器——门窗③风雨状况——风雨传感器——门窗、通知用户④老幼健康安全状况——检测器——报警器、通知用户⑤不明来宾——监控、门禁、摄像头记录——报警/通知用户⑥烟雾状况——传感器——报警/用户/界面⑦光照——光感——调节照明电器176家用设备智能调控系统

1家用设备的人工控制：用户通过手机终端上用户控制程序或PC终端上的用户操作界面，以Zigbee无线网络完成对单个家用设备的直接控制与调节

18情景模式的智能调节①单人模式：当家中只有一个时，在单人活动范围以外的地方就不需要有多余的电器消耗，只需开启一个房间的情景模式即可。②房间模式：适应于一个房间的情景模式，对特定房间的特定用途进行不同的安排，都包括最基本的常规模式，仅开启照明设备，不具备其他特殊功能，包括：客厅（会客、娱乐、常规）、卧室（睡眠、常规）、书房（工作、常规）、厨房（烹饪、常规、清洁）、餐厅（常规）、卫生间（洗浴、常规、清洁）③全家庭模式：以该家庭大多数用户所选择的模式为准，其他特例必须保持不与家庭模式冲突。如家庭处于睡眠模式而某房间处于娱乐模式，必然要求娱乐模式的房间降低音量，增大隔音力度来保证整个家庭的正常运作而不妨碍他人。包括睡眠模式、娱乐模式、工作模式④用户通过选择不同的生活情景模式，适应同一家庭不同用户的不同需求。如整个家庭进入晚餐模式，只需调节家庭模式，厨房的烹饪模式自动关闭，全部烹饪设备关闭，系统自动关闭其余房间的照明设备，开启餐厅照明设备。同时，可以用来调节各设备的电力配置，以达到节能的目的。如处在睡眠模式，噪音限度为30dB，而工作模式，噪音限度为45dB，通过家用设备智能调控系统调整环境监控与处理系统的某些可调具体参数

192021情景模式演示客厅会客模式：灯光明亮、空气条件好、可开音乐、隔音效果好2223客厅娱乐模式：灯光昏暗、空气条件一般、隔音效果好

24烹饪模式：开启油烟机、排风扇等通风设施，关闭厨房门，开启照明设备、烟雾监控与报警设备清洁模式：烹饪结束后的模式，开启通风设备，开启门窗、空气质量检测25卧室睡眠模式：安静、分贝指数低、通风、温度湿度适中、灯光全部关闭26书房工作模式：安静、噪声低于50dB，空气质量好，噪声超过标准后关闭门窗27卫生间洗浴模式：关闭门窗，开启通风设备，按季节开启取暖设备，灯光昏暗，洗浴时间过长提醒，无应答后报警

28卫生间清洁模式297物品智能识别与管理系统

系统说明：该功能通过RFID技术实现，通过物品上贴有的电子标签，实现以下功能：扫描记录、撤销记录、查询记录以及过期提醒

30扫描记录：扫描器扫描物品，存储器保存物品记录及信息，包括物品名称、物品数量、物品类别、生产日期、到期时间、物品提前提醒设定，提示绿灯表示记录完成；其中，由物品类别决定物品提前提醒设定时间，如药品无提前设定，补品为一个月，食品为3天；撤销记录：扫描器扫描物品，系统查找记录后减少数量或删除记录，提示红灯表示删除完成，若删除不成功则红绿灯同时闪烁，需要重新扫描；查询记录：用户在操作界面上发出命令，系统查询全部记录，在显示器上显示全部物品记录和信息，并且具有一定搜索排序功能；过期提醒：按照物品提前提醒设定进行提醒，若需要提醒则将提醒信息发送至用户手机终端和操作界面。

31在该系统中，通过主控设备中装有的物品记录管理程序对物品的信息进行管理，通过网络接口连接PC终端，通过主控设备连接的GSM模块将提醒短信发送至手机终端，或Zigbee节点将提醒信息传送给手机终端

328定位防丢系统

在容易丢失的物品上贴电子标签，当手机控制端按下寻找开关，通过RFID技术识别需要寻找的物品，当物品在一定距离以内时，手机提示灯亮，蜂鸣器发出间歇性的响声，直至找到物品

339重要物品提醒系统

1、说明：用于提醒用户是否遗忘