物联网工程规划与设计报告《智能家居》

XX大学XX学院

物联网工程规划与设计报告

题目 : 智能家居

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2020年6月02日

目录

1. 需求分析 (3)

1.1发展背景 (3)

1.2课题意义 (3)

1.3国内外发展现状 (4)

1.3.1国内发展现状 (4)

1.3.2国外发展现状 (4)

1.4发展趋势 (5)

2. 需求分析 (6)

2.1需求分析 (6)

2.2性能需求分析 (6)

2.3安全需求分析............................................................................................. 错误!未定义书签。

3. 总体设计方案 (8)

3.1项目概述 (8)

3.2项目系统构架 (8)

3.3各子系统构成 (9)

4.各子系统详细设计 (9)

4.1综合布线..................................................................................................... 错误!未定义书签。

4.2安防控制系统............................................................................................. 错误!未定义书签。

4.3窗帘控制系统 (9)

4.4家电控制系统 (9)

4.5照明控制系统 (9)

4.6影音控制系统 (9)

4.7环境控制系统 (9)

1.需求分析

1.1发展背景

智能家居是在互联网影响之下物联化的体现。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备,建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位的信息交互功能,甚至为各种能源费用节约资金。智能家居的概念起源很早,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将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州哈特佛市的CityPlaceBuilding时,才出现了首栋的“智能型建筑”,从此揭开了全世界争相建造智能家居派的序幕。

美国联合科技公司于1984年首次提出“智能建筑"的概念,将区域传感网和互联网连接在一起,形成了对被感知物体的操控与监测,物联网技术成为了继计算机、互联网后世界信息产业的第三次科技浪潮,物联网技术为智能家居技术的发展提供了新的思路方法，智能家居产业顿时具有了惊人而又巨大的市场,潜力更是无限。

在今天的生活中,科技的飞速发展,无形中提高了人们的精神与物质需求,人们追求着舒适便利且智能的居家环境。被称为smart home或者home automation 的智能家居起源于国外,基础是现代类型的住宅环境,智能家居的应用技术范围,包括智能家具的自动化自我控制、智能化安全保障技术以此进行危险参数分析进行的防范、智能化音视频联络技术、范围内的局域网络搭配承载的通信技术,将这些技术与智能家居生活的个性化设备互联,构成更为高效、智能、便利先进的家居环境。

1.2课题意义

选题的目的主要有两个,一是源于实际的需要:选题的背景就拿目前的上班族而言,每天匆匆忙忙的奔波于都市之间,特别是夏天大太阳一回到屋子桑拿室的温度着实让人奔溃的感觉,冲个澡还是凉水等等之不便。所有的一切都需要我们传统的方式追个去开启或者关闭。过程之繁琐且不说,人们一天的辛苦并没有因为现代化家居而该受到超高越享受。

就目前而言很多智能家居是有线的,无线只能作为有线的扩充,这给家庭布线带来很大的不便,而且网络的自动处理能力差。智能家居的发展依赖于网络技术与监控技术在家庭内部的扩展,最重要的是选择一个合适的家庭网络平台搭建智能化家居系统。以满足当今人类在家庭在智能家居上的灵活应用、高效管理真正实现家庭舒适感为目的。二是提升自己,将自己学到的知识体现到了系统开发的全过程,也提高了自己的动手能力。

1.3国内外发展现状

1.3.1国内发展现状

在国外,关于智能家居的研究起步较早,始于20世纪80年代。高端的住宅安装的有各种通信、家电、安保托等设施,通过总线技术配合计算机和信息技术,实施监视、控制与管理等智能家居功能。1984年美国通过对一栋旧时大楼进行部分改造,采用计算机系统对大楼的电梯、空调、报警等设备进行连接和,监控,并提供语音通信、电子邮件等方面的信息服务,建成了世界上第一幢智能建筑。随着科技的进一步发展,许多发达国家开始率先开发研制自己的智能家居系统,并通过设计完成了其在建筑方面的功能实现,其中比较重要的有:美国的X-10,CEBUS(Consumer Electronic Bus),LONWORKS、日本的HBS(HomeBusSystem)、欧洲的E1B(European Installation Bus)和EHS(European Home System)等。

1.3.2国外发展现状

智能家居网络技术在国内的发展始于20世纪90年代末,到2000年左右智能家居概念开始得到宣传,让我国的普通居民开始了解并接受了智能家居的概念。如今各小区的开发商在住宅小区和住宅的设计阶段也已经较多地考虑了智能化基础设施的建设,一些高档的住宅小区已经配套了相当完善的智能家居系统,很多开发商已经将住宅“智能化"作为一个亮点在房地产销售的广告中大量宣传经过十几年的发展,我国的智能家居控制系统的研究已经达到了成熟阶段,潜在的智能家居市场得到挖掘,国内大部分家电龙头企业如海尔、创维、TCL等都已经完成了其智能家居展业的布局,较早进入该领域的一些企业基本都推出了各自的产品,如捷易智能家居。随着智能家居消费市场的进一步成熟,从研发、推出到最后的使用整·个产业将得以实现,智能家居产品也将被价格更低廉、使用更人性、功能更完善的个性化产品所代替。纵览整个国际市场,智能家居的广阔前景和市场已使得各大企业蜂拥而至,并在产业布局、技术开发等方面展开了激烈的竞争,并根据自身的研发技术联合其他企业提出成熟的网络协议,并通过产品的展示吸引潜在消费者的关注。例如EHS, CAN, CABA, PHILIPS等全球知名的家电行业企业,正通过不断的技术研发、产品创新成为全球智能家居的领军企业。智能家居领域这些年的发展,尽管受到业界的广泛关注,这一概念也越来越普及,但智能家居技术的发展仍然没有统一。其中基于家庭网络如何提供更多丰富多彩的业务以及降低设备的使用复杂性、提高运维管理能力、提高开放性、提高网络安全性等是需要持续重点关。绿色、生态、环保是21世纪科技发展的核心概念,智能家居产业的发展也必须遵循这个概念。新兴的环保生态生物工程、生物电子、高新材料、软件工程等学科的综合运用,将带领智能家居行业进入一个全新的发展模"式,在传统家居美观舒适的前提下加入智能的安全、高效、环保等概念,促使现有的生活环境往更好更安全的方向发展, “绿色家居"和可持续发展技术才是21世纪智能家居发展的方向。

1.4发展趋势

智能家居怎样做到实用、易用、人性化,真正提高人们的生活品质,才是智能家居的发展方向....

实用为本--智能家居的发展方向

从2000年的首届峰会到刚刚落幕的第四届中国国际建筑智能化峰会,虽然中国房产智能化道路几经周折,但是这一进程却不可阻挡地前进着。科技的发展使人们坚定不移地追求更高品质的生活,智能家居作为高品质信息生活的代表得到越来越多的瞩目。

回想1999年、2000年北京的房地产广告, “智能化”的诱人描述比比皆是。正值网络和新经济的高峰,房地产业的就势跟进使“智能化”成为新建社区不可缺少的“卖点”,智能化住宅小区建设一时在全国形成高潮。但之后上海的统计显示:智能化系统发挥作用的仅占20%,运行不正常、尚可使用的占45%.另有35%的系统被废弃,业主对室内安防系统、自动抄送系统和停车场管理系统的投诉率一直居高不下。

正如网络经济重回传统一样,第四届中国国际建筑智能化峰会上,朝华数码等一大批智能家居厂商们呼吁,智能家居必须回归理性。虽然业界对于智能家居定义一直争论不休,正如建筑智能化领域专家、清华大学林贤光教授所言:目前为止,并没有关于智能与不智能的确切的界限与概念。但是如果抛开业界的争论,从消费者的角度来看,智能家居市场的需求已经逐渐明朗:就是以实用为核心,力求实用、易用、人性化。

虽然科技飞速发展,信息技术日新月异,连CPU运算速度的提升都已经突破了摩尔定律,但是如何将这些技术引入智能家居产品之中,如何打造出真正实用的智能家居产品,这才是国际建筑智能化峰会每一位参与者最关注的问题。朝华数码有关人士提出,如今智能家居产业界所体现的两大技术趋势正是发展方向: 1、领先的无线移动;2、不依靠PC的独立形态。

盖茨当年在《TheLoadAhead》中所提到的智能房子如今已经成为华盛顿湖的一大胜景,这幢房子可谓智能化到了极致,连车道旁的一棵老枫树,都通过专门的监视系统给这棵树进行24小时的全方位监控,一旦监视系统发现它有干燥的迹象,将释放适量的水来为它解渴。但是,为了实现这样的智能化,专门铺设了84公里电缆,耗资5.3亿美元。对普通用户来说,再多的光纤电缆,不如手里一个无线遥控器就指挥若定来得实用方便,这正是无线移动技术在智能家居领域大受青睐的原因。而正如计算机摆脱大型机进入PC才开始大发展,脱离了PC呈独立状态的智能家居才能有更大发展空间:不会由于电脑的突然瘫痪而一筹莫展,一切都更加灵活,更加随意。领先的无线移动和不依靠PC的独立形态,将使家变成真正的“自由数码空间"。

2.需求分析

2.1需求分析

智能家居指的是利用嵌入式技术、网络技术与通信技术将智能家居的各个子智能家居控制系统有机地与人们的日常家庭生活联系在一起，通过综合管理增加人们生活和家居的舒适感一与安全度。国内智能家居的发展状态，日前智能家居通常是在高端酒店和住宅布局和安装智能家居控制系统在普通人家里的大规模推推广困难有两个主要原因分别是：布线复杂不利于完成住宅建设布局和安装；系统单调缺乏可以定制和个性化的服务。

在第一个问题上，我们建议使用无线通信技术和以太网通信代杆有线连接的组合。智能家居控制系统根据数据传输的不同可以分为两类：高速传输大量数据（视频监控和多媒体娱乐等）和低速少量的数据传输（报警信号、控制命令、环境信息等等）。其中报警信号控制命令、环境信息和其他数据传输的频率较低不要求速度，如果你使用互联网通信技术会造成浪费带宽和能源的浪费节能无线技术是一种无线通信技术的智能家居系统视频监控、多媒体娱乐等服务需要高速传输人最的数据，普通家庭使用以太网电缆传输同时以太网的无线互联网接入接口可以确保实现远程监控功能，因为互联网的带宽特性满足智能家居控制系统数据传输需求不会形成障碍。

在第二个问题上，添加个性化服务的智能家居控制系统。尝试使用低成本的硬件和软件及其设备、以削减智能家居控制系统和服务使各个模块系统最小。因为通过WIFI系统服务节点模块用户可以根据白己的需求通过WIFI节点，选择需要的模块远程控制功能将允许用户虽然在数千里之外，只要有互联网可以在家里了解情况，控制电器设备启动和运行，系统也可以进行私人定制。

2.2性能需求分析

2.2.1照明控制功能分析

实现对全宅灯光的智能管理,可以用遥控等多种智能控制方式实现对全宅灯光的遥控开关,调光,全开全关及"会客、影院"等多种一键式灯光场景效果的实现。并可用定时控制、电话远程控制、手机控制等多种控制方式实现功能,从而达到智能照明的节能、环保、舒适、方便的功能。

另一方面与窗帘自动控制系统结合,实现室内自动调光,根据室外天气情况自动开关窗。

(1)控制:就地控制、多点控制、遥控控制、区域控制等;

(2)安全:通过弱电控制强电方式,控制回路与负载回路分离;

(3)简单:智能灯光控制系统采用模块化结构设计,简单灵活、安装方便;(4)灵活:根据用户的不同需求,只需做软件修改设置就可以实现灯光布局的改变和

2.2.2家电控制功能分析

电器控制采用弱电控制强电方式,即安全又智能,可以用遥控、定时等多种智能控制式实现对在家里电视、空调、饮水机、插座、地暖、投影机、新风系统等进行智能控制。

系统可以做到让客厅、餐厅、卧室等多个房间的电视机共享家庭影音库,并可以通过追控器选择自己喜欢的音源进行观看。避免饮水机在夜晚反复加热影响水质,在外出时断开排通电,避免电器发热引发安全隐患。以及对空调地暖进行定时或者远程控制,让您到家后马上享受舒适的温度和新鲜的空气。

(1)方便:手机控制、就地控制、场景控制、遥控控制、电话电脑远程控制等;

(2)控制:通过红外或者协议信号控制方式,安全方便不干扰;

(3)健康:通过智能检测器,可以对家里的温度、湿度、亮度进行检测,并驱动电器设备自动工作;

(4)安全:系统可以根据生活节奏自动开启或关闭电路,避免不必要的浪费和电气老化引起的火灾。

2.2.3安防监控功能分析

随着人们居住环境的升级,人们越来越重视自己的个人安全和财产安全,对人、家庭以及住宅的小区的安全方面提出了更高的要求,智能安防已成为当前的发展趋势。

安防门禁系统通过RFID实现非法进门报警,远程开关门功能,配合视频监控系统可以让用户通过网络时时查看家里的情况,充分发挥监控的实时性和主动性。为了能实时分析、跟踪、判别监控对象,并在异常事件发生时提示、上报,安防监控系统的“智能化"就显得尤为重要。

(1)安全:安防系统可以对陌生人入侵、煤气泄漏、火灾等情况提前及时发现并通知主人;

(2)简单:操作非常简单可以通过手机或者门口控制器进行布防或者撤防;

(3)实用:视频监控系统可以依靠安装在室外的摄像机可以有效的阻止小偷进一步行动,并且也可以在事后取证给警方提供有利证据。

2.2.4窗帘控制功能分析

人们一天24小时中，不可能随时都在家，有可能在上班，有可能在出差，也有可能在睡觉。人们可以不需要关心窗帘什么时候应该关，什么时候自动打开。而窗帘自动控制系统是需要根据今天的天气温度以及室内温度，室内环境的变化自动开关合理的控制室内环境。（1）温度：智能感知室内温度，以及各个房间的温度感知。

（2）环境：对于环境感知有着收集数据，有利于数据。

（3）安全：防止夜晚有人偷拍。

3.总体设计方案

3.1项目概述

数字住宅,又叫智能家居或智能住宅,在英文中常用Digital Technology House、SmartHome. Intelligent home,与此含义相近的还有家庭自动化(Home Automation)、电子家庭(ElectronicHome、E-home)、数字家园(Digital family)、网络家居(Network Home),智能递建筑(IntelligentBuilding)。智能家居是以住宅为平台,兼备建筑、网络通讯、讯息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居是在家庭产品自动化,智能化的基础上,通过网络按拟人化的要求而实现的。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统,利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统,有机地结合在一起。与普通家居相比,由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具,提供全方位的讯息交换功能,帮助家庭与外部保持讯息交流畅通。智能家居强调人的主观能动性,要求重视人亏居住环境的协调,能够随心所欲地控制室内居住环境。

应该注意,家居智能化与家居讯息化和家居自动化,家庭的网络化等有一定的区别。在住宅中为住户提供一个宽带上网接口,家居讯息化的条件即已具备,但这做不到家居智能化;电饭煲可定时烧饭煲汤,录象机可定时预录预定频道的电视节目,这些仅仅是家电自动化。讯息化和自动化是家居智能化的前提和条件,实现智能化还需对记录、判别、控制、反馈等过程进行处理,并将这些过程在一个平台实现集成,能按人们的需求实现远程自动控制。智能化应服务于人们的居家生活,因此应更全面、更富有人性化。瑞讯科技-「思想家』智能家居系统,您的未来住宅中枢神经系统,让您的住宅开始思想,为您创造安全、舒适、方便、节能、智能、环保的科技居住环境。「思想家』智能家居系统开创性地把家庭电话通讯系统、家庭网络管理系统、家庭数字影院系统、背景音乐系统、安防监控门禁系统、家居灯光控制系统、电器智能控制系统等七大系统控制融为一体,可以用一键遥控、定时事件管理、键场景、电话远程、互联网远程等多种智能控制方式实现对全宅灯光及家电的智能管理与控制,让您自由掌控您的未来住宅,享受比尔盖获式的数字科技生

3.2项目系统构架

3.3各子系统构成

4.各子系统详细设计4.1照明控制系统

4.2家电控制系统

4.3安防监控系统

4.4窗帘控制系统

4.5场景自定义系统