智能家具控制系统的设计及实现

　　在现代家居环境中，随着照明、智能电器、安防等设备的日益增多，电气安装、控制线路也日趋复杂。在满足多功能要求的同时，安装简单、良好的扩展性和低廉的运行成本，成为现代智能家居系统技术发展的必然要求。随着计算机功能的日益强大和网络的普遍应用，人们对各种智能化产品的需求越来越强烈，家居智能化、网络化、远程化和系统化设计以其安全、舒适、便捷的服务而受到消费者的青睐。因此，智能家居控制系统有很大的发展潜力。

　　1智能家居简介

　　智能家居，或称智能住宅，英文常用Smart Home、Intelligent Home。与此相近的还有家庭自动化（Home Automation）、电子家庭（Electronic Home）、数字家园（Digital Family）等。智能家居是以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、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、网络通信技术、综合布线技术，将与家居生活相关的各种子系统有机的结合在一起。与普通家居相比，由原来的被动静止结构转变为具有能动性的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流畅通。

　　2智能家居的现状

　　智能家居进入我国已经有将近10年的时间，从最初的家庭网络体系结构到目前的软硬件相结合的智能化接口技术、智能家庭网关、家庭网络应用环境和家庭网络的远程控制技术；应用层面也从最初的家庭电话电脑网络、安防监控到目前的灯光、空调控制，实现方式也从原来的单纯产品功能叠加到现场总线集中控制等。

　　另外在实际应用中，从深圳首个已交付的智能住宅小区红树西岸到号称天价豪宅的上海汤臣一品，从单日开盘销售近10个亿的智能豪宅东方润园到座拥帝王气息的北京御园，智能住宅理念在高端物业开发中已经深入人心。

　　3智能家居控制系统的组成

　　典型的现代智能家居系统主要包括安防子系统、家电控制子系统、远程抄表子系统、信息子系统。

　　安防子系统包括门禁系统和各种意外情况的报警系统。通过各种报警探测器的信息采集，当有火灾、漏电、煤气泄漏、管道堵塞、盗贼侵入等情况发生时可以及时报警，避免或减少用户损失。

　　家电控制子系统利用计算机、移动电话、PDA等设备，实现用户在远程对照明、供暖、空调、卫浴、厨房等家用电器的控制。

　　远程抄表子系统通过在家庭总路线上配置的数据采集装置，完成住宅三表（水表、电表、气表）的数据自动记录和上传，以便小区管理中心进行了记录、换算、统计、查询和打印等管理操作，为住户提供联网付费，银行自动结算和远程在线查询服务。

　　信息子系统实现电话、传真、有线电视、Internet接入服务。

　　4智能家居控制系统的功能

　　智能家居控制系统的主要功能包括家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范三个方面。

　　4.1家庭通信

　　家庭通信可采用电话线路、计算机互联网、CATV线路、无线局域网等方式。

　　（1）电话线路通过电话线路实现双向传输语音信号和数据信号。

　　（2）计算机互联网通过互联网实现信息交互、综合信息查询、网上教育、医疗保健、电子邮件、电子购物等。

　　（3）CATV线路通过CATV线路实现VOD点播和多媒体通信。

　　（4）无线局域网通过无线收发器、天线、各种无线终端，实现双向传输数据信号。

　　4.2家庭设备自动监控

　　家庭设备自动监控包括电器设备的集中、遥控、远距离异地（通过电话或Internet）的监视、控制及数据采集。

　　4.2.1家用电器的监视和控制

　　按照预先所设定程序的要求对热水器、微波炉、视像音响等家用电器进行监视和控制。热能表、燃气表、水表、电度表的数据采集、计量和传送根据小区物业管理的要求所设置数据采集程序，通过传感器对热能表、燃气表、水表、电度表的用量进行自动数据采集、计量，并将采集结果远程传送给小区物业管理系统。

　　4.2.2空调机的监视、调节和控制

　　按照预先所设定的程序，根据时间、温度、湿度等参数对空调机进行监视、调节和控制。

　　4.2.3照明设备的监视、调节和控制

　　按照预先设定的时间程序，分别对各个房间照明设备的开、关进行控制，并可自动调节各个房间的照度。

　　4.2.4窗帘的控制

　　按照预先设定的时间程序，对窗帘的开启／关闭进行控制。

　　4.3家庭安全防范

　　家庭安全防范主要包括多火灾报警、可燃气体泄漏报警、防盗报警、紧急求救、多防区的设置、访客对讲等。家庭控制器内按等级预先设置若干个报警电话号码（如家人单位电话号码、手机电话号码、寻呼机电话号码和小区物业管理安全保卫部门电话号码等），在有报警发生时，按等级的次序依次不停地拨通上述电话进行报警（可报出家中是哪个系统报警了）。同时，各种报警信号通过控制网络传送至小区物业管理中心，并可与其它功能模块实现可编程的联动（如可燃气体泄漏报警后，联动关闭燃气管道上的电磁阀）。

　　4.3.1防火灾发生

　　通过设置在厨房的感温探测器和设置在客厅、卧室等的感烟探测器，监视各个房间内有无火灾的发生。如有火灾发生家庭控制器发出声光报警信号，通知家人及小区物业管理部门。家庭控制器还可以根据有人在家或无人在家的情况，自动调节感温探测器和感烟探测器的灵敏度。

　　4.3.2防可燃气体泄漏

　　通过设置在厨房的可燃气体探测器，监视燃气管道、灶具有无燃气泄漏。如有燃气泄漏家庭控制器发出声光报警信号，并联动关闭燃气管道上的电磁阀，同时通知家人及小区物业管理部门。

　　4.3.3防盗报警

　　防盗报警的防护区域分成两部分，即住宅周界防护和住宅内区域防护。住宅周界防护是指在住宅的门、窗上安装门磁开关，在对外的玻璃窗、门附近安装玻璃破碎探测器；住宅内区域防护是指在主要通道、重要的房间内安装被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器。当家中有人时，住宅周界防护的防盗报警设备（门磁开关、玻璃破碎探测器）设防，住宅内区域防护的防盗报警设备（红外探测器或被动红外／微波双技术探测器）撤防。当家人出门后，住宅周界防护的防盗报警设备（门磁开关、玻璃破碎探测器）和住宅内区域防护的防盗报警设备（被动红外探测器或被动红外／微波双技术探测器）均设防。当有非法侵入时，家庭控制器发出声光报警信号，并通知家人及小区物业管理部门。另外，通过程序可设定报警装置的等级和报警器的灵敏度。

　　4.3.4访客对讲

　　住宅的主人通过访客对讲设备与来访者进行双向通话或可视通话，确认是否允许来访者进人。住宅的主人利用访客对讲设备，可以对大楼入口门或单元门的门锁进行开启和关闭控制。

　　4.3.5紧急求救

　　当遇到意外情况（如疾病或有人非法侵入）发生时，按动报警按钮向小区物业管理部门进行紧急求救报警。紧急求救信号在网络传输中具有最高的优先级别，由于是人在紧急情况下的求救信号，其误报的可能性很小。

　　5智能家居控制系统的类型

　　智能家居控制系统可分成采用公共电话网的智能家居控制系统、HFC的智能家居控制系统、以太网的智能家居控制系统、LonWorks的智能家居控制系统、KS485的智能家居控制系统、无线网的智能家居控制系统等类型。

　　5.1采用公共电话网的智能家庭控制系统

　　5.1.1基本特点：家庭智能控制器内配置了与电话线连接的收发器，利用电话网络作为信息传输网。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。

　　5.1.2系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器（内置了与电话线连接的收发器）、路由器、收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

　　5.1.3系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

　　5.1.4适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅（小区）工程，且特别适用于改造的智能化住宅（小区）工程，利用原有的电话线就可实现数据信号的共网传输。

　　5.2采用HFC的智能家庭控制系统

　　5.2.1基本特点：家庭智能控制器内配置了CableModem，利用有线电视的HFC网络作为信息传输。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。HFC网络采用共享方式，其共享带宽为36Mbps。当上网人数较多时，上网的速度会变慢。由于Cable Modem设备费用较高，用户网络的开通费用高。

　　5.2.2系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器（内置了Cable Modem）、路由器、电缆调制解调器头端设备CMTS、有线电视传输网络、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

　　5.2.3系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

　　5.2.4适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅（小区）工程，且特别适用于改造的智能化住宅（小区）工程，仅将原有的有线电视HFC网络进行双向改造，就可实现数据和图像信号的共网传输。

　　5.3采用以太网的智能家庭控制系统

　　5.3.1基本特点：家庭智能控制器内配置了以太网网卡，利用以太网作为信息传输网。以太网同时支持住户计算机和智能家庭控制系统。该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且大大地简化了布线，可以节省布线的投资。以太网传输速率较高，传输速率有10Mbps、100Mbps等。根据传输距离的要求，由小区物业管理中心至各楼交换机采用5类以上4对对绞线、多模光缆或单模光缆，由交换机至家庭控制器采用超5类4对对绞电缆。

　　5.3.2系统组成：系统由系统服务器、家庭控制器、路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

　　5.3.3系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

　　5.3.4适用范围：该系统适用于新建、扩建和改造的智能化住宅（小区）工程，用以太网实现数据和图像信号的双向传输。

　　5.4采用LonWorks的智能家庭控制系统

　　5.4.1基本特点：采用一个覆盖全部ISO／OSI标准七层通信协议、开放性的LonWork总线技术，一台系统服务器最多可连接127台LONWorks路由器，一台LonWorks路由器最多可连接63台家庭控制器。每台家庭控制器为LonWork一个通道上的网络节点，每个网络节点包括有神经元（NEURON）芯片、振荡器、电源、一个通过媒介通信的收发器和与监控设备接口的I／O设备（电路）、存储器等。

　　LonWorks直接通信距离可达2700m（双绞线、78Kbps），其通信传输速度最大可达1.25Mbps（此时有效传输距离为130m）。LonWorks路由器至小区物业管理中心线路长度超过2700m时，需在总线上加装中继器。传输线通常采用双绞线，根据需要也可采用同轴电缆或电力线。

　　5.4.2系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交换机、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

　　5.4.3系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

　　5.4.4适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅（小区）工程。

　　5.5采用KS485的智能家庭控制系统

　　5.5.1基本特点：KS485串行接口总线为主从式网络，它的通信为半双工、采用双向单信道连接方式。RS485串行接口总线的传输介质采用双绞线，它可以高速地进行远距离传输，传输速度与传输距离的技术指标如下：传输速率为10Mbit／s时，最大传输距离是12m；传输速率为1Mbit／s时，最大传输距离是120m；传输速率为100kbit／s时，最大传输距离是1200m。

　　5.5.2系统组成：由系统服务器、家庭控制器、路由器、通讯器、控制器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

　　5.5.3系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

　　5.5.4适用范围：该系统特别适用于新建、扩建的智能化住宅（小区）工程。

　　5.6采用无线网的智能家庭控制系统

　　5.6.1基本特点：利用无线作为信息传输网，该系统不仅在功能上能完全满足要求，而且从系统服务器至家庭控制器、家庭控制器至各种现场末端装置均采用无线传输方式，小区、楼内、户内无需布线，施工简单，可以节省施工的投资。

　　5.6.2系统组成：由系统服务器、家庭控制器、无线收发器、各种探测器、各种传感器、各种执行机构、打印机等组成。

　　5.6.3系统功能：实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范。

　　5.6.4适用范围：该系统适用于新建、扩建的智能化住宅（小区）工程，且特别适用于改造的智能化住宅（小区）工程，不用敷设线路就可实现数据信号的传输。

　　6智能家居控制系统的实现

　　6.1家庭控制器

　　暗装（或明装）在墙内（上），其底边距地面1.4m左右。家庭控制器应设置在住户大门附近（宜距户门0.5m以内），且容易操作（包括设防与撤防）的地方。

　　6.2可燃气体探测器

　　安装在厨房内的燃气管道、灶具附近，当住户使用的是天然气，燃气探测器吸顶棚安装在距顶棚300ram以内的地方；当住户使用的是液化石油气，燃气探测器安装在距地面300mm以内地方。

　　6.3感温探测器

　　设置在厨房内，它吸顶棚安装

　　6.4感烟探测器

　　设置在起居室、卧室等房间内，它吸顶棚安装

　　6.5紧急按钮开关

　　设置在起居室沙发和主卧室床头附近的墙上，及卫生间的墙上。紧急按钮开关暗装在墙内，其底边距地面0.5m~1.2m。

　　6.6门（窗）磁开关

　　安装在门扇和门框内或窗扇和窗框内。

　　6.7玻璃破碎探测器

　　安装在窗户和玻璃门（阳台）附近的墙上或吸顶棚安装。

　　6.8被动红外侵入探测器和被动红外／微波双技术探测器

　　安装在住户的主要通道、重要的房间内，它吸顶棚安装或安装在顶棚的墙角处。

　　6.9红外遥控器

　　安装在被控电器设备正面附近的墙上，距离不能超过红外线工作范围，且与电器设备之间没有遮挡。

　　7设计中应注意的事项

　　当防火规范规定必须设置火灾报警系统时，感烟探测器、感温探测器及可燃气体探测器的设置及系统的构成须遵循《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-98的规定。

　　结束语：