1、-. z.經貿外事職業學院 畢業論文題 目 論智能家居在工程設計中的應用 系 部 工程與機電系 班 級 工造2班 專 業 工程造價 姓 名 王鑫 指導教師 滔二O一二年 二月目錄智能家居的定義及簡介概念.1定義.1傳統意義.1起源.1表述.2實現智能家居智能化的系統組成1.家庭安全防.32.家庭設備自動化.33.家庭安防系統.3智能家居能實現的功能及可提供的服務1.網絡服務42.安全防43.家電的智能控制盒遠程控制44.交互式智能控制45.環境智能控制46.提供全方位家庭娛樂47.現代化廚衛環境48.家庭信息服務49.家庭理財服務410.自動維護功能.4智能家居系統設計中的幾個關鍵技術的探討家

2、庭部網絡組建.5有線方式.5無線方式.5家庭部組網技術的參考因素.5利用jini技術和osgi標準.5家庭網關的設計問題.5家庭網關的軟件設計.6家庭網絡中應用代理體技術.6結語.6智能家居布線系統在設計中的運用TIA/EIA 570A家居布線標準7制定TIA/EIA570標準的目的7TIA/eia570家居布線標準更新的組要容.7TIA/EIA570A標準適用圍.7家居布線等級.7配線箱DD7奧創利IN HOUSE智能家居布線系統7奧創利IN HOUSE智能家居布線系統的配線箱DD.8奧創利IN HOUSE智能家居布線系統的配線箱DD的主要功能8配線箱DD的分配和管理.8配線箱DD可支持多種

3、.8奧創利IN HOUSE智能家居布線系統的配線箱DD的組成8IN houseTM系列主面板8IN houseTM系列工作站面板8IN houseTM系列影響面板8建筑電氣與住宅室環境設計9參考文獻容摘要20世紀80年代初，隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化（HE,Homen Electronics）出現。80年代中期，將家用電器、通信設備與安保防災設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念（HA,Home Automation）。80年代末，由于通信與信息技術的發展，出現了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術進行監視、控制與管理的商用系統。與此同時，智能家居在工

4、程設計中運用變的愈來愈廣泛。關鍵字 室設計 智能化 布線系統 家庭網絡智能家居的定義和及簡介概念智能家居概念的起源很早，但一直未有具體的建筑案例出現，直到1984年美國聯合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設備信息化、整合化概念應用于美國康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時，才出現了首棟的智能型建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示。與智能家居含義近似的有家庭自動化（Home Automation）、電子家庭（Elect

5、ronic Home、E-home）、數字家園（Digital Family）、家庭網絡（Home Net/Networks for Home）、網絡家居（Network Home）、智能家庭/建筑（Intelligent Home/Building），在中國和等地區，還有數碼家庭、數碼家居等稱法。定義智能家居是一個居住環境，是以住宅為平臺安裝有智能家居系統的居住環境，實施智能家居系統的過程就稱為智能家居集成。 智能家居集成是利用綜合布線技術、網絡通信技術、安全防技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設備集成。由于智能家居采用的技術標準與協議的不同，大多數智能家居系統都采用綜合布線方式

6、，但少數系統可能并不采用綜合布線技術，如電力載波，不論哪一種情況，都一定有對應的網絡通信技術來完成所需的信號傳輸任務，因此網絡通信技術是智能家居集成中關鍵的技術之一。安全防技術是智能家居系統中必不可少的技術，在小區及戶可視對講、家庭監控、家庭防盜報警、與家庭有關的小區一卡通等領域都有廣泛應用。自動控制技術是智能家居系統中必不可少的技術，廣泛應用在智能家居控制中心。傳統意義傳統意義上一般都認為智能家居是帶來生活品質的提升，其實物聯網智慧家居正在改變這些觀點，最顯著的變化就是實用、方便、易整合。每一個家庭中都存在的各種電器，不管是號稱智能的冰箱、空調還是傳統的電燈、電視一直以來由于標準不一都是獨立

7、工作的，從系統的角度來看，他們都是零碎的、混亂的、無序的，并不是一個有機的、可組織的整體，作為家庭的主人面對這些雜亂無章的電器其消耗的時間成本、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世紀80年代初，隨著大量采用電子技術的家用電器面市，住宅電子化（HE,Homen Electronics）出現。80年代中期，將家用電器、通信設備與安保防災設備各自獨立的功能綜合為一體后，形成了住宅自動化概念（HA,Home Automation）。80年代末，由于通信與信息技術的發展，出現了對住宅中各種通信、家電、安保設備通過總線技術進行監視、控制與管理的商用系統，這在美國稱為Smart Hom

8、e，也就是現在智能家居的原型。表述智能家居其實有兩種表述的語意，定義中描述的，以及我們通常所指的都是智能家居這一住宅環境，既包括單個住宅中的智能家居，也包括在房地產小區中實施的基于智能小區平臺的智能家居項目，如紅樹西岸智能家居。第二種語意是指物理網智能家居系統產品，是由智能家居廠商物聯傳感生產、滿足物聯網智能家居集成所需的主要功能的產品，這類產品應通過集成安裝方式完成，因此完整的智能家居系統產品應是包括了硬件產品、軟件產品、集成與安裝服務、售后在的一個完整服務過程。實現智能家居智能化的系統組成所謂的家庭智能化就是通過家居智能管理系統的設施來實現家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。家居智能化系

9、統由如下三個方面組成：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 查看圖片 t _blank 智能家居結構圖2.家庭設備自動化在建設家居智能化系統時，依據中國有關標準，具體提出了如下的基本要求： 1應在臥室、客廳等房間設置有線電視插座； 2應在臥室、書房、客廳等房間設置信息插座； 3應設置訪客對講和大樓出入口門鎖控制裝置； 4應在廚房設置燃氣報警裝置； 5宜設置緊急呼叫求救按鈕； 6宜設置水表、電表、燃氣表、暖氣（有采暖地區）的自動計量遠

10、傳裝置。 智能家居控制功能及方式 家庭安防系統.智能家居能實現的功能及可提供的服務1.網絡服務；始終在線的網絡服務，與互聯網隨時相連，為在家辦公提供了方便條件 HYPERLINK baike.baidu./albums/37089/37089/0/0.html l 0$9252ae7e82fd6f5e0dd7da40 o 查看圖片 t _blank 智能家居系統原理圖2.安全防；智能安防可以實時監控非法闖入、火災、煤氣泄露、緊急呼救的發生。一旦出現警情，系統會自動向中心發出報警信息，同時啟動相關電器進入應急聯動狀態，從而實現主動防。3家電的智能控制盒遠程控制；如對燈光照明進行場景設置和遠程控制

11、、電器的自動控制和遠程控制等。 4.交互式智能控制：可以通過語音識別技術實現智能家電的聲控功能；通過各種主動式傳感器（如溫度、聲音、動作等）實現智能家居的主動性動作響應。 5.環境智能控制; 如家庭中央空調系統。6.提供全方位家庭娛樂: 如家庭影院系統和家庭中央背景音樂系統。7.現代化廚衛環境: 主要指整體廚房和整體衛浴。8.家庭信息服務: 管理家庭信息及與小區物業管理公司聯系9.家庭理財服務: 通過網絡完成理財和消費服務。10.自動維護功能: 智能信息家電可以通過服務器直接從制造商的服務上自動下載、更新驅動程序和診斷程序，實現智能化的故障自診斷、新功能自動擴展。智能家居系統設計中的幾個關鍵技

12、術的探討家庭部網絡組建家庭部組網，主要是解決各種信息家電之間的數據傳輸，能把外部連接傳入的數據傳輸到相應的家電上去，同時可以把部數據傳輸到外部網絡。目前關于家庭部網絡有許多種解決方案，主要是有線和無線方式。有線方式電子載波的*-10和CEBUS；線的HomePNA；以太網的IEEE802.3和802.3u；串行總線的USB1.1、USB2.0和IEEE1394。無線方式無線方式：無線局域網的IEEE802.11a和IEEE802.11b；家庭射頻技術的HomeRF；藍牙的IEEE802.15；紅外的IrDA家庭部組網技術的參考因素連接對象的復雜性。在家庭網絡部存在著音響、可視等高速率數據設備，

13、冰箱、洗衣機、PDA等中速率數據設備，同時還存在三表抄送、防火防盜報警等低速率數據設備。基于開放的標準。包括技術文檔和體系結構的開放性。兼容廣泛的連接技術。用戶的需求。低價、易用、高可靠、靈活且可擴展，良好的兼容性，支持多種應用。根據上述技術的特點分析，可得出以下結論：多種聯網技術必將在市場上共存，各種部聯網技術都將找到各自的適應點。對于娛樂應用，如音視頻，要求網絡能夠提供高帶寬、實時性、同步傳輸，速率達到50Mbps以HotTag上的USB2.0和IEEE1394是最佳選擇。對于計算和數據通信應用，如微機、白色家電、語音服務等，傳輸率要求在幾十kbps到幾十Mbps，多種技術都可以滿足數據傳

14、輸，但是無線技術可以避免重新布線的煩擾，因此是最佳的選擇。對于家居自動化中的低速控制應用，如三表抄送、防盜防火報警器等，帶寬的要求在幾十kbps，且產品位置分散，不利于重新布線，因此電力線和無線編碼技術是最佳的選擇。2利用jini技術和osgi標準家庭網絡是一個動態環境，當有新設備加入家庭網絡里，應該能被網絡中其它的設備識別，同時它也能發現網絡中其它設備。為了實現設備間的即插即用和互聯，SUN公司引入了JiNi技術。JiNi的目的是將成組的設備和軟件構件聯合成一個單一、動態的分布式系統，Jini基于Java語言，是一種面向服務(包括硬件資源和軟件資源)的中間件技術，運行于TCP/IP協議之上，

15、跨平臺運行，獨立于底層操作系統和通信技術，設備間可相互查詢、理解所具備的功能，家庭網絡無需人工參與，網絡設置可自動完成。由于Jini非常適用于家庭網絡環境，目前SONY、Philips、Inprise等很多廠商都申請了Jini的許可證， Jini的應用呈現一片欣欣向榮的景象。開放服務網關(Open Service Gateway Initiative, OSGI)由IBM、HP、Philips、SUN等電信、計算機、電器巨人發起，主要功能是為連接Internet上商業服務和下一代智能電器定義一個開放的標準。OSGI具有平臺獨立、應用獨立、高安全、多任務、兼容不同局域網協議(如藍牙、IEEE13

16、94)，和支持多種設備連接技術(UPNP、 Jini)的優點。OSGI體系主要組成部分包括：服務網關、服務提供商、服務集成商、網關操作員，廣域網和局域網絡及連接設備。3家庭網關的設計問題：智能家居系統的核心是家庭網關(Residential Gateway)，在家庭部提供不同類型、不同結構子網的橋接能力，使這些子網的信息家電之間可以相互通信；在家庭外部通過Internet將各種服務商連接起來以提供實時、雙向的寬帶接入，同時還提供防火墻的能力，阻止外界對家庭部設備的非法訪問和攻擊。4家庭網關的軟件設計：其中實時操作系統是整個軟件系統的核心，它負責進程調度、存儲管理、設備管理、實時監控，并提供藍牙

17、、IEEE1394 ADSL等硬件設備的驅動程序。在實時操作系統層之上可以包括TCP/IP模塊、嵌入式數據庫、中文環境模塊、圖形界面等。 API接口設計包括各種中間件(HAVI、Jini、UPNP，OSGI等)軟件的設計。為滿足用戶需要，可設計出各種應用程序，如DVD播放器、瀏覽器、家庭安防、三表抄送等，以實現家庭安防和娛樂的目的。 5家庭網絡中應用代理體技術：網絡家電的低成本、高質量和高可靠性是智能家居系統設計成功的重要條件，代理體技術是這一方面的成功應用。可以在家居服務器中運行代理體，以不同的私有互聯協議連接到采用不同技術構成的網絡。并將整個控制算法分解成針對不同情況的控制代理，每個代理的

18、任務簡單明確，當需要一個代理時，才把它傳到被控制的設備上，故所需存空間非常小。結語目前關于智能家居系統的研究和設計方案提出很多，仍有許多問題尚待解決，如沒有統一的互操作規，網絡的集成比較復雜，對家庭用戶接口的規缺少研究，但隨著相關技術不斷進步，它必將向著調度智能化、靈活性和互操作性方向發展，從而進入尋常百姓家。智能家居布線系統在設計中的運用TIA/EIA 570A家居布線標準1991年5月，美國國標準委員會（ANSI）與TIA/EIA TR41委員會的TR41.8分會的 TR41.8.2工作組制訂出了第一個ANSI/TIA/EIA 570家居布線標準。但隨著新技術的不斷發展， 智能住宅對通信線

19、纜帶寬的要求越來越高， ANSI/TIA/EIA 570的家居布線標準漸漸不能滿足智能住宅家居布線的需求， 這樣就迫切要求有新的家居布線標準來適應新技術的不斷發展。因此在1998年9月， TIA/EIA協會正式修訂及更新了家居布線的標準，并將該標準重新定義為ANSI TIA/EIA 570A 家居電訊布線標準（Residential Telemunications Cabling Standard）。1制定TIA/EIA570標準的目的TIA/EIA 570A制訂出新一代的家居電信布線以滿足現在及將來的多種電信服務。 標準主要提出了有關布線新的等級，并建立了一個布線介質的基本規和標準，主要應用

20、支持話音、 數據、圖像、電視、多媒體、家居自動系統、環境管理、保安、探測器、報警及對講等服務。 標準主要規劃于新建筑、更新增加設備、單一住宅及建筑群等。 2TIA/eia570家居布線標準更新的組要容該標準不涉及商業大樓； 基本規的更新將遵循TIA手冊中所更新的容及標準； 在該標準中定義了家居布線的等級； 在家居布線中認可的傳輸介質有光纜、同軸電纜、三類及五類非屏蔽雙絞線（UPT）； 由信息插座到配線箱DD的線路長度不能超過90m，信道長度不能超過100m； 標準中包括了主干布線； 標準還包括了固定裝置的布線，如對講機、火災探測器等； 只有適用于ANSI/TIA/EIA568A接線方法的8位模

21、塊或插頭才被認可。3TIA/EIA570A標準適用圍TIA/EIA 570A標準適用于當今的單個和多個用戶居民樓的家居布線系統及相關的管道和布線空間。 這一標準規的布線系統可支持不同種類的電信應用于不同的家居環境中，將在居民樓支持多種電信服務。 標準中主要包括室家居布線及室主干布線。4家居布線等級建立家居布線等級系統，旨在根據不同家居的特點提出不同的布線系統方案， 使用戶根據自身的需要選擇相應的布線基礎結構。表1和表2列出了可供選擇的家居布線基礎結構， 主要滿足家居自動化要求，為智能化家居提高安全可靠的布線系統。表1 各等級支持的典型家庭服務 表2 各等級認可的家居傳輸介質 家居布線系統的等級

22、選擇實際上是家居布線的功能和布線設備類別（3類4對非屏蔽雙絞線、 5類4對非屏蔽雙絞線、75同軸電纜、光纜、信息插座等）的選擇。 （1）等級一 等級一可提供滿足通訊服務最低要求的通用布線系統，該等級可提供、CATV和數據服務。 等級一主要使用雙絞線，并采用星形拓撲方法連接。等級一布線的最低要求為： 一根4對非屏蔽雙絞線（UPT），并須滿足或超過ANSI/TIA/EIA568A規定的3類電纜傳輸特性要求； 一根75歐姆同軸電纜（Coa*ial），且必須滿足和超過SCTE（通信線纜工程師協會）IPSSP001的要求； 建議安裝5類非屏蔽雙絞線（UPT）方便系統向等級二升級。 （2）等級二 等級二可

23、提供滿足基本、高級和多媒體通信服務的通用布線系統。該等級可提供當前和正在發展及今后的通信應用， 包括、CATV、數據和網絡服務。等級二布線的最低要求為：一根或兩根4對非屏蔽雙絞線（UPT）， 必須滿足或超過ANSI/TIA/EIA568A規定的5類電纜傳輸特性要求； 一根或兩根75歐姆同軸電纜（Coa*ial）必須滿足和超過SCTE IPSSP001的要求；另外可選用的光纜， 但光纜必須滿足或超過ANSI/ICEA S87640的傳輸特性要求。 5配線箱DD配線箱DD（Distributor Device，亦稱為分布裝置）是一個交叉連接的配線設備，它主要用來連接所有的電纜、 跳線、信息插座及設

24、備連線等（見圖1和2）。配線箱DD的配線設備主要為用戶提供增加、改動或更改服務， 并為不同的應用系統提供連接端口。 配線箱DD必須安裝于每一個家庭，安裝位置的選擇應便于安裝及維護。從配線箱DD到信息插座的電纜長度不能超過90米， 如加上兩端跳線及連接線，則長度不能超過100米。 配線箱DD安裝有有源設備時，需要由配電箱為配線箱DD提供一個220V、15A獨立回路的電源供電。 圖1 多層智能住宅樓布線系統示意圖 圖2 單一典型智能住宅布線系統示意圖 奧創利IN HOUSE智能家居布線系統奧創利In House智能家居布線系統由三個部分組成，即一個配線箱DD、 線纜和每個房間的信息插座等。奧創利I

25、n House智能家居布線系統室家居布線見圖3所示。 奧創利IN HOUSE智能家居布線系統的配線箱DD1奧創利In House智能家居布線系統配線箱DD的主要功能 （1）配線箱DD的分配和管理功能 配線箱DD是家居布線系統的核心，由它統一分配和管理到家居的各個房間的傳輸介質，以此為整個家居提供視聽、 家居自動化、Internet訪問、家庭辦公等，它容納了In HouseTM的多媒體配線板。針對用戶的不同需要， 可以選擇不同形式的配線箱。 （2）配線箱DD可以支持多種連接 配線箱DD采用模塊化設計，并且適用于各類In HouseTM系列面板方便地進行安裝、移動、增加、改變與維護。 配線箱DD可根據用戶需要安裝有In HouseTM系列主面板、音響面板、視頻面板、工作站面板、 擴展面板及以太網集線器、等設備，用以支持、計算機、以太網集線器、ISDN、ADSL、視頻（射頻）、 音響設備等的連接，配線箱DD符合UL實驗室關于弱電配線中心的規定和要求。 2奧創利In House智能家居布線系統配線箱DD的組成 配