智能家居工程：认知与实操体验

【任务导入】

任务描述：

小王近期准备买房子，到了某楼盘售楼部后，销售人员向他推荐了户型，并重点强调了该楼盘的特色——“全屋智能”。小王对此感到很困惑：“什么是全屋智能呢？”“全屋智能包含哪些内容？”“如何操作智能家居系统呢？”带着这些疑惑，小王来到了某智能家居体验中心。

任务目标：

（1）认识智能电器。

（2）熟悉智能家居系统。

（3）能够操控智能家居系统。

【任务分析】

当前“全屋智能”已成为中高端小区楼盘的标配，购房者了解智能家居系统对该类楼盘的评价及选购具有莫大的帮助，本次学习的任务是熟悉智能家居系统、系统认知、布线认知、实操体验。

1.智能家居系统概述

（1）智能家居系统的基本概念。

智能家居系统是指利用电脑、网络和综合布线技术，通过物联网技术将家中的多种设备，如照明设备、音视频设备、家用电器、安防监控设备、窗帘设备等连接到一起，并提供多种智能控制方式的管理系统。

（2）智能家居的起源。

1984年，美国联合科技公司（United Technologies Building System）将建筑设备自动化、整合化概念应用于美国康涅狄格州哈特佛市的城市建筑中，出现了首栋“智能型建筑”，揭开了全世界建造智能家居的序幕。

从智能家居概念的提出到智能家居实体的面世，大致经历了以下三个阶段：

第一阶段：住宅电子化（Electronic Housing）。

20世纪80年代初期，随着智能电子产品的大量应用，诞生了住宅电子化（Electronic Housing）概念。

第二阶段：住宅自动化（Home Automation）。

20世纪80年代中期，随着智能电子产品的多种功能集成与综合应用，形成了住宅自动化（Home Automation）概念。

第三阶段：智能家居（Smart Home）。

20世纪80年代末期，随着通信与信息技术的快速发展，出现了对各种智能电子产品系统进行监视、控制与管理的智能控制系统，在美国被称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。

（3）智能家居系统的发展历程。

早期智能家居产品主要以灯光遥控、电器远程控制和电动窗帘控制为主，随着行业的发展，智能控制的功能越来越多，控制的对象不断扩展，对控制的联动场景要求更高，不断延伸到家庭入侵报警、可视对讲、视频监控、背景音乐等领域，可以说智能家居几乎涵盖所有传统的弱电行业。

从产品形态上来看，智能家居发展大致经历了三个阶段。

第一个阶段为智能单品阶段。

第二个阶段为产品联动阶段。

同类智能产品之间的信息交互，公司内部不同单品通过小型系统的搭建，实现产品间信息的交流。

第三个阶段为智能系统集成阶段。

智能系统集成阶段主要表现为不同品牌产品之间信息的交流。

（4）智能家居系统的特点。

智能家居系统产品种类比较多，并且新技术不断融入智能家居领域，因此业界对智能家居的理解也略有不同，但其共性的特点有：

① 资源共享。

智能家居系统可以将家庭环境参数，如温度、湿度、光照度等信息发布到网络进行资源共享，为环境监测提供有效的信息，也可以将燃气表数据、水表数据、电表数据发送给资源提供商或消防部门，为费用的缴纳及资源管控、消防监控提供有效信息。

② 安装方便。

智能家居设备安装方便，可以直接替换原有设备，无须重新布线，只需要简单配置就可以根据用户需求安装在家中的任何位置。

③ 以家庭网络为基础。

无论是早期的家庭自动化系统，还是后来的X-10，以及发展到现在的ZigBee、Wi-Fi、蓝牙等，智能家居都是以家庭网络为基础，借助家庭网络设备实现信息互联互通。

④ 以设备互操作为条件。

智能家居系统将家庭中的各种通信设备、家用电器和家庭安防设备，通过网络实现集中本地或远程监视、控制和管理，并保持这些家庭设施与住宅环境协调工作。接入网络的设备，不仅支持设备之间的信息连通，还支持与控制终端设备的相互识别与操作，这样才能实现智能家居的预期功能。

⑤ 以提升家居的生活质量为目的。

当前，各种技术涌现，在智能家居领域各类产品繁多。消费者追求的不是日渐成熟的技术，而是一种生活品质的提升，因此智能家居的主要目的在于为用户提供安全、便利、舒适的家居环境，提高生活品质。

⑥ 控制系统多元化。

智能家居系统由多个子系统组成，能够集中控制，设备功能主要由控制系统决定，软件平台可以根据用户爱好自定义控制策略。当今，智能家居控制系统多种多样，且灵活性较强，用户可以根据自身的需求，选用最合适的控制系统，增加或减少系统，达到高效、个性化的应用。

⑦ 控制功能丰富。

智能家居控制系统功能丰富，有聚会模式、离家模式、回家模式等，也可以根据自身的爱好自定义模式。多样化的模式能满足不同的生活需求，用户在使用控制功能时，可根据需求任意调节。

⑧ 操作管理方便。

智能家居设备可通过配套的智能终端进行本地控制，也可以通过手机、平板电脑等智能终端同时进行本地和远程控制，操作简单，管理方便，能让用户更好地体验智能家居带来的便利。

（5）智能家居系统的主要组成。

智能家居系统就是把各个子系统整合管理控制，一般的智能家居系统由八大系统组成。

① 网络综合布线系统。

网络综合布线系统是通过网络双绞线、电缆、音频线、控制线等，把住宅内部的全部子系统或模块集中在一个控制器上或一个控制系统中，通过手机、平板电脑等智能终端设备控制和管理。

② 智能照明系统。

智能照明系统实现对住宅全部灯光的智能管理，包括定时延时控制、计算机本地及互联远程控制等。例如，使用手机、平板电脑等智能终端设备对灯光进行控制，实现遥控开关、灯光调光和一键场景等功能。

③ 背景音乐系统。

家庭背景音乐是一种新型背景音乐系统。简单地说，在任何一间房子中，均可以布上背景音乐线，通过1个或者多个音源，让每个房间都能听到美妙的音乐。

④ 安防监控系统。

安防监控系统包括门禁系统、入侵报警系统、视频监控系统等。其中，门禁系统主要是进行访客识别，控制人员的出入，同时该系统加快了智能锁的应用和普及，使得门禁系统具备防报警功能，起到保障家居安全的作用。入侵报警系统主要是各种探测器的使用，如人体红外探测器，可通过探测工作范围内人物的移动，预防不法分子的入侵，起到防盗作用，保证家庭财产和人身安全。烟感报警器、可燃气体报警器、水浸探测器等主要监测家庭内部的安全隐患，及时发现，及时预防。视频监控系统主要是摄像机的使用，方便用户远程实时查看家中情况（如看护老人和孩童等），保障家人安全。

⑤ 家庭影院系统。

在家庭环境中搭建的一个可欣赏电影以及享受音乐的系统，称为家庭影院系统。家庭影院系统可让用户在家即可直接欣赏影院效果的电影，让用户对智能家居有更直观的体验。

⑥ 电气控制系统。(www.xing528.com)

电气控制系统是指用手机、平板电脑等实现对家用电器的控制，控制方式包括遥控和定控等，受控电器包括饮水机、插座、空调、地暖、电视机等。例如，控制电器开关或者插座避免安全隐患，控制空调或者地暖提供舒适温度等。

⑦ 环境控制系统。

环境控制系统可分为两部分：第一部分是根据室内的环境，启动空气净化器、加湿器、新风系统等设备；第二部分则是根据室外环境，通过控制窗帘、窗户开关等，调节室内光线、温度、湿度等环境因素，让环境更舒适健康。

⑧ 智能控制系统。

智能控制系统是指具有智能家居系统控制功能的控制器硬件和软件，通过控制主机实现对各种终端产品的控制。

2.智能家居应用系统

为了方便读者快速地认识智能家居系统，以安装有全套智能家居应用系统的智能家居体验馆为例，逐一介绍这些系统。

（1）智能家居电器控制系统。

图1-1-1为智能家居电器控制系统的设备和位置等，这些电器设备都能够通过手机、平板电脑等进行远程控制。例如，通过手机远程控制电热水器的水温设置、开关等，实现提前加热好洗澡水等功能；通过手机远程控制电视机电源插座，避免儿童长时间观看电视。

图1-1-1　智能家居电器控制系统的设备和位置图

（2）智能家居照明控制系统。

图1-1-2为智能家居照明控制系统的智能面板和照明灯具设备与位置等，智能面板分别安装在房间出入口附近，可通过智能面板对灯具进行1对1控制，也可通过场景设置对灯具进行场景控制。场景设置主要有【回家】、【离家】、【居家】、【工作】、【娱乐】、【就餐】、【就寝】等。主人既能通过门口附近智能面板上的情景按钮手动控制照明灯具，又能通过手机、平板电脑等远程控制照明灯具。例如，通过按下【离家】开关按钮，能够关闭全部照明灯具，避免长明灯。

图1-1-2　智能家居照明控制系统智能面板和灯具设备与位置图

（3）智能家居入侵报警系统。

图1-1-3为智能家居入侵报警系统的探测设备和安装位置等，当有人非法入侵时，前端探测器探测到入侵信号，通过报警主机发出报警信号。例如，家中无人时，把报警系统设置为【布防】状态，当有人从室外非法进入，或者在室内布防区域有人移动时，将会触发报警系统，警号鸣响，警灯闪烁，同时报警主机自动拨打主人电话。

图1-1-3　智能家居入侵报警系统探测设备与位置图

（4）智能家居视频监控系统。

图1-1-4为智能家居视频监控系统的摄像机设备和位置等，用户通过手机或者平板电脑，能够实时远程监控住宅内外的情况，既能看到摄像机的实时监控画面，又能远程控制摄像机的转动以及画面的放大。例如，远程监护老人和小孩等。智能家居视频监控系统还具有防盗功能。

图1-1-4　智能家居视频监控系统的摄像头设备与位置图

（5）智能家居门禁系统。

图1-1-5为智能家居门禁系统的设备与位置等，门禁系统主要是进行访客识别，起到保障家居安全的作用。例如，来访的客人在单元入口通过室外可视对讲门口机呼叫主人开门，主人在家里听到呼叫后，接通室内机可与客人进行视频通话，同意后通过开门按钮或室内机的开门按键进行开门。

图1-1-5　智能家居门禁系统的设备与位置图

（6）智能家居环境监测系统。

图1-1-6为智能家居环境监测系统的设备与位置等，环境监测系统能够监测室内的温度、湿度、光照等，并根据环境情况自动控制窗帘和窗户。例如，当太阳光线强度达到设定值时，窗帘会自动关闭遮挡阳光，当室外雨量和风速达到设定值时，平移推窗器会自动关闭窗户，使得居住环境更舒适健康。

图1-1-6　智能家居环境监测系统的设备与位置图

（7）智能家居家庭影院系统。

图1-1-7为智能家居家庭影院系统的设备与位置等，家庭影音系统将全部设备自带的遥控器，逐一学习到红外转发器上，再将红外转发器连接到无线路由器，搭建室内无线局域网，实现通过平板电脑或手机控制整个家庭影音系统的功能，同时设备原有的遥控器能够继续正常使用。例如，使用手机播放视频，并实现控制音量、快进、暂停、选择播放等功能，体验手机控制家庭影音系统的快乐。

图1-1-7　智能家居家庭影院系统的设备与位置图

（8）智能家居中央控制系统。

图 1-1-8 为智能家居中央控制系统设备布置图，主要配置有智能家居控制箱、安防报警控制箱、报警键盘、强电配电箱、POE（工业以太网）交换机、无线路由器、PDU（电源分配单元）电源等。为了方便教学与实训，可将全部设备集成在智能家居中央控制柜中。

智能家居中央控制系统是智能家居的核心，也是智能家居的控制平台，以家居电器为控制对象，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等将相关电器的控制高度集成，提升了家居的智能化、安全性、便利性、舒适化。

图1-1-8　智能家居中央控制系统设备布置图

3.物联网网络连接

详见《工程技术索引手册》“4 物联网网络连接”。

4.智能家居工程常用器材

详见《工程技术索引手册》“5 智能家居工程常用器材”。

5.智能家居工程常用通信协议

详见《工程技术索引手册》“7 智能家居工程常用通信协议”。

6.智能化技术

详见《工程技术索引手册》“8 智能化技术”。

7.智能家居涉及的关键技术

详见《工程技术索引手册》“9 智能家居涉及的关键技术”。

【任务实施】

任务实施见表1-1-1。

表1-1-1　任务实施

【任务评价】

任务评价见表1-1-2。

表1-1-2　任务评价

备注：考核满分为100分，60～69分为及格；70～79分为中等；80～89分为良好；90分及以上为优秀。