《智能家居技术》专题讲座

1智能家居技术2智能家居的起源智能家居概念的起源甚早，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（UnitedTechno1ogiesBuildingSystem）将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州（Conneticut)哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding时，才出现了首栋的[智能型建筑],从此也揭开了全世界争相建造智能家居的序幕。最著名的智能家居要算比尔﹒盖茨的豪宅。经过7年的建设，1997年，比尔﹒盖茨的豪宅终于建成。他的这个豪宅完全按照智能住宅的概念建造，不仅具备高速上网的专线，所有的门窗、灯具、电器都能够通过计算机控制，而且有一个高性能的服务器作为管理整个系统的后台。3智能家居的定义电子家庭（ElectronicHome、E-home）网络家居（NetworkHome）家庭自动化（HomeAutomation）智能家居（SmartHome）家庭网络（Homenet/NetworksforHome）数字家园（Digitalfamily）智能家庭/建筑（Inte1ligenthome/building）4智能化住宅的概念美国电子工业协会于1988年编制了第一个适用于家庭住宅的电气设计标准，即：《家庭自动化系统与通讯标准》，也有称之为家庭总线系统标准(HBS)；我国也从1997年初开始制定《小康住宅电气设计(标准)导则》。规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下的要求：高度的安全性；舒适的生活环境；便利的通讯方式；综合的信息服务；家庭智能化系统。同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化和通讯与网络配置等方面提出了三级设计标准，即：第一级为“理想目标”；第二级为“普及目标”；第三级为“最低目标”。5智能家居的发展2000年——概念年：2000年是智能家居在中国的一个概念年。通过广播电台、电视、报纸和杂志等诸多媒体的广泛宣传，相当一部分居民已经接受了智能家居这个概念。2001年——研究开发年：国外完成这个系统的过程一般要经过3～5年的时间，当然在中国也许用不了这么长的时间，因为已有了国外的一些经验可供参考。2001年是各个科研机构和公司从规划到实际研究和开发的关键一年。2002年～2003年——实验年：在这一年中，有相当一部分高档和中档的住宅小区和私人住宅，将在控制和管理上实现一般意义上的智能化，宽带网将进入一般居民的住宅和小区，为智能家庭网络功能的完善佐以一定的条件。2003年～2004年——推广年：到2003～2004年，是智能家庭网络系统在中国推广应用的两年。2005年～2007年——普及年：我国在智能家居技术领域与欧美国家的差距并不大，估计仅滞后2～3年，在这几年中，我国将全面普及智能家庭网络系统和产品，即开始走进普通居民的家居中。6智能家居的特点节省费用：在不需要时，能源消耗装置可以自动关闭，这样可以降低您的费用。使用方便：自动化系统提供远程遥控接口。自动化系统还可以把重复的工作自动化。在您外出时，还可以通过Internet来调整或控制家电。安全性高：一套家庭自动化系统在紧急情况时可以防御坏人或报警。您可以在任何地方可以监控该安全系统，这样可以保证您的家居安全运行。智能家居可以为人们带来更为惬意﹑轻松的生活在生活﹑工作节奏越来越快的今天，家居智能化也可以为人们减少繁琐家务﹑提高效率﹑节约时间，让人们有更多的时间去休息﹑教育子女﹑锻炼身体和进修，使人们的生活质量有了很大的提高。改变生活方式：你可以是穿著T恤在家办公，可以在家炒股、进行远程会议，主妇在家逛街，孩子在家上课…，在互联网上能完成的工作都可以在家完成。现代化的生活工作方式较以往有了很大区别。7智能家居的功能家居安全监控：各种报警探测器的讯息署报警﹔家电控制：利用计算机、移动电话、PDA通过高速宽带接入Internet，并对电灯、空调、冰箱，电视等家用电器进行远程控制﹔家居管理：远程三表(水、电、煤气)传送收费﹔家庭教育和娱乐：如远程教学、家庭影院、无线视频传输系统、在线视频点播、交互式电子游戏等﹔家居商务和办公：实现网上购物、网上商务联系，视频会议﹔入口控制(门禁系统)：采用指纹识别、静脉识别、虹膜识别、智能卡等﹔家庭医疗，保健和监护：实现远程医疗和监护，幼儿和老人求救，测量身体的参数(如血压，脉搏等)和化验，自动配置健康食谱。8智能家居的目标舒适丰富的生活环境身心健康，个性化，安全有效的防御体系防火，盗，抢，毒，漏。方便灵活的生活方式单一监控，远程监控，医疗，。。。高效可靠的工作模式资料收集，整理，分析，决策，保存，信息交流，。。。9智能家居市场和前景1.市场目前我国每年竣工的建筑面积为20亿平米,预计到2020年我国将竣工的建筑面积为300亿平米.其中智能家居/建筑的产值至少在1-2万亿元以上.全球的消费电子市场,将从2002年6570亿美元上升到2006年8570亿元,年增长率是7%,而数字电视,多媒体和计算机等产品的年增长率高达197%.2.前景当前主要是高端市场,在今后的几年里将逐步进入中低端市场.从东部市场走向西部市场.智能化将逐步成为电子信息领域的支柱产业智能化的系统从“锦上添花”到“雪中送炭”2006年被IT行业称为智能家居的元年10智能家居涉及范畴住宅建筑网络通讯信息家电设备自动化系统结构管理服务高效舒适便利安全环保平台技术构架服务智能家居11智能家居结构整个智能家居结构的核心是Internet。以Internet为中心，在家庭网络连接下，结合了多种智能家居功能解决方案，包括家居控制、讯息服务、通讯交流、商务、娱乐、教育、医疗保健、移动通讯。智能家居家庭自动化家庭网络网络家电信息家电12家庭自动化家居智能化的最初形式家庭自动化系指利用微处理电子技术，来集成或控制家中的电子电器产品或系统，例如：照明灯、咖啡炉、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。CPU温度湿度日照光线变化等键盘、触摸荧、按钮、电脑、电话机、遥控器等照明视听设备空调安防系统炊具等外界信号界面家电、设备13家庭网络家居智能化的发展方向家庭网络是在家庭范围内(可扩展至邻居，小区)将PC、家电、安全系统、照明系统和广域网相连接的一种新技术。形式：有线、无线14网络家电最终将融入到家庭网络中去网络家电是将普通家用电器利用数字技术、网络技术及智能控制技术设计改进的新型家电产品。网络家电可以实现互联组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。网络家电技术包括：（1）家电之间的互连问题，也就是使不同家电之间能够互相识别，协同工作。（2）解决家电网络与外部网络的通信，使家庭中的家电网络真正成为外部网络的延伸。目前认为比较可行的网络家电包括网络冰箱、网络空调、网络洗衣机、网络热水器、网络微波炉、网络炊具等。15信息家电实现家居智能化的终端信息家电应该是一种价格低廉、操作简便、实用性强、带有PC主要功能的家电产品。利用电脑、电信和电子技术与传统家电相结合的创新产品，是为数字化与网络技术更广泛地深人家庭生活而设计的新型家用电器，信息家电包括PC、机顶盒、DVD、超级VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、WEBTV、INTERNE电话等等，所有能够通过网络系统交互信息的家电产品，都可以称之为信息家电。16智能家居的基本结构图1.总线耦合器（BCU）4.通用遥控器3.家用电器2.家电控制信号的驱动部分5.电话接口6.家庭网关17智能家居为什么智能？从技术上，智能家居所要实现的主要的功能有：（1）对白色家用电器和其他设备的控制、调节和监测，比如微波炉、洗衣机、灯光、电动窗帘、防盗报警器、自动门烟雾探测器、有害气体检测装置、温度和湿度控制器、风量调节器、各种手动的开关和遥控器等。（2）沟通黑色家电和其他视频设备之间以及与外部世界之间的信息通道，其中包括：台式/手持计算机、电视、录/摄像机、VCD/DVD和数码照相机等；同时还可以实现对它们的控制和监测。（3）通过对外的接口，实现远程控制和信息交换，如：电话线、有线电视电缆、市电电源线、双绞线和无线通讯方式等。18智能家居的信息流介质11.控制网络如智能家居的基本结构图中右半部分所示，它主要是控制家庭中各种设备的运行状况，如电灯的灭/亮和亮度控制，空调的启/停以及温度和风量的控制，家庭安防系统的讯号采集和执行，各种开关量的输入，电动窗帘的开启/关闭控制，室内各种物理量的探测（如温度、湿度，各种气体含量等），四表（煤气表、电表、水表和暖气的热量表）数据的输出与指示等。特点：传输的信息主要是控制信息以及一些物理量的参数。信号的频率相对比较低，因此传输的速率可以比较低，一般在数十Kbps就可满足要求，但是信息传输的可靠性要求比较高。19智能家居的信息流介质22.信息网络在图中其它部分我们统称其为信息网络，它连接的设备有计算机、电视、音响系统，录像机、数码相机以及手机等等。特点：在信息网络上传输的主要是音频和视频信号，它们的频率带宽一般要高达数兆赫兹，因此要求信息网络上的信息传输速率比较高，普遍应达到10Mbps以上。但相对说来，它的可靠性要求没有控制信息那么高。20智能家居主要发展趋势1多媒体更多地介入智能家居，并逐渐将占主要地位（1）单一的安防和灯光的控制与监测（2）家居中各种设备的控制与监测（3）多媒体和娱乐逐渐进入并成为智能家居的主要关注的功能（4）多个部门的逐渐融合和统一21智能家居主要发展趋势2综合的体系结构是未来智能家居的主要体系功能的发展和变化，必然导致技术的发展和变化。可以从下述二个方面来看技术层面的发展趋势：（1）传输介质和通讯协议电缆，无线，电力线。研究目标：更高的传输速度、更高质量的视听效果，更可靠的质量，更便宜的价格。电缆(需要施工,速度快,可靠性安全型好,)电力线(方便,速度较低,技术尚不成熟)电话线(方便,速度中等,价格低,安全性一般)无线(最方便,速度中等,可靠性安全性弱)有线电视线(完全是专用)（2）体系结构专用系统（目前多数系统采用的方案体系）统一总线的集成控制系统（目前少数系统采用）电话、Internet网络、有线电视和无线广播等融合的系统22智能家居主要发展趋势3系统的标准化和市场的规范化是智能家居发展的基础（1）关于智能家居的标准问题，在国际上也没有统一和规范，目前也只是在局部的或者领域方面有些规范。例如CEB是消费电子产品的行业标准、lonwork的工业标准和EIB的低压电气的安装标准等。（2）国内刚开始是独立功能的产品，所以在自成小体系中各自有各种自定义的标准（国外标准的变异）（3）在信息产业部的主持下制定和发布了易家佳和IGRS两个与智能家居有关的标准，对国内外都有影响。（4）局域网络(TCP/IP)和IPv6是未来的智能家居主要的通讯协议，与常规的网络标准基本统一。23未来的智能家居什么样？我们可以体验一下生活在智能信息家电所创造的现代化生活场景：清晨6点20分，轻柔的音乐自动响起并逐步增大音量催你起床，同时卧室的光线也逐渐调整到清晨的亮度。6点30分，电视自动调整到CNN频道播报当日新闻。同时，你的智能咖啡壶已自动热好咖啡。7点整出门时，你完全不必担心灯还没关，大门还没锁。因为在你开车上公路的时候，埋藏在地下的传感器会检测到你离家了，智能家居系统会自动帮你照料好一切。上班以后，你可以随时登陆到自己的家庭网站上查看安全防护系统的摄像记录。通过连接到托儿所或学校的摄像头，你还可以观察到你孩子的一举一动。而当下午你的孩子放学回家时，在他输入安全秘码进屋的同时，你的手机上会显示出孩子已经安全到家的消息。下班路上，在离家还有一两分钟时，你掏出手机指示家里的空调开始工作。接着安装在家门口的传感器检测到你回家了，由于天色已晚，院子的大灯自动开启，车库的大门也自动打开。走进厨房，热气腾腾的晚餐已经备好。这要归功于你的智能电炉的快速烹饪功能。晚餐后，你来到家庭影院，电视机的顶