智能家居論文正文

1、目 錄摘 要abstract1 研究意義12 智能家居概述12.1 國(guó)內(nèi)智能家居發(fā)展趨勢(shì)12.2 智能家居的發(fā)展目標(biāo)22.3 智能家居系統(tǒng)構(gòu)成22.4 家庭智能化的核心33 家居智能集成平臺(tái)系統(tǒng)33.1 智能家居33.2 家居智能平臺(tái)系統(tǒng)的主要功能33.3 家居智能平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)33.3.1 建立家居智能平臺(tái)系統(tǒng)33.3.2 通過(guò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)家電的互聯(lián)43.3.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用43.3 家庭自動(dòng)化44 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)54.1 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)功能54.2 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)5致 謝7參考文獻(xiàn)81 研究意義隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，可以預(yù)見(jiàn)，不遠(yuǎn)的將來(lái)智能家具市場(chǎng)必將迎來(lái)它的繁榮發(fā)展階

2、段。但是，當(dāng)前的智能家居產(chǎn)品大都功能貧乏，系統(tǒng)設(shè)計(jì)不規(guī)范，較難適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展形式，同時(shí)智能家居技術(shù)在我國(guó)還是剛剛起步，許多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)都還不統(tǒng)一，還有很多工作需要做。因此加強(qiáng)這發(fā)面的研究，如何選取合適的技術(shù)，進(jìn)行合理的方案設(shè)計(jì)，進(jìn)而組建一種符合我國(guó)國(guó)情的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能家居系統(tǒng)已成為當(dāng)前智能家居領(lǐng)域中極富挑戰(zhàn)的課題。2 智能家居概述2.1 國(guó)內(nèi)智能家居發(fā)展趨勢(shì)自1984年美國(guó)建成第一座智能建筑以來(lái)的近二十年中，在世界范圍內(nèi)，智能建筑以一種嶄新的面貌和技術(shù)，迅速在各地展開(kāi)，并已成為21世紀(jì)建筑業(yè)的發(fā)展主流。智能建筑主要分為兩大類，一類是以公共建筑為主的智能大廈，如寫字樓、綜合樓、賓館、飯店、

3、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)航站樓、體育場(chǎng)館等。另一類則是以住宅為主的智能化住宅小區(qū)。國(guó)內(nèi)的小區(qū)智能化，經(jīng)歷了從初期因?yàn)椴涣私舛つ可像R導(dǎo)致的智能小區(qū)過(guò)熱，到被寄予過(guò)高期望值的小區(qū)智能化泡沫破滅之后的智能化小區(qū)的低潮徘徊，現(xiàn)在，智能小區(qū)已經(jīng)逐步走向理性與務(wù)實(shí)的發(fā)展階段。19951999年期間，國(guó)內(nèi)的智能小區(qū)逐步興起，人們對(duì)智能小區(qū)的熱情空前高漲，全國(guó)上下許多大中城市的房地產(chǎn)商都將自己開(kāi)發(fā)興建的住宅小區(qū)標(biāo)以“智能小區(qū)”、“3a型智能小區(qū)”、“5a型智能小區(qū)”等等，一時(shí)間智能小區(qū)成了房地產(chǎn)商開(kāi)發(fā)銷售的熱點(diǎn)和賣點(diǎn)。由于智能化小區(qū)缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，智能化相關(guān)產(chǎn)品不成熟，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商貪大求全、盲目追求智能化以及專業(yè)知識(shí)

4、欠缺導(dǎo)致鑒別能力不足等原因，造成部分建成的小區(qū)智能化系統(tǒng)運(yùn)行不正常、系統(tǒng)性價(jià)比低下，使用的系統(tǒng)與設(shè)備不符合標(biāo)準(zhǔn)化及開(kāi)放性的要求。到2002年，智能化小區(qū)的建設(shè)出現(xiàn)了相對(duì)比較混亂的局面，嚴(yán)重降低了小區(qū)智能化系統(tǒng)在住戶、開(kāi)發(fā)商心目中的地位，小區(qū)智能化發(fā)展進(jìn)入低潮期。自2003年開(kāi)始，房地產(chǎn)市場(chǎng)在高速發(fā)展之后逐步趨于理性，房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商對(duì)智能化有了比較深入的理解，智能化相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品逐步成熟，國(guó)內(nèi)外著名公司紛紛介入智能化領(lǐng)域等原因，大大促進(jìn)了智能化行業(yè)的發(fā)展，小區(qū)智能化行業(yè)正逐步向著理性與務(wù)實(shí)的方向發(fā)展。2.2 智能家居的發(fā)展目標(biāo)智能小區(qū)的基本目的是達(dá)到人與建筑及環(huán)境的共生共榮，滿足住戶在安全性、居住

5、環(huán)境的舒適性、便利的社區(qū)服務(wù)與社區(qū)管理、具有增殖應(yīng)用效應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通信等方面的實(shí)現(xiàn)的和個(gè)性化需求。如何根據(jù)小區(qū)特點(diǎn)，賦于小區(qū)各種功能以適應(yīng)該小區(qū)居民的需求，并在智能化方面有著自己的特點(diǎn)，這是智能小區(qū)應(yīng)有的追求。2.3 智能家居系統(tǒng)構(gòu)成智能小區(qū)的概念至今在國(guó)際上還沒(méi)有形成共識(shí)，存在著很多種說(shuō)法。其中，比較概括的說(shuō)法是：智能小區(qū)是指配備有智能化系統(tǒng)的居住區(qū)，達(dá)到建筑結(jié)構(gòu)與智能化有機(jī)結(jié)合，并能通過(guò)高效的管理與服務(wù)，為住戶提供一個(gè)安全、舒適與便利的居住環(huán)境。小區(qū)智能化系統(tǒng)包含十幾個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)于眾多的智能化子系統(tǒng)，也存在著多種不同的分類方法。如建設(shè)部住宅產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心頒發(fā)的“全國(guó)住宅小區(qū)智能化系統(tǒng)示范工程建

6、設(shè)要點(diǎn)與技術(shù)導(dǎo)則”(修訂稿)，將小區(qū)智能化系統(tǒng)分為：安全防范系統(tǒng)、管理與監(jiān)控系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)集成平臺(tái)包括家庭網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)、電話網(wǎng)絡(luò)、有線電視等網(wǎng)絡(luò)，是整個(gè)小區(qū)智能化系統(tǒng)的支撐平臺(tái)。2.4 家庭智能化的核心小區(qū)的智能化，涉及小區(qū)的周邊、小區(qū)內(nèi)以及住戶家庭的智能化：在智能化住宅小區(qū)的周邊及智能住宅小區(qū)內(nèi)設(shè)置安全防范系統(tǒng)，并在住宅家庭內(nèi)設(shè)置可視對(duì)講、防盜報(bào)警探測(cè)器、緊急求助和報(bào)警按鈕、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警等家庭安全防范系統(tǒng)，設(shè)置三表（或四表）出戶計(jì)量系統(tǒng)，家電控制以及電視、電話和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，為住戶需求的高速通信提供可能。家庭智能化部分與住戶生活息息相關(guān)，不但滿足了住戶的安全需求，

7、而且滿足了住戶生活的舒適性、便利性，從根本上改善住戶的居住環(huán)境和提高住戶的生活水平，改變住戶的生活方式，是小區(qū)智能化的核心。3 家居智能集成平臺(tái)系統(tǒng)3.1 智能家居智能家居是指利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間；還由原來(lái)的被動(dòng)靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇?dòng)智慧的工具，提供全方位的信息交換功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時(shí)間，增強(qiáng)家居生活的安全性，甚至為各種能源費(fèi)用節(jié)

8、約資金。家居智能的基本目標(biāo)是：將家庭中各種與信息相關(guān)的通訊設(shè)備，家用電器和家庭保安裝置通過(guò)家庭總線技術(shù)（hbs）連接到一個(gè)家庭智能化系統(tǒng)上進(jìn)行集中的或者異地的監(jiān)視、控制和家庭事務(wù)性管理，并保持這些家庭設(shè)施與住宅環(huán)境的和諧與協(xié)調(diào)。3.2 家居智能平臺(tái)系統(tǒng)的主要功能作為小區(qū)智能化系統(tǒng)的核心，家居智能平臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)其核心設(shè)備家庭智能終端來(lái)實(shí)現(xiàn)家庭智能化的功能。家庭智能終端是智能家居的心臟，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集、信息輸入、邏輯處理、信息輸出、聯(lián)動(dòng)控制等家庭智能化功能。3.3 家居智能平臺(tái)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)3.3.1 建立家居智能平臺(tái)系統(tǒng)家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭局域網(wǎng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)各種不同通信

9、協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和信息共享，以及同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時(shí)網(wǎng)關(guān)一般還負(fù)責(zé)家庭智能設(shè)備的管理和控制。運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)，家庭智能終端（家庭網(wǎng)關(guān)）將家庭智能化的幾乎所有功能集成起來(lái)，使智能家居建立在在一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)之上。首先，家庭網(wǎng)關(guān)要保證信號(hào)在家庭內(nèi)部各智能化設(shè)備之間、家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)之間的傳輸通暢、準(zhǔn)確，其次，還要保證能夠識(shí)別通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)來(lái)的指令是合法的而不是“黑客”的非法入侵。因此，家庭智能終端既是家庭信息的交通樞紐，又是信息化家庭的保護(hù)神。3.3.2 通過(guò)通訊模塊實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)家電的互聯(lián)為實(shí)現(xiàn)家用電器的網(wǎng)絡(luò)功能，每臺(tái)家電都要擁有通訊模塊。對(duì)于不同的物理傳輸介

10、質(zhì)，需要有不同的通訊模塊，通訊模塊成為傳統(tǒng)家電升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)家電的接口，這是網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)的核心。為保證各家電之間以及家電網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)關(guān)之間的正確通信，必須制訂一套完整的通訊協(xié)議。3.3.3 嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用傳統(tǒng)的家用電器，絕大多數(shù)是由單片機(jī)控制，從傳統(tǒng)家電升級(jí)為網(wǎng)絡(luò)家電之后，為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和家電控制系統(tǒng)的無(wú)縫連接，將具有網(wǎng)絡(luò)功能的嵌入式軟件和單片機(jī)的控制軟件程序作了相應(yīng)的調(diào)整，使之有機(jī)地結(jié)合成完整的嵌入式系統(tǒng)。3.3 家庭自動(dòng)化家庭自動(dòng)化系指利用微處理電子技術(shù)，來(lái)集成或控制家中的電子電器產(chǎn)品或系統(tǒng)，例如：照明燈、咖啡爐、空調(diào)、熱水器、電腦設(shè)備、保安系統(tǒng)、暖氣及冷氣系統(tǒng)、視訊及音響系統(tǒng)等。家庭自動(dòng)化系統(tǒng)

11、主要是以一個(gè)中央微處理機(jī)（central processor unit，cpu）接收來(lái)自相關(guān)電子電器產(chǎn)品的訊息后，再以既定的程序發(fā)送適當(dāng)?shù)男畔⒔o其它電子電器產(chǎn)品。中央微處理機(jī)必須透過(guò)許多界面來(lái)控制家中的電器產(chǎn)品，這些界面可以是鍵盤，也可以是觸摸式熒幕、按鈕、電腦、電話機(jī)、遙控器等；消費(fèi)者可發(fā)送信號(hào)至中央微處理機(jī)，或接收來(lái)自中央微處理機(jī)的訊號(hào)。家庭自動(dòng)化是智能家居的一個(gè)非常重要的系統(tǒng)，是智能家居的核心，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普遍應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)家電的逐步成熟，家庭自動(dòng)化的許多功能將融入到這些新產(chǎn)品中去?？梢?jiàn)，家庭自動(dòng)化是智能家居的研究方向。4 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)家電是將普通家用電器利用數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及智能控

12、制技術(shù)設(shè)計(jì)改進(jìn)的新型家電產(chǎn)品。網(wǎng)絡(luò)家電可以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)組成一個(gè)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)這個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)又可以與外部互聯(lián)網(wǎng)相連接，從而形成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)?？梢?jiàn)，網(wǎng)絡(luò)家電技術(shù)包括兩個(gè)層面：首先就是家電之間的互連問(wèn)題，也就是使不同家電之間能夠互相識(shí)別，協(xié)同工作。第二個(gè)層面是解決家電網(wǎng)絡(luò)與家庭網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)的通信，使家庭中的家電網(wǎng)絡(luò)真正成為家庭網(wǎng)絡(luò)、外部網(wǎng)絡(luò)的延伸。海爾集團(tuán)根據(jù)社區(qū)智能化以及家電的發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合小區(qū)智能化技術(shù)以及家電網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)，開(kāi)發(fā)了包括家庭網(wǎng)關(guān)（家庭智能終端）、網(wǎng)絡(luò)空調(diào)、網(wǎng)絡(luò)熱水器、網(wǎng)絡(luò)洗衣機(jī)、網(wǎng)絡(luò)洗碗機(jī)、網(wǎng)絡(luò)冰箱、網(wǎng)絡(luò)微波爐等在內(nèi)的全系列網(wǎng)絡(luò)家電產(chǎn)品，技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品系列全。4.1 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)功能

13、遠(yuǎn)程控制：通過(guò)遠(yuǎn)程的電腦，或者電話、手機(jī)，便可以對(duì)家中的熱水器、空調(diào)等電器進(jìn)行操作。如可進(jìn)行空調(diào)、熱水器的遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)，還可以進(jìn)行溫度等的調(diào)節(jié)。 遠(yuǎn)程查詢：通過(guò)遠(yuǎn)程的電腦，可以查詢到家中電器的工作狀態(tài)，如空調(diào)、熱水器等是否關(guān)閉?？梢詫?shí)現(xiàn)集中控制與管理：可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的集中統(tǒng)一控制與管理。如可以科學(xué)分配電力等能源供應(yīng)，實(shí)現(xiàn)分時(shí)供電，合理調(diào)配大功率電器的協(xié)調(diào)運(yùn)行?？梢詫?shí)現(xiàn)故障信息自動(dòng)診斷、反饋：家電的故障信息以及使用不正確的信息可以自動(dòng)診斷、并反饋到服務(wù)中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，使廠家能立即為用戶提供遠(yuǎn)程或上門服務(wù)。生活模式控制：聯(lián)在家庭網(wǎng)絡(luò)上的電器，可以根據(jù)主人的生活規(guī)律和生活習(xí)慣，通過(guò)自學(xué)習(xí)，自動(dòng)起停、

14、自動(dòng)改變運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，從而大大簡(jiǎn)化操作，方便人們的日常生活，從根本上提高人們的生活質(zhì)量。4.2 網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)海爾網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，是家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、家電控制技術(shù)、社區(qū)智能化技術(shù)等互相結(jié)合的產(chǎn)物。它從滿足用戶需求的角度出發(fā)，采用了國(guó)際上成熟的基礎(chǔ)技術(shù)，完成了以上技術(shù)的跨學(xué)科整合。要實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的遠(yuǎn)程控制和家電的互操作，必須解決家庭組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)接入的問(wèn)題。和企業(yè)網(wǎng)不同，家庭組網(wǎng)目前還面臨著一些技術(shù)問(wèn)題，如用戶的聯(lián)網(wǎng)要求必須價(jià)格低廉、易于安裝、配置和使用，不需要很多技術(shù)維護(hù)知識(shí)等，同時(shí)，家庭聯(lián)網(wǎng)還必須考慮物理傳輸介質(zhì)的問(wèn)題，使新建住宅和老式住宅均可以方便地組網(wǎng)。從網(wǎng)絡(luò)通訊的角度看，家庭網(wǎng)絡(luò)包含了物理

15、層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層，傳送層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層共七層結(jié)構(gòu)：物理層的目的是將原始比特流從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)家電運(yùn)送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)家電；數(shù)據(jù)鏈路層主要討論在數(shù)據(jù)鏈路上幀流的傳輸問(wèn)題；網(wǎng)絡(luò)層主要處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸；傳送層的任務(wù)是提供可靠的、經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)從源到目的地之間的傳輸；會(huì)話層主要控制用戶間的會(huì)話；表示層主要處理應(yīng)用實(shí)體間交換數(shù)據(jù)的語(yǔ)法，其目的是解決格式和數(shù)據(jù)表示的差別；應(yīng)用層應(yīng)用進(jìn)程提供訪問(wèn)osi環(huán)境的方法 。目前網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸介質(zhì)有雙絞線、電力線載波和無(wú)線（rf）等。針對(duì)不同的物理傳輸介質(zhì)，國(guó)際上正形成相應(yīng)的家電互聯(lián)技術(shù)規(guī)范或協(xié)議，其中有代表性的有：lonworks、cebus、homepna

16、、homerf等。lonworks完整的七層協(xié)議，支持上述三種物理傳輸介質(zhì)，用于各行各業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢允强偩€型的，也可以是其它拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。協(xié)議都包括在其神經(jīng)元芯片中。cebus（eia600）是一個(gè)開(kāi)發(fā)式的標(biāo)準(zhǔn)，支持電力線載波、雙絞線、無(wú)線（rf）及電纜通信，主控制器完成高層應(yīng)用和網(wǎng)管功能，它與數(shù)據(jù)鏈路層核心控制器以及物理層收發(fā)信機(jī)相連。homepna（家庭電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟）意在采用單一通用的電話線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)，迅速為市場(chǎng)提供一系列家庭網(wǎng)絡(luò)解決方案。其物理層采用頻分多路復(fù)用（fdm）的方式，用戶使用符合homepna規(guī)范的產(chǎn)品，可以利用現(xiàn)存的電話線連接計(jì)算機(jī)和其他家用設(shè)備，實(shí)現(xiàn)共享i

17、nternet訪問(wèn)、共享數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序以及共享外設(shè)，與此同時(shí)還可以進(jìn)行正常電話通話。致 謝感謝朱向前老師，謝謝他對(duì)我的悉心指導(dǎo)。他無(wú)私的關(guān)愛(ài)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，將激勵(lì)我不斷的進(jìn)取，走好以后的道路。其次，還要感謝在這幾年的學(xué)習(xí)中教過(guò)我的所有老師們，謝謝他們傳授給了我知識(shí)。我的同學(xué)，在寫作的過(guò)程中給我提供了一些寶貴的資料和建議，在此一并感謝！ 參考文獻(xiàn)1丁靜，劉麗元.智能化住宅的系統(tǒng)工程m.北京：科學(xué)技術(shù)出版社，20042張文才、龔為珽.國(guó)內(nèi)外智能建筑技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)j.中國(guó)建筑電氣行業(yè)發(fā)展論壇論文集，2002,17(3) 3向忠宏.智能家居m.北京：人民郵電出版社，20004張金家.剖析“智能家居集成及其平臺(tái)技術(shù)研究”j.建筑及住宅社區(qū)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用研討會(huì)論文集，2003,14(4)5http