智能家居及其控制系统的介绍说明

1 智能家居发展概况
未来学家沃尔夫•伦森曾说，人类在经过农耕、工业、电气化等时代后，将进入关注梦想、精神和生活情趣的新社会。按这一推论，轻松的家务劳动是解放人的前提。 智能家居的出现，让这样的生活场景成为现实。您想象过这样的生活吗：用一台计算机监控器，就能对家中的家电、照明、 窗帘、浴缸、报警求助装置进行智能控制。智能家居的应用将对我们的家庭生活和生活方式带来深远影响。
智能家居是信息时代和计算机应用科学的产物，是现代高科技、现代建筑与现代生活理念的完美结合。最早的智能建筑案例出现于1984年，美国联合公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的某建筑时，诞生了首栋[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。之后，加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后开始建设智能建筑。1997年，比尔•盖茨的智能家居豪宅终于建成，它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。
从2000年开始，智能家居在中国经历了近十年的时间，发展缓慢，这主要是因为市场在短期内不成熟。但随着国家对住宅智能化水平的重视，以及建筑智能化行业协会的成立及技术水平的不断提高，智能家居项目和 家居智能化产品在市场上已逐步推广。随着集成技术、通讯技术、互操作能力和布线标准的发展而不断改进，实现它们之间信息共享，使得系统安装方便、使用灵活。国家建设部要求“到2010年，大中城市中60%的住宅要实现智能化”，据国家建设部科技委智能建筑技术开发推广中心的报告称：随着环保、健康、安全、舒适的智能家居逐步普及，智能家居市场对智能产品的需求量将大幅度的增长。
2 智能家居概述
2.1 智能家居的概念
“智能家居”是以住宅为平台，集系统、结构、服务、管理、控制于一体，利用先进的网络通讯技术、设备自动化技术、计算机技术、无线通信技术，将与居家生活有关的各种设备有机地结合起来，通过网络综合管理家中设备，创造一个优质、高效、舒适、安全、便利、节能、健康、环保的居住生活环境空间。
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。智能家居强调人的主观能动性，要求重视人与居住环境的协调，能够随心所欲地控制室内居住环境。因此，具有相当于住宅神经的家庭网络、能够通过这种网络提供的各种服务、能与Internet相连接是构成智能化家居的三个基本条件。信息化和自动化是家居智能化的前提和条件，实现智能化还需对记录、判别、控制、反馈等过程进行处理，并将这些过程在一个平台实现集成，能按人们的需求实现远程自动控制。智能化应服务于人们的居家生活，因此应更全面、更富有人性化。
2.2 智能家居的功能
典型的智能家居系统具有以下功能：
（1）家居保安系统功能：门、窗防盗联合报警功能；煤气、浸水、放火报警功能；家电非正常运转防范及控制；周边防越报警；监控报警及门禁对讲系统。
（2）家居设备控制功能：家庭照明控制功能；家用电器运行状态控制；家用多媒体控制；背景音乐及家庭影院系统；家庭自动化系统（电动门窗、窗帘、空调、锅炉等）。
（3）家居管理功能：远程三表(水、电、煤气)传送收费。
（4）家居信息化功能：家居自动办公系统；家庭信息管理。
（5）网络功能：家庭局域网；Internet网络及通讯网络接口；远程操控。
（6）住宅小区管理系统：停车场及车库管理；草坪及绿地管理及自动浇水系统；物业维护定时管理系统；保安服务系统；宠物等智能喂养管理系统。
2.3 智能家居的特点
（1）“科技改变生活”——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。
（2）节省费用——在不需要时，能源消耗装置可以自动关闭，这样可以降低日常的费用。
（3）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。
（4）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，可以在任何地方可以监控该安全系统，这样可以保证用户的家居安全运行。
（5）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，孩子在家上课等，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。
3 智能家居控制系统类型
智能家庭控制系统可分成以下几类：
（1）采用公共电话网的智能家庭控制系统
早期的智能家庭控制系统采用比较普及的公共电话网，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。一般系统由系统服务器、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。实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等系统功能。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。
（2）采用HFC的智能家庭控制系统
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。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。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。实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能。对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。
（3）采用以太网的智能家庭控制系统
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。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。用以太网实现数据和图像信号的双向传输，同样实现智能家居的功能。
（4）采用LonWorks的智能家庭控制系统
该类控制系统采用一个覆盖全部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，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。系统由系统服务器、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）采用RS485的智能家庭控制系统
RS485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。系统由系统服务器、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。实现家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能。
（6）采用无线网的智能家庭控制系统
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。无线网的工作频率符合IEEE802．11b标准要求。系统由系统服务器、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。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。
（7）采用KNX/EIB的智能家庭控制系统
KNX/EIB协议标准是在20世纪90年代初期产生的，不但成为欧洲和国际上通行的住宅和楼宇控制总线标准，而且于2007年被我国等同采用为国家标准。KNX/EIB总线能够实现会议室、会议厅、图书馆、高级别墅等相关环境的所有控制功能。根据实际应用场所的情况，可以设计控制系统为分布式总线系统和集中控制总线系统。从系统可靠性、稳定性和可扩展性等要求来看，在系统规模较大时，采用单一现场总线控制的分布式系统比集中控制系统更有优越性。KNX/EIB总线具有组网灵活、布线简便、产品兼容性强等特点，成为会议室、会议厅环境智能控制的首选方式。
4 结论
科技改变生活。智能家居的应用将对我们的家庭生活和生活方式带来深远影响。智能家居最终目的就是让人们在家中能够享受到舒适、便捷、安全的生活,并且生活的方式更加符合环保的要求。
随着人们对生活品质的需求不断提高，以及住宅智能化的不断发展，今天的智能家居系统拥有了更加丰富的内容，系统配置也越来越高。随着经济的发展，社会信息化程度的不断地提高，人们对智能家居的功能也提出了更高层次的要求。例如，家庭办公(SOHO)系统、家庭节目编辑制作系统、防电磁辐射报警系统、室内仿真疗养小气候、室内仿真景观等。智能家居改变了人们原有的生活方式，使家居生活充满新奇时尚，乐趣无穷，所以智能家居将会蓬勃发展，提升人们的生活品质。