9单元9智能家居系统布线设计与安装技术

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1、物联网工程布线技术,王公儒 主编,单元九 智能家居系统布线设 计与安装技术,主要内容,9.1智能家居系统 9.2智能家居布线系统 9.3智能家居布线系统工程技术9.4 典型行业应用 9.5 工程经验 9.6 思考题 9.7实训项目 可视对讲系统工程技术实训,了解智能家居系统的概念和组成结构，熟悉智能家居系统的功能特点，掌握智能家居布线系统的设计与施工方法。,重点,9.1智能家居系统,9.1.1什么是智能家居系统 智能家居是以住宅为平台，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、音视频技术等进行集成，包括与家居生活有关的通信、家电、安保设施集成，并对其进行监视和控制，以,现代智

2、能家居系统,实现高效的住宅环境、设施与事务管理，达到提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性和环保节能的一套家居住宅系统。 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。”,9.1智能家居系统,9.1.2 智能家居系统的发展 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将建筑设备信息化、整合化概念应用于康涅狄格州哈特福德市的“城市大厦”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住宅的序幕。 20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，住宅电子化（HE,Homen Ele

3、ctronics）出现。 80年代中期，将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化概念（HA,Home Automation）。 80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为“Smart Home”，也就是现在智能家居的原型。 最著名的智能家居要数比尔盖茨的豪宅。,9.1智能家居系统,9.1.2 智能家居系统的发展 2004年，智能家居在中国全面推广。我国自行研制的系统已经较为成熟，并有能力与国外的系统和产品相抗衡。新建的住宅小区大部分都配备了一定的智能化设施和设备。 2

4、008年，智能家庭网络系统和产品在我国全面普及，开始走进普通居民的家居中。在这个时期，整个市场将是以我国自行研究和开发的系统和产品为主；国外的产品将在高档系统产品占有一席之地。 目前，随着物联网概念的提出，我国智能家居正处于一个高速发展阶段。据统计，新建住宅纯IP数字社区及与之相结合的智能家居的应用，达到20%的市场份额，市场需求达到100亿。智能家居已是住宅建设中一项非常热门的产品，它已被越来越多的中高档楼盘、别墅豪宅等所使用，这些智能系统的使用使人们真正地体验到生活在时代最前端的快乐与便捷。,9.1智能家居系统,9.1.3智能家居系统的组成结构 智能家居系统主要由信息采集部分、信息传输部分

5、、家居智能控制部分、反馈控制处理部分四部分组成。 信息采集部分包括：开关量信息采集、脉冲信号采集、模拟信息采集三个方面。 信息传输部分内容包括通信传输协议和信息传输载体两个方面。 通信传输协议可分为数据信息通信协议和报警通信传输协议两种。信号传输方式可分为有线传输和无线传输两大类。 家居智能控制部分包括信息显示、信息输入、处理与控制三部分内容。,9.1智能家居系统,9.1.4智能家居系统的功能 1.家居控制系统 外出场景和睡眠场景。 2.家居安防系统 燃气泄漏检测和火灾报警。 3.家居监控系统 入侵探测和紧急求助。 4.环境控制系统 灯光调节、门窗控制、温度控制、湿度调节、空气质量等。 5.影

6、音娱乐集中控制系统 影院场景和工作场景。 6.背景音乐系统 会客场景和晚餐场景。 7.远程控制系统 可以通过手机、PC利用网络来控制家电。 8.可视对讲系统,9.2智能家居布线系统,9.2.1智能家居布线系统的意义 随着人们生活水平的提高，对居住环境也提出了更高的要求，尤其是在住宅智能化方面，现代住宅不仅应具有安全、便利、舒适、节能和娱乐等特点，还要求有集成的音视频、计算机通信、自动化控制及安全防范等功能。这样的智能家庭会有各种独立的现代化家用电器或电子设备，而要将它们联系在一起，就必须通过一套统一管理的家庭网络连接起来，而家庭网络的基础正是智能家居布线系统，这一系统，为家庭的各种弱电系统应用

7、提供了完备的传输介质。 智能家居布线系统就像家居房间内的“神经系统”，它传递着各种信号到各个设备，是智能家居中最基本的系统。许多其他智能家居系统都需基于智能家居布线系统来完成传输和配线管理，如宽带接入系统、家庭通信系统、家庭局域网、家居安防系统、家庭娱乐系统、家居自动化控制等。,9.2智能家居布线系统,9.2.2智能家居布线系统的特点 智能家居布线系统具有诸多优点： 1.为家庭服务，它能够集中管理家庭住宅中的各种功能应用； 2.支持视频、语音、数据，能监控信号传输； 3.具有高带宽、高速率、灵活性、可靠性、兼容性及开放性； 4.易于管理，良好的先期设计和后期施工都可以使整个系统在使用中更加方便

8、； 5.适应网络目前及将来的发展； 6.整齐美观。 智能家居布线系统的主要特点： 1.集成化 2.可靠性强 3.方便维修 4.方便扩充 5.减化工程、节省资金。 6.提升档次,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 智能化家居布线系统主要有以下几个系统：局域网系统、可视对讲系统、有线电视系统、电话系统、家庭影院系统、家庭背景音乐系统、红外转发系统、监控报警系统、家居控制系统等。 在通信结构方面，现代的布线理念基本采用有线的星型拓朴结构和总线拓朴结构结合的方式进行设计，还有一种电力线通信技术，适用于不方便进行信息布线的情况。另外，就是红外、蓝牙、ZigBee等无线传输方式。,9

9、.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 星型拓朴结构强调的是每条线路都是独立的，网络中的每个节点都通过中央节点进行通信，这避免单点故障导致整个系统的瘫痪。如图9-2所示。但是星型结构也有其缺点，由于中央节点负责处理整个网络中的所有通信，所以它需要高度的可靠性和较强的处理性能，这一方面增加了中央节点的复杂和维护程度，一旦中央节点发生故障，则整个网络就会瘫痪，另一方面，可靠性和高性能也提高了设备成本。所以，星型结构一般在报警、灯控等通信相对简单的系统中使用较少。,图9-2 星型拓扑结构,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 总线结构中所有设备都直接与总线相连，它

10、所采用的介质一般是同轴电缆或成对电缆，网络中所有的数据都需经过串行的总线进行传送。由于各个节点之间通过一根电缆直接连接，所以总线型拓扑结构所需要的缆线长度是最小的，但由于总线的负载能力有限，因此总线的长度和节点的数量也是有限的。另外，由于所有数据都经过总线进行传输，因此总线的故障会引起整个网络的瘫痪。总线结构还有一个缺点就是由于采用串行通信，每个节点只能依次进行传输，而随着节点数量的增加，通信的速率会逐渐降低，所以总线结构多用于通信速率较低的领域，如报警系统。如图9-3所示。,图9-3 总线式报警系统,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 电力线通信(PLC)，也叫电力线载

11、波通信，是电力系统特有的通信方式，它利用现有电力线，通过载波的方式将模拟或数字信号进行传输的技术。最大特点是不需要重新布设线缆，只要有电线，就能对家用电器及办公设备进行智能控制。电力载波技术应用于数据通信已经有多年的时间了，但由于电力表和变压器等电气设备对其信号有阻隔作用，另外电力线的信号衰减比较严重以及电力线本身的脉冲干扰等缺点，一直以来没有在电力网上大规模使用。随着技术水平的提高，以及家居网络的特点，电力线载波技术在智能家居系统领域开始兴起。如图9-4为电力线适配器。,图9-4 电力线适配器,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 无线传输技术是一种非常方便快捷的信号传输

12、方式，由于没有通信线缆的限制，无线设备可以随意移动。但由于住宅建筑的结构，墙成了无线通信在智能家居系统中大规模使用的最大阻碍，适合于高速通信的高频无线电波穿透性很差，穿透性较强的低频无线电波却不能满足高速通信的需求。另外，无线电干扰问题也一直困扰着无线技术的应用，虽然跳频技术在一定程度上解决了这一问题，但不能根本性的隔绝干扰，还有就是无线设备的供电，现有的电池不足以支持无线前端设备长时间的工作，使用电力线供电的设备却失去了无线的优势。 就可靠性而言，有线星型结构由于节点之间没有干扰而最可靠，其次是总线结构，电力线通信由于干扰问题，可靠性较低，无线技术穿透墙壁时信号衰减等问题只能用于一般的娱乐等

13、系统中。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 1.局域网系统 现代化的智能住宅，应满足家人上网、信息家电接入网络、远程网络监控等需求。在家里组建小型局域网络，只需申请一根上网宽带线路，每个房间就都能够同时上网。另外，随着家电网络化的趋势，网络影音中心、网络冰箱、网络微波炉、网络视频监控陆续出现，这些设备都可以就近使用网络接口接入网络。 一般局域网是一个星形拓朴结构，任何一个节点或连接电缆发生故障，只会影响一个节点，通过运营商提供的外线接入信息接入箱，在信息接入箱中装上网络配线架，所有插座面板端来的线路打到配线架上，最后通过网络跳线连接到安装在信息接入箱内的交换机或者路由器

14、上，这样所有的应用设备就可以同时上网了。 为现在上网和以后大量面世的网络信息家电预留网络信息接口，我们需要每间房都至少有两个网络接口：一口可用作网络、一口可用作电话，这是基于网络和电话复用和互相线路备份的要求。在客厅中的电视墙附近建议至少留出2个数据接口，主要是为了IPTV网络电视的应用。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 2.可视对讲系统 可视对讲系统一般归类为小区智能化系统中的一种，但最近随着电子技术的发展，可视对讲室内分机开始体现出多功能的特点。现在应用比较广泛的可视对讲室内分机除了有传统的对讲、监视、呼叫等功能外，还集成了报警功能，住宅中安装的各类报警探测器都可

15、以连接到可视对讲分机上，有的还能与小区值班室联网，当遇到非法入侵或火灾时，可视对讲分机就可以通知小区值班人员采取相应措施。 新一代的可视对讲主机已经不仅仅局限于上述功能了，它还集成了灯控、环境控制、智能电气控制、影音设备控制、门窗控制等等诸多功能，我们称其为智能家居控制终端。由于其功能的多样性，在布线时就要考虑多种线材的混合布设。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 3.有线电视系统 家居生活中可能不只有摆在客厅中的一部电视机，卧室房间中也应有电视机，特别是现在液晶大屏幕电视大幅降价，部分家庭也需要更新电视，原来的电视就可以移到卧室里。有线电视系统可传输模拟或数字电视信号

16、，将信号送到每一个房间，既能收看模拟电视节目，也能收看数字信号电视节目。 家用的有线电视系统应选用较好的材料，应使用专用双向、高屏蔽、高隔离同轴电缆和面板、分配器、放大器。分配器应选用可达到51000MHz技术指标的优质器件。 电缆应选用对外界干扰信号屏蔽性能好的屏蔽物理发泡同轴电缆，保证每个房间的信号电平。有线电视的布线相对简单，对于普通商品房，我们只需在家庭信息箱中安装一个一分四的分配器模块就可以将外线接入的有线电视分到客厅和各个房间。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构 4.电话系统 虽然现在手机很普及，但是人们总会为了追逐各种优惠的资费套餐而更换电话卡，另外手机丢失也会导致我们的手机号码不固定，而固定电话既廉价又不会丢失，所以新居安装固定电话还是必要的。 如今一拖四、二拖八小型电话程控交换机价格非常便宜，因此家里安装小型电话程控交换机已经成为可能。家里安装小型电话程控交换机后，只需申请一根外线电话线路，让每个房间都能拥有电话。而且既能内部通话，又能拨接外线，外电进来时巡回震铃，直到有人接听。