智能家电与智能信息化家居课件.ppt

1、智能家电与智能家居智能家电与智能家居第四章智能家居体系与功能 l4.1智能家居的起源及概念l4.2智能家居的组成及功能l4.3控制方式l4.4家庭娱乐与教育l4.5家庭安全防范l4.6家居控制l4.7家居管理4.1智能家居的起源及概念智能家居的起源及概念l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、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的时，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。比尔盖茨在他的“未来之路”一书中以很大篇幅描绘他正在华盛顿湖建造的私人豪宅。他描绘他的住宅是“

2、由硅片和软件建成的”并且要“采纳不断变化的尖端技术”。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。也称智能住宅，目前与此含义近似的词汇相当多。智能家居智能家居电子家庭(Electronic Home)家庭网络(Home NetNetworks for Home)数字家园(DigitalFamily)家庭自动化(HomeAutomation)智 能 家 居 建 筑(Intelligent HomeBuilding)。网络家居(Network Home)智能家居是一个典型的集计算机、通讯

3、和消费于一体的3C(Computer，Commu nicationand Consumer)系统，是整个世界形成的一个巨型网络的末端，俗称是该网络的“最后100m。智能家居智能家居真正意义上的智能家居必须具备以下要素：网络高速接人功能；家居办公功能；家居娱乐功能；家居安全监控功能；家居管理功能，；家居商务功能等 4.2智能家居的组成及功能智能家居的组成及功能l智能家居系统可以看作是以家庭网络为基础，构造信息家电的信息交互平台，在此基础上实现智能家居的各类功能，从而使住户享受智能化和人性化的家居生活。4.2.1智能家居的组成智能家居的组成信息处理模块信息处理模块电器电器1电器电器2功能驱动模块功

4、能驱动模块功能驱动模块功能驱动模块通信模块通信模块外界信息接口外界信息接口Internet4.2.2智能家居的功能智能家居的功能l安全防护及消防报警自动化安全防护及消防报警自动化l家电设施智能化家电设施智能化 l物业管理自动化物业管理自动化l信息和通讯自动化信息和通讯自动化 l各种设备之间的协同工作各种设备之间的协同工作 l环境与节能环境与节能 安全防护及消安全防护及消防报警自动化防报警自动化1是智能家居的最基本是智能家居的最基本的一项功能，由于人的一项功能，由于人们对自身及财产的安们对自身及财产的安全更加重视，选择智全更加重视，选择智能化家居的一个基本能化家居的一个基本出发点是家庭保安和出发

5、点是家庭保安和灾害报警自动化。灾害报警自动化。2是智能家居的一个重要是智能家居的一个重要组成部分。智能家居的组成部分。智能家居的一个显著特点就是它能一个显著特点就是它能根据住户的要求对家电根据住户的要求对家电和家用电气设施灵活方和家用电气设施灵活方便地实现智能控制，更便地实现智能控制，更大程度地把住户从家务大程度地把住户从家务劳动中解放出来。劳动中解放出来。家电设施智能化家电设施智能化 通过与小区智能系通过与小区智能系统联网，住户可对统联网，住户可对用水、用电、用气用水、用电、用气以及电话、网络等以及电话、网络等的使用情况进行监的使用情况进行监视。视。物业管理自动化物业管理自动化 3信息和通讯

6、自动化信息和通讯自动化 4将充分利用计算机网络资源，实现从社区信息服务、物业管理服务、小区住户信息交流等局域网功能到访问国际互联网、接收证券行情、旅行订票服务、网上资料查询、网上商务等各种互联网功能。5智能家居系统可以提供更丰富的系统关联功能。例如，当您准备看电视时，客厅灯光自动调到您喜欢的亮度、窗帘自动拉上、电视机打开并调整到您最喜欢的频道。各种设备之间各种设备之间的协同工作的协同工作智能家居能监视室内的温度、湿度、亮度等环境状态值，照明控制，对家电的智能控制，根据住户的习惯进行调节控制，它在一定程度上既能使生活空间更加舒适，又能节约能源。环境与节能环境与节能 64.3控制方式本地开关本地开

7、关l可以按照平常的习惯直接控制本地的灯光；根据用户的需求，开关可以任意设定所需控制对象，比如门厅的按钮可以用来关闭所有的灯光；这样，当用户离家时，轻轻一按即可关闭所有灯光，既节能，安全，又非常方便。遥控遥控l按控制指令的传输过程来分，遥控可分为无线遥控和有线遥控。有线遥控是指通过金属导线、光导纤维等作为传输媒体实现对被控目标的控制。无线遥控是通过无线电波、红外线、超声波，不用导线在空间传播，实现对被控目标的控制。生活中最常见的一般为红外遥控和无线射频遥控。l红外遥控：具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等优点，但其传输距离端、方向性强、不能穿透或绕过墙壁，适合短距离遥控如电视、空调等。l无线射

8、频遥控：发出的无线信号，信号强，传输距离远，可穿透墙壁，可使一切接受无线遥控信号的家用设备产生动作。场景控制场景控制l通过按动一个开关，控制多个电器，灯光组合动作以适合不同的场景。l也可以结合时间进行场景控制：通过日程管理模块，可以对灯光的定时开闭进行定义。例如，在每天早晨7:00，将卧室的灯光缓缓开启到一个合适亮度；在深夜，自动关闭全部的灯光照明。其他方式其他方式l集中控制集中控制：通过放置在某处的集中控制器控制分散在网络上不同各处的电器设备动作。l网络控制网络控制：将家中的各种灯光和电器设备通过各种传输媒体连成网络。l电脑控制电脑控制：通过电脑软件将电脑发出的控制信号通过 INTERNET

9、 网络或接口设备，转换为电力载波信号控制接入网络的灯光和家用电器。l电话远程控制电话远程控制：用手机和电话，通过电话远程控制器或家庭智能控制中心远程控制家中灯光电器的开合。http:/ 音视频编音视频编解码模块解码模块家庭影院家庭影院控制模块控制模块家庭网络家庭网络家庭音视频设备家庭音视频设备智能家居系统智能家居系统各类多各类多媒体数媒体数据源据源各类格式光碟各类格式光碟多种格式多媒体音视频数据文件多种格式多媒体音视频数据文件网络电视节目网络电视节目数字有线电视节目数字有线电视节目无线广播节目无线广播节目网络广播网络广播有线电视数字广播有线电视数字广播中短波段数字广播中短波段数字广播.音视频编

10、解码部分向各类家庭音视频设备提供各类多媒体数据的访问和控制接口，家庭影院控制模块用于各类家庭音视频设备的控制。2、视频点播、视频点播l视频点播是二十世纪90年代在国外发展起来的，英文称为“Video on Demand”，所以也称为“VOD”。顾名思义，就是根据观众的要求播放节目的视频点播系统。l现泛指对各类视频信息的点播，主要是以各种高速网络连接技术为基础，通过宽带ICP网站和视频服务器进行网上电影、电视、音乐等交互式活动。BOBO播播播播多媒体广多媒体广播直播和点播系统播直播和点播系统 视频点播的功能视频点播的功能l在智能家居中，VOD点播功能通过外接的宽带网络点播各类视频信息，并根据住户

11、的要求，通过家庭影院模块播放接收到的各类节目。l在家庭教育中，常常通过视频点播来实现远程多媒体教学，从而充分利用图像、音频和动画等现代化的多媒体技术，使学习内容更直观、更生动、更有趣。l视频点播系统功能l视频节日的下载和播放；l住户访问的身份鉴定和计费；l良好的访问界面，并可方便地实现住户订制选择登录模式、业务、导航系统等。智能家居中的视频点播系统智能家居中的视频点播系统 l节目制作中心主要完成节目的制作和存储，它是VOD系统中十分重要的部分；服务器用于接收和响应住户的请求，将制作系统存储器上的相应节目通过网络送给住户。而视频点播模块用于向服务器发送点播请求和接收节目，通过家庭影院系统来播放节

12、目。由于许多节目都是收费的，因此视频点播模块还用于向服务器提供住户身份验证信息。视频点播模块视频点播模块家庭网络家庭网络家庭影院系统家庭影院系统智能家居系统智能家居系统宽带通讯网络宽带通讯网络服务器服务器节目制作中心节目制作中心3、交互游戏、交互游戏 l伴随着计算机的普及，电脑游戏成为家庭娱乐的一项重要内容。并形成了独特的游戏文化，随着网络技术和虚拟现实技术的发展，游戏在注重用画面和音乐来强调欣赏性的同时，游戏的交互性也越来越得到重视，从而形成了交互游戏。l交互游戏的特点主要表现在两个方面：一是游戏内容本身提供了复杂的虚拟世界，用户与游戏本身在提供的虚拟世界里进行交互；二是通过网络连接，多人同

13、时参与游戏，相互影响，这就是网络游戏。不同于单机机版游戏，网络游戏是以互联网络为信息交互平台，多用户同时参与，相互交流。目前所说的交互游戏主要是指后者。随着网络技术的发展，游戏网络化已是不争的事实。网络游戏的基本结构网络游戏的基本结构 智能家居与交互游戏l近年来交互游戏得到了极大的发展，其主要原因是宽带网络的普及。而智能家居系统中为住户提供的宽带网络接口，为住户提供了极大的便利。同时通过智能家居中其他系统的配合，如音视频设备等，使住户在进行游戏时可以享受到更大的娱乐性。用户用户游戏客户游戏客户端软件端软件游戏客户游戏客户端软件端软件用户用户网络游戏网络游戏服务器服务器宽带网络宽带网络4、远程教

14、育、远程教育Phase 1函授教学/单一媒体阶段Phase 2多媒体（印刷材料、广播电视、盒式磁带）Phase 3多媒体和基于Internet的交互式媒体阶段智能家居与家庭教育智能家居与家庭教育l远程教育是伴随着网络技术和多媒体技术的发展而发展的，因而它的形式和内容也以各类网络服务和多媒体点播服务为主，最终通过计算机技术来实现。l智能家居对远程教育的影响主要表现在两个方面：一是智能家居将家庭中的各类家电设备有机结合起来为家庭教育服务，如通过家庭影院接收视频教育；二是智能家居将家庭娱乐和家庭教育系统有机地结合在一起，如融入教育内容的交互游戏。l远程教育网站示例远程教育网站示例4.5家庭安全防范家

15、庭安全防范l通常所说的安全防范是指安全技术防范，即以安全技术防范产品和基础防护设施为手段，以人力防范为基础，预防各类违法犯罪和重大事故，维护社会治安的技术防范措施。l对于家庭住宅来说，最大的安全威胁有两方面，一方面是外来入侵(如人室偷窃、抢劫、凶杀等)；另一方面是内部隐患(如火灾、煤气泄漏等)。家庭安全防范主要就是针对以上两个方面。随着智能家居的发展，对于特定的险情，家庭安全防范系统也可以进行相关的处理。l家庭安全防范系统包括l室内防盗报警l室内消防报警l紧急求助l出入口控制l煤气泄漏报警l周边防越l门禁对讲等子系统。l以空间来分，可分为室内和室外部分 1、家庭安全防范系统的功能、家庭安全防范

16、系统的功能l一是险情检测，主要指通过各类传感器来检测家中状态，判别各类险情。l二是远程报警，即在险情发生后，除了必要的现场声光报警外，还通过小区网络或电话向外报警。l三是联动处理，主要是协调安防系统与控制系统之间的工作，采取措施控制和处理发生的险情，以减少损失。2、家庭安全防范的智能化、家庭安全防范的智能化l随着智能家居的发展成熟，用户对家庭安全防范系统智能化和人性化的要求也越来越高。根据这些要求，同时为了提高系统的可靠性，在家庭安全防范系统中提出了安防模式设置安防模式设置、防区划分防区划分、联动控制。联动控制。安防模式设置安防模式设置l是用来设定家庭安防系统的工作模式，安防模式有三种基本模式

17、：全布防状态、半布防状态和撤防状态。l全布防状态是指所有传感(探测)器均处于有效的工作状态，适用于家中无人时；l半布防状态是指系统不响应部分特定的传感(探测)器的报警信息，适于家中有人活动状态，保证家中正常活动不会触发报警；l撤防状态是指仅保留紧急呼叫帮助等功能，暂停安全防范系统的其他工作。在实际应用中安防模式往往与家居控制系统的逻辑规则相结合，形成场景模式。防区划分防区划分l是根据安防要求和家庭活动的特点，将住宅划分为多类防护区域(如可划分为住宅周界和住宅内区域)，并将房间进一步划分成多个防区。采用防区划分，可以方便地管理各类传感(探测)器。如不同的防区采用不同的安防模式，以适应家中成员的正

18、常活动。联动控制联动控制l包括联动判断和联动处理，主要是通过预设的逻辑规则来协调家庭安全防范系统内部、家庭安全防范系统与家居控制系统之间的工作。这里的逻辑规则主要包括以下几个方面的内容：l警情判别：警情判别：当某一传感(探测)器发出报警时，安防系统同时对其他几个相关联的报警装置的状态进行检查。以确保报警的可靠性，减少误报率。l报警方式：报警方式：安防系统按照警情和对应的设定，通过网络和电话向外报警。l联动规则：联动规则：对于特定的险情，安防系统通过与家居控制系统的协同工作来控制家庭设备，减少损失；同时对于特定的防区，当某传感(探测)器报警时，安防系统将控制其他的传感(探测)器对该防区再次进行监

19、测，以确认险情。一个典型的应用就是当监测到某窗户的红外探测器发出警报时，安防系统就会调整周边的摄像头转向该窗户检查情况。3、家庭安全防范的体系组成、家庭安全防范的体系组成安防控安防控制模块制模块安防设安防设置模块置模块安防监安防监测模块测模块安防数安防数据及规据及规则库则库各类安各类安防传感防传感器器各类安各类安防接口防接口设备设备智能家居智能家居其它子系其它子系统统家庭网络家庭网络l当安防系统正常工作时，安防设备监视家庭环境，向家庭网络发送各种状态的信息，安防监测模块接收这些信息后进行相关判断处理，发生报警后由安防控制系统对外报警和向外发送联动处理请求。安防模式和安防规则的设置通过安防设置模

20、块来实现。安防监测模块、安防控制模块、安防设置模块的通讯方式依赖于它们的具体实现方式，l目前往往采用安防控制主机的形式。随着家庭网络和嵌入式系统的发展，安防系统也可采取分布式系统。l在这里必须说明一点：安防系统的远程设置和查询不论采取何种手段，其实质都是家庭安防系统通过智能家居中电话模块或家庭网关来接收和响应这些请求。4.6家居控制家居控制l4.6.1家居控制的概念家居控制的概念l4.6.2家居控制的内容家居控制的内容l4.6.3家居控制的集成家居控制的集成l4.6.4家居控制的功能家居控制的功能l4.6.5家居控制的体系组成家居控制的体系组成4.6.1家居控制的概念家居控制的概念l随着进入家

21、庭的家电产品越来越多，家电产品的单体分散控制日益不便，迫切要求对家电设备进行集中控制。同时，为了提高家居生活的便利性，根据当前家庭状况(家庭环境、时间、，住户活动状态)自动协同和控制各家电设备的工作，引入了家居控制。l家居控制是智能家居的重要组成部分，它是利用微处理电子技术、无线通信及遥控遥测技术来集成或控制家中的电子电器产品，如电灯、厨房设备(电烤箱、微波炉、咖啡壶等)、取暖制冷系统、视频及音响系统等。它是以家居控制网络为基础，通过智能家居信息平台来接收和判断外界的状态和指令，进行各类家电设备的协同工作。4.6.2家居控制的内容家居控制的内容其其他他家家居居控控制制系系统统视视频频音音响响控

22、控制制系系统统厨厨房房设设备备控控制制系系统统居居室室环环境境控控制制系系统统照照明明控控制制系系统统智智能能家家居居其其他他子子系系统统各类家庭电器设备各类家庭电器设备家庭网络家庭网络l照明控制系统照明控制系统是对室内的照明系统进行集中控制，实现住宅内灯光的个性控制，一方面住户可以通过控制器方便地管理任一电灯，如遥控其他房间里的电灯，而不用起身操作；另一方面根据住户的活动和住宅光线的状态，自动进行照明系统的调整。l居室环境控制系统居室环境控制系统是指一方面接收住户的指令启关空调和窗帘等环境控制设备，另一方面根据预设的环境控制条件，自动启停环境控制设备。如根据设定的温湿度自动启停空调系统，根据

23、室内光线的强弱自动开关窗帘等。l厨房设备控制系统厨房设备控制系统包括3方面的内容：一是根据住户的指令启停相应的厨房没备，如微波炉、电饭煲等；二是根据这些设备的运行特点和家庭的实际生活特点，设置设备的运行规则，进行启停控制，以达到便利和节能效果，如对于饮水机，可以使其在家庭成员离家后停止运行，在家庭成员归家前半小时再启动运行；三是根据住宅状态，自动进行相应设备的开启，如厨房煤气或天然气管道发生漏气时打开排气扇。l视频及音响控制系统视频及音响控制系统是根据住户的指令和活动状态，自动开启和调节视频及音响系统，实现音视频节目的预约录放等功能。4.6.3家居控制的集成家居控制的集成l随着越来越多的智能化

24、家用设备进入家庭，家居控制的内容越来越复杂，整个系统的集成化程度越来越高。为此人们提出了场景模式场景模式，根据工作生活的实际情况和家庭当前的状态设置不同的场景模式，协调、控制整个系统的运作。l场景模式场景模式是以安全防范模式为基础，根据家庭不同的状态来控制智能家居各系统的工作状态。在安全防范模式的基础上，根据家中活动的情况与家庭控制系统相互配合，可以分别设定不同的场景模式，如无人模式、睡眠模式(指住户处于休息睡眠状态)、正常模式(住户处于活动状态)等。l住户通过定义不同场景下各类设备的工作状态和规则不同场景下各类设备的工作状态和规则来实现智能家居各部分的协同工作。例如住户可以通过设定睡眠模式，

25、在进入睡眠模式后，关闭除夜灯以外的各类照明设备、电视音响，闭合窗帘，设置住户安防系统进入布防状态等。例如定义一条规则：客厅电话处于接听状态时，客厅内音响设备音量应小于某规定值，以便用户清楚地接听电话。这样当住户在客厅收看电视时外界打人一个电话，住户在接听时智能家居系统就会降低电视的音量。4.6.4家居控制的功能家居控制的功能l从性质上看，家居控制主要包括3个方面l住户对家电设备的集中控制lhttp:/ l多表抄送是智能家居中的重要内容，它是采用检测技术与网络技术相结合实现能耗表的远端抄送和计费。通过多表抄送，节约了用于传统手工抄表的大量物力和财力，提高了效率；同时也减少了上门抄表带来的安全隐患

26、。l多表抄送主要实现以下功能：能耗表数据的自动采集；能耗表数据的自动传送；能耗表的标识与故障检测；在能耗收费部门的支持下，实现能耗费用的自动计费、实时和历史查询功能。能耗数能耗数据采集据采集能耗数能耗数据传送据传送家居端家居端能耗计能耗计费中心费中心能耗收费公司能耗收费公司能耗能耗多表抄送的基本体系结构 l由能耗数据采集模块来完成能耗表读数和标识的读取，它是通过磁电转换、光电转换等技术来实现的，如在普通转盘计数的水表（或天然气表）中加装霍尔元件和磁铁，构成基于磁电转换技术的传感器来采集数据。l能耗数据传送模块，将采集到的能耗表数据，经过传输通道发送到能耗收费公司的计费中心。能耗数能耗数据采集据

27、采集能耗数能耗数据传送据传送家居端家居端能耗计能耗计费中心费中心能耗收费公司能耗收费公司能耗能耗各类能各类能耗表耗表能耗表抄能耗表抄送模块送模块能耗表能耗表数据库数据库能耗计费能耗计费中心中心家庭网络家庭网络智能家居其他子智能家居其他子系统系统各类控制接口设备各类控制接口设备外部网络外部网络多表抄送的基本体系结构 基于智能家居的多表抄送系统体系结构 能耗数据的传送能耗数据的传送l在进行能耗数据传送时，采用的传输通道多种多样，采用的传输介质也各不相同，在应用中有专线方式（以RS485总线为代表）、无线传输方式（以车载抄表为代表）、租借信道方式（以有线电视网络、固定电话网络为代表）、电力线载波方式

28、等。l目前能耗表传送形式主要有l小区控制网络局域网互联网l家庭网络小区局域网互联网方式l基于TCPIP单芯片技术+局域网互联网的方式借助小区控制网络的物理链路，如楼宇对讲系统，将信息传输至小区的能耗表管理中心，小区再通过小区局域网与互联网的接口，将多表信息传输给能耗收费公司。这种方式是建立在智能家居的基础上，采用专用的底层家庭网络系统，如RS485总线扩展系统来采集数据，再通过智能家居平台、通过小区与互联网相连，实现远程抄表。目前比较成熟的是这种方式。由于家庭网络的采用方式不同，又可以分为现场总线方式、专线方式和采用以太网技术的家庭局域网。采用了IP技术，使单块能耗表芯片中实现TCPIP协议，

29、直接实现与小区以太局域网技入。2、信息管理、信息管理 之一之一l家居管理中的信息管理主要指家庭成员信息管理以及基于家庭各类设备状态的家居事务管理。l家庭成员信息管理家庭成员信息管理包括个人名片管理、个人日程管理、个人理财管理等。用于协助个人事务的管理。l家居事务管理家居事务管理主要是指电话留言、住宅环境、设备状态信息和智能家居各类日志、小区公告信息等的智能化管理，它不同于一般家居信息浏览，通过与家庭成员信息管理模块的交互，指导和协助家庭成员利用家居信息进行个人事务和信息管理。例如智能家居通过收到小区关于交费的通知，就会提示住户及时缴纳管理费用，住户直接可以将该内容加入个人的日程管理。2、信息管

30、理之二、信息管理之二 l基于网络的信息管理l与单片机环境不同，在智能家居中信息管理是基于网络的，通过社会支撑体系，住户在户外可以共享这些信息，使得智能家居系统与个人的工作生活密切联系，住户通过网络与智能家居相交互，随时随地查看和更新当前的个人和家居信息。l一个典型的应用就是：住户外出工作后，智能家居发现冰箱某种食品不足，立即通知家居管理中的家庭成员信息管理模块，建议住户购买该食品。住户在下班前，查看个人数据助理收到的信息，就可以在回家途中购买该食品。l安防传感安防传感(探测探测)器器：用于监测家庭环境状态，通过家庭网络向安防监测模块发送各类监测信息l安防接口设备：安防接口设备：这里主要指各类手

31、持设备和安防设置接口设备，用户通过它们来发送安防系统设置信息，具体有掌上电脑、遥控器等。l安防控制模块安防控制模块：对接收到的各类警报通过家庭网络实现向小区报警，通过电话向住户报警；对于特定的险情根据设置向家居控制系统发送联动控制请求；此外，对于接收到的安防查问命令进行响应，提供相关的查询信息。l安防设置模块安防设置模块：对接收到的各类安防设置信息进行分析处理，具体实现：信息的有效性判断；安防模式式的选样，如撤防或布防；安防规则的设置，如多传感器的关联。l安防监测模块：安防监测模块：根据设计的逻辑规则和设定的工作模式，对接收的各类安防信息进行分析处理，具体包括：过滤无效信息；对安防信息进行分析

32、判断，判断险情，进行安防日志等数据库的更新工作；向安防控制模块报告各类警报信息；向安防设置模块报告各类安防设置命令。l安防数据及规则库安防数据及规则库：用于记录安防系统的设备信息、安防日志和安防的逻辑规则，具体包括各类传感器的信息、各类传感器的工作状态和安防系统运行日志、各类险情的判断规则等。在实际应用中，往往将安防日志和安防规则库分隔出来，由专门的数据库系统实现，安防系统通过数据库系统提供的接口来进行相关的维护工作。险情检测之一险情检测之一l主要包括防盗报警、火灾报警、防漏报警、紧急呼叫等内容。l防盗报警防盗报警主要用于发现是否存在非法侵入(如盗窃、抢劫、恶意破坏门窗等)，其设备包括小区集中报警控制器、门磁开关、玻璃破碎探测器、人体移动探测器、紧急呼救按钮、报警扬声器、警铃、报警指示灯等。http:/