1、第2章 智能家居的智能化设备智能家居概论配套 ppt 2.1智能化设备概述2.2 传感器基础 2.3 智能家居硬件设备 2.4 智能穿戴设备2.5智能家居的控制设备2.6本章小结主要内容 CONTENTS12.1智能化设备概述 智能化设备的智能化设备的关键关键技术：技术：1.传感技术智能设备和传感技术有着紧密的联系。智能设备首先需具备准确的感知功能，这是实现智能化功能的前提。2.通讯技术智能化的实现离不开通信技术，通信技术是智能设备控制系统中必不可少的组成。现有的无线通信技术，如蓝牙、Wi-Fi技术，尤其是ZigBee技术为智能家居设备之间的互连提供了支持。22.1智能化设备概述智能化设备的智
2、能化设备的关键关键技术：技术：3.自诊断及执行技术功能完备的智能设备需具备准确的感知功能、正确的判断功能以及行之有效的执行功能。4.电磁兼容技术智能设备是传统电气设备与计算机技术、控制理论、传感器技术、网络通信技术、数据处理技术、电力电子技术等相结合的产物。32.1智能化设备概述智能化设备应具备以下功能：智能化设备应具备以下功能：1.自我完善能力 1）具有改善静态性能，提高静态测量精度的自校正、自校零、自校准功能；2）具有提高系统响应速度，改善动态特性的智能化频率自动补偿功能；3）具有抑制交叉敏感，提高系统稳定性的多信息融合功能。2.自我管理与自适应能力 1）具有自检验、自诊断、自寻故障、自恢
3、复功能；2）具有判断、决策、自动量程切换与控制功能。42.1智能化设备概述智能化设备应具备以下功能：智能化设备应具备以下功能：3.自我识别与运算处理能力 1）具有从噪声中辨识微弱信号与消噪功能；2）具有多维空间的图像识别与模式识别功能；3）具有数据自动采集、存储、记忆与信息处理功能。4.交互信息能力 具有双向通信、标准化数字输出以及拟人类语言符号等多种输出功能。52.1智能化设备概述智能化设备具备以下特点：智能化设备具备以下特点：1.高精度 2.高可靠性与高稳定性 3.高信噪比与高分辨力 4.强自适应性 5.较高的性能价格比 62.1智能化设备概述智能设备的发展趋势：智能设备的发展趋势：智能设
4、备是根据现代技术发展的需求而提出来的。推广应用微电子学与微处理机技术对智能设备革新改造，已成为智能设备发展的新动向。从技术的角度讲，大致可分以下三个方面。1）广泛采用半导体集成技术，使智能设备微电子化；2）智能设备与表面贴片技术（SMT）相结合，使智能设备模块化；3）智能设备与微处理相结合，促进了智能设备向智能化发展；72.2 传感器基础 2.2.1传感器的概念8定义一 国家标准中传感器（Transducer/Sensor）的定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。该定义包含以下四个方面的含义1）
5、传感器是测量装置，能完成检测任务；2）输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量等；3）输出量是某种物理量，便于传输、转换、处理、显示等，可以是气、光、电物理量，主要是电物理量；4）输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度。2.2 传感器基础 2.2.1传感器的概念9传感器一般由三部分组成：敏感元件、转换元件、测量电路组成。敏感元件是传感器预先将被测非电量变换为另一种易于变换成电量的非电量，然后再变换为电量转换元件能把非电信息转换成电信号，是传感器的核心测量电路，将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号的电路（模拟量、数字量）传感器的组成2.2.2 传感器的
6、分类10分类法型式说 明按基本效应分类物理型化学型生物型采用物理效应进行转换采用化学效应进行转换采用生物效应进行转换按构成原理分类结构型物性型以转换元件结构参数变化实现信号转换以转换元件物理特性变化实现信号转换按能量关系分类能量转换型能量控制型传感器输出量直接由被测量能量转换而来传感器输出量能量由外部能源提供，但受输入量控制按工作原理分电阻式电容式电感式压电式磁电式热电式光电式光纤式利用电阻参数变化实现信号转换利用电容参数变化实现信号转换利用电感参数变化实现信号转换利用压电效应实现信号转换利用电磁感应原理实现信号转换利用热电效应实现信号转换利用光电效应实现信号转换利用光纤特性参数变化实现信号转
7、换按输入量分类长度、角度、振动、位移、压力、温度、流量、距离、速度等以被测量命名（即按用途分类）按输出量分类模拟式数字式输出量为模拟信号（电压、电流）输出量为数字信号（脉冲、编码）智能家居中包含的传感器主要有：智能空调中的温度传感器；智能照明中的光照传感器；智能供暖中的温湿度传感器；智能影音系统中的红外传感器，声音传感器；智能灌溉系统的温湿度传感器，光照传感器；智能换风系统的气体传感器；智能背景音乐的人体感应传感器；安防监控系统的摄像头，红外传感器；防盗遥控窗帘中的光照传感器等。2.2.3 典型智能家居传感器11典型的智能家居一般包含以下四个物理量的测量。温度：系统可以调控家中的温度，每时每刻
8、都能享受最适宜的温度。亮度：系统根据实际的需要调节到最理想的亮度，而且当环境发生变化时还能再次调节，达到节约能源的效果。声音：家中的家电设备可以通过声音来控制，不需要你去按开关控制家电。气体：家中产生大量的烟雾，系统可以自动启动通风器。如发生火灾，系统 可以自动启动家中的火警系统。2.2.3 典型智能家居传感器12集成温度传感器DS18B20 温湿度监测器ISL29004可见光传感器 照度监测器 声音传感器模块可燃气体传感器模块 燃气探测器2.3 智能家居硬件设备 2.3.1 硬件设备概念 13智能家居硬件设备是指智能家居系统中有形的装置和设备的总称。智能家居硬件设备是指智能家居系统中有形的装
9、置和设备的总称。在信息获取方面，智能家居的硬件设备主要包含各类传感器，比如门磁感应器、红外感应器、玻璃破碎探测器、吸顶式热感探测器、煤气泄漏探测器、烟感探测器、监控摄像头、红外、超声波感应器、人体存在监测感应器等。在信息传输方面，智能家居的硬件设备主要包含各种网络互联设备，比如路由器、集线器、交换机、集线器、中继器，有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤，无线有：电磁波、光波、红外线等。在信息处理方面，智能家居的硬件设备主要包含网关，也称中央控制器。家庭智能网关是智能家居的心脏，通过它实现系统信息的采集、信息输入、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。2.3.2 硬件设备分类14智能家居的体
10、系从应用功能上划分成7个控制子系统，主要包括安防控制、绿色节能、环境监控、健康监控、家电控制、学习娱乐、自动管家。从功能的角度硬件设备可以分为：安防控制系统设备：安装门磁、窗磁，防止非法入侵；报警控制器具有紧急 呼叫功能，可对住户的紧急求助信号做出回应绿色节能系统设备：智能恒温器能够使用手机无线远程控制，在你离开家时 自动关闭冷暖气，在你回到家之前提前制热或制冷，节 省约20%的能源。2.3.2 硬件设备分类15环境监控系统设备：环境质量监测网络要涵盖大气、水、土壤、噪声、辐射 等环境要素，统一规划、合理布局、功能完善。健康监控系统设备：人体健康监测器，它可对人体体温和心率进行监测，通 过数字
11、显示，同时可以设置心跳指示灯，显示心跳情况。家电控制系统设备：家电控制器是智能家居控制系统的核心设备，通过家庭 网络有线或无线方式组网，接收家电控制终端软件发出 的控制命令学习娱乐系统设备：学习娱乐系统整合了大屏幕显示器、游戏机、音频设备 等，已发展为儿童和成年人都爱不释手的名副其实的室 内电子游乐场。2.3.3 典型硬件设备 161.门磁 门磁是一种安全报警设备。门磁又称门磁开关，它由两部分组成：较小的部件是永磁体，内部一块永久磁铁用来产生恒定的磁场，较大的是门磁主体，内部有一个常开型的干簧管，当永磁体和干簧管靠得很近时，门磁传感器处于工作守候状态，当永磁体离开干簧管一定距离后，处于常开状态
12、2智能插座智能安全插座，是一种全新理念的安全插座。主要用于家用及办公用电器，将智能IC芯片嵌入到插座中，自动在线检测电流变化，从而实现电器待机断电，解决待机能耗问题。2.3.3 典型硬件设备 173烟雾传感器烟雾传感器可以监测烟雾浓度，而常用的烟雾探测方式有离子感烟探测、光电感烟探测两种方式。4智能床垫针对人类睡眠特征，经过科学的组合而设计。可抬高腿部位置，使血液回流，对心脏、大脑和腿部大有裨益；可抬高头部位置，方便在床上看书、看电视等休闲娱乐。背部滚动式按摩和背、腿部震动式按摩，可放松肌体、调节身心，充分保障您的睡眠品质。2.3.3 典型硬件设备 18门磁 智能插座 烟雾传感器 智能床垫2.
13、4智能穿戴设备 192.4.1 智能穿戴设备概念 穿戴式智能设备”是穿戴式技术对日常穿戴进行智能化设计、开发出的可以穿戴的设备的总称，如眼镜、手套、手表、服饰及鞋等。穿戴式智能设备包括不依赖智能手机实现完整或者部分功能的设备，如：智能手表或智能眼镜（Google眼镜新的一代）等，以及需要智能手机配合才能使用的设备，它们一般只专注于某一类应用功能，如各类进行体征监测的智能手环、智能首饰等。2.4智能穿戴设备 202.4.1 智能穿戴设备概念 按产品功能分：人体健康、运动追踪类：Nike+系列产品（自动系鞋带）、Jawbone Up、叮咚手环、GlassUp、Fitbit Flex以上这些可穿戴设
14、备，主要通过传感器对用户的运动情况和健康状况做出记录和评估，大部分需要与智能终端设备进行链接显示数据。综合智能终端类：Google Glass这些设备虽然也需要与手机相连，可是功能更加强大，独立性更强，未来将成为可穿戴设备的主导产品。智能手机辅助类：Pebble可穿戴设备作为其它移动设备的功能补充，一方面必须与智能手机等设备配合使用，另一方面简化智能手机的操作。2.4智能穿戴设备 212.4.1 智能穿戴设备概念 穿戴式智能设备分类穿戴式智能设备分类1按产品形态可分为：头戴：眼镜和头盔手戴：手表和手环衣服类：外衣、内衣和鞋类2按产品功能分：人体健康、运动追踪类：Nike+系列产品、Jawbon
15、e Up、叮咚手环、GlassUp、Fitbit Flex以上这些可穿戴设备，主要通过传感器对用户的运动情况和健康状况做出记录和评估，大部分需要与智能终端设备进行链接显示数据。综合智能终端类：Google Glass这些设备虽然也需要与手机相连，可是功能更加强大，独立性更强，未来将成为可穿戴设备的主导产品。智能手机辅助类：Pebble可穿戴设备作为其它移动设备的功能补充，一方面必须与智能手机等设备配合使用，另一方面简化智能手机的操作。2.4.2 典型智能穿戴设备 22谷歌眼镜智能手环 智能手表2.5智能家居的控制设备232.5.1 智能控制终端设备智能控制终端设备指：能够根据感知的信息，进行智
16、能控制的一类设备。恒温系统的控制终端设备包含中央控制器以及远程控制设备。中央控制器主要是专用智能控制终端，它的作用主要是收集系统中各个设备传递过来的数据：获取用户家中的温度值、PM2.5值、湿度值，获取空调、地暖、加湿器、空气净化器、通风系统的状态。智能照明系统的控制终端设备有中央控制器、智能触控面板、和远程控制设备等组成。智能家电系统中的控制终端设备智能家电系统控制终端设备包含中央控制器、智能插座、遥控器、协议/信号转换器等。智能监控系统的终端设备包含中央控制器、远程控制终端设备。智能安防系统的控制终端设备主要是中央控制器。2.5.2 智能家居机器人设备 241电器机器人电器机器人是应用型机
17、器人，它们是智能的家用电器，吸尘器机器人是这种机器人中的一个代表，其外形小巧，机载的超声波监视器能避免碰撞家具，红外线可避免跌下楼梯。2娱乐机器人娱乐机器人也属于家用机器人，可用于家庭娱乐。消费者可以通过PC或手机与这类机器人连接，通过互联网控制这些机器人进行表演。娱乐机器人自然可以为你解除精神上的疲惫。3厨师机器人厨师机器人其实就是一个烹调机器。在上海世博会展出一种厨师机器人，它头戴厨师帽名叫“爱可”，爱可高2米，宽1.8米，外形类似一个冰箱，拉开“爱可”的拉门，里面有多种烹调设备，有锅，有自动喷油，喷水和搅拌设备，与之相连接的是一个智能化触摸屏，上面是控制界面，根据事先设定好的特级厨师菜谱
18、，“爱可”可以独立烹调24道中华饮食。2.5.2 智能家居机器人设备 254搬运机器人搬运机器人属于一种用于搬运重物的家用机器人。在上海世博会展出的一个身高2.7米、运动半径为4.68米的机器人，能够轻易地将1辆小型汽车举起。5不动机器人不动机器人安装在家庭的固定地方，使用嵌入式软件进行操作，利用传感器感知，通过网络进行交流，可以嵌入到智能家电中。韩国的三星、LG已经开始销售可上网的电冰箱，当冰箱里的储备变低时，它可以自动向食品零售店发去订单。6移动助理机器人这类机器人品种很多，Accentur技术实验室开发了一种个人助理机器人，它可以帮助你记忆陌生人。7类人机器人类人机器人是孩子们和科技迷梦
19、寐以求的东西。科学家和艺术家也在这方面不断努力，试图给机器人一个人的外形，但类人机器人是开发难度最高的机器人之一，它涉及到人的表情和反应。2.5.2 智能家居机器人设备 26 吸尘机器人 ASIMO机器人 Motoman SDA5机器人Nao机器人 个人助理机器人智能机器人时代即将到来，据联合国一份调查显示，家用机器人数量将会急剧上涨，而且伴随着机器人的普及，其价格将会大幅下降。尤其在自动家务、个人助理、老人看护方面。2.6 本章小结27本章主要介绍了1、智能家居中的传感器基础知识，传感器的概念、分类和典型的传感器2、智能家居中的硬件设备，包含了硬件设备的概念、分类以及典型的硬件设备3、智能穿戴式设备4、最后介绍了智能控制设备，包含了智能家居网关、终端控制设备以及智能家居机器人。
