文｜廣州市河東電子有限公司 梁國芹 朱 桑 陳玉梅

1 引言

隨著科技的高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術和信息通信技術的應用，信息化、智能化的浪潮正在席卷世界的每一個角落。目前，人們對“家”的需求已不僅僅局限于生活的舒適和環(huán)境的優(yōu)美，把網(wǎng)絡通信、信息處理與空氣環(huán)境和家庭電器控制融入家居之中并實現(xiàn)簡單的操作和智能控制，乃是人們的渴望與追求。近年來，國內外企業(yè)更是越來越多地將智能家居的概念應用于住宅中。本文將從智能家居的設計原則、常用功能、子功能設計原理和實例的角度展開論述。

2 智能家居設計原則

（1）可行性和適用性

智能家居系統(tǒng)的設計要具有技術上的可行性和經(jīng)濟上的可能性。當今科技發(fā)展迅速，可應用于住宅小區(qū)的技術和產(chǎn)品層出不窮，我們所設計選用的系統(tǒng)和產(chǎn)品應能夠使用戶或甲方實實在在地受益，滿足近期使用和遠期發(fā)展的需要。在多種實現(xiàn)途徑中，應選擇最經(jīng)濟、可行的技術與方法。系統(tǒng)的設計應以現(xiàn)有成熟的技術和產(chǎn)品為對象進行，同時考慮到周邊信息、通信環(huán)境的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，并兼顧管理部門的要求，保證設計方案可行。

（2）先進性和可靠性

系統(tǒng)設計既要考慮系統(tǒng)的先進性，更要注重系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性。我們設計的系統(tǒng)應具有較高的可靠性，在發(fā)生故障或因事故癱瘓后，能確保數(shù)據(jù)的準確性、完整性和一致性，并具備迅速恢復的能力。特別是重要的系統(tǒng)，應具有高冗余性，確保能夠在任何情況下正常運行。

（3）開放性和標準性

為滿足對系統(tǒng)所選用的技術和設備的協(xié)調運行能力，以及系統(tǒng)投資的長期效應和系統(tǒng)功能擴展空間的需要，系統(tǒng)設計必須保證系統(tǒng)的開放性和標準性?！伴_放”已成為當今系統(tǒng)發(fā)展的一個方向。系統(tǒng)的開放性越強，就越能體現(xiàn)出系統(tǒng)的科學、方便、經(jīng)濟、實用，系統(tǒng)集成商也就越能更好地滿足用戶對系統(tǒng)的設計要求。

標準化是科學技術發(fā)展的必然趨勢。在條件允許的情況下，應盡可能采用標準化、通用化的產(chǎn)品，并執(zhí)行國際上通用的標準或協(xié)議，以保證所選用的產(chǎn)品具有極強的可互換性。

（4）可擴展性和易維護性

為使系統(tǒng)能夠從容應對未來的功能變化，系統(tǒng)設計應充分保證能夠以最簡便的方法、最經(jīng)濟的投資實現(xiàn)對系統(tǒng)的擴展和維護。

對于理想的住宅小區(qū)，除了合理的規(guī)劃、優(yōu)美的環(huán)境和配套齊全的設施等“硬件”環(huán)境外，小區(qū)內的“軟件”環(huán)境也非常重要。所謂“軟件”環(huán)境即多樣化的信息服務、安全舒適的居住環(huán)境、方便周到的物業(yè)管理和豐富多彩的社區(qū)文化。

3 智能家居實現(xiàn)的常用功能

智能家居實現(xiàn)的常用功能如圖1所示。

（1）簡化常用繁瑣的操作

業(yè)主上班或者外出前，只需要按一個鍵就可以關閉家中所有的燈和電器，按一個按鈕就可收放窗簾，按一個按鈕或是觸摸一下觸摸屏就可以調整燈、電器、電視模式……

（2）安防功能

圖1 智能家居實現(xiàn)的常用功能

智能家居安防系統(tǒng)也支持一鍵啟動。安防系統(tǒng)啟動后，每扇門窗都處于最佳戒備狀態(tài)；當有人企圖破窗而入或強行撬門時，門窗將自動關閉，智能報警器和安防系統(tǒng)會鳴響警笛聲，同時將警情傳送至用戶的手機或是保安中心。業(yè)主可以通過手機看到或聽到家中的一切動靜；也可以通過網(wǎng)絡遠程訪問網(wǎng)絡攝像機察看家中的情況。家中有火災或是煤氣泄漏等突發(fā)狀況時，智能的設防也會在第一時間發(fā)出警報。

（3）遠程操作功能

系統(tǒng)支持通過手機直接控制家中的空調、燈，以及給魚缸換水、調節(jié)魚缸溫度等。

（4）自動調節(jié)功能

當紅外探測器檢測到室內的二氧化碳濃度超過設定值，智能家居系統(tǒng)就會打開空調、換氣系統(tǒng)；當室內溫度達到27℃時，空調控制系統(tǒng)就會自動啟運；當家居中的人離開時，燈光、室內溫度會隨之改變；當有人走進衛(wèi)生間時，排風扇會自動開啟……

4 智能家居功能設計和實例

4.1 簡化繁瑣操作

（1）一鍵觸摸控制

一鍵觸摸控制功能的設計原理，如圖2所示。

圖2 一鍵觸摸設計原理示意圖

一鍵觸摸控制功能支持用戶通過大廳觸摸屏控制室內所有燈光、空調等家電，通過住宅內的任一控制面板、固定觸摸屏控制對應影音設備的播放/停止、選臺、音源切換等。如用戶在控制面板、固定觸摸屏或移動式觸摸屏上選擇了某種場景，系統(tǒng)會自動控制相應家電動作。例如用戶若選擇了影院場景，系統(tǒng)將自動減弱燈光的亮度，同時自動啟動電視機、DVD和音響設備。

廣州亞運村是HDL智能家居系統(tǒng)一鍵觸摸控制功能的典型應用。用戶通過兩個小小的面板即可輕松實現(xiàn)對燈光、空調的控制，以及客廳各種場景氛圍的營造。

（2）窗簾自動升降

用戶可根據(jù)自己的需要和喜好，通過控制面板，或是坐在沙發(fā)上，通過移動式觸摸屏（10寸）手動調節(jié)電動窗簾的開閉、電動百葉的升降和葉片的轉動角度；也可以設定窗簾的定時升降；還可以根據(jù)當前的場景對窗簾進行控制。實現(xiàn)該功能所需的設備包括電動窗簾、電動百葉、窗簾控制模塊、百葉控制模塊，該功能的設計原理如圖3所示。

圖3 窗簾自動升降功能的設計原理圖

（3）智能化集成應用

智能化集成應用有多種形式，比如可以在入戶花園大門入口附近設置一臺嵌墻式彩色固定觸摸屏，通過總線或網(wǎng)絡將其接入后臺控制器——該觸摸屏支持對全屋的“回家”、“離家”、“自動”、“手動”場景進行切換，可設置密碼；具有天氣預報信息下載功能及相冊功能，可在無操作時自動顯示當天室內外溫濕度狀況、未來1天的天氣預報及相冊中存放的圖片。南非某別墅項目是家居智能化集成應用的典型代表，選用了HDL多功能智能面板、觸摸屏、智能繼電器等多種智能控制產(chǎn)品。

（4）控制面板控制

一個為用戶提供最大方便的控制面板控制系統(tǒng)包括多種控制面板，以臥室為例，就有“求助”面板、多功能控制面板，以及幫助閱讀的燈控面板等。一般而言，智能控制面板設置在客廳、餐廳、臥室、書房等房間的適當位置，該面板帶單色液晶顯示器及硬件按鍵，可控制場景切換、調節(jié)設備運行參數(shù)，通過總線接入后臺控制器；簡便控制面板則在每個智能控制面板附近另外設置，僅支持對照明、空調、電視、窗簾作簡單的開關控制，方便老人使用。

4.2 安防功能

（1）燃氣泄漏自動報警

安裝于廚房的煤氣探測器可對燃氣進行監(jiān)控；在煤氣泄漏的初期，智能家居系統(tǒng)即可自動發(fā)出聲光報警信號并發(fā)送手機短信提醒主人注意。南非約翰內斯堡某別墅工程就成功應用了HDL燃氣泄漏自動報警系統(tǒng)。燃氣泄漏自動報警系統(tǒng)的設計原理如圖4所示，其所使用的主要產(chǎn)品有多功能燃氣探測器和燃氣閥門自動控制機械手。

圖4 自動報警設計原理圖

（2）入侵報警及遠程求助

當發(fā)生非法入侵事件，或大門長時間未關時，入侵報警及遠程求助系統(tǒng)將自動啟動屋內的視頻監(jiān)控設備，進行錄像，并將報警信息以短信的形式發(fā)送到指定的手機上。南非約翰內斯堡某別墅工程中的HDL安防控制系統(tǒng)即有完備的入侵報警及遠程求助功能。入侵報警及遠程求助系統(tǒng)的設計原理如圖5所示，其使用的產(chǎn)品主要是人體感應器。

圖5 入侵報警和遠程求救設計原理圖

（3）環(huán)境監(jiān)測

智能家居系統(tǒng)可以監(jiān)測室內外的溫濕度、二氧化碳或是有害氣體的濃度，并據(jù)此采取相應的防護措施。例如，可以在房間的天花板上安裝紅外探測器，監(jiān)測空氣質量；如果室內的二氧化碳、甲醛超標，或是出現(xiàn)一定程度的煙霧，探測器就會將數(shù)據(jù)傳送給控制器，進行報警。環(huán)境監(jiān)測功能的設計原理如圖6所示，實現(xiàn)該功能需使用的主要產(chǎn)品包括室外溫濕度傳感器模塊、室內溫濕度傳感器模塊等。

圖6 環(huán)境監(jiān)測功能設計原理圖

4.3 遠程操作

（1）手機短信遠程控制

在夏天，用戶可以在回家的路上用手機發(fā)短信，遠程開啟家中的空調，從而一回到家就可以享受冷氣；如果離家時忘記關空調，也可以通過手機遠程關閉空調，避免無謂的能源浪費。

用戶可通過發(fā)短信對“回家”、“離家”、“手動”三種場景進行控制。啟用“回家”場景后，系統(tǒng)將自動啟動家中的空調，使用戶進入家門即可享受到舒適的環(huán)境；啟用“離家”場景后，系統(tǒng)將自動關閉家中大部分設備，并進入設防狀態(tài)；啟用“手動”場景后，系統(tǒng)將自動屏蔽家中的智能控制面板，僅開放通過簡便控制面板對燈光、電視等進行簡單的開關操作，防止出現(xiàn)家中老人、小孩、保姆由于不熟悉場景等復雜功能而誤動作的情況。

此外，智能家居系統(tǒng)還能將實時安防報警信息（入侵、遠程求助、燃氣泄漏等）以短信的形式發(fā)送到用戶的手機上，提醒用戶注意。

手機短信遠程控制的設計原理如圖7、圖8所示，實現(xiàn)該功能所需使用的主要設備有手機短信模塊MCGprs.232、網(wǎng)絡服務器MWS.232、紅外線發(fā)射模塊。

（2）智能終端控制

圖7 手機短信遠程控制設計原理圖

圖8 手機短信遠程控制設計原理圖

智能家居系統(tǒng)可配置一臺彩色移動式觸摸屏，通過無線網(wǎng)絡方式接入后臺控制器。觸摸屏的界面與用戶在外通過電腦訪問智能家居時所打開的界面基本一致，用戶可以通過觸摸屏控制器的相應界面控制不同的家電和設備，包括電視、空調、背景音樂、所有房屋的燈光、窗簾、家中的安防系統(tǒng)等。智能終端控制設計原理如圖2、圖9所示，保加利亞某別墅項目即成功應用了HDL的智能終端控制。

圖9 智能終端控制設計原理圖

4.4 自動調節(jié)

（1）智能照明控制

各住宅入戶花園、復式住宅樓梯間、通道、衛(wèi)生間、陽臺的照明控制可與人體感應器及照度傳感器相配合，實現(xiàn)人到燈開、人走后燈光延遲10秒漸暗、白天光線充足時燈光自動關閉。入戶花園、陽臺的人體感應器同時可以用于探測非法入侵。智能照明控制系統(tǒng)的設計原理如圖10所示，該系統(tǒng)使用的主要產(chǎn)品有8路10A繼電器模塊、26路2A智能調光模塊、LED驅動器、DMX512表演控制器。

圖10 智能照明控制系統(tǒng)設計原理圖

（2）衛(wèi)浴感應

衛(wèi)浴感應功能包括兩部分內容：主浴缸旁的液晶顯示屏可以顯示網(wǎng)絡播放器上保存的靜態(tài)圖片、動態(tài)視頻；主衛(wèi)生間各洗手盆水龍頭口設置的彩色LED燈可根據(jù)水溫高低改變顏色，用戶可根據(jù)照射在龍頭流出水柱上的光線的顏色直觀地判斷水溫高低。約旦安曼某公寓是HDL衛(wèi)浴感應功能的典型應用。

衛(wèi)浴感應功能的設計原理如圖11所示，實現(xiàn)該功能所需使用的產(chǎn)品有液晶顯示屏、LED水龍頭、帶電流檢測功能的紅外發(fā)射模塊。

圖11 衛(wèi)浴感應功能設計原理圖

5 展望

本文僅以智能產(chǎn)品在住宅中的應用來反映智能家居的現(xiàn)狀。智能模塊在智能家居中的應用不僅使人們的生活更加便捷，更引起了人們思維模式的變革。智能家居現(xiàn)在僅僅處于起步階段，其前景和應用還有待相關領域的專業(yè)人士進行進一步研究。