甘華能 （廣州市設計院， 廣州市 510620）

隨著人們生活水平和科學技術水平的提高，特別是計算機技術、通信技術、網(wǎng)絡技術及控制技術的迅猛發(fā)展與提高，人們對家庭生活的現(xiàn)代化、衣食住行的舒適化以及居住環(huán)境的安全化的要求也越來越高。讓先進科技服務于人們生活所需，提高生活質(zhì)量，改變我們的生活和工作方式，智能家居在這種形勢下應運而生。智能家居系統(tǒng)其主要功能為：燈光控制、電動窗簾控制、安全防范、背景音樂控制、遠程控制、電話控制和多媒體控制等。本文以四室兩廳兩衛(wèi)一廚的住宅為例對智能家居系統(tǒng)的應用及實現(xiàn)做一些介紹；模塊等硬件設計及實現(xiàn)詳見圖1智能家居系統(tǒng)電箱圖。

1 燈光、窗簾、背景音樂控制及場景實現(xiàn)

1.1 RS485總線技術說明

智能家居系統(tǒng)在市場上有很多種傳輸協(xié)議，如 ：LONWORKS、DALI、TCP/IP。DALI、TCP/IP具有傳輸快、可控制更多設備等優(yōu)勢，但一般同檔次的產(chǎn)品價格昂貴；而RS485總線其設計、施工、接線及后期擴展均很方便，可控制智能家居的燈光、窗簾管理系統(tǒng)設備，傳輸速度綽綽有余，性能價格比高，故建議采用RS485總線技術。該住宅總線電纜采用4芯屏蔽雙絞線，理論上每組總線最大傳輸距離為1 200m。系統(tǒng)設備通過配置邏輯地址后用總線技術來通訊，系統(tǒng)電源為36V或以下的低電壓。

1.2 燈光、窗簾及空調(diào)控制設備技術參數(shù)及選用

燈光控制模塊分為調(diào)光模塊和非調(diào)光（開關量）模塊；按電流等級分一般為6A、10A、16A或更大；價格也是隨著電流升高而升高；所以我們設計時要計算需控制回路的燈的電流；選用合適的電流等級的模塊，一般家用電燈選用6A的就夠了。其中調(diào)光模塊也分為三種：

1）控制白熾燈的調(diào)光模塊：直接從模塊引220V 電力線連接控制負載；但隨著白熾燈的退出市場，本調(diào)光模式也將逐漸減少。

2）熒光燈調(diào)光模塊：由于日光燈調(diào)光需要額外的一對1～10V的控制信號到電子整流器，所以由調(diào)光驅動器到負載應該有4根線：火線和2 根1～10V信號線。注意1～10V信號線的最長距離不宜超過50m，所以配電箱到負載的距離不能過遠。一般情況下一個熒光燈調(diào)光模塊最多連接50個的可調(diào)光電子整流器，準確數(shù)量需要結合具體整流器的參數(shù)確定。熒光燈調(diào)光模塊是當下的主流使用產(chǎn)品。

3）LED燈調(diào)光模塊：隨著LED燈的普及，LED燈調(diào)光模塊也應運而生，一般采用先進的PWM模式調(diào)光。

窗簾控制模塊可以根據(jù)所控制的電機類型，選擇對應的模塊，每路窗簾需要2路火線控制電機的正轉與反轉，2路輸出之間的互鎖關系可在模塊內(nèi)部的軟件中設定。

空調(diào)控制使用紅外發(fā)射控制模塊，紅外發(fā)射控制模塊由軟件對每臺空調(diào)進行編址，這樣就可實現(xiàn)遠程及邏輯上開關空調(diào)的功能。邏輯模塊接收到的總線控制信號將被模塊破譯，并按照可自由編程的邏輯或數(shù)學功能進行處理，完成各種控制和調(diào)節(jié)功能、制造各種場景；斷電后數(shù)據(jù)不丟失，并可隨時自定義場景。

以上設備通過手接手的方式接在系統(tǒng)總線上，安裝于弱電箱標準DIN導軌上，方便以后擴展及維護。智能面板也是串聯(lián)在總線上的設備，但是智能面板一般裝在現(xiàn)場，可以根據(jù)需要制成四鍵、八鍵等多種樣式。

本住宅的設計中在每個功能房都配備了智能面板，可以單獨對房間進行場景控制和燈光控制等；在客廳和主臥室配置了“觸摸屏”主控制器，可以對房間內(nèi)所有設備進行控制和設置，包括所有的燈光、電動窗簾、背景音樂和溫度控制，能夠進行場景控制、點對點控制、組控和總控等多種控制方式。

1.3 立體聲背景音樂系統(tǒng)模塊

多通道環(huán)繞的立體聲背景音樂系統(tǒng)模塊因其具有多通道功能，可以讓您自由收聽和控制。在每一個房間所裝的吸頂式揚聲器可在同一時間播放不同的音樂，如：在臥室的兒童收聽卡通的音樂電臺，而此時他的父母則在臥室收聽客廳的CD音樂。

背景音樂系統(tǒng)與可視對講系統(tǒng)聯(lián)動功能：與可視對講系統(tǒng)聯(lián)接后，當有訪客呼叫時，背景音樂則將音量降到10%～0 ；對講通話結束后，背景音樂自動恢復到原有音量。也可在對講分機上講話，聲音會在整個背景音樂系統(tǒng)揚聲器中擴散，作為廣播。背景音樂系統(tǒng)模塊由于是聲頻、而且多通道與RS485總線技術不符合，所以通過TCP/IP協(xié)議連接到上層的交換機。因此，背景音樂可在每個房間單獨管理、分區(qū)管理，也可編入場景里，實現(xiàn)場景管理。

圖1 智能家居系統(tǒng)電箱圖

1.4 智能家居系統(tǒng)的場景設置

1）客廳設置：客廳涉及的燈光負載類型主要有：暗藏熒光燈帶、壁畫裝飾射燈、天花筒燈及中央大吊燈共4路調(diào)光燈設計。主要可設置以下四種場景：

（1）休閑場景

此場景可作為在一般的日常生活當中的燈光應用場景。如在家里看看電視、聽聽音樂、聊聊天等。在這種場景下，可關閉中央大吊燈，并開啟筒燈及暗藏燈帶到50%亮度，調(diào)節(jié)四周壁畫射燈到50%，同時打開客廳的窗簾，再配合輕快的背景音樂，可使家人感到寬松舒適、自由自在。

（2）會客場景

接待朋友或客人時，需要一種較為柔和的燈光場景，并通過調(diào)節(jié)燈光亮度，將注意力集中在談話區(qū)域，此時可切換到“會客場景”。在此場景下，天花上方的暗藏燈帶調(diào)到100%，筒燈和中央吊燈調(diào)到50%，四周壁畫射燈調(diào)到60%，開啟沙發(fā)上方射燈并調(diào)節(jié)到80%，同時關閉客廳四周的窗簾。在這種場景下，將使客人更容易投入到與主人的談話當中。

（3）聚會場景

在節(jié)假日或舉行大型家庭聚會時，為了配合氣氛，可選擇“節(jié)假日場景”。此時，客廳的中央吊燈打開到100%，天花上的暗藏燈帶打開到80%,四周的壁畫射燈也開到100%，關閉四周的窗簾，同時開啟輕快的背景音樂，通過不同燈光負載的多種亮度組合，營造出一個充滿活力與激情的節(jié)日氣氛。

（4）浪漫場景

現(xiàn)代人生活壓力大，偶爾在家里來一次燭光晚餐是必不可少的?！袄寺鼍啊本歪槍@種需要而設置的。在此場景下，中央吊燈及天花筒燈將會關閉，暗藏燈帶調(diào)到30%的亮度，四周壁畫射燈調(diào)到40%，窗簾關閉；同時打開飯廳上方的藝術射燈，并調(diào)節(jié)到70%的亮度，當然少不了一曲“Only You”經(jīng)典浪漫的背景音樂。此時此刻，相信男女主角早已沉醉在這這段溫馨浪漫的氣氛當中了。

如果想要突出某局部的氛圍，只須在需要光源的方位多預留幾個插座即可。建議采用造型美觀的自帶調(diào)光的臺燈，現(xiàn)場進行調(diào)光,可根據(jù)需要移動,也方便實用;這樣可以省了一個調(diào)光模塊。

2）主臥室設置：主臥室涉及的燈光負載類型主要有：暗藏熒光燈帶、筒燈、床頭燈、主臥室洗手間的暗藏燈帶共4路調(diào)光燈；主臥室洗手間筒燈和鏡前燈、壁畫裝飾射燈共2路非調(diào)光燈設計等燈源。如需創(chuàng)造出局部的氣氛，而且可以將可調(diào)光落地燈擺放在室里內(nèi)的任何角落。主要設置以下三種場景：

（1）深夜場景

當深夜需要起床上洗手間時，主人可以通過床邊的智能控制面板或觸摸屏，按下“深夜場景”按鈕，整個臥室開始漸變式地進入深夜場景模式：首先是床頭燈柔和地打開到30%亮度，緊跟著落地燈與通往洗手間走道上的天花筒燈也漸亮到30%，主臥室洗手間的暗藏燈帶同時漸亮到70%。整個燈光的開啟過程均為平滑漸變方式進行，不僅最大程度地避免了因突然的強光對眼睛的傷害，而且讓主人感覺非常智能、舒適和自然，同時還不會趕走睡意。

（2）閱讀場景

主人想要閱讀看書時，可按下“閱讀場景”，此時臺燈漸亮到100%（以提供足夠的閱讀亮度），暗藏燈帶漸亮到30%（以提供一定亮度的閱讀背景燈光），其他燈光均關閉。同時，主人還可以把開啟背景音樂的指令設置到“閱讀場景”，從而實現(xiàn)在邊閱讀，邊欣優(yōu)美的背景音樂。

（3）睡覺場景

通過按下“睡覺場景”，可輕松實現(xiàn)臥室所有燈光一鍵式關閉，避免了傳統(tǒng)關燈方式的繁鎖操作。

3）餐廳設置：1路非調(diào)光燈和1路調(diào)光燈設計。

（1） 會客場景：開啟1路燈光和1路調(diào)光燈，關閉背景音樂，開啟空調(diào)，自動調(diào)節(jié)到設定狀態(tài)。

（2） 日常場景：開啟1路非調(diào)光燈，打開空調(diào)進行溫度調(diào)節(jié)，背景音樂調(diào)節(jié)到40%音量。

（3） 全關場景：關閉客廳所有設備。在場景的基礎上也可進行點對點控制，如在全開模式下也可以單獨對一盞燈開關。場景記憶在場景模塊中，斷電后數(shù)據(jù)不丟失，并可隨時自定義場景。

4）客房因為有時客人進來可能一時不適應太過復雜的場影等智能設置，故采用2路非調(diào)光燈設計?，F(xiàn)場裝智能面板，實現(xiàn)點對點控制方式，簡單實用。

5）洗手間、走廊、陽臺、休閑區(qū)等區(qū)域，可通過具有“紅外感應技術”或“超聲波感應技術”的人體移動感應器，實現(xiàn)“人在燈光漸開，人走延遲N秒后燈光漸暗（時間可自定義設置）”的智能節(jié)能策略。

2 智能家居系統(tǒng)的安全防范接入及實現(xiàn)

2.1 門磁、緊急按鈕、雙鑒探測器及煤氣探測器的接入

在入戶大門安裝門磁開關監(jiān)測門是否打開；陽臺安裝雙鑒探測器，在主人房裝緊急按鈕；在廚房裝煤氣泄漏煤氣探測器，分別用RVV4X1.5線連接至弱電箱內(nèi)的四路干接點模塊，產(chǎn)生的開關量報警信號送至總線。

2.2 高清網(wǎng)絡攝像頭的接入

門口通道設置1臺高清網(wǎng)絡數(shù)字攝像頭，監(jiān)視人員進出的情況；在嬰兒房也設置1臺，可在網(wǎng)絡上實時觀看嬰兒的情況。錄像采用2路嵌入式硬盤錄像機，錄像保存時間可達20天以上，因為視頻信號是流媒體，信息量非常大，所以通過TCP/IP協(xié)議連接到上層的交換機，這樣才可以通過網(wǎng)絡實時查看相關的圖像。

2.3 可視對講系統(tǒng)的接入

樓宇對講從開始應用到發(fā)展至今已經(jīng)過了漫長的年代，其技術也已經(jīng)非常成熟，從多線控制不聯(lián)網(wǎng)到總線控制聯(lián)網(wǎng)，再發(fā)展到今天基于TCP/IP傳輸?shù)娜珨?shù)字技術，數(shù)字化對講的平臺上將可視對講系統(tǒng)擴展。將可視對講系統(tǒng)與智能家居系統(tǒng)通過TCP/IP協(xié)議連接到上層的交換機進行了一系列整合，使得整個智能家居市場呈現(xiàn)出多種技術全面融合的態(tài)勢。

3 智能家居系統(tǒng)的整合及遠程控制

3.1 IP路由器

IP路由器作為快速干線在不同支線之間通過局域網(wǎng)（IP）轉發(fā)報文控制信號。在系統(tǒng)網(wǎng)絡控制設備還可以用作一個編程接口，可以將PC與總線連接起來通過一個DHCP服務器或人工配置動態(tài)分配IP地址。IP網(wǎng)關模塊與局域網(wǎng)直接相連，從而方便遠距離傳輸。通過網(wǎng)絡接口，可以在互聯(lián)網(wǎng)上訪問進入智能家居控制系統(tǒng)網(wǎng)站，輸入用戶名和密碼即可控制所有的智能家居系統(tǒng)包括燈光窗簾、背景音樂、可視對講等，并查看各個區(qū)域的實時監(jiān)控圖像。也可定制無線觸摸屏接收來自無線網(wǎng)絡智能家居系統(tǒng)號，通過無線路由器控制各系統(tǒng)設備。

3.2 電話控制

通過電話控制接口，輸入用戶密碼后，根據(jù)語音提示選擇控制智能家居系統(tǒng)的燈光窗簾、背景音樂、總開/總關等，方便用戶外出時簡單方便關閉家里的設備，提供網(wǎng)絡控制外的多種遠程控制方式。

3.3 3G手機網(wǎng)絡控制

當3G網(wǎng)絡普及以后，智能家居的網(wǎng)絡化功能將更加突出，手機成為了移動的終端，實時在線的圖像傳輸將成為可能，極大地保障了用戶家庭的安全。一旦有小偷進入家中，報警信號即可迅速由網(wǎng)絡傳送用戶手機上，并且可以立即調(diào)入視頻圖像，保證在第一時間有效地監(jiān)看到小偷的面貌，確保日后調(diào)查取證。只要有3G手機網(wǎng)絡可以實時看到家里的嬰兒情況。

4 結語

綜上所述，與普通家居相比，智能家居利用總線技術，將家居生活相關的通訊設備、家用電器和家庭安全防范裝置等有機結合在一起，通過各種管理方式，由原來的被動管理轉變?yōu)樽詣又悄芄芾恚⑻峁┤轿坏男畔⒔粨Q功能，優(yōu)化了我們的生活方式和居住環(huán)境，幫助我們有效的安排時間、節(jié)約能源，提供優(yōu)質(zhì)、高效、舒適及安全的生活空間。

[1]施耐德電氣集團.智能建筑環(huán)境控制系統(tǒng)[R].

[2]威盾建設股份有限公司.快思聰智能家居圖冊[R].

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[4]快思聰. 智能系統(tǒng)集成方案在杭州黃龍飯店的應用[J]. 數(shù)字社區(qū)&智能家居,2010（6）.