■ 仝寶石 TONG Baoshi

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與功能實現(xiàn)逐漸發(fā)展成為行業(yè)研究的重點課題。在原有的設(shè)計實施過程中，結(jié)合項目設(shè)計要求與實際情況，靈活借助云計算等先進手段，保證智能家居系統(tǒng)設(shè)計的科學(xué)化、智能化及節(jié)能化設(shè)計原則，對于更好地控制各項智能設(shè)備，為廣大用戶提供優(yōu)質(zhì)的智能服務(wù)體驗，發(fā)揮著積極的作用。智能家居系統(tǒng)設(shè)計迎來了更為廣闊的發(fā)展空間。

1 工程概況

1.1 工程的設(shè)計規(guī)模及項目組成

世紀江灣小區(qū)位于上海新江灣城板塊，是一個以中、高檔住宅為主的知識型、生態(tài)型的大型花園式國際豪宅社區(qū)。項目東至規(guī)劃政碩路，西至規(guī)劃政學(xué)路，北至規(guī)劃國詠路，南至國帆路。南側(cè)緊鄰復(fù)旦大學(xué)新江灣校區(qū)，北側(cè)靠近軍工路。項目用地面積為39 805.8m2，總計容建筑面積約59 708.69m2，容積率為1.5。本項目地塊用地性質(zhì)屬于二類住宅組團用地，整體建筑面積114 205.61m2，包括53 161.02m2的地下建筑面積，建筑密度為32%，綠地率35%；小區(qū)建筑主要由聯(lián)排別墅（1～10#樓）、洋房（11～22#樓）、配套會所（23#樓）及地下車庫（24＃，人防合作院設(shè)計）組成（圖1、2）。

1.2 住宅項目智能家居系統(tǒng)設(shè)計范圍

本次住宅項目智能家居系統(tǒng)的設(shè)計，主要涉及到用地紅線內(nèi)的總平面設(shè)計任務(wù)、建筑設(shè)計任務(wù)、結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)、電氣設(shè)計任務(wù)、弱電設(shè)計任務(wù)、消防設(shè)計任務(wù)、節(jié)能設(shè)計任務(wù)以及智能人防設(shè)計任務(wù)等方面，包括室內(nèi)精裝修、室外景觀、效果照明等專項設(shè)計。其中，地下車庫人防設(shè)計由民防建筑研究設(shè)計院有限公司完成。初步設(shè)計總說明中引述的主要設(shè)計依據(jù)文件，包括業(yè)主提供的地形圖、紅線圖和規(guī)劃設(shè)計要點等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)計資料，設(shè)計合同及設(shè)計委托任務(wù)書，地塊出讓附錄文件，以及《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計規(guī)范》（GB 50180—93—2016）和《上海市城市規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定2011》。

2 智能家居系統(tǒng)功能的設(shè)計要求

2.1 無障礙、智能化、人防設(shè)計要求

圖1 世紀江灣小區(qū)鳥瞰圖

圖2 單體建筑效果圖

對于本次住宅項目智能家居系統(tǒng)功能的設(shè)計要求，無障礙、智能化及人防設(shè)計要求是基本條件。出于對本次住宅項目情況的綜合分析，確定在高層住宅電梯、殘疾人廁位（或?qū)Ｓ脦⑾嚓P(guān)內(nèi)外門位置，均嚴格按照無障礙設(shè)計要求展開。特別是對于高層住宅電梯，①在候梯廳設(shè)計環(huán)節(jié)，要求按鈕高度設(shè)置在0.9～1.1m之間，除了需要保證轎廂上下運行方向顯示清晰外，還應(yīng)結(jié)合用戶的實際使用需求，在電梯口位置設(shè)置相應(yīng)的提示盲道。②在轎廂設(shè)計環(huán)節(jié)，需要在轎廂正面與側(cè)面位置，分別設(shè)置高度為0.8～0.85m的扶手，并在側(cè)面位置處額外設(shè)置高度為0.9～1.1m的盲文選層按鈕；③轎廂上、下運行及所到達樓層，應(yīng)該有個清晰的顯示和相應(yīng)的報層音響[1]；④外門的設(shè)計，為了方便殘疾人使用，需要在門下方位置設(shè)置一個高度為0.35m的護門板；⑤地面停車的設(shè)計，需要按照總停車位的2%合理設(shè)置無障礙停車位；⑥為了實現(xiàn)住宅項目的智能化，具體可以從通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、有線電視接收系統(tǒng)及安全技術(shù)防范系統(tǒng)幾方面入手。

2.2 智能家居系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計要求

本次住宅項目的智能家居設(shè)計，要求全面貫徹國家政策法令及設(shè)計規(guī)范，在滿足建設(shè)單位要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合地塊自然景觀等一系列基礎(chǔ)條件，采取因地制宜的設(shè)計方式，力求使本工程最終達到系統(tǒng)功能明確、智能化設(shè)備控制方便、環(huán)境舒適的目的。對此，要求設(shè)計過程中盡可能使用新材料、新技術(shù)、新設(shè)備及新工藝，并嚴格遵循《民用建筑熱工設(shè)計規(guī)范》（GB 50176—2016）、《建筑外門窗氣密、水密、抗風壓性能分級及檢測方法》（GBT 106—2008）及《建筑外窗采光性能分級及檢測方法》（GB/T 11976—2015）等多種基礎(chǔ)性建筑設(shè)計依據(jù)標準。

以圍護結(jié)構(gòu)節(jié)能設(shè)計中的屋面設(shè)計為例，為了滿足節(jié)能設(shè)計要求，需要按照自上而下的原則。對于平屋頂，其用料為鋼筋混凝土/細石混凝土（30.0mm）+擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）（45.0mm）+水泥砂漿（30.0mm）+1:8 水泥加氣混凝土碎料（找坡）（40.0mm）+鋼筋混凝土/細石混凝土（120.0mm）；對于坡屋頂，其用料主要為水泥砂漿（35.0mm）+擠塑聚苯乙烯泡沫塑料（XPS）（50.0mm）+水泥砂漿（25.0mm）+鋼筋混凝土/細石混凝土（120.0mm）。

2.3 智能家居系統(tǒng)電氣設(shè)計要求

智能家居系統(tǒng)的電氣設(shè)計，主要可以從以下幾方面來實現(xiàn)。

2.3.1 光源設(shè)計環(huán)節(jié)

除了對裝修效果有特定要求的場所外，為遵循智能化家居系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計標準，其他場所的光源設(shè)計均需要選用節(jié)能型熒光燈或其他合適的節(jié)能型光源。如對于應(yīng)急照明的光源，設(shè)計時可選擇支持快速點燃的光源類型，其光源顯色指數(shù)一般需要控制為Ra≥80；在色溫方面，本次住宅項目的智能家居系統(tǒng)設(shè)計要求在3 300K以下，部分配套公建則需要控制在3 300～5 300K之間。

2.3.2 電力配電系統(tǒng)設(shè)計環(huán)節(jié)

本工程各單體供電電源均為380/220V，電源從電業(yè)變電站引來。從電業(yè)變電站至各單體的配電干線由供電部門另行設(shè)計，將排管敷設(shè)作為主要的線路敷設(shè)方式；同時，在單臺容量負荷過大或者部分重要負荷，則可以綜合考慮以放射式配電的方式來實現(xiàn)[2]。

3 世紀江灣小區(qū)智能家居系統(tǒng)

本項目的產(chǎn)品定位以“智能”作為最大的亮點，確保業(yè)主通過集中控制系統(tǒng)對戶內(nèi)的空調(diào)新風（地暖）系統(tǒng)、室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測、視頻監(jiān)控、樓宇對講、安防系統(tǒng)、背景音樂、燈光（窗簾）全控調(diào)光、一鍵斷電、水浸報警、社區(qū)物業(yè)通知發(fā)布及互動等功能進行控制（包括遠程控制），將復(fù)雜的家居系統(tǒng)集成到一個單一的、靈活的控制平臺，并具備個性化的專享APP客戶端，為業(yè)主提供一個舒適的、便捷的居家生活方式，提升住宅的品質(zhì)，并為后續(xù)銷售提供亮點。由于智能化技術(shù)發(fā)展非常迅速，智能家居系統(tǒng)也要具備支持日后的可擴展定制服務(wù)。

3.1 硬件設(shè)施

3.1.1 空調(diào)、新風及地暖系統(tǒng)

通過手機APP或室內(nèi)集中控制面板，實現(xiàn)對空調(diào)、新風、地暖的控制，做到場景集中控制，如一鍵全開/關(guān)、定時開啟關(guān)閉、實時狀態(tài)同步等。

3.1.2 環(huán)境探測系統(tǒng)

對室內(nèi)環(huán)境參數(shù)進行智能感知和測量，根據(jù)用戶的喜好需求進行智能控制，創(chuàng)造健康、智慧的居住生活環(huán)境。全方位檢測室內(nèi)空氣質(zhì)量，包括PM2.5、溫度、濕度等探測，一旦參數(shù)超標在APP端上給予提示，系統(tǒng)可根據(jù)檢測結(jié)果聯(lián)動家中設(shè)備，如打開新風系統(tǒng)，調(diào)整空調(diào)的溫度，打開電動推窗器等。智慧環(huán)境系統(tǒng)能夠有效地預(yù)防各種疾病如傳染病、呼吸道疾病和癌癥等，提高用戶生活品質(zhì)。

3.1.3 視頻監(jiān)控

通過遠程視頻監(jiān)控，360°無死角實時查看家中情況，實現(xiàn)遠程語音對講。查看監(jiān)控畫面時，可進行抓圖操作，具有一定的視頻存儲空間（圖3）。

3.1.4 樓宇對講、安防系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)和背景音樂

系統(tǒng)可以接有線、無線探頭，支持常開/常閉的各種探頭，如緊急按鈕、紅外探頭、燃氣探測、煙感、溫濕度等。報警方式有本地聲光報警、上傳到管理中心地圖報警、手機APP報警。布撤防可以本地，也可以遠程，但都需要密碼驗證。

公共對講門禁功能包括中心機、門口機、與智能網(wǎng)關(guān)等實現(xiàn)視頻通話，通過智能網(wǎng)關(guān)打開單元門禁電子鎖、指紋鎖，如家人沒有人接聽，可呼叫到手機上接聽或開鎖。通過智能系統(tǒng)與梯控對接，實現(xiàn)業(yè)主回家，刷卡自動呼梯；離家時，又可通過智能網(wǎng)關(guān)在家呼梯；訪客來訪，可通過智能網(wǎng)關(guān)授權(quán)，開放所在樓層電梯的權(quán)限；業(yè)主互訪，授權(quán)電梯到所在樓層。

背景音樂系統(tǒng)分區(qū)域獨立控制，支持USB、SD卡、廣播等音源，房間內(nèi)的操作可以用多功能面板、手機電腦、智能網(wǎng)關(guān)播放歌曲。背景音樂系統(tǒng)和其他系統(tǒng)組成場景控制，實現(xiàn)一鍵操控、定時控制、聯(lián)動控制等。

3.1.5 燈光（窗簾）全控、調(diào)光控制

根據(jù)現(xiàn)場要求，對燈光的照度從10%～100%進行智能調(diào)節(jié)，實現(xiàn)人性化的照明環(huán)保節(jié)能。通過窗簾控制器來操作窗簾的開合、控制窗戶的開和關(guān)、控制電動門的開和關(guān)、控制投影幕布的升和降等，設(shè)備在運行過程中，可隨時暫停。

燈光（窗簾）控制系統(tǒng)和其它系統(tǒng)實現(xiàn)場景控制，并實現(xiàn)一鍵操控、定時控制、APP控制。

圖3 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

3.1.6 水浸報警

廚衛(wèi)、設(shè)備間設(shè)置水浸報警器，在出現(xiàn)漏水情況時，在APP上實現(xiàn)報警信息推送。

3.1.7 一鍵斷電

入口設(shè)置一鍵斷電面板，可以在回家和離家時，一鍵控制燈光全開、全關(guān)。

3.1.8 社區(qū)智能信息系統(tǒng)及手機APP控制

用戶通過智能網(wǎng)關(guān)查詢天氣、新聞、小區(qū)周邊商業(yè)信息、物業(yè)管理信息，還可以通過網(wǎng)關(guān)及手機APP的親情通，讓家人溝通更親情。通過智能水/電表可遠程查看家中能耗狀況，并經(jīng)云臺數(shù)據(jù)生成家中能耗柱狀表，與物業(yè)管理平臺聯(lián)動，達到遠程抄表的功能（圖4）。

移動終端及手機APP支持遠程控制功能，支持情景模式設(shè)置、功能權(quán)限設(shè)置、授權(quán)管理等。

3.2 智能家居系統(tǒng)控制點位要求

3.2.1 入戶門及玄關(guān)區(qū)域

這個區(qū)域作為入戶的第一區(qū)域，需通過指紋鎖開門并自動激活回家模式，人體感應(yīng)器在天黑時一旦感應(yīng)到人體的移動，燈光便會打開，無人時自動關(guān)閉。入口處安裝智能觸摸屏，可對整個住宅的燈光、窗簾、空調(diào)、地暖等進行圖形化監(jiān)視和控制，并設(shè)置各種個性化的控制模式，如回家模式、離家模式、迎賓模式、度假模式、總開關(guān)模式等。

3.2.2 客廳、餐廳

客廳和餐廳作為家庭成員非常重要的活動區(qū)域，其控制燈光開關(guān)與調(diào)光系統(tǒng)要針對不同需求提供合適的照度組合場景。當家庭成員離家后，安裝在客廳處的視頻監(jiān)控系統(tǒng)支持自動巡航，監(jiān)控不留死角；支持鏡頭遮蔽，保障隱私安全。自動感知空氣質(zhì)量及環(huán)境溫度的環(huán)境探測器，可以自動聯(lián)動空調(diào)、地暖、新風系統(tǒng)，以達到室內(nèi)舒適的生活環(huán)境。此外，還需配制智能門窗系統(tǒng)、智能家電控制系統(tǒng)、遠程對講及語音系統(tǒng)。

3.2.3 臥室、書房

臥室和書房的智能家居配制充分考慮隱私性和舒適性，通過移動APP遠程控制，還未到家時，便可提前控制空調(diào)、地暖，達到舒適的室溫。智能面板可對臥室燈光、窗簾、空調(diào)、地暖、門窗等進行控制，顯示室內(nèi)溫度及設(shè)備狀態(tài)，床頭面板具備一鍵報警功能。智能照明系統(tǒng)的多功能具備起夜模式、全關(guān)模式、2路燈光開關(guān)、定時場景喚醒功能；主人房的智能面板可對兒童房和書房的燈光、窗簾、電視機、電腦插座實現(xiàn)強行開閉，這樣可以方便對小孩作有益身心的強制監(jiān)控管理。

3.2.4 廚衛(wèi)、設(shè)備間

除了智能照明（窗簾）系統(tǒng)、智能門窗系統(tǒng)、智能安防系統(tǒng)，還需考慮居民的使用安全。當廚房煤氣泄露時，智能探測器將自動關(guān)閉煤氣電磁閥門并打開窗戶通風；遇到緊急情況（如身體不適）時，可緊急呼叫按鍵通過智能平臺尋求救助，特別適用于小孩、老人、高血壓病人等；安裝在廚房水池下方或設(shè)備間管道上的傳感器，在檢測到漏水時，會通過APP將報警信息推送到手機。

4 智能家居系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

智能家居系統(tǒng)功能的實現(xiàn)主要涉及到數(shù)據(jù)庫、云服務(wù)平臺、控制系統(tǒng)及末端家居設(shè)備[2]。需要建立整個智能家居系統(tǒng)中多個設(shè)備與外部系統(tǒng)中的聯(lián)系，由專業(yè)人員借助先進的技術(shù)手段以及計算機語言完成對用戶控制指令的編程，然后在接受云平臺系統(tǒng)測試之后，實現(xiàn)對智能家居相關(guān)設(shè)備的高效控制。

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)及布線要求

智能家居系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備必須本身具有獨立工作能力，即系統(tǒng)不會因為某個模塊失效而停止工作；某個模塊也不會因為其他的模塊失效而停止工作。系統(tǒng)具有靈活、擴展容易和功能強大的特點，應(yīng)具有485總線接口連接協(xié)議設(shè)備，也可通過網(wǎng)絡(luò)接入TCP/IP或WIFI協(xié)議設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)攝像機、環(huán)境檢測等）。智能網(wǎng)關(guān)是整個智能家居系統(tǒng)的核心部件，系統(tǒng)中的手機軟件控制、遠程交互、第三方系統(tǒng)對接、信息推送、呼叫轉(zhuǎn)移、報警上傳、場景控制等等功能，都是需要通過智能網(wǎng)關(guān)來實現(xiàn)的。智能家居控制系統(tǒng)框架見圖5。

圖4 智能能耗系統(tǒng)

系統(tǒng)布線時要做到所有系統(tǒng)控制信號線，不得與強電共管；所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)關(guān)接入同一個局域網(wǎng)中，實現(xiàn)局域網(wǎng)互通；無線設(shè)備接入WIFI時，需要和智能網(wǎng)關(guān)在同一個局域網(wǎng)。

4.2 控制方式分析

用戶可以控制的功能包括場景控制及單獨對象控制，有線系統(tǒng)比無線功能性更穩(wěn)定，數(shù)據(jù)通訊方面具有傳輸可靠性強、傳輸速率高、抗干擾性強、不受環(huán)境影響的優(yōu)勢，用戶體驗度高。國內(nèi)大多數(shù)高檔住宅智能家居系統(tǒng)，均以有線控制為主。用戶通過在移動終端上安裝軟件來實現(xiàn)對住宅內(nèi)所有受控對象的控制，也可以通過手機APP連接室內(nèi)WIFI實現(xiàn)對室內(nèi)系統(tǒng)的遠程控制（圖6）。只要有網(wǎng)絡(luò)的地方就能夠控制和查看家中設(shè)備，當脫離住宅內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)后，也可以通過外部網(wǎng)絡(luò)（包括3G/4G無線網(wǎng)絡(luò)），通過APP或者網(wǎng)頁登陸控制住宅內(nèi)所有受控對象。

5 結(jié)語

綜上所述，在信息時代背景下，智能家居系統(tǒng)具有突出的優(yōu)勢，可以為廣大用戶提供更加便捷、更加智能的生活體驗，有利于實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)化的家居管理。在具體的智能家居系統(tǒng)功能設(shè)計與實現(xiàn)過程中，打造集娛樂、信息和服務(wù)為一體的綜合性生活服務(wù)系統(tǒng)，靈活借助云服務(wù)等多種技術(shù)手段尤為重要。同時，也需要在專業(yè)領(lǐng)域人員的帶領(lǐng)下，對智能家居系統(tǒng)功能的實現(xiàn)進行不斷優(yōu)化和升級。

圖5 智能家居控制系統(tǒng)框架

圖6 智能家居APP及功能