智能小区和智能家居系统设计

1 住宅智能化的概念
    建筑智能化应包括公建和居民小区两部分，智能化小区应涵盖小区公共智能化系统和家居智能系统。这些系统包括：小区对讲系统、门禁系统、小区周界防范系统、监控系统、背景音乐系统、停车场系统、自动抄表系统、卫星及有线电视系统等等。这些系统很大一部分是为整个小区的公共部分提供服务的。而在实际生活当中，小区住户内部能够使用到的智能化系统只占很小一部分，这就是“智能家居”。
    “智能家居” 是以住宅为平台，集系统、结构、服务、管理、控制于一体，利用先进的网络通讯技术、电力自动化技术、计算机技术、无线技术，将与居家生活有关的各种设备有机地结合起来，通过网络化综合管理家中设备，来创造一个优 质、舒适、安全、便利、节能、环保的居住生活环境空问。
    从功能上，智能家居在保持了传统居住功能的基础上，优化了人们的生活方式和居住环境，帮助人们有效地安排时间、节约能源，实现了家电(如空调、热水器等)控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、定时控制及电话远程控制、计算机控制等，提供了全方位_的信息交换功能。
    从操作上，智能化家居就是给住户创造一个简便的生活方式、舒适的生活环境、经济实用的家居控制手段⋯ ⋯这样一个智能化家庭生活平台。智能化家庭生活平台采用智能家居网络技术，操作非常简便，使用一个手持无线遥控器、墙上开关、定时器，甚至任何一个电话及计算机就能控制家中所有的灯、家电，调节室内温度．设置不同时间的窗帘开关控制。甚至在外出的汽车上、在遥远的外地都能通过这个系统实施对家中上述系统的控制。
    从结构上，智能家居控制系统可采用先进的通讯总线方式或电力线载波通讯技术，其产品部件安装时无需对住宅内已有的居住环境进行大幅度的改造，无需复杂的布线及添置新的设备材料，只要将产品模块接入通讯总线或220V电力线网络即可形成控制系统。系统一般采用模块化设计，使用简单的编码指令，就可轻松进行扩展。可先以低廉的价格安装基本系统后，再根据需要扩展更多的功能，进行系统功能添加，家居智能系统的扩充性非常强大。
2 典型的家居智能化系统的构造和功能

2．1家居智能化的典型系统(见图1)
图1 家居智能化的典型系统
2．2家居智能系统的典型配置和各单元模块的功能
    2．2．1家居智能系统的典型配置
    以一幢具有地下1层和地上2层的别墅为例，家居智能化系统的典型配置如下：
    a．可视对讲功能：每户配置1～2台7英寸触摸屏，可实现家居智能系统所有的控制 ：操作， 同时也是可视对讲系统、安防系统的显示屏：在二层配置1台5英寸彩色可视分机，厨房配置电视电话，在地下层或其它适当位置设置非可视分机。目前市场上 有些家居智能产品还处在控制型产品阶段，不具备安防功能或可视对讲功能，有的只具有灯光控制和家电控制功能，笔者认为选择家居智能产品时应选择集成度高的产品，这样可减少设备安装空间、维护维修简便且降低造价。
    b．家居安防：所有的住户窗户配置方向性红外幕帘探测器，主要卧室配置紧急求救按钮，厨房配置燃气泄漏探测器；如发生报警，立即将报警信息传送到物业管理中心， 同时自动发送到用户的手机上。 
    c．照明控制：在各个户型的主要功能房间，如影音室、主卧、家庭活动室、大餐厅和从主卧至电梯的通道，设置智能照明控制(调光)模块，实现智能照明控制。其它各主要房间和通道设置普通开关面板，并预留通讯线管环通各主要房问和通道的普通开关面板的位置，住户未来可任意在这些主要房间和通道设置控制器．实现智能控制。庭院喷洒设置控制点预留通讯口。红外探头将设置在门厅、主楼梯、从主卧至电梯的通道和出电梯至通道或车库处作为照明控制。 
    d．空调控制： 中央空调系统提供开放接口并提供接口协议。与家居智能网关进行通讯，实现通过智能家居系统来控制空调的功能。 
    e．场景控制：照明控制、空调控制及安防系统控制的操作可以组合成应用场景，用户通过选择不同的应用场景来实现多种组合操作，从而大大简化使用和操作，给用户提供便利。 
    f．远程遥控：对安防系统、照明系统和空调系统可以实现远程遥控，包括电话遥控、网络遥控等。 
    g．信息发布：通过住户内配置的触摸屏，物业公司可以随时发布相关的公共信息或者该住户的私人信息，如小区的公共信息发布、天气预报发布、活动通知、缴费通知、相关住户信件到达通知等等，该功能的应用可根据物业公司的具体管理要求来实施。 
    h．信息平台：智能家居系统是基于TCP／IP(传输控制协议／网际协议)和Ethemet(以太网)网络平台的全数字化智能家居平台，经过二次开发还可以实施多种信息化增值服务，如电子商务、网络视频、网络家电、远程教育、远程医疗、网络游戏等娱乐应用。物业管理网络化、社区生活数字化、与会所、酒店数字化平台的应用融合等等。
    2-2-2家居智能系统各单元模块的功能
    2-2．2．1智能触摸屏
    智能触摸屏支持家居智能网络的全部操作，智能触摸屏可实现的具体系统功能：
    a．场景控制：用户通过按键控制房间的多个灯光回路及电器的场景功能，如迎宾、阅读、影院等。 
    b．调光控制：实现对主要区域的灯光调光控制，如客厅、卧室、起居室、餐厅等。
    c．红外感应控制：在楼梯及大门口和相关通道实现对照明的感应控制。当有人进入门内或通过楼梯时，灯光可自动开启。须具备识别宠物等非人体红外辐射的能力和抗UV (紫外线)的功能，实现低误控率。 
    d．电器控制：系统可通过自动或遥控对电器等设备进行智能控制， 如电动窗帘的开启、空调的控制、背景音乐的控制， 以及其他强弱电设备的控制。 
    e．夜间起床模式：业主可通过一个按键开启夜间起床模式，如从卧室到走廊到洗手间的所有灯光调节到较低的亮度， 以保证在能够指引照明的情况下调节到起床时适应的照度不至耀眼， 当业主返回到卧室后可使用一个按键关闭这些照明。
    f．恒量控制：系统可通过感应室外照明的亮度自动开启庭院及室外照明。 
    g．天文时钟功能：系统具有天文时钟，可使用复杂的时间表控制室外照明或庭院的喷灌。 
    h．电器监控：业主可通过智能触摸屏监视和控制受控电器或照明的工作状态。 
    i．图形化界面监控：可在主卧室内安装智能触摸屏，以显示整个建筑及每层内房问的图形，在房问内可通过动态图标显示每个电器的工作状态，通过直接点击房间和电器就可实现对系统和电器的监控。 
    j．户内保安监控功能。
    k．900MHz无线电话接口(可选配)。
    1．信息发布功能。
    2．2．2．2灯光控制器 [Page]
    a．控制功能： 灯光开／关；灯光亮度控制；电动窗帘控制；多情景功能；场景控制；无线控制；夜灯提示。
    b．可与智能触摸屏实现有线和无线通讯。
    2．2．2．3遥控器
    a．传输类型： 红外线，传输距离：不小于7m，电源：DC 3V。 
    b．遥控功能：灯光开／关及明暗控制、窗帘控制、多情景控制，集成远程控制功能：如对电视、DVD (数字视频播放设备)、VCR (盒式磁带录像机)等家电。
2．2．2．4无线移动终端
    可与智能触摸屏无线通讯，实现家居智能系统的全部功能。
    2．2．2．5厨房电视电话
    a．可实现可视对讲的标准功能。
    b．与家庭网关可实现有线和无线连接，实现远程访问和控制。 
    c．具有访客确认、开门、免提电话功能。 
    d．TFT(薄膜晶体管)液晶显示，可实现TV(电视)、CATV (有线电视)，FM RADIO(调频收音机)功能，可实现时间显示，频道自动搜索与记忆，录音留言及回放功能，具有A／V (音频／视频) 输入端(可直接接DVD)。
    2．2．2．6智能触摸屏的可视功能
    可视及非可视对讲室内分机是智能触摸屏的扩展分机。智能触摸屏及扩展分机应具备以下所述可视对讲全部功能：
    a．住户通过可视室内分机、智能触摸屏可以看到访客影像，并与访客双向对讲，户内进行电控和机械开锁或报警。报警不影响对讲功能，报警优先。具有彩色／黑白图像存储功能。 
    b．可视对讲室外机采用不锈钢／铝合金外壳，豪华美观、耐腐蚀；室内机采用防火抗老化高级塑料外壳／铝合金面板。 
    c．可双向主／被动与户外门口机或安防中心管理机连接通讯。具有免提功能。智能触摸屏及分机具有信息发布功能。 
    d．警报产生时可将住户地址和状况传至安防中心和警卫室。 
    e．分机和主机均应具备不少于8个防区，支持密码布／撤防，支持无线布／撤防，并在中心记录，具备设置延时防区的功能。 
    f．可扩充室内机和住户门口机功能。 
    g．室内机故障不影响系统运行。 
    h．铃音音量、彩色度、亮度调节功能。 
    i．与其它弱电系统通讯协议兼容，支持弱电系统集成功能。 
    j．显示屏和按键均应具备中／英文对照显示和标识的设置。
    2．2．2．7红外双鉴探测报警器
    a．采用先进技术，能进一步抑制误报，并使灵敏度提高。 
    b．被动红外+微波+能量分析功能。 
    c．采用视区成型技术，保证微波和红外视区能够良好匹配。 
    d．抗UV的功能。 
    e．可与户内可视对讲机连接、通讯。
    2．2．2．8可燃气体探测器
    a．吸顶安装，产品需经燃气公司认可。 
    b．可与户内智能触摸屏或可视对讲机连接，报警。 
    c．可联动切断燃气阀。
3 智能住宅设计实施时需注意的问题
3．1系统集成及布线
    智能住宅电气技术的关键是系统集成，这种集成不仅反映在整幢楼或整个小区，更重要的反映在每一住户单元。任何一种集成都要求各系统、各设备有开放的通信协议，在大家认同的标准下进行通讯及控制，此问题应在弱电施工图设计和设备招投标阶段予以重视，应选择可以开放产品协议的产品，并在厂商投标时要求将此部分费用和集成编程的费用加上，家居智能厂商负责对家居智能系统中各个设备的集成工作，弱电总包负责对智能化小区各个子系统的集成工作。
    对于系统集成，主干线部分各厂商的形式是相通的．都需要区域管理配线设备，干线设备以及主站房网管设备。对于住户终端设备及其管理配线设备，存在星型布线形式、总线形式、电力线网络、无线及红外方式以及它们的混合方式。其中总线、电力线网络、无线、红外这些形式由于更经济而被广泛应用于相对固定而信息传递速度及带宽相对较低的方面，例如：家庭设备、环境控制、能源管理、防灾及保安系统等。而星型布线以其高度灵活性及宽带高速传递信息的特点，广泛应用于语音、数据、影像、多媒体、电视、音响等方面。
    家居智能的典型系统布线形式如图2所示。

图2 智能家居的典型布线系统图
3.2智能住宅的运行
    智能住宅运行不正常，可分为以下几种情况：
    a．少数系统处于停运状态。这种项目大都建于上世纪90年代末或本世纪初，一般通过代理商订货。由于调试、验收及培训工作不完善，后期服务无法保证，住户使用中出现问题找不到原订货商，找到了费用也很高，无法解决问题。 
    b．系统仍在运行，但只能进行显示与手动控制。这种情况比较多，有些部分自动控制能正常投入，但达到自动控制全部投入运行，实现经济运行的工程比较少。近几年来人们注意了对供货商或代理商资质的审查，并对设计、调试、验收、培训及后期服务在合同中都作了明确规定之后，情况才大有好转。造成家居智能系统不能正常运行的原因是多方面的，有些是业主对家居智能系统认识不正确，装修时不能正确利用原有系统总线，属于使用上的原因；有些是设计、供货商或施工单位的原因。
    电气施工图设计不完善也是家居智能系统不能正常投入运行的一个重要原因，设计单位对选用系统不熟悉，施工图设计就相当困难。另外，家居智能化系统的施工图设计与产品的关系比较密切，各个厂家的产品在网络结构、产品功能及价格上也不同，施工图设计如果定了某一家产品，随着建设周期的拖延，资金的变化等原因，有时未必会按设计图纸进行订货。订货一旦有变化，设计就要变化，加上工程设备订货往往变化多次．使施工中的预留和预埋大量返工，这也是造成智能建筑不能正常实施和运行的原因。
4 结束语
    家居智能化系统作为一项方便百姓生活，提高大众生活品质和促进节能的高科技产品，已逐渐进入寻常百姓家庭。要求电气设计及工程管理人员能从各个方面深入了解这一系统，注意产品招标的技术条件与设计的配合，供货商的资质、技术水平和后期服务等．制定出相应的解决方案，保证家居智能系统运行正常化，实现投资、技术和经济效益的最优化。这样才能让这一系统真正得到普及和发展。