物联网技术应用--智能家居(上)教案.docx

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1、第1章智能家居概述- 本章要点- 了解智能家居的有关概念智能家居在我国的发展情况。- 熟悉智能家居的特征与相关技术。- 熟悉智能家居主要控制技术与控制方式。掌握智能家居系统的组成- 1.1智能家居的起源- L1.1智能家居在国外的发展- 智能家居的起源可从1984年1月算起，当时美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州(Connecticut)哈特福特市(Hartford)的一幢旧金融大厦进行改建时，采用计算机系统对大楼的空调、电梯、照明等设备进行监测和控制，并提供语音通信、电子邮件和情报资料等方面的信息服务。于是出现了公认的世界第一幢“智能建筑”，从此也揭开了全世界争

2、相建造智能家居的序幕。- 最著名的智能家居要算比尔盖茨的豪宅。比尔盖茨在他的未来之路一书中以很大篇幅描绘他正在华盛顿湖建造的私人豪宅。他描绘他的住宅是“由硅片和软件建成的”并且要“采纳不断变化的尖端技术”。经过7年的建设，1997年，比尔.盖茨的豪宅终于建成，如下图所示。- LL2智能家居在国内的发展- 我国智能家居的发展经历了4个阶段，分别是萌芽期/智能小区期、开创期、徘徊期、融合演变期。- 1萌芽期/智能小区期（1994年-1999年）- 2开创期（2000年2005年）- 3徘徊期（2006-2010年）- 融合演变期（20112020年）智能家居始于1994年，当时尚处于概念摸索阶段；

3、2000年-2005年，沿海城市出现众多研发生产企业，市场出现恶性竞争局面。国内花样众多的创新产品,由于质量问题和设计的不合理，系统功能缺乏实用性，产品无法正常使用，最后整个系统变成了摆设，在2005年-2010年这段时间，整个市场都在收缩。2011年，技术进步、互联网通讯变革助推市场需求快速放量，市场得以恢复；几乎同时，行业巨头开始布局中国，智能新生态逐渐成型。智能家居系统产品共有20个分类，基本功能包涵智能家电控制、智能照明、智能遥控电动窗帘、防盗报警、门禁对讲、消防报警、远程抄表（水、电、煤气）系统、网络通讯等。- LL3智能家居的发展趋势- 1智能家居技术发展趋势- 智能家居技术发展趋

4、势大致表现在无线智能家居大行其道，云计算无处不在，设备使用呈现全方位人性化三个方面。- 2智能家居市场发展趋势智能家居实用功能- 近几年，“智能家居”是一个非常火热的词。但在很多人看来，这一高大上的话题显得既陌生又遥远。其实，智能家居早已通过各种不同的展现方式渗入到了我们的日常生活中，并从众多方面来改变我们的生活。随着行业的快速发展，高端产品不断涌现，那么对于寻常百姓来说，有没有什么产品既实用，性价比又相对较高呢？行业专家提出：四大实用功能助推智能家居平民化。1、安防控制对很多家庭来说，当家庭成员都外出时，最牵挂的就是家里的安全。智能家居的安防系统，不仅可以对家里进行实时的监控，一旦有人闯入，

5、系统可以立即向物业和公安部门报警，用户也能在第一时间收到报警通知。当家里的瓦斯等浓度超标时，系统也可以感应到，进行报警，第一时间排除危险。安防控制，让您出门无后顾无忧。2、情景模式情景模式，就是您可以按照生活中的不同情景，综合设置家电设备、灯光照明,让它们满足您的需求。回家时，手指轻轻按下“回家情景”按钮：客厅灯光会自动慢慢变亮，窗帘打开，空调打开自动调到合适的温度，电饭锅开始煲饭和汤，电视机自动打开到新闻频道或是CD机开始播放您喜爱的音乐。当你离家时，选择“离家模式”，系统就会自动断开电源，锁好门窗，不再需要反复确认家里的门有没有锁、灯有没有关。轻轻一点，全部搞定。3、智能模式作为智能家居，

6、智能模式当然是少不了的必备功能。智能模式相当于给您的家安上了眼睛（人体红外感应），鼻子（燃气报警器，烟雾报警），耳朵（门磁，震动感应），时刻感知您的存在，并根据您的行为,调整灯光，插座等设备。当您半夜起来上厕所的时候，不用再摸黑开灯，感应灯会自动开启。因为智能，个人管家随身携带！4、遥控功能不论在家里的哪个房间，用一个遥控器便可控制家中所有的照明、窗帘、空调、音响等电器。例如，看电视时，不用因开关灯和拉窗帘而错过关键的剧情；卫生间的换气扇没关，按一下遥控器就可以了。遥控灯光时可以调亮度；遥控音响时可以调音量；遥控拉帘或卷帘时可以调行程；遥控百页帘时可以调角度。智能家居，实现您随心所欲遥控生活的

7、梦想！5、家居节能我国正面临着巨大的节能减排压力。而智能家居的出现，让建筑能耗的降低成为可能。目前的智能家居节能，多是利用感应开关控制的灯光系统和温控系统，能对亮度和温度进行不同模式的调节，以及让设备在需要时自动开启，不用的时候自动关闭的功能，都在很大程度地节约了能源的消耗。家庭中的能耗主要分为几个方面，一是照明，二是制冷或是制热，三是一向不被重视的待机能耗。一般的家庭，灯具往往都是满负荷运转，只要一开灯，就会按照电压所对应的功率在运转。通过传感器实时监测室内的亮度，即可配合自然光照调整灯具的功率，自然起到节能的效果。电器和灯具是家庭用电的两大主力。在关闭开关仍有插头待机状态下，空调的待机能耗

8、功率是3.47瓦，彩电8.07瓦，PC主机35.07瓦，显示器7.69瓦。而智能家居可以让业主在清晨离家时轻轻一按就可切断所有电器和电灯的电源,当下班回家时再度自动通电，既方便省事还节能省电。1.2智能家居的基本概念- 121智能家居- 智能家居是一个以家庭住宅为平台，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。智能家居通过物联网技术将家中的各种设备（如窗帘、空调、网络家电、音视频设备、照明系统、安防系统、数字影院系统以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、安防监控、情景模式、远程控制、遥控控制以及可编

9、程定时控制等多种功能和手段。- 122数字家庭- 数字家庭也称智慧家庭，它是指以家庭为中心，连结家庭内的各种数字设备，来整合提供和满足家庭成员对家庭生活的多种需求。不同的家庭人员构成对数字家庭有不同的理解和需求，如，以娱乐为主要需求的家庭则对其客厅的数字化情有独钟；以满足老年生活为主的家庭，则对根据体征信息能否及时给出生活建议和及时提供起居生活便利颇感兴趣；而全职工作者为主的家庭则可能更青睐于数字家庭的防盗设施和快捷的多功能数字生活电器应用等等。数字家庭的范畴不仅限于家庭娱乐和家居控制(比如开关、灯光、温湿度控制等)，还应该包括能源、医疗、安防、教育等，各种家庭机能几乎无所不包。口.2.3家庭

10、自动化喙庭自动化是指通过自动控制技术、计算机技术和通信技术等手段，有助于实现人们家务劳动和家务管理的自动化，大大减轻人们在家庭生活中的劳动强度,节省时间，提高物质、文化生活水平。家庭自动化已是人类社会进步的重要标志之一。随着现代科学技术的发展和人们生活要求的提高，家庭自动化的范围也在日益扩大，如家庭安全系统、家庭自动控制系统、家庭信息系统和家用机器人等。- L2.4信息家电信息家电是一种利用计算机技术、电信技术和电子技术与传统家电相结合的新型家用电器。它包括个人计算机、数字电视机顶盒、手持电脑(HPC)、DVD、超级VCD、无线数据通信设备、视频游戏设备、IP电话等等，所有能够通过网络系统交互

11、信息的家电产品，都可以称之为信息家电。- 1.2.5网络家电- 网络家电是将普通家用电器利用数字技术、网络技术及智能控制技术设计改进的新型家电产品。网络家电可以实现互联组成一个家庭内部网络，同时这个家庭网络又可以与外部互联网相连接。1.2.6智能家电智能家电也是一种新型的家用电器，它将微处理器和计算机技术引入家用电器设备中，具有自动监测自身故障、自动测量、自动控制、自动调节与远方控制中心通信功能。智能家电大致分为两类：一是采用电子、机械等方面的先进技术和设备；二是模拟家庭中熟练操作者的经验进行模糊推理和模糊控制。-1.2.7智能家庭网络智能家庭网络一般包含两层意义。一是指在家庭内部各种信息终端

12、及各种家用电器能通过智能家庭网络自动发现、智能共享及协同服务。比如，使用一部智能手机就能遥控所有的家电设备，不用一遍遍地寻找电视机、机顶盒、空调的遥控器；甚至未来的智能厨房里灶具、冰箱、抽油烟机、烤箱等设备之间能相互控制。二是指通过家庭网关将公共网络功能和应用延伸到家庭，通过网络连接各种信息终端，提供集成的语音、数据、多媒体、控制和管理等功能，实现信息在家庭内部终端与外部公网的充分流通和共享。-1.2.8物联网物联网是以感知为目的，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。其突出特征是通过各种感知方式来获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等进行信息的传递与交互，再采用智能计算技术对信

13、息进行分析处理,从而提升人们对物质世界的感知能力，实现智能化的决策和控制。家居物联网可以分为感知层、网络层和应用层。如下图所示。网络层应用层曾l曾丽（*）2G网络物联网管理中心_（编码、认证、鉴权、计费）3G网络物联网信息中心所旗（信息库、计算能力集）4G网络红外线温湿度探测器传感翡1.2.9云计算云是网络、互联网的一种比喻说法，云计算（CloudComputing）是一种基于互联网的计算方式，它的运算能力是每秒10万亿次。通过云计算可以按需将共享的软硬件资源和信息提供给计算机和其他设备，如用户可通过台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机或其他智能终端接入数据中心，按自己的需求进行运算。云计

14、算环境下数据中心管理如下图所示13智能家居的特征智能家居是人们的一种居住环境，让家庭生活更加安全，节能，智能，便利和舒适。智能家居的特征可归纳为操作随意性、网络多样性、设备互联性、功能扩展性与系统可靠性。13.1操作随意性智能家居的操作随意性主要表现在操作方式多样化，可以用智能触摸屏，也可以用情景遥控器，还可以用手机或平板电脑；时间地点任意化，智能家居可在任何时间、任何地点、任何情况下对室内外任何设备均可实现及时、全面的了解和控制；灯光效果个性化，室内的灯光可根据个人需求，设置不同的情景。例如设定一个“灯光起夜”情景，在这个情景中，可以设定卧室壁灯、客厅地灯、卫生间小灯为“开”的状态。情景设好

15、后，在半夜起床时只需按下一个“灯光起夜”情景键，设定的灯会同时打开。1.3.2网络多样性随着网络化、智能化时代的不断推进，智能家居中的家庭网络也呈多样化。家庭网络主要分无线网络与有线网络两种。其中无线网络因采用的技术不同，又分射频技术、ZigBee技术与Z-wave技术等，有线网络也分总线技术与电力线载波技术，总线技术又有KNX总线、LonWorks总线、RS-485总线、CAN总线等。13.3设备互联性智能家居中的各种家用电器可通过家庭网络实现互联，并可顺延电器的运行时段，避开能源成本高峰期，为用户节省电费。此外，智能家居系统的可监控能耗模式是借助无线通信、计量和控制技术实现。可以采用的无线通信方式包括Wi-Fi或ZigBee等。借助ZigBee通信，家用电器可通过电表或家庭能源管理系统获取能源价格信号，并发回由控制主机计量电路测得的能源使用情况。智能家居进入中国市场已走过了近十年的发展历程，目前还处在发展初期。随着国