智能家居系统布线设计与安装技术ppt课件.ppt
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1、物联网工程布线技术,单元九智能家居系统布线设计与安装技术,主要内容,9.1 智能家居系统9.2 智能家居布线系统9.3 智能家居布线系统工程技术9.4 典型行业应用案例9.5 工程经验9.6 练习题9.7 实训项目:可视对讲系统工程技术实训,1.了解智能家居系统的概念和组成结构。2.熟悉智能家居系统的功能特点。3.掌握智能家居布线系统的设计与施工方法。,重点,9.1智能家居系统,9.1.1什么是智能家居系统智能家居是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等进行集成,包括与家居生活有关的通信、家电、安保设施集成,并对其进行监视和控制,以实现高效的住宅
2、环境、设施与事务管理,达到提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性和环保节能的一套家居住宅系统。,现代智能家居系统,9.1智能家居系统,9.1.2 智能家居系统的发展智能家居概念的起源甚早,但一直未有具体的建筑案例出现,直到1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于康涅狄格州哈特福德市的“城市大厦”时,才出现了首栋的智能型建筑,从此也揭开了全世界争相建造智能住宅的序幕。20世纪80年代初,随着大量采用电子技术的家用电器面市,住宅电子化(HE,Home Electronics)出现。80年代中期,将家用电器、通信设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体后,形成了住宅自动化概念(
3、HA,Home Automation)。80年代末,由于通信与信息技术的发展,出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统,这在美国称为“Smart Home”,也就是现在智能家居的原型。最著名的智能家居要数比尔盖茨的豪宅。2004年,智能家居在中国全面推广。2008年,智能家庭网络系统和产品在我国全面普及,开始走进普通居民的家居中。目前,随着物联网概念的提出,我国智能家居正处于一个高速发展阶段。,9.1智能家居系统,9.1.3智能家居系统的组成结构智能家居系统主要由信息采集部分、信息传输部分、家居智能控制部分、反馈控制处理部分四部分组成。信息采集部分包括:
4、开关量信息采集、脉冲信号采集、模拟信息采集三个方面。信息传输部分内容包括通信传输协议和信息传输载体两个方面。通信传输协议可分为数据信息通信协议和报警通信传输协议两种。信号传输方式可分为有线传输和无线传输两大类。家居智能控制部分包括信息显示、信息输入、处理与控制三部分内容。,9.1智能家居系统,9.1.4智能家居系统的功能1.家居控制系统外出场景和睡眠场景。 2.家居安防系统燃气泄漏检测和火灾报警。 3.家居监控系统入侵探测和紧急求助。4.环境控制系统灯光调节、门窗控制、温度控制、湿度调节、空气质量等。5.影音娱乐集中控制系统影院场景和工作场景。 6.背景音乐系统会客场景和晚餐场景。7.远程控制
5、系统可以通过手机、PC利用网络来控制家电。8.可视对讲系统,9.2智能家居布线系统,9.2.1智能家居布线系统的意义智能家庭会有各种独立的现代化家用电器或电子设备,要将它们联系在一起,就必须通过一套统一管理的家庭网络连接起来,而家庭网络的基础正是智能家居布线系统,这一系统,为家庭的各种弱电系统应用提供了完备的传输介质。智能家居布线系统就像家居房间内的“神经系统”,它传递着各种信号到各个设备,是智能家居中最基本的系统。许多其他智能家居系统都需基于智能家居布线系统来完成传输和配线管理,如宽带接入系统、家庭通信系统、家庭局域网、家居安防系统、家庭娱乐系统、家居自动化控制等。,9.2智能家居布线系统,
6、9.2.2智能家居布线系统的特点智能家居布线系统具有诸多优点:1.为家庭服务,它能够集中管理家庭住宅中的各种功能应用;2.支持视频、语音、数据,能监控信号传输;3.具有高带宽、高速率、灵活性、可靠性、兼容性及开放性;4.易于管理,良好的先期设计和后期施工都可以使整个系统在使用中更加方便;5.适应网络目前及将来的发展;6.整齐美观。智能家居布线系统的主要特点:1.集成化2.可靠性强3.方便维修4.方便扩充5.减化工程、节省资金。6.提升档次,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构智能化家居布线系统主要有以下几个系统:局域网系统、可视对讲系统、有线电视系统、电话系统、家庭影院系统
7、、家庭背景音乐系统、红外转发系统、监控报警系统、家居控制系统等。在通信结构方面,现代的布线理念基本采用有线的星型拓朴结构和总线拓朴结构结合的方式进行设计,还有一种电力线通信技术,适用于不方便进行信息布线的情况。另外,就是红外、蓝牙、ZigBee等无线传输方式。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构星型拓朴结构,如图9-2所示,网络中的每个节点都通过中央节点进行通信,这避免单点故障导致整个系统的瘫痪。但由于中央节点负责处理整个网络中的所有通信,所以它需要高度的可靠性和较强的处理性能,一旦中央节点发生故障,整个网络就会瘫痪。所以,星型结构一般在报警、灯控等通信相对简单的系统中使
8、用较少。总线结构,如图9-3所示,网络中所有的数据都需经过串行的总线进行传送,总线型拓扑结构所需要的缆线长度是最小的。但由于所有数据都经过总线进行传输,因此总线的故障会引起整个网络的瘫痪。由于总线结构采用串行通信,每个节点只能依次进行传输,所以总线结构多用于通信速率较低的领域,如报警系统。,图9-2 星型拓扑结构 图9-3 总线式报警系统,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构电力线通信(PLC),也叫电力线载波通信,它利用现有电力线,通过载波的方式将模拟或数字信号进行传输的技术。最大特点是不需要重新布设线缆,只要有电线,就能对家用电器及办公设备进行智能控制。如图9-4为电力
9、线适配器。无线传输技术,由于没有通信线缆的限制,无线设备可以随意移动。但适合于高速通信的高频无线电波穿透性很差,墙成了无线通信在智能家居系统中大规模使用的最大阻碍,穿透性较强的低频无线电波则不能满足高速通信的需求。另外,无线电干扰和无线设备的供电问题也一直困扰着无线技术的应用。就可靠性而言,有线星型结构由于节点之间没有干扰而最可靠,其次是总线结构,电力线通信由于干扰问题,可靠性较低,无线技术穿透墙壁时信号衰减等问题只能用于一般的娱乐等系统中。,图9-4 电力线适配器,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构1.局域网系统现代化的智能住宅,应满足家人上网、信息家电接入网络、远程网
10、络监控等需求。在家里组建小型局域网络,只需申请一根上网宽带线路,每个房间就都能够同时上网。另外,随着家电网络化的趋势,网络影音中心、网络冰箱、网络微波炉、网络视频监控陆续出现,这些设备都可以就近使用网络接口接入网络。一般局域网是一个星形拓朴结构,任何一个节点或连接电缆发生故障,只会影响一个节点,通过运营商提供的外线接入信息接入箱,在信息接入箱中装上网络配线架,所有插座面板端来的线路打到配线架上,最后通过网络跳线连接到安装在信息接入箱内的交换机或者路由器上,这样所有的应用设备就可以同时上网了。为现在上网和以后大量面世的网络信息家电预留网络信息接口,我们需要每间房都至少有两个网络接口:一口可用作网
11、络、一口可用作电话,这是基于网络和电话复用和互相线路备份的要求。在客厅中的电视墙附近建议至少留出2个数据接口,主要是为了IPTV网络电视的应用。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构2.可视对讲系统可视对讲系统一般归类为小区智能化系统中的一种,但最近随着电子技术的发展,可视对讲室内分机开始体现出多功能的特点。现在应用比较广泛的可视对讲室内分机除了有传统的对讲、监视、呼叫等功能外,还集成了报警功能。新一代的可视对讲主机还集成了灯控、环境控制、智能电气控制、影音设备控制、门窗控制等等诸多功能,我们称其为智能家居控制终端。由于其功能的多样性,在布线时就要考虑多种线材的混合布设。,
12、9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构3.有线电视系统家居生活中可能不只有摆在客厅中的一部电视机,卧室房间中也应有电视机。有线电视系统可传输模拟或数字电视信号,将信号送到每一个房间,既能收看模拟电视节目,也能收看数字信号电视节目。家用的有线电视系统应选用较好的材料,应使用专用双向、高屏蔽、高隔离同轴电缆和面板、分配器、放大器。分配器应选用可达到51000MHz技术指标的优质器件。电缆应选用对外界干扰信号屏蔽性能好的屏蔽物理发泡同轴电缆,保证每个房间的信号电平。有线电视的布线相对简单,对于普通商品房,我们只需在家庭信息箱中安装一个一分四的分配器模块就可以将外线接入的有线电视分到
13、客厅和各个房间。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构4.电话系统如今一拖四、二拖八小型电话程控交换机价格非常便宜,因此家里安装小型电话程控交换机已经成为可能。家里安装小型电话程控交换机后,只需申请一根外线电话线路,让每个房间都能拥有电话。而且既能内部通话,又能拨接外线,外电进来时巡回震铃,直到有人接听。如果不是你的电话,你可以在电话机上按房间号码,转到另外一个房间。小型电话程控交换机在别墅或者复式房型还可以当作呼叫器来使用。当然还有普通的只用信息接入箱配套的电话语音模块面板,但是这种面板只能共享接入电话外线,电话进来时,所有电话都会响铃,一房通话,别房可监听,没有通话保密
14、功能。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构5.家庭影院系统家庭影院系统布线主要包括投影机的视频线,如VGA、色差线、DVI、HDMI和音箱线。既然是顶级的家庭影院系统,这些线缆必须是没有接续的,也就是一条线走到底,接头和线都是原厂制作,因此与其它布线系统相对独立,一般只在客厅或书房中布线。在设计时要精确计算走线的长度以便购买合适长度的线缆,保证足够拉到位,并在影音设备中心处有足够的余量。,图9-5 家庭影院系统,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构6.家庭背景音乐系统要家里各个角落弥漫起曼妙轻柔的背景音乐,这就需要在各房间、卫生间、厨房、阳台等地方通过
15、智能家居布线系统将音频线接到各个角落。普通的家庭背景音乐系统采用集中控制方式,可将音源直接输入可分区控制功放,可分区控制功放是这个系统的核心。通过功放的音频输入选择切换开关,可以从多路音源中选择一路节目,各个房间只能收听同样的节目。这个系统最重要的特点是可以通过可分区控制功放分别独立地控制各个房间的节目播出,需要的房间就播放,不需要的房间可以关闭。这个系统的结构简单、施工不复杂、经济实用。家庭背景音乐系统也是一个独立的布线系统,可以将来自各个房间的扬声器的音箱线信中接到位于客厅影音中心的墙壁上的音箱接线面板,可分区控制功放器再依次接音箱接线面板即可形成家庭背景音乐系统。,9.2智能家居布线系统
16、,9.2.3智能家居布线系统的结构7.红外转发系统红外转发系统由位于各房间的红外接收器和位于客厅的红外发射器组成。红外接收器接收来自各种设备的遥控器的信号,变成电信号传到红外发射器,红外发射器将电信号转为与原遥控器相同的红外信号,发射给设备实现控制。红外转发系统的布线是诸多系统的配套工程,通过它,用户可以在卧室或书房等房间内对客厅等处的设备如影碟机、功放、卫星接收机、数字电视机顶盒、空调等进行自如地遥控。因此,通过布线系统和红外转发系统遥控装置,就可充分享受到家庭信息化和视听设备多点共享所带来的方便和舒适。红外转发系统的布线可以不经过信息接入箱,因为各个房间的红外接收器的信号线可以并联接在一起
17、,再通过一组信号线接到红外发射器。房间中的红外接收器安装要点是:与房间中的设备在同一面墙上。客厅中的红外发射器的安装要点是:安装在客厅中的设备的对面墙上。因为整个系统只给发射器供电,所以应给它安一个供电开关,以便不用时可关掉系统。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构8.监控报警系统家庭住宅报警系统由家庭智能报警主机和各种前端探测器组成。前端探测器可分为门磁、窗磁、煤气探测器、烟感探测器、红外探头、紧急按钮等。当有人非法入侵时将会触发相应的探测器,家庭报警主机会立即将报警信号传送至小区管理中心或用户指定的电话上,以便保安人员迅速出警;同时小区管理中心的报警主机将会纪录下这些
18、信息,以备查阅。家庭住宅报警系统可以是综合布线的一部分,微电脑报警主机可以安装在信息接入箱的外墙旁边。各个前端探测器通线综合布线汇接到信息接入箱里的安防报警抄表信号采集模块条,再从模块上接入微电脑报警主机。,9.2智能家居布线系统,9.2.3智能家居布线系统的结构9.家居控制系统家居控制系统一般由家庭网关和智能家居控制终端组成。家庭网关是所有外部接入网连接到家庭内部,同时将家庭内部网络连接到外部的一种物理接口,并且使住宅用户可以获得各种包括现有的和未来可能出现的家庭服务的平台。可以看出,家庭网关实现了家庭内部信息与家庭外部信息的交换。而智能家居控制终端的功能除了作为小区可视对讲系统外,还能,图
19、9-6 智能家居控制终端,将探测器采集到的信息进行处理并输出,以达到智能化控制的功能。早期的智能控制终端多用单片机构建,但随着住宅智能化的不断提高,越来越多的智能家居控制终端开始采用类似计算机的架构,他就像一台小型化的计算机,具有触摸显示屏和操作系统,可以图形化显示住宅中个个系统的运行状态,并可以对其进行控制。如图9-6,集合了可视对讲系统的智能家居控制终端。,9.2智能家居布线系统,9.2.4智能家居布线系统的要求根据国家标准信息技术 住宅通用布缆要求,住宅布缆可实现: 1.无需对固定的布缆基础设施做改动,即可实现广泛的应用部署; 2.提供支持连通性移动、增加、变化的平台。 等级系统的建立有
20、助于采用不同服务的家居单元选择适合的布线结构。目前,智能家居布线系统主要分为两个不同的等级。等级一提供可满足电信服务最低要求的通用布线系统,该等级可提供电话、CATV和数据服务。等级一要求采用双绞线及使用星型拓扑结构连接。布线的最低要求为一根4对非屏蔽双绞线,并必须满足或超过TIA/CIA-568A三类布线标准;以及一根75欧姆同轴电缆,并必须满足或超过SCTE IPS-SP-001的要求,推荐安装五类线缆以便将来升级至等级二。等级二提供可满足基础、高级和多媒体电信服务的通用布线系统,该等级可支持当前和正在发展的电信服务。等级二布线的最低要求为一或二根4对非屏蔽双绞线,并必须满足或超过TIA/
21、CIA-568A规定的五类线缆要求,以及一或二根75欧姆的同轴电缆,并必须满足或超过SCTE IPS-SP-001的要求。,9.3智能家居布线系统工程技术,9.3.1智能家居布线子系统分为管理子系统、水平子系统和工作区子系统三个子系统。1.管理子系统管理子系统是家庭信息集中点,其核心是智能家庭信息接入箱。智能家庭信息接入箱是统一管理居室内的电话、传真、电脑、电视机、影碟机、音响、安防监控设备和其他网络信息家电的家庭信息平台,为实现各类弱电信息布线在户内的汇集、分配的需求,并方便集中管理各类用户终端适配器。,图9-7 家庭信息接入箱及其和系统示意图,9.3智能家居布线系统工程技术,9.3.1智能
22、家居布线子系统2.水平子系统水平子系统由智能家庭信息接入箱到各工作区信息插座的线缆组成。一般采用星型结构。3.工作区子系统由安装在房间内的信息插座以及连接插座和终端设备的连线组成。智能住宅内的信息插座应保证有足够数量,以便将来扩展功能和添加设备。安装位置应符合标准要求。如图9-8所示。固定安装的终端设备连接,一般采用总线型拓扑结构,这和数据信息点的结构有较大差别。例如烟雾探测器,一般安装在屋顶并且位置固定,这时使用总线结构的报警信号就可以使用一根信号线缆经过屋顶安装设的线管进行布设。如图9-9所示。,图9-8 墙面信息低盒的安装 图9-9 利用吊顶安装的线管布线,9.3智能家居布线系统工程技术
23、,9.3.2智能家居布线系统的设计1.确定智能住宅的等级和功能了解所需施工的智能住宅是一般性质的智能住宅,还是高级智能住宅或别墅,以确定智能住宅等级。根据智能住宅的等级和用户要求,确定智能家居系统的内容、功能分区。2.确定家居布线的等级和系统结构根据智能家居系统的内容和功能分区,确定家居布线系统所支持的系统,如语音、数据、图像、电视、多媒体、家居自动控制、环境控制、安防及可视对讲等服务。根据智能住宅的等级和家居布线系统所支持的系统,确定家居布线系统的等级。智能家居布线三大子系统中管理子系统和水平子系统一般都使用星型结构。工作区子系统比较复杂,由于各种应用系统可能会使用不同的通信方式,所以其布线
24、结构也无法统一,如电话和电脑必须使用星型结构,而报警和灯控可以使用总线结构等,所以工作区子系统根据不同房间的功能不同往往会设计成混合型结构。在某些旧房改造的住宅中,由于施工难度较大,一般会尽量减少布线数量,此时可以考虑使用电力线载波或无线传输。,9.3智能家居布线系统工程技术,9.3.2智能家居布线系统的设计2.确定家居布线的等级和系统结构图9-10所示,为智能家居布线系统的结构。,图9-10 智能家居布线系统结构,9.3智能家居布线系统工程技术,9.3.2智能家居布线系统的设计3.选择设备及缆线1)家庭信息接入箱其原理与计算机网络的中心机柜类似。作用是集中控制输入和输出的电子信号,通常用来安
25、装各种管理模块、通信模块、闭路电视模块、网络模块、AV音视频模块等,并使用各种跳线连接各个系统的水平缆线,如图9-11所示。,图9-11安装家庭信息接入箱,家庭信息接入箱的选择应考虑安装方式、模块功能、家居箱尺寸等。一般功能较少,体积较小的家庭信息接入箱可以考虑入墙式安装,若住宅内智能化设备较多,所需的各种智能化模块较多,所以信息接入箱的尺寸比较大,非常不便于入墙安装,此时就可以考虑在附近的壁柜或储藏间内安装。,9.3智能家居布线系统工程技术,3.选择设备及缆线1)家庭信息接入箱家庭信息接入箱的功能是由各种功能模块来实现的,现代智能家居布线系统所用到的功能模块有以下几种:(1)电源模块,电源模
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