基于PLC的智能家居控制系统设计摘要:我们现在使用的家居设备大部分采用人工关闭方式,不具有自动防盗、防雨、防煤气中毒等人性化的功能;本设计采用三菱PLC和多种传感器实现对智能家居常规控制的基础上,利用PLC可编程控制器发出的脉冲信号构成全家的智能控制管理,实现智能家居而且本着更容易普及这种技术,我们采用PLC、多种传感器构成的系统具准确、方便、容易扩展的特点,能更加好的完成复杂的智能化控制任务这个设计理念为解决人民生活节奏加快,留下的家居安全问题和家居舒适度问题为重点关键词:PLCC;传感器;;智能家居Design  accorrding  to thhe PLCC inteelligeence hhome ccontrool sysstemSummaryy:The hhome eequipmments  that  we usse noww heavvy parrt adooptionn artiificiaal clooses aa way,, don''t havve auttomatiicallyy guarrd agaainst  theftt, deffend rrain,  keep  gas ppoisonning eetc. ffrom hhumaniizing  of fuunctioon;We  usuallly foorgot  to cllose aa winddow whhile ggoing  out,  the rrain wwater  wouldd get  into  the iindoorr and  brougght ottiose  damagge to  the pproduccts, ssuch aas eleectricc applliancees andd decooratioon...eetc. oof thee indooor whhile rrunninng intto raiining..We ussuallyy chasse winndow ppass ddead wwhile  goingg to bbed inn the  eveniing, oonce ggas occcurreence lleak,  becauuse off the  indooor airrtightt resuult inn to ssuffoccate ppoisonned too remnnants,, causse deaath off affaairs hhave ooccurrrence..This  desiggn adoopts MMitsubbishi  PLC aand vaarietyy to sspreadd the  feeliing maachinee's reealizaation  contrrols tto thee inteelligeence hhome nnormall reguulatioons off founndatioon up,, makee use  of thhe proogrammmable  contrrollerr of PPLC seends oout off the  pulsee signnal coonstittute tthe inntelliigencee of wwhole  familly conntrol  managgementt and  carryy out  intellligennce hoome.Thhe thiis kinnd of  adopttion PPLC annd varriety  spreaads thhe sysstem oof feeeling  machiine coomposiing too havee accuurate,, convveniennce, eeasilyy expaand off charracterristiccs, caan bettter ccompleetion  the ccompliicatedd inteelligeence tturn tto conntrol  a tassk.Keywordd:PLC;;Spreaad a ffeelinng macchine;;The iintellligencce is  home目  录1 引言………………………………………………………………………………………………(1)1.1可编程序序控制器(PPLC)概述述…………………………………………………………(2)2 智能家居设设备简介……………………………………………………………………………(8)2.1智能家居居的定义及发发展………………………………………………………………… (88)2.2我我国智能家居居发展状况…………………………………………………………………… (9)2.3智能家居居技术发展趋趋势…………………………………………………………………(144)2.4智能家居居的运行工作作情况………………………………………………………………(155)2.5智能家居居系统的组成……………………………………………………………………(115)2.6智能家居居结构模拟图图……………………………………………………………………(166)2.7智能家居居系统原理图图……………………………………………………………………(177)3 方案选择………………………………………………………………………… …………(117)3.1智能家居居控制系统主主要的三种控控制方式……………………………………………(177)3.2智能家居居PLC控制系系统的特点和和优点………………………………………………(188)3.2.1智能能家居PLCC控制系统的的特点……………………………………………………(118)3.2.2 PPLC控制系系统的优点……………………………………………………………………(19)3.3智能家居居系统各部分分的选择……………………………………………………………(199)3.4方案的确确定………………………………………………………………… ………… (220)4 智能家居系系统硬件设计计………………………………………………………………… (21)4.1控制系统统结构框图…………………………………………………………………………(211)4.2电机的选选择…………………………………………………………………………………(211)4.3无线收发发套件选择…………………………………………………………………………(222)4.4湿度传感感器的选择…………………………………………………………………………(23)4.5可燃性气气体和烟雾检检测传感器的选择择………………………………………………(23)4.6可编程序序控制器(PPLC)选择择…………………………………………………………  (24)4.6.1 FFX系列PLC性能比比较…………………………………………………………………(255)4.6.2 FFX系列PLC的环境境指标……………………  ……………………………………(255)4.6.3F  X系列PLC的输入入技术指标………………  ……………………………………(255)4.6.4 FFX系列PLLC的选择……………………… …………………………………………(226)5 控制系统主主程序设计……………………………………………………………………… (27)5.1智能家居居系统的控制制要求………………………………………………………………(277)5.2 PLCC I/O端端口分配………………………………………………………………………… (277)5.3系统程序序流程图……………………………………………………………………………(299)6 智能家居控控制系统软件件程序……………………………………………………………(30)66.1智能窗户户程序………………………………………………………………………………(300)6.2智能室内内系统程序…………………………………………………………………………(300)6.3安防系统统程序………………………………………………………………………………(311)6.4点动程序序……………………………………………………………………………………(311)7 主要功能能模块设计…………………………………………………………………………(311)7.1光敏电阻阻仿接线图…………………………………………………………………………(311)7.2温度时间间仿真仿接线线图…………………………………………………………………(322)7.3声控开门门接线图……………………………………………………………………………(333)7.4红外线接接线图………………………………………………………………………………(333)7.5可燃性气气体检测线图图……………………………………………………………………(344)7.6晾衣服驱驱动简化图…………………………………………………………………………(355)8 结论…………………………………………………………… ………………………………(36)致谢谢………………………………………………………………… …………………………(337)参考文献……………………………………………………………… ………………………(338)基于PLC的智智能家居控制制系统设计 1 引言中国经济经过330年的高速速发展,居民民的生活水平平和消费能力力有了很大提提高,新需求求的 增长以以及信息化对对人们传统生生活的改变,让让许多人尤其其是先富起来来的一部分人人,对智能家家居 的需求求日益强烈。
  
                            由由此,智能化化小区建设近近年来也是如如火如荼,“智能家居”更是被炒得得炙手可热连连续 13  年蝉联世界界首富的微软软创始人比尔尔?盖茨,对对智能家居情情有独钟,从从 19900 年开始,花花了七年时间间,耗资 66000 万万美元,建造造了一幢智能能化豪宅但但现实生活中中,对大多数数人来说,这这种梦幻般的的生活是触摸摸不到的但但它向我们预预示了一个令令人向往的未未来,那就是是智能家居时时代!  电力电子技术的的发展、微电电子技术的革革新、控制理理论的进步给给智能家居的的发展带来了了契机,因此此,PLC控控制技术己成成为现代智能能家居行业的的一个热点可可编程控制器器(PLC:Progrrammabble LoogicCoontrolller)是是根据顺序逻逻辑控制的需需要而发展起起来的,是专专门为工业环环境应用而设设计的数字运运算操作的电电子装置传传统的电器都都是以个体形形式存在,没没有系统的管管理与控制,而而可编程控制制器(PLCC:Progrrammabble LoogicCoontrolller)控控制系统,就就像一张无形形的网络,把把所有能控制制的电器以一一定的结构有有机的组合起起来,形成了了一个整体,通通过这个管理理系统,用户户可以用遥控控、场景、定定时、远程、电电脑等多种控控制方式实现现对电器的智智能管理与控控制。
  
                            以及实实现电器的场场景控制与管管理,从而达达到智能电器器系统的节能能、环保、舒舒适、方便的的功能由于可编程控制制器(PLCC:Progrrammabble LoogicCoontrolller)控控制系统与其其他控制系统统相比较具有有以下特点((1) 系统统构成灵活,扩扩展容易 ((2) 使用用方便,编程程简单,可在修改程序序,改变控制制方案而不拆拆动硬件3) 能适适应各种恶劣劣的运行环境境,抗干扰能能力强,可靠靠性强所以以是智能控制制家居的首选选,能为维护护和改进服务务提供很好的的保障1.1 可编程程序控制器(PLC)概述1.1.1可编编程序控制器器(PLC  )的产生PLC可编程序序控制器:PLC英文全全称Proggrammaable LLogic  Contrrollerr,中文全称称为可编程逻逻辑控制器,定定义是;一种种数字运算操操作的电子系系统,专为在在工业环境应应用而设计的的它采用一一类可编程的的存储器,用用于其内部存存储程序,执执行逻辑运算算,顺序控制,定定时,计数与与算术操作等等面向用户的的指令,并通通过数字或模模拟式输入//输出控制各各种类型的机机械或生产过过程1.1.2可编编程序控制器器(PLC))的发展阶段段虽然 PLC问问世时间不长长,但是随着着微处理器的的出现,大规规模,超大规规模集成电路路技术的迅速速发展和数据据通讯技术的的不断进步,PLC也迅速发展,其发展过程大致可分三个阶段:1.早期的PLLC(60年代末—70年代中期期)早期的PLC一一般称为可编编程逻辑控制制器。
  
                            这时的的PLC多少有有点继电器控控制装置的替替代物的含义义,其主要功功能只是执行行原先由继电电器完成的顺顺序控制,定定时等它在在硬件上以准准计算机的形形式出现,在在I/O接口电电路上作了改改进以适应工工业控制现场场的要求装装置中的器件件主要采用分分立元件和中中小规模集成成电路,存储储器采用磁芯芯存储器另另外还采取了了一些措施,以以提高其抗干干扰的能力在在软件编程上上,采用广大大电气工程技技术人员所熟熟悉的继电器器控制线路的的方式—梯形图因因此,早期的的PLC的性能能要优于继电电器控制装置置,其优点包包括简单易懂懂,便于安装装,体积小,能能耗低,有故故障指使,能能重复使用等等其中PLLC特有的编编程语言—梯形图一直直沿用至今2.中期的PLLC(70年代中期期—80年代中,后后期)在70年代,微微处理器的出出现使PLCC发生了巨大大的变化美美国,日本,德德国等一些厂厂家先后开始始采用微处理理器作为PLLC的中央处处理单元(CCPU)这这样,使PLLC得功能大大大增强在在软件方面,除除了保持其原原有的逻辑运运算、计时、计计数等功能以以外,还增加加了算术运算算、数据处理理和传送、通通讯、自诊断断等功能。
  
                            在在硬件方面,除除了保持其原原有的开关模模块以外,还还增加了模拟拟量模块、远远程I/O模块、各各种特殊功能能模块并扩扩大了存储器器的容量,使使各种逻辑线线圈的数量增增加,还提供供了一定数量量的数据寄存存器,使PLLC得应用范范围得以扩大大3.近期的PLLC(80年代中、后后期至今)进入80年代中中、后期,由由于超大规模模集成电路技技术的迅速发发展,微处理理器的市场价价格大幅度下下跌,使得各各种类型的PPLC所采用用的微处理器器的当次普遍遍提高而且且,为了进一一步提高PLLC的处理速速度,各制造造厂商还纷纷纷研制开发了了专用逻辑处处理芯片这这样使得PLLC软、硬件件功能发生了了巨大变化1.1.3可编编程序控制器器(PLC))发展趋势1.向高速度、大大容量方向发发展为了提高PLCC的处理能力力,要求PLLC具有更好好的响应速度度和更大的存存储容量目目前,有的PPLC的扫描描速度可达00.1ms//k步左右PLLC的扫描速速度已成为很很重要的一个个性能指标2.向超大型、超超小型两个方方向发展当前中小型PLLC比较多,为为了适应市场场的多种需要要,今后PLLC要向多品品种方向发展展,特别是向向超大型和超超小型两个方方向发展。
  
                            现现已有I/OO点数达143336点的超超大型PLCC,其使用322位微处理器器,多CPUU并行工作和和大容量存储储器,功能强强3.PLC大力力开发智能模模块,加强联联网通信能力力为满足各种自动动化控制系统统的要求,近近年来不断开开发出许多功功能模块,如如高速计数模模块、温度控控制模块、远远程I/O模块、通通信和人机接接口模块等这这些带CPUU和存储器的的智能I/OO模块,既扩扩展了PLCC功能,又使使用灵活方便便,扩大了PPLC应用范范围4.增强外部故故障的检测与与处理能力根据统计资料表表明:在PLLC控制系统统的故障中,CPU占5%,I/O接口占15%,输入设备占45%,输出设备占30%,线路占5%前二项共20%故障属于PLC的内部故障,它可通过PLC本身的软、硬件实现检测、处理;而其余80%的故障属于PLC的外部故障因此,PLC生产厂家都致力于研制、发展用于检测外部故障的专用智能模块,进一步提高系统的可靠性5.编程语言多多样化在PLC系统结结构不断发展展的同时,PPLC的编程程语言也越来来越丰富,功功能也不断提提高除了大大多数PLCC使用的梯形形图语言外,为为了适应各种种控制要求,出出现了面向顺顺序控制的步步进编程语言言、面向过程程控制的流程程图语言、与与计算机兼容容的高级语言言(BASIIC、C语言等)等等。
  
                            多种编程程语言的并存存、互补与发发展是PLCC进步的一种种趋势1.1.4可编编程序拉制器器(PLC))的组成    PLC分为固定定式和组合式式(模块式)两两种固定式式PLC包括CPU板、I/O板、显显示面板、内内存块、电源源等,这些元元素组合成一一个不可拆卸卸的整体模模块式PLCC包括CPU模块、I/OO模块、内存存、电源模块块、底板或机机架,这些模模块可以按照照一定规则组组合配置  1.5可编程序序控制器(  PLC ))的分类 1.1.5.11按结构形式式分类根据PLC的结结构形式,可可将PLC分为整整体式和模块块式两类1.整体式PLLC  整体式PLC是是将电源、CCPU、I/O接口等等部件都集中中装在一个机机箱内,具有有结构紧凑、体体积小、价格格低的特点小小型PLC一般采采用这种整体体式结构整整体式PLCC由不同I/OO点数的基本本单元(又称称主机)和扩扩展单元组成成基本单元元内有CPUU、I/O接口、与与I/O扩展单单元相连的扩扩展口,以及及与编程器或或EPROMM写入器相连连的接口等扩扩展单元内只只有I/O和电源源等,没有CCPU基本本单元和扩展展单元之间一一般用扁平电电缆连接。
  
                            整整体式PLCC一般还可配配备特殊功能能单元,如模模拟量单元、位位置控制单元元等,使其功功能得以扩展展2.模块式PLLC   模块式PLC是是将PLC各组成成部分,分别别作成若干个个单独的模块块,如CPUU模块、I/OO模块、电源源模块(有的的含在CPUU模块中)以以及各种功能能模块模块块式PLC由框架架或基板和各各种模块组成成模块装在在框架或基板板的插座上这这种模块式PPLC的特点点是配置灵活活,可根据需需要选配不同同规模的系统统,而且装配配方便,便于于扩展和维修修大、中型型PLC一般采采用模块式结结构还有一些PLCC将整体式和和模块式的特特点结合起来来,构成所谓谓叠装式PLLC叠装式式PLC其CPU、电源源、I/O接口等等也是各自独独立的模块,但但它们之间是是靠电缆进行行联接,并且且各模块可以以一层层地叠叠装这样,不不但系统可以以灵活配置,还还可做得体积积小巧1.1.5.22按功能分类类根据PLC所具具有的功能不不同,可将PPLC分为低低档、中档、高高档三类1.低档PLCC 具有逻辑运算、定定时、计数、移移位以及自诊诊断、监控等等基本功能,还还可有少量模模拟量输入//输出、算术术运算、数据据传送和比较较、通信等功功能。
  
                            主要用用于逻辑控制制、顺序控制制或少量模拟拟量控制的单单机控制系统统2.中档PLCC   除具有低档PLLC的功能外外,还具有较较强的模拟量量输入/输出出、算术运算算、数据传送送和比较、数数制转换、远远程I/O、子程程序、通信联联网等功能有有些还可增设设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制系统3.高档PLCC   除具有中档机的的功能外,还还增加了带符符号算术运算算、矩阵运算算、位逻辑运运算、平方根根运算及其它它特殊功能函函数的运算、制制表及表格传传送功能等高高档PLC机具有有更强的通信信联网功能,可可用于大规模模过程控制或或构成分布式式网络控制系系统,实现工工厂自动化1.1.5.33按I/O点数分分类1.小型PLCC——I/OO点数< 2556点;单CPUU、8位或16位处理器器、用户存储储器容量4KK字以下42.中型PLCC——I/OO点数256~2048点;;双CPU,用户户存储器容量量2~8K 3.大型PLCC——I/OO点数> 20048点;多多CPU,16位、32位处理器器,用户存储储器容量8~16K 1.1.6可可编程序控制制器(PLCC )的工作作原理可编程控制器((PLC)的的特点PLCC是一种用于于工业自动化化控制的专用用计算机,实实质上属于计计算机控制方方式。
  
                            PLCC与普通微机机—样,以通用用或专用CPPU作为字处处理器,实现现字运算和数数据存储,另另外还有位处处理器(布尔处理器器),进行点(位)运算与控制制 1.1.7可编编程序控制器器(PLC  )的特点1.可靠性高,抗抗干扰能力强强(1)平均故障障间隔时间长长2)故障修复复时间(平均均修复时间)短短2.通用性强,控控制程序可变变,使用方便便PLC品种齐全全的各种硬件件装置,可以以组成能满足足各种要求的的控制系统,用用户不必自己己再设计和制制作硬件装置置用户在硬硬件确定以后后,在生产工工艺流程改变变或生产设备备更新的情况况下,不必改改变PLC的硬设设备,只需改改编程序就可可以满足要求求因此,PPLC除应用用于单机控制制外,在工厂厂自动化中也也被大量采用用 3.功能强,适适应面广现代PLC不仅仅有逻辑运算算、计时、计计数、顺序控控制等功能,还还具有数字和和模拟量的输输入输出、功功率驱动、通通信、人机对对话、自检、记记录显示等功功能既可控控制一台生产产机械、一条条生产线,又又可控制一个个生产过程4.编程简单,容容易掌握目前,大多数PPLC仍采用用继电控制形形式的“梯形图编程程方式”既继承了了传统控制线线路的清晰直直观,又考虑虑到大多数工工厂企业电气气技术人员的的读图习惯及及编程水平,所所以非常容易易接受和掌握握。
  
                            梯形图语语言的编程元元件的符号和和表达方式与与继电器控制制电路原理图图相当接近通通过阅读PLLC的用户手手册或短期培培训,电气技技术人员和技技术工很快就就能学会用梯梯形图编制控控制程序同同时还提供了了功能图、语语句表等编程程语言PLC在执行梯梯形图程序时时,用解释程程序将它翻译译成汇编语言言然后执行(PLC内部增加了解释程序)与直接执行汇编语言编写的用户程序相比,执行梯形图程序的时间要长一些,但对于大多数机电控制设备来说,是微不足道的,完全可以满足控制要求5.减少了控制制系统的设计计及施工的工工作量由于PLC采用用了软件来取取代继电器控控制系统中大大量的中间继继电器、时间间继电器、计计数器等器件件,控制柜的的设计安装接接线工作量大大为减少同同时,PLCC的用户程序序可以在实验验室模拟调试试,更减少了了现场的调试试工作量并并且,由于PPLC的低故故障率及很强强的监视功能能,模块化等等等,使维修修也极为方便便6.体积小、重重量轻、功耗耗低、维护方方便PLC是将微电电子技术应用用于工业设备备的产品,其其结构紧凑,坚坚固,体积小小,重量轻,功功耗低并且且由于PLCC的强抗干扰扰能力,易于于装入设备内内部,是实现现机电一体化化的理想控制制设备。
  
                            以三三菱公司的FF1-40MM型PLC为例::其外型尺寸寸仅为3055×110××110mmm,重量2.33kg,功耗耗小于25VVA;而且具具有很好的抗抗振、适应环环境温、湿度度变化的能力力现在三菱菱公司又有FFX系列PLC,与其其超小型品种种F1系列相比比:面积为447%,体积积为36%,在系系统的配置上上既固定又灵灵活,输入输输出可达244~128点 1.1.8可编编程序控制器器(PLC  )控制智能能家居的优点点1.智能家居控控制中采用了了PLC,系统开发周周期短,现场场调试容易,可可靠性大大提提高2. 能适应各各种的运行环环境,抗干扰扰能力强,远远高于其他各各种机型3.PLC可实实现各种复杂杂的控制系统统,方便地增增加或改变控控制功能4.PLC可进进行故障自动动检测报警显显示,提高运运行安全性,并并便于检修用用于群控调配配和管理,并并提高智能家家居运行效率率5.更改控制方方案时不需改改动硬件接线线2智能家居设备备简介2.1智能家居居的定义及发发展 智能家居概念念的起源甚早早,但一直未未有具体的建建筑案例出现现,直到19984年美国国联合科技公公司(Uniited TTechnoo1ogiees Buiildingg Systtem)将建建筑设备信息息化、整合化化概念应用于于美国康乃迪迪克州(Coonnetiicut)哈哈特佛市(HHartfoord)的CCityPllaceBuuildinng时,才出出现了首栋的的[智能型建建筑],从此此也揭开了全全世界争相建建造智能家居居的序幕。
  
                            最著名的智能家家居要算比尔尔﹒盖茨的豪宅宅比尔﹒盖茨在他的的“未来之路”一书中以很很大篇幅描绘绘他正在华盛盛顿湖建造的的私人豪宅他他描绘他的住住宅是“由硅片和软软件建成的”并且要“采纳不断变变化的尖端技技术”经过7年年的建设,11997年,比比尔﹒盖茨的豪宅宅终于建成他他的这个豪宅宅完全按照智智能住宅的概概念建造,不不仅具备高速速上网的专线线,所有的门门窗、灯具、电电器都能够通通过计算机控控制,而且有有一个高性能能的服务器作作为管理整个个系统的后台台智能家居是ITT技术(特别别是计算机技技术)、网络络技术、控制制技术向传统统家电产业渗渗透发展的必必然结果由由社会背景之之层面来看,近近年来信息化化的高度进展展,通讯的自自由化与高层层次化、业务务量的急速增增加与人类对对工作环境的的安全性、舒舒适性、效率率性要求的提提高,造成家家居智能化的的需求大为增增加﹔此外在科学学技术方面,由由于计算机控控制技术的发发展与电子信信息通讯技术术之成长,也也促成了智能能家居的诞生生  20世纪880年代初,, 随着大量量采用电子技技术的家用电电器面市,住住宅电子化出出现80年年代中期,将将家用电器//通信设备与与安全防范设设备各自独立立的功能综合合为一体后,形形成了住宅自自动化概念。
  
                            880年代末,通通信与信息技技术的发展,出出现了通过总总线技术对住住宅中各种通通信/家电//安防设备进进行监控与管管理的商用系系统,这在美美国称为SmmartHoome,也就就是现在智能能家居的原型型.智能家居居最初的定义义是这样的::"将家庭中中各种与信息息相关的通信信设备/家用用电器和家庭庭安防装置,通通过家庭总线线技术(HBBS)连接到到一个家庭智智能系统上,进进行集中或异异地监视/控控制和家庭事事务性管理,并并保持这些家家庭设施与住住宅环境的和和谐与协调.."HBS是是智能住宅的的基本单元也也是智能住宅宅的核心.  世界上第一一幢智能建筑筑1984年年在美国康涅涅迪格州出现现,当时只是是对一座旧式式大楼进行了了一定程度的的改造,采用用计算机系统统对大楼的空空调、电梯、照照明等设备进进行监测和控控制,并提供供语音通信、电电子邮件和情情报资料等方方面的信息服服务智能家家居最早沿于于英文Smaart Hoome,早先先更多提法是是Home  Autommationn 家庭自动动化,因为早早先涉及的产产品都与家庭庭自动化产品品和配件有关关,自动化、智智能化是其重重要特点几几年前,美国国、欧洲和东东南亚等经济济比较发达的的国家先后提提出了“ 智能住宅宅”(即智能家家居Smarrt Homme)的概念念。
  
                            其目标就就是:“将家庭中各各种与信息相相关的通讯设设备,家用电电器和家庭保保安装置通过过家庭总线技技术(HBSS)连接到一一个家庭智能能化系统上进进行集中的或或异地的监视视、控制和家家庭事务性管管理,并保持持这些家庭设设施与住宅环环境的和谐与与协调   智能家居居(Smarrt Homme)频繁出出现在各大媒媒体上,成了了人们耳熟能能详的词汇目目前关于智能能家居的称谓谓多种多样,诸诸如:电子家家庭(Eleectronnic Hoome)、ee-Homee、数字家园园(Digiital ffamilyy)、家庭自自动化(Hoome Auutomattion)、家家庭网络(HHome nnet/Neetworkks forr Homee)、网络家家居(Nettwork  Home))、智能化家家庭(Intte1liggent hhome)等等等几十种,尽尽管名称是五五花八门,但但它们的含义义和所要完成成的功能大体体是相同的   目前通常常把智能家居居被定义为利利用电脑、网网络和综合布布线技术,通通过家庭信息息管理平台将将与家居生活活有关的各种种子系统有机机地结合的一一个系统也也就是说,首首先,它们都都要在一个家家居中建立一一个通讯网络络,为家庭信信息提供必要要的通路,在在家庭网络的的操作系统的的控制下,通通过相应的硬硬件和执行机机构,实现对对所有家庭网网络上的家电电和设备的控控制和监测。
  
                            其其次,它们都都要通过一定定的媒介平台台,构成与外外界的通讯通通道,以实现现与家庭以外外的世界沟信信息,满足远远程控制/监监测和交换信信息的需求最最后,它们的的最终目的都都是为满足人人们对安全、舒舒适、方便和和符合绿色环环境保护的需需求2.2 我国智智能家居发展展状况智能家居至今在在中国已经历历了近10年年的发展,从从人们初最初初的梦想,到到今天真实的的走进我们的的生活,经历历了一个艰难难的过程………提到智能化化家居,人们们立刻会联想想到网络冰冰箱上网、洗洗衣机上网、电电视机上网、微微波炉上网……… 开发者者高举智能家家居大旗,宣宣称网络家电电可以使生活活达到全数字字化,让人们们感到轻松方方便智能家家居当然不止止是这些   在国内,智智能家居不是是一个单独的的产品,也不不是传统意义义上的“智能小区”概念,而是是基于小区的的多层次家居居智能化解决决方案它综综合利用计算算机、网络通通讯、家电控控制、综合布布线等技术,将将家庭智能控控制、信息交交流及消费服服务、小区安安防监控等家家居生活有效效地结合起来来,在传统“智能小区”的基础上实实现了向家的的延伸,创造造出高效、舒舒适、安全、便便捷的个性化化住宅空间。
  
                               20000年——概念年::2000年年是智能家居居在中国的一一个概念年通通过广播电台台、电视、报报纸和杂志等等诸多媒体的的广泛宣传,相相当一部分居居民已经接受受了智能家居居这个概念各各小区的开发发商在住宅的的设计阶段也也已经或多或或少考虑了智智能化功能的的设施,少数数高档的住宅宅小区已经配配套了比较完完善的智能家家庭网络,并并在房地产的的销售广告中中,已经开始始将“智能化”作为其一个个“亮点”来宣传一一些对科技发发展动向和市市场趋势敏感感的科研机构构和有实力的的公司,已经经看到这个市市场的广阔前前景,意识到到这是一个难难得的机遇,开开始或已经研研究和开发相相关系统和产产品作了先期期的部署和规规划    20011年——研究开发发年:智能家家居毕竟在硬硬件和软件方方面都具有一一定的难度,在在数个月或一一年的时间里里是不可能研研究开发成功功的国外完完成这个系统统的过程一般般要经过3~~5年的时间间,当然在中中国也许用不不了这么长的的时间,因为为已有了国外外的一些经验验可供参考,但但估计2~33年的时间还还是需要的因因此,20001年是各个个科研机构和和公司从规划划到实际研究究和开发的关关键一年。
  
                            如如同以往相类类似产品(如如彩色电视机机和VCD及及DVD机)在在我国的发展展过程一样,有有些机构和公公司开始引进进一些国外的的系统和产品品,在一些豪豪华的公寓和和住宅中已经经看到了它们们的踪迹   20022年~20003年——实验年::在这一年中中,有相当一一部分高档和和中档的住宅宅小区和私人人住宅,将在在控制和管理理上实现一般般意义上的智智能化,宽带带网将进入一一般居民的住住宅和小区,为为智能家庭网网络功能的完完善佐以一定定的条件国国内一些公司司的网络产品品将逐渐进入入市场,一些些国外的系统统和产品也将将在这一年开开始以较大的的规模进入中中国市场,开开始在市场上上与中国的产产品接触我我国关于智能能家庭网络系系统的各种标标准将陆续出出台,各种具具有一定智能能的可以上网网的终端产品品(智能家电电/设备)将将根据这些标标准陆续研发发出来,并逐逐步进入市场场    20033年~20004年——推广年::到20033~20044年,是智能能家庭网络系系统在中国推推广应用的两两年我国自自行研制的系系统已经较为为成熟,并有有能力与国外外的系统和产产品相抗衡新新建的住宅和和小区大部分分将配备一定定的智能化设设施和设备。
  
                            美美国和欧洲将将在20033年~20004年全面普普及智能家庭庭网络,各种种可连网的终终端电器/设设备将大量出出现在市场上上我国自行行设计和生产产的可连网的的家用电器//设备也将有有相当的规模模 2005年~22007年———普及年::我国在智能能家居技术领领域与欧美国国家的差距并并不大,估计计仅滞后2~~3年,在这这几年中,我我国将全面普普及智能家庭庭网络系统和和产品,即开开始走进普通通居民的家居居中在这个个时期,整个个市场将是以以我国自行研研究和开发的的系统和产品品为主;国外外的产品将在在高档系统产产品占有一席席之地真正正智能家庭网网络的大市场场将在20004~20007年中形成成我国人民民将以怎样的的方式来观看看和参与在我我国举办的22008年奥奥运会,现在在都是很难准准确预料和想想象的,但有有一点是可以以肯定的:这这将是以一种种与现在观看看体育比赛完完全不同的方方式和心态2008年~22010年———竞争年::众所周知的的金融危机让让很多智能家家居的从业者者裹紧了衣服服,新产品研研发 步伐,产产品推广计划划,区域整体体营销均取消消或推迟伴伴随着国内媒媒体展开的金金融危机影响响大 讨论,智智能家居行业业,放大到整整个家居行业业却并没有受受到太多影响响。
  
                            据有关资资料显示,22009 年年上半年国内内房地产销售售总量已经超超过了 20008 年,全全国的规模性性家居企业,11 至 6  月份利润增增长了 222%,销售增增长了 177%作为地地产和家居行行业的延伸行行业,智能家家居显然在这这种上扬的趋趋势带动下,稳稳步前行,没没有大的爆发发,也没有令令人沮丧的滞滞后,她始终终在众人不断断追捧和质疑疑声中前行市市场上的实质质动作却频频频加剧,首先先是海尔宣布布在全国开展展“智慧屋”体验中心;;霍尼韦尔正正式向业内推推出 HRIIS-10000 系列智智能家居系统统;TCL--罗格朗召开开全球新品推推介会,正式式推出“奥特智能家家居产品系列列”国内智能家居基基本由以下几几个方向演变变而来:  (1) 传传统的可视对对讲家庭防盗产产品生产厂家家一般有一定的的电子产品开开发、生产等等经验,可以以在其原有产产品的基础上增加加控制功能和和其他一些功功能,来实现现家庭自动化化,这些公司司有一定的工工程、设计院院等关系和网网络,并利用用原对讲、防防盗产品市场场来推广产品品  (2) 传传统的家电企企业、IT企企业这些企业结结合其在家电电控制领域、IIT领域的优优势开发出智智能家居的产产品,能更好好地和家电结结合在一起,他他们利用自己己的渠道优势势和市场影响响力,积累多多年的管理经经验、生产经经验和良好的的售后服务、信信誉来打开市市场。
  
                              (3) 传传统的电工产产品制造企业业,通过整合合智能控制的的技术成果,在在原有产品的的基础上增加加智能化的特特点,通过原原有的销售渠渠道来打开市市场现今市场上智能能家居品牌繁繁多,根据实实现的侧重点点及消费者个个人家庭环境境的不同,在在品牌的选择择上也让消费费者难以决择择但即使再再多的品牌,其其核心技术无无外乎以下三三种:电力载载波技术、总线线型技术和无无线技术各技术基本介绍绍:1、总线型技术术:所有设备备通信与控制制都集中在一一条总线上,是是一种全分布布式智能控制制网络技术,其其产品模块具具有双向通信信能力,以及及互操作性和和互换性,其其控制部件都都可以编程典典型的总线技技术采用双绞绞线总线结构构,各网络节节点可以从总总线上获得供供电(24VV/DC),亦亦通过同一总总线实现节点点间无极性、无无拓扑逻辑限限制的互连和和通信,信号号传输速率和和系统容量则则分别为100KBPS和和4G    总线型型技术比较适适合于楼宇和和小区智能化化等大区域范范围的控制,现现开始部分应应用于别墅智智能化,但一一般设置安装装比较复杂,造造价较高,工工期较长,只只适用新装修修用户典型厂家:ABBB公司的“I-BUSS”、奇胜公司司的“C-BUSS”、“Lonwworks”等等等。
  
                            2、无线技术术:即利用各各种无线标准准,如射频(RRF)技术、IIrDA红外外线技术、HHomeRFF协议、Ziigbee技技术、X2DD技术等进行行设备间的传传输与控制   无线技术术无需重新布布线,安装方方便灵活,而而且根据需求求可以随时扩扩展或改装,适用于新装修用户和已装用户随着目前Zigbee技术和RF技术的快速发展,以无线方式实现的智能家居市场将越来越明确    典型厂厂家:波创公公司的“射频(RFF)技术”、Contrrol4公司司的“Zigbeee技术”、达泰多公司的的“X2D技术术”等等3、 电力载波技术::即利用现有有的电网,两两端加以调制制解调器,以以50Hz或或(60Hzz)为载波,再再以120KKHz的脉冲冲为调变波(MModulaating  Wave),进进行信号的传传输与控制    电力载载波技术最大大的优势是利利用现有的电电网,便能简简单的实现家家居智能化的的改造,但是是由于其通信信传输是以电电线为载体,因因此对电网稳稳定性有要求求,在国内此此电网干扰的的问题尤为严严重,同时其其网络响应速速度慢(传输输一个指令需需要0.8883s),这这也很大程度度的制约了电电力载波技术术在智能家居居行业的发展展。
  
                                典型厂厂家:上海索索博公司的“X-10”技术和“PLCBUUS”技术等等各智能家居技术术对比表比较项目总线类无线类电力载波典型技术C-Bus无线射频(RFF)ZigbeePLCBUSx10典型厂家奇胜波创Controll4上海索博上海索博应用范围主要应用于体育育场等楼宇智智能化主要应用于办公公与小房型住住宅适用于住宅与楼楼宇智能化同时适合于住宅宅与楼宇智能能化在国外广泛应用用,较多适用性只适用于未装修修户同时适合于已装装修与未装修修户同时适合于已装装修与未装修修户同时适合于已装装修与未装修修户,并可应应用楼宇控制制同时适合于已装装修与未装修修户是否需布线需要另外布线无需重新布线无需重新布线无需重新布线无需重新布线双向通信双向通信,可反反馈与查询灯灯或电器的状状态与灯亮度度单向通信双向通信双向通信,可反反馈与查询灯灯或电器的状状态与灯亮度度单向通信技术难题安装调试需要专专业人员能穿透墙体,无无方向性,但但因阻碍物材材质与厚度的的不一样,出出现遥控无法法控制的“控控制死角”,特别大房型型或复杂结构构房体Zigbee的的低功耗、自自组网特性有有效的解决了了无线通信传传输距离及信信号衰减的问问题通信传输是以电电线为载体,对对电网稳定性性有要求,同同时其网络响响应速度慢((传输一个指指令0.8883s)通信传输是以电电线为载体,对对电网稳定性性有要求,同同时其网络响响应速度慢((传输一个指指令0.8883s)开关可选性只能用厂家的面面板只能用厂家的面面板只能用厂家的面面板可选水晶面板或或暗藏模块可选西蒙面板或或暗藏模块安装调试期安装调试复杂,周周期较长安装简单,周期期短安装简单,周期期短安装简单,周期期短安装简单,周期期短调试要求需要专业人员安安装调试一般技术人员一般技术人员一般技术人员一般技术人员技术优/弱势不能恢复传统控控制方式随意选配、升级级、移动随意选配、升级级、移动随意选配、升级级、移动随意选配、升级级、移动售后服务较复杂,若中控控主机出现问问题,系统瘫瘫痪,并不能能用传统方法法控制系统没有主机,就就像替换普通通开关,并可可立即改用传传统方式控制制如果家庭主机出出现问题,并并不影响下层层控制器直接接对设备进行行控制系统没有主机,就就像替换普通通开关,并可可立即改用传传统方式控制制系统没有主机,就就像替换普通通开关,并可可立即改用传传统方式控表2—12.3智能家居居技术发展趋趋势智能信息家电将将成为现代家家庭的新时尚尚    进入200世纪90年年代后期以来来,数字化技技术取得了更更加迅猛的发发展并日益渗渗透到各个领领域。
  
                            随着IInternnet网向普普通家庭生活活不断扩展,消消费电子、计计算机、通讯讯一体化趋势势日趋明显,智智能化信息家家电产品已经经开始步入社社会和家庭智智能信息家电电由于其安全全、方便、高高效、快捷、智智能化等特点点在21世纪纪将成为现代代社会和家庭庭的新时尚当当家庭综合服服务器(Inntegraated HHome SServerr)将家庭中中各种各样的的智能信息家家电通过家庭庭总线技术连连接在一起时时,就构成了了功能强大、高高度智能化的的现代智能家家居系统     我们可以以体验一下生生活在智能信信息家电所创创造的现代化化生活场景::    清晨6点点20分,轻轻柔的音乐自自动响起并逐逐步增大音量量催你起床,同同时卧室的光光线也逐渐调调整到清晨的的亮度6时时30分,电电视自动调整整到CNN频频道播报当日日新闻同时时,你的智能能咖啡壶已自自动热好咖啡啡出门时,你你完全不必担担心灯还没关关,大门还没没锁因为在在你开车上公公路的时候,埋埋藏在地下的的传感器会检检测到你离家家了,智能家家居系统会自自动帮你照料料好一切     上班以后后,你可以随随时登陆到自自己的家庭网网站上查看安安全防护系统统的摄像记录录。
  
                            通过连接接到托儿所的的摄像头,你你还可以观察察到你一岁小小儿子的一举举一动而当当下午你的大大儿子放学回回家时,在他他输入安全秘秘码进屋的同同时,你的寻寻呼机上会显显示出孩子已已经安全到家家的消息     下班路上上,在离家还还有一两分钟钟时,你掏出出指示家家里的空调开开始工作接接着安装在家家门口的传感感器检测到你你回家了,由由于天色已晚晚,院子的大大灯自动开启启,车库的大大门也自动打打开    走进厨房房,热气腾腾腾的晚餐已经经备好这要要归功于你的的智能电炉的的快速烹饪功功能晚餐后后,你来到家家庭影院,电电视机的顶置置盒在白天已已经按照你的的指示自动搜搜索并摄录了了电视节目睡睡觉前,你通通过床边的触触摸屏下载了了电子邮件,然然后按下了“晚安”键这时,你你家的灯全部部熄灭,大门门锁好而安安全防卫系统统开始忠实地地守卫你的家家园    听起来这这一切好像是是在做梦,可可是美国《EElectrronic  Housee》杂志主编编Amandda Finnch却指出出这样一套梦梦幻般的智能能信息家电系系统正在进入入普通百姓的的家庭然而而这种智能家家居系统并不不是智能信息息家电的实质质智能信息息家电的实质质就是:专业业系统变成通通用系统,专专有变通有。
  
                              2.4智能家居居的运行工作作情况智能家居系统通通过把各种传传感器和遥控控传送过来的的信息进行分分析,按照程程序设计的规规律,对全家家电器进行控控制智能家家居系统在运运行的过程中中,有起点站站也有终点站站这些都是是通过各种电电子器件和传传感器实现的的2.5智能家居居系统的组成成(1) 家居布布线系统:家家庭智能化的的实现,第一一步就要进行行家庭布线的的基础设施建建设,家居布布线系统把电、有线电电视、电脑网网络、影音系系统、家庭自自动化控制系系统的布线统统一规划、布布局,集中管管理,为实现现家居智能化化提供网络平平台,通过家家居综合布线线既可以实现现自动化的控控制,又可以以做到资源共共享,家庭内内部只需一台台影碟机、音音响、卫星电电视接收机就就可以在家庭庭内部每一个个房间观看电电影、享受音音乐,可以实实现多台电脑脑联网,共享享宽带服务,多多路任意意接听、转接接而且采用用综合布线,使使得家庭内部部布线系统具具有良好的扩扩展性和可升升级性,满足足不同用户现现在和未来的的需求  (2) 家家居安防系统统:人们对于于安防系统的的要求越来越越高,家居安安防系统可以以有效的利用用技防手段来来实现安全防防范。
  
                            家居安安防系统包括括防盗、防燃燃气泄漏、防防火等功能,同同时可远程监监控,便得住住户可以远程程通过网络或或随时了了解家庭内部部情况,可监监听、监视或或者监视听家家庭内部情况况  (3) 家家庭自动化系系统:智能家家居的主体在在于家庭自动动化,将来家家庭自动化的的主体是家电电、照明等电电气设备的控控制家庭自自动化系统能能够通过集中中或者分布式式控制家庭内内部照明或者者家电,住户户可以通过网网络或者话远程控制家家庭内部设备备家居自动动化系统是将将来智能家居居的主要发展展方向  (4) 家家庭体验系统统:人们对生生活体验的要要求越来越高高,对家庭内内部影音系统统、家庭内部部环境、网络络虚拟环境等等的需求也越越来越高,用用在这方面的的消费支出也也将越来越高高,将来的家家居智能化也也会更多的满满足人们这些些消费2.6智能家居居结构模拟图图智能家居结构模模拟图  图图2—12.7智能家居居控制系统原原理图(如下下图)智能家居控制系系统原理图    图2--23 方案选择  3.1智能家居居控制系统主主要有三种控控制方式:继继电器控制;;微机控制;;PLC控制1)PLC智智能化高,逻逻辑控制可靠靠度高,具有有通讯功能,占占体积小,功功耗小,输入入输出不具有有隔离功能,一一个部件损坏坏,影响整体体功能。
  
                            2)继电器,动动作有寿命限限制,一个元元件故障可能能造成整个系系统崩溃,会会将故障扩大大化,成本最最低,也最容容易被伪劣产产品冒充,可可维修度最高高,同时维修修成本也低3)微机控制制,成本比PPLC低,逻逻辑针对性高高,所以要在在对整个系统统非常了解的的时候才会使使用,智能化化比PLC高高,专业应用用的时候,实实现的功能要要比PLC多多,具有安全全性可靠性最最高的特点,输输入输出信号号还可以实现现一体化隔离离,通讯组态态模式最多开开发周期最长长,一旦要有有变化修改比比较麻烦一一旦实现自有有批量生产,如如果不包括软软件附加值,成成本甚至比继继电器控制还还要低3.2智能家居居 PLC控控制系统的特特点和优点3.2.1智能能家居PLCC控制系统的的特点PLC是一种用用于工业自动动化控制的专专用计算机,实实质上属于计计算机控制方方式PLCC与普通微机机一样,以通通用和专用。