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ehome的功能方案与实现原理研究毕业方案
毕业论文
E-HOME的功能设计与实现原理研究
燕山大学毕业设计任务书
学院：
系级教学单位：
学
号
学生
姓名
专业
班级
题
目
题目名称
E-HOME的功能设计与实现原理研究
题目类型
工程技术实验研究
题目性质
实际
题目来源
导师指定
主
要
内
容
1、学习E-HOME的基本实现方法
2、了解目前E-HOME的基本功能
3、设计具有自己特色的E-HOME系统
4、总体方案设计与说明
基
本
要
求
1、掌握网络技术在E-HOME的应用
2、完成控制器的设计
3、完成功能设计与实现方法
参
考
资
料
1、计算机网络原理
2、数字电路与模拟电路
3、燕山大学数字图书相关内容
周次
1—4周
5—8周
9—12周
13—16周
17—18周
应完
成的
内容
资料准备，
整体设计
功能设计与总体设计
软件及硬件设计
总体实验与系统形成
论文撰写
指导教师：
卢辉斌
职称：
教授
年月日
系级教学单位审批：
年月日
摘 要
本文的目的是通过对智能住宅小区发展的背景、定义、组成、需求及其各系统的设计进行较为系统的研究和讨论，分析得出智能住宅小区当前的发展现况和发展趋势.
本文首先讨论了目前在智能住宅小区这个领域中关于智能住宅小区的各种定义和内涵，并在此基础上，结合当前实际情况和调研结果给出设计方案.在当前智能住宅小区的具体需求上，根据自己所做的调查，深入分析了当前智能住宅小区需求的实际状况和这种状况产生的原因及其发展趋势，并对当前智能住宅小区建设中存在的一些问题进行了探讨.对智能住宅小区各子系统进行了具体的设计，结合其实际需要，对其通信自动化系统、安全防范系统、综合布线系统等做了具体的设计，并对烟雾报警器进行了详细的理论探讨设计.
关键词智能住宅小区；通信自动化；安全防范；火灾检测
Abstract
Inthisthesis,throughsystematicstudying,discussingandanalyzingtheintelligentresidence'sdefinition,structure,requirementsanditsrelatedsystemdesign,theauthorconcludedthestatusanddirectionofintelligentresidence.
Firstly,theauthordiscussedallkindsofdefinitionsandstructuresinthefieldandbroughtforwardtheauthor'sdefinitionandstructurebasedontheauthor'sinvestigations.Whatthestructuresarerequiredconcretelybyusersatpresentbasedontheauthor'sinvestigations,andtheauthoranalyzedthereasonsandthetrendsofsuchastatusdeeply.Theauthordiscussedsomeproblemsinthebuildingofintelligentresidenceandputforwardsomeconstructressuggestions.Onthedesignofthesub-systemofintelligentresidence,onwhichtheauthordesignedtheauto-communicationsystem,PDSetcinconsiderationofitsconcreterequirements.
KeywordsIntelligentResidenceCommunicationAutomation
SafetySystemFireExamination
目 录
第1章 绪论
1.1 课题背景
20世纪末人类社会和经济发展的一个重要特征就是知识经济的到来，它带来了人类社会经济增长和生活方式的革命.住宅业是一个与社会经济、人们生活密切相关的行业.因此，21世纪的中国住宅业，应对知识经济时代新的产业发展趋势及特征给予充分的重视和全面的研究，以更加积极的姿态迎接知识经济的浪潮，从更高的起点推动中国住宅业的发展.知识经济对住宅业发展所产生的影响主要表现在以下几个方面：
（1）可持续发展将成为住宅业发展的主基调 可持续发展是当今国际社会普遍关注的一个世界性课题，也是我国在世纪之交所确定的重要的国家发展战略.坚持可持续发展是知识经济时代的重要特征之一，也是知识经济兴起的必然结果.知识经济的到来，一方面有利于缓解人类社会在工业经济占主导地位时期所造成的人口、生态、环境、资源危机；同时也借助于观念更新、科技进步和知识创新，为坚持可持续发展提供保障.
知识经济的到来，为住宅业的可持续发展注入了新的推动力.大量以知识经济为背景的现代住宅科技、节能以及配套技术的推广应用，使住宅业脱离传统的粗放型发展成为可能.绿色住宅、生态住宅、节能住宅、智能住宅等一系列围绕可持续发展而确立的住宅新观念将会得到更大范围的普及，住宅业的发展也将由此上到一个新的平台.
（2）科技的进步和观念的更新从多方面带动了住宅总体性能的革命 住宅业的发展进步程度，要看其最终产品----住宅的总体性能.知识经济和信息社会的到来，带动了整个社会文明以及生活观念的进步，从而也产生了对住宅性能新的定义和要求.现在住户对住宅要求也越来越高，不单单是要求工程质量、功能质量、环境质量、物业管理的服务质量，而且对整个住宅的人文环境、文化氛围、居住的舒适、便利、安全以及住宅智能化、对外信息联络等多方面的要求也在不断提高.
（3）信息技术进步引发的信息革命，使住宅业发展面临全面革新 知识经济时代，信息技术的革命使人们接受和获得信息的手段和频率有了飞速的发展.与此同时，信息对于经济发展的作用也上升到了新的层次.包括互联网在内的一系列先进信息传输手段的建立，使网络社会、信息社会离我们越来越近.这在潜移默化之中带动了人们的生活、行为方式的改变，也必将使住宅业突破传统意义上的发展模式，呈现出与整个社会网络化、信息化步伐相适应的全面改革.由此住宅智能化等课题也将伴随着这一变革而全面兴起.
（4）全球经济一体化将我国住宅业的发展直接纳入了世界经济大环境中 知识经济以及信息时代的到来，加速了全球经济一体化的进程，极大地缩小了国内和国外住宅业发展的空间距离.这将更有利于我们借鉴国外住宅业发展的先进经验和模式，吸纳国外先进的住宅规划设计以及管理思路，使国内的住宅业能够从一个较高的水平上继续向前发展.
我国加入WTO意味着中国的经济及产业将更加紧密地成为世界经济和产业的组成部分，这也将对我国住宅业的发展产生直接而重要的影响.就我国住宅业目前的情况来看，确实需要积极介入世界经济发展大环境中，加强行业的对外交流和合作，引进国外先进的住宅智能技术和住宅构件配件，加大新型建筑材料的筛选，采用和引进多个国家的住宅业技术，可以“踩着巨人的肩膀前进”.
（5）以知识、信息为决定性资源的时代特征启动了房地产企业的内部变革 人类社会经济的发展经历了农业经济、工业经济和知识经济三个阶段，其中每一个阶段的变革都对人类社会的进步产生了深远的影响.知识经济时代，以知识、信息为代表的无形资产地位逐步取代了实物资产，成为经济发展的决定性资源.
1.2 国内外智能住宅小区发展的概况
1.2.1 国际智能住宅的概况
80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器涌入住宅，人们开始称之为住宅电子化；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.90年代初，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“智慧屋”，在欧洲称为“时髦屋”.日本建设省在推进智能小区概念时，以住宅的总线技术为契机，提出了家庭总线系统概念（HomeBusSystem），邮政省与通产省于1986年组织日本电子机械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准委员会、并于1988年9月制定了HBS标准.1988年初又在通产省、邮政省和建设省三个部的支持下成立了日本住宅信息化推进协会，并提出对住宅区内所有住宅的信息管理采用超级家庭总线技术.
1990年左右，日本在幕张建立了一个高水平示范性的智能住宅小区.美国、新加坡也都建有基于EIA在1988年制定的智能化住宅系统及其通信标准----家庭总线的智能化住宅.
目前，欧美及日本一些发达国家，在推进智能住宅的智能化系统标准化的同时，注重“以人为本”、“节能为重”和“环境优先”等原则；并由功能出发，对住宅智能化以“舒适、安全、方便”为目标，对物业管理以“高效、周到、系统”为目标.
1.2.2 国内智能住宅小区的状况
（1）基本建设情况 我国是从八十年代末期引入了智能住宅小区的概念.国内第一个建成的智能住宅小区是江苏无锡鑫湖泰德新城，它在实现了住宅园林化的同时，还实现了住宅智能化.深圳首家智能住宅小区是中央花园，中央花园除电脑和数据通信端口与世界联网外，住户还可享受金融股票即时交易、网上购物、电子银行服务、远程教学及医疗系统等服务.
但是早期的智能住宅小区无论是从层次还是从技术含量来看，都比较初级.这种情况近年来有所改善.深圳市的“梅林一村”住宅小区采用“以智能住宅为基本单位、智能物业管理中心为中心节点、有线电视宽带网为数据传输媒介”的智能住宅小区系统模式，具有安全自动化、通信自动化和管理自动化等适合住户需要的功能.另外，还有邮电部试点开发的上海邮电二村智能住宅小区及在成都由西南交大科技发展有限公司开发的交大智能住宅小区.它们代表了几种不同的技术方式，可以说是现今中国实现小区智能化完整解决方案的典型模式.
（2）技术实现情况 对于智能住宅小区来说，要实现以上功能要有许多与之配套的技术及产品.可是据目前了解到的情况显示，国内在智能建筑方面的产品几乎是空白.
（3）国家政策 在九届全国人大三次会议上，朱镕基总理在政府工作报告中指出“住宅建设将成为国民经济的重要产业”，这标志着在今后较长一段时期内，住宅建设在国民经济中将占有重要地位.同时建设部也提出了住宅建设的目标，即在保证量的基础上有步骤地提高质的档次，并颁布了《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》.各地政府建设主管部门和房地产开发商也非常重视智能住宅小区的开发，并积极投入到工程和市场实践.比如深圳市政府统一规划提出了“八金工程”，要基本实现“三电一体”，“三线合一”.要求通过运用信息技术改善居住环境、强化物业管理，为居民提供安全、舒适、方便、设施配套的住宅小区.可以预见，随着我国综合国力的增强，人民生活水平的逐步提高，计算机使用的普及及小区智能技术的日渐成熟，智能技术应用于住宅及小区的做法将被逐步推广应用，并将最终成为一个新型小区是否完整的重要标志.
1.3 本文的主要内容
1.3.1 研究思路
通过对国内、外智能住宅及其小区建设的有关文献和资料进行分析和研究，结合我国在住宅小区建设当中存在的问题，我认为，要作好住宅小区智能化系统的设计与开发，必须明确以下几个问题[1]：
（1）为什么要进行住宅小区的智能化？
（2）正确理解智能住宅及其小区的内涵？
（3）住宅小区智能化系统如何去规划设计？
（4）住宅小区智能化系统怎么去实施？
1.3.2 本文所作的主要工作
从国外智能住宅及其小区建设的经验来看，称得上智能化的住宅及其小区应有以下特点：
（1）住宅内部具备完善的综合了安保防灾措施和为家居生活服务与管理的智能家居控制系统，住宅与小区和社会之间具有快捷、全方面的信息交换功能.
（2）小区内部具备完善的安保措施、全面的公用设备监控管理系统和信息网络系统，包括家庭保健和远程医疗与看护网络.
（3）小区的物业管理要“高效、周到、系统”，提供丰富多彩的文化娱乐生活，包括儿童教育、成人再培训等多层次的家庭和业余教育服务[2].
围绕上述内容，本文规划设计了小区智能化系统的基本模式.并对智能住宅小区中的通信自动化，综合布线，安防自动化等系统进行了分析.
第2章 住宅小区智能化的论述
2.1 住宅小区智能化的产生背景
住宅小区智能化的产生背景可以概括为技术的发展、政府的倡导和人们生活与工作的需求三个方面.
随着现代计算机技术、现代智能控制技术、现代网络通信技术和现代图形图像显示技术，即所谓的4C技术的历史性突破和在建筑中的应用，出现了智能建筑这一新兴产业.智能建筑的概念是美国人最早提出的，1984年1月美国在康涅耿格州的哈特福德市，建成了世界上第一座智能化大厦，该大厦采用计算机技术对楼内的空调、供水、防火、防盗以及供配电系统等进行自动化综合管理，并为大楼的用户提供语音、文字、数据等各类信息服务，使用户真正感到了舒适、方便和安全，引起了世人的关注.随后日本、德国、英国、法国等西方国家相继建造智能建筑，并取得了很大的发展.我国也从1990年开始发展智能建筑，尤其是近几年，互联网等信息技术在我国的迅速发展和应用，进一步推动了我国智能建筑的发展，智能建筑技术的应用，也从商务办公大楼向住宅及其小区方面发展.
检验一个国家的人民生活水平如何，很大程度上要看他们的居住条件，我国现在正在全面建设小康社会，而“住”又是人们生产生活的一个重要因素.其实从80年代末，我国居民住宅的建设标准就开始逐步提高，1994年建设部正式提出了小康住宅的概念并且推出了小康住宅设计的标准，不久，原国家科委和建设部又共同推进“2000年小康型城乡住宅科技产业工程”，要求以科技为先导，来提高城乡人民的住宅功能与质量，并将多学科性、多技术综合运用的智能化住宅定为住宅建设的发展方向.国家建设部住宅产业化办公室也于1999年1月召开了“住宅小区智能化技术论证研讨会”，其会议纪要指出：
要大力倡导住宅小区智能化的建设.随后相继出台了“国家康居示范工程智能化系统示范小区建设要点与技术导则”和“居住区智能化系统配置与技术要求”等文件.
随着人们生产办公条件的改善，人们对生活场所----家居环境的要求和观念正在发生着变化，居住的套型模式逐步由“起居型”向“功能型”过度，室内设计的要求也从单纯的物质空间向具有科技文化素养的精神空间转化.人们希望能够拥有一个高效、安全、舒适、便利的生活与休闲环境.
2.2 住宅小区智能化的内涵
智能住宅从本质上看属于智能建筑的范畴，是智能大厦向住宅和小型办公室的扩展和延伸，对此，本文从智能建筑的概念去对其分析.目前，关于智能建筑的定义，国内外学术机构主要有以下观点：
（1）美国智能建筑研究中心（AmericanIntelligentBuildingInstitute,AIBI）把智能建筑定义为：
通过优化建筑物的结构、系统、服务和管理4个基本要素以及它们之间的内在关系，来提供一个投资合理，又具有高效、舒适、便利的环境[3].
（2）欧洲智能建筑集团（TheEuropeanIntelligentBuildingGroup,EIBG）把智能建筑定义为：
创造一种可以使用户发挥最高效率，同时以最低保养成本，最有效地管理其本身资源的建筑[4].
（3）新加坡把智能建筑定义为：
智能建筑必须具备3个条件，一是具有保安、消防与环境控制等自动化控制系统，以及自动调节大厦内的温度、湿度、灯光等参数的各种设施，以创造舒适、安全的环境；二是具有良好的通信网络设施使数据能在大厦内流通；三是能够提供足够的对外通信设施与能力.
（4）我国《智能建筑设计标准》（GB/T50314—2000）把智能建筑定义为：
是以建筑为平台，兼备建筑设备、办公自动化及通信网络系统，集结构、系统、服务、管理及它们之间的最优化组合，向人们提供一个安全、高效、舒适、便利的建筑环境[5].
尽管国内、外对智能建筑有着多种定义，尚不能统一，但通过对上述几种定义的分析，还是能够比较清晰地理解智能建筑概念的内涵，也就是说：
智能建筑是利用系统集成方法，将智能型计算机技术、通信网络技术、信息技术与建筑艺术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的管理和对使用者的信息、服务及其与建筑的优化组合，所获得的投资合理、适应信息社会发展的需要并且具有安全、高效、舒适、便利和灵活特点的建筑物.
智能化住宅与智能建筑一样，也是为了适应现代信息化对建筑功能、环境和高效管理的要求，在传统建筑物基础上发展起来的.但由于二者使用对象的不同而又略有不同.一般认为，智能住宅构成的基本思路是利用家庭布线系统实现对住宅内部设施及接口部分装置进行高效控制和管理，并最终与住宅外部环境相连接.它的智能性就在于能够自动地处理部分事件和与外界的信息交换，以此来响应用户的各种要求，从而为用户营造一个安全、舒适、便利和富有创造力的家居新模式.这里所谓的家居新模式可以这样理解：
（1）高度的安全性（防火、防盗、防爆等安全防范）；
（2）高品质的生活环境（冷热水、空调及室内空气品质）；（3）足够、便利的通讯设施（电话、传真、计算机网络）；（4）完备的信息设备（CATV、STV、图文教育电视、双向购物电视）；（5）设备与家用电器自动化、远程遥控化（家用电器、空调照明、电视、音响、消防保安器材等）.与普通住宅相比，智能住宅更注重满足人们的个性化需求，体现了“以人为本、方便快捷、环境优先”的要求.
智能住宅是智能住宅小区的必要组成部分，住宅的智能化是智能化小区得以正常运行的前提之一，也就是说：
除了满足以上人们最基本的居住要求外，小区还必须满足教育、娱乐、健身、储物、停车等多项要求.整个小区的智能化应有下列特点：
（1）实行的是对整个小区的信息处理，而不是仅仅个别部位.
（2）立足点是通过对小区内的机电设备进行有效控制，进而达到高效管理.
（3）将小区智能化的程度从“反应”提升到“适应”.
（4）小区管理应具备专门的信息处理功能和相应的数据库.
由以上特点我们可以总结出小区智能化的概念为：
住宅小区智能化是在住宅小区内综合采用目前国际上最先进的智能建筑4C技术，即现代计算机技术（Computer）、现代通讯技术（Communication）、现代控制技术（Control）、现代显示技术（CRT）[6]，通过有效的传输网络，建立一个由小区综合信息服务与物业管理中心、小区局域网和家庭智能化系统组合的三位一体的“小区服务与管理集成系统”，为住宅小区的服务与管理提供高技术的智能化手段，以期实现快捷、高效的超值服务与管理.
2.3 住宅小区智能化系统的组成
住宅小区智能化系统主要是由安全防范、管理与监控和信息网络这3大系统组成，其中安全防范系统主要包括住户安防子系统和小区安防子系统；管理与监控系统是智能化住宅小区的核心内容，主要包括三表远传抄收系统、机电设备控制系统、车辆出入与停车管理和紧急广播与背景音乐等系统；信息网络系统主要包括语音网、数据网、视频网和控制网[7].
其系统功能框图如图2-1所示.
宽
带接入网
图2-1 住宅小区智能化系统功能框图
2.3.1 安全防范系统
安全防范系统智能化是住宅小区智能化的最基本功能之一，也是实施智能化最基本的出发点.住宅小区安全防范系统应是一种多层次、立体化的安防系统，要以小区报警指挥中心为中枢，以住宅联网报警子系统、客访对讲子系统、小区周边防范子系统、进出口控制子系统、闭路电视监控子系统、保安巡更子系统、消防报警以及联动子系统等为主构成.应将安防监控、管理、报警及其处理融合成一体化，各子系统要既可独立工作，又可通过计算机实现联动控制.系统中任一子系统发生故障，均不应影响整个安防系统的正常运行.各子系统的功能分析如下：
（1）闭路电视监控子系统. 由于住宅小区采用全封闭结合开放出入通道的管理方式，所以应对行人、车辆出入口、公共场所、小区死角、汽车库、无人值班的设备房等处安装摄像机加以监控，摄像机的视频信息通过视频线传送到小区管理中心.重要部位的摄像监控点应实行24小时不间断监控，在小区管理中心应设置闭路电视监控屏，其电视监视器进行巡回监视和重点监视，电视监视器也可以通过画面分割器同时监视4~6个摄像机的情况，当某处报警时，摄像机自动对准出事点进行监视录像.
（2）周边防越报警子系统. 由于小区周界长、范围大、保安人员不可能对整个周界时刻进行防范与监视，为了防止不法分子翻越侵入小区，在小区周界设置红外对射探头，监视小区周界动态，一旦有人侵入，小区保安中心的控制器可自动报警，并显示警情发生的地点，以便及时处理.
（3）电子巡更子系统. 为了保证小区管理中心全面、准确了解小区的安全信息，及时处理异常情况，加强对保安人员定时巡视工作的监督管理，在小区内设置巡更点，保安人员按规定访问巡更点，并记录该点的情况，待巡完各点，小区管理中心可读取巡更资料并进行整理汇总.
（4）客访对讲子系统. 该系统主要是为了防止不法之徒伪装敲门强行入室，该系统由管理员主机、门控器和住户可视对讲机组成.楼门平时总处于闭锁状态，本楼人员可通过指纹识辨或密码自由出入大楼，当有客人来访时，客人需在楼门外的客访对讲机的键盘上输入欲访住户的房间号，系统就会自动呼叫被访住户的安全对讲机，主人通过安全对讲分机与来访者进行双向通话或可视对讲，通过来访者的声音或图像确认来访者的身份，在确认安全的情况下，住户的主人按下对讲分机上的电子开锁控制按钮，开门信号则通过门禁总线和门控器将楼门上的电子锁打开，客人进门后，自动闭门器又将楼门关闭.住宅小区物业管理部门的保安值班室通过小区安全对讲管理主机，可以对小区内各住宅楼安全对讲系统的工作情况进行监视.若有住宅楼入口门被非法打开或安全对讲机与线路出现故障等，小区安全对讲管理主机可发出报警信号并显示报警的内容及位置.小区物业管理部门与住户和住户与住户之间可以用该系统相互进行通话，如：
物业管理部门向住户通告一些信息或住户向物业管理部门通告其对住宅设施进行维修等.
（5）住宅报警、求助子系统. 为了确保住户的人身与财产的安全，除小区保安系统外，还的设置室内安防系统，其主要是通过设置在门窗隐蔽处的门磁开关、阳台内的瀑布型红外探测器、厨房里的煤气探测器、主卧室和卫生间内的紧急呼救按钮、客厅内的红外/微波双鉴探测器等感知器件，然后通过家庭智能控制器集中监控并自动处理警情.
2.3.2 小区管理与设备监控系统
住宅小区物业管理与设备监控系统是智能小区的核心内容，它实现了对小区人流、物流、财流的高效管理.该系统主要有以下几个子系统组成.
（1）三表自动远传抄收子系统. 该子系统一般由管理中心计算机、家庭智能控制器、数据采集器、计量表构成，利用现场总线技术将分散的各户三表连成网络，实现管理中心的统一抄收，并将各户各表数据的录入、费用计算告知用户，避免了入户抄表扰民等不安全因素的发生.
（2）车辆出入、停车管理子系统. 采用停车场自动收费系统，不仅能提高管理水平，同时也是车辆出入安全保障的一个措施.该系统一般以免接触感应式IC卡对车辆出入进行检测与计时收费等管理.
（3）紧急广播与背景音乐子系统. 小区优雅的环境总是有优美的音乐相应生辉，为此在小区广场、中心绿地、组团绿地、道路交汇口等处设置防水音箱，在地下停车场设置火灾广播扬声器，由管理中心广播控制主机集中控制，在节假日及特定时间播放音乐.在发生紧急事件时
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