无线智能家居.docx
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无线智能家居
Xxxx项目
无线智能家居系统
方
案
设
计
2017年11月
深圳市克耐克科技有限公司
©1995-2017CNAECCorporation
一、智能家居概述
1.1、起源
智能家居的概念起源很早,1984年美国联合科技公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康涅狄格州哈特佛市的CityPlaceBuilding时,出现了全世界首栋智能型建筑。
随后在北美、欧洲、澳大利亚及东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案,提出的智能家居方案主要功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等。
其主要是通过互联网技术将家中的各种设备(如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、影音服务器、影柜系统、网络家电等)连接到一起,提供家电控制、照明控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。
与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,提供全方位的信息交互功能。
1.2、国内现状
智能家居在中国的发展经历的四个阶段,分别是萌芽期、开创期、徘徊期、融合演变期。
萌芽期/智能小区期(1994年-1999年)
这是智能家居在中国的第一个发展阶段,整个行业还处在一个概念熟悉、产品认知的阶段,这时没有出现专业的智能家居生产厂商。
开创期(2000年-2005年)
国内先后成立了五十多家智能家居研发生产企业,主要集中在深圳、上海、天津、北京、杭州、厦门等地。
智能家居的市场营销、技术培训体系逐渐完善起来。
徘徊期(2006-2010年)
2005年以后,由于上一阶段智能家居企业的野蛮成长和恶性竞争,给智能家居行业带来了极大的负面影响,有许多家智能家居生产企业退出了这一市场,各地代理商结业转行的也不在少数。
许多坚持下来的智能家居企业,在这几年也经历了缩减规模的痛苦。
正在这一时期,国外的智能家居品牌却暗中布局进入了中国市场,而活跃在市场上的国外主要智能家居品牌都是这一时期进入中国市场的,如霍尼韦尔、施耐德等。
融合演变期(2011-2020年)
进入2011年以来,市场明显看到了增长的势头,而且大的行业背景是房地产受到调控。
智能家居的放量增长说明智能家居行业进入了一个拐点,由徘徊期进入了新一轮的融合演变期。
接下来的五到十年,将是智能家居行业发展极为快速,但也是最不可琢磨的时期,由于住宅家庭成为各行业争夺的焦点市场,智能家居作为一个承接平台成为各方力量首先争夺的目标。
谁能最终胜出,我们可以作种种分析,但最终结果,也许只有到时才知。
但不管如何发展,这个阶段国内将诞生多家年销售额上百亿元的智能家居企业。
1.3、标准
美国电子工业协会于1988年编制了第1个适用于家庭住宅的电气设计标准,即《家庭自动化系统与通讯标准》也有称之为家庭总线系标准(HBS)。
我国也从1997年初开始制定《小康住宅电气设计(标准)导则》(讨论稿)。
在《导则》中规定了小康住宅小区电气设计总体上应满足以下要求:
高度的安全性,舒适的生活环境,便利的通讯方式,综合的信息服务,家庭智能化系统。
同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化和通讯与网络配置等方面提出了三级设计标准,即:
第一级为“理想目标”,第二级为“普及目标”,第三级为“最低目标”。
二、设计原则
智能家居又称智能住宅。
通俗地说,它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通讯技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。
衡量一个住宅小区智能化系统的成功与否,并非仅仅取决于智能化系统的多少、系统的先进性或集成度,而是取决于系统的设计和配置是否经济合理并且系统能否成功运行,系统的使用、管理和维护是否方便,系统或产品的技术是否成熟适用,换句话说,就是如何以最少的投入、最简便的实现途径来换取最大的功效,实现便捷高质量的生活。
为了实现上述目标,智能家居系统设计时要遵循以下原则:
2.1、实用性便利性
智能家居最基本的目标是为人们提供一个舒适、安全、方便和高效的生活环境。
对智能家居产品来说,最重要的是以实用为核心,摒弃掉那些华而不实,只能充作摆设的功能,产品以实用性、易用性和人性化为主。
我们认为在设计智能家居系统时,应根据用户对智能家居功能的需求,整合以下最实用最基本的家居控制功能:
包括智能灯光控制、电动窗帘控制、防盗报警、智能门锁、整合楼宇对讲、家电控制等,同时还可以拓展诸如多媒体信息服务、社区平台服务等服务增值功能。
智能家居的控制方式很丰富多样,比如:
本地控制、遥控控制、集中控制、手机远程控制、感应控制、网络控制、定时控制等等,其本意是让人们摆脱繁琐的事务,提高效率,如果操作过程和程序设置过于繁琐,容易让用户产生排斥心理。
所以在对智能家居的设计时一定要充分考虑到用户体验,注重操作的便利化和直观性,最好能采用图形图像化的控制界面,让操作所见即所得。
2.2、系统可靠性
智能家居系统若设计时采用不成熟的技术,不可靠的设备,一些细小的失误或技术上潜在的问题将会带来不可估量的损失,甚至灾难性的后果。
因此,我们认为可靠性是系统设计中需首先考虑的因素。
设计时必须选用可靠的设备,成熟的技术,以保证系统的可靠性。
2.3、技术和设备的先进性
系统的先进性应是住宅现代化的基本特征,也是系统可靠性的保证。
同时先进的系统设计也是灵活性、兼容性和可扩充性的保证,系统设计时,在保证其安全可靠的前提下,尽可能选用当今世界先进的技术。
2.4、经济性原则
最大限度的节省投资是对系统设计的基本要求,也是我们工程设计的一个基本目标,本着用户至上的原则,在选择系统结构及选购系统设备时,我们尽量选择性能价格比高及售后服务有保障的设备和供应商,而不是盲目追求名牌与时髦。
2.5、系统的弹性和扩展性
整个系统应具有扩展功能。
随着技术的不断进步,经济形势的进一步好转和使用管理的要求,原来建立的系统的容量和功能上经过若干年后,往往都不能满足发展的需要,扩展系统规模几乎是必须的。
因此,在设计中重点考虑系统应有较强的扩展功能,并留有一定余量。
三、设计依据
克耐克智能家居系统依据中华人民共和国公共安全行业标准、智能建筑行业标准及企业标准等进行设计;设计涉及的所有设备和材料,除专门规定外,均依照下列标准规范进行设计,制造、检验和试验。
Ø《全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则》
Ø《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008
Ø《国家公共安全行业标准》GB50198-2011
Ø《楼宇对讲电控防盗门通用技术条件》GA/T72-2005
Ø《智能建筑设计标准》GB/T50314-2006
Ø《中国建筑电气设计规范》GBH115-83
Ø《工业企业通信设计规范》GBJ42-81
Ø《安全防范工程程序与要求》GA/T75-94
Ø《防盗报警控制器通用技术条件》GB12663-2001
Ø《安全防范系统通用图形符号》GA/T74—2000
Ø《智能建筑工程质量验收规范》GB50339-2003
Ø《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
Ø《信息技术设备的安全》GB4943-2009
Ø《联网型可视对讲系统技术要求》GA/T678-2007
Ø《民用闭路监视电视系统工程技术规范》GB50198-2011
Ø《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ232—82
Ø《低压配电装置及线路设计规范》GBJ54—83
Ø《以太网10BASE-T标准》IEEE802.3
Ø《以太网100BASE-T标准》IEEE802.3U
Ø《家居布线标准》TIA/EIA570-A
Ø《五类布线标准》ANSI/TIA/EIA568B
4、关键技术
克耐克无线智能家居系统采用国际领先的Zigbee无线组网技术,将智能家居所涵盖的各种设备等组成通讯组网,用户可以通过PC机、手机、遥控面板以及互联网通信终端等方式,随时随地了解家中的实时信息,亦可通过远程完成对家里各种设备的控制。
4.1、ZigBee技术说明
ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。
主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
蜜蜂在发现花丛后会通过一种特殊的肢体语言来告知同伴新发现的食物源位置等信息,这种肢体语言就是ZigZag行舞蹈,是蜜蜂之间一种简单传达信息的方式。
借此意义ZigBee作为新一代无线通讯技术的命名。
在此之前ZigBee也被称为“HomeRFLite”、“RF-EasyLink”或“fireFly”无线电技术,统称为ZigBee。
简单的说ZigBee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。
ZigBee数传模块类似于移动网络基站。
通讯距离从标准的75m到几百米、几公里,并且支持无限扩展。
ZigBee是一个由可多到65535个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台,在整个网络范围内,每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信,每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。
每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象,例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控,还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。
除此之外,每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内,和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。
4.2、ZigBee技术特点
(1)低功耗:
由于ZigBee的传输速率低,发射功率仅为1mW,而且采用了休眠模式,功耗低,因此ZigBee设备非常省电。
据估算,ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间,这是其它无线设备望尘莫及的。
(2)成本低:
ZigBee模块的初始成本在6美元左右,估计很快就能降到1.5—2.5美元,并且ZigBee协议是免专利费的。
低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。
(3)时延短:
通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短,典型的搜索设备时延30ms,休眠激活的时延是15ms,活动设备信道接入的时延为15ms。
因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。
(4)网络容量大:
一个星型结构的ZigBee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备,一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络,而且网络组成灵活。
(5)可靠:
采取了碰撞避免策略,同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙,避开了发送数据的竞争和冲突。
MAC层采用了完全确认的数据传输模式,每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。
如果传输过程中出现问题可以进行重发。
(6)安全:
ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能,支持鉴权和认证,采用了AES-128的加密算法,各个应用可以灵活确定其安全属性。
五、系统说明
克耐克智能家居系统是以家为平台,融入智慧家庭的相关控制功能,主要包括智能家居功能、安防报警功能、可视对讲功能等。
智能家居控制系统包含对居室内机电设备、灯光、窗帘、家电、可视对讲系统等的集成和控制和室内外环境监测系统。
机电设备(如空调)、灯光、窗帘、电视等设备通过专门设置的控制器,结合区域场景设置采取相应的动作,以达到满足需求的控制。
个性化场景设置:
用户可根据个人喜好添加和设置不同场景和模式,比如离家模式、就寝模式、起夜场景、回家模式等,可编程控制不同位置的灯具、照明亮度、照明色彩等。
场景设置的应用带来不俗表现,除操作便捷可靠外,还有:
(1)节约电费支出:
可节约20—40%的电费;
(2)无需频繁更换灯具:
采用软启动方式缓解开灯电流,对灯具进行保护,有效延长灯具使用寿命;
(3)延长开关寿命:
非接触式控制方式大大延长开关寿命;
(4)节约照明布线成本:
智能无线多联控开关省去众多布线材料成本;
(5)施工周期极短:
智能开关与传统开关安装方式一致,加大缩短施工时间。
克耐克智能家居中安防功能、可视对讲功能等通过智能家居控制系统在不同区域,对不同设备的控制终端(无线/有线触摸屏、操控面板等)对该系统进行设置,布/撤防、应答呼叫等操作。
家庭安防报警主要包括紧急、燃气、烟雾、红外、门磁、幕帘、玻璃破碎等报警防区,可根据实际需求选配不同防区,可通过克耐克室内智能终端自定义不同防区和不同自定义场景,可设定在家模式、夜间模式、离家模式、布防模式、撤防模式等,可自动生成和保存安防日志。
不同的安防模式对应其设定的相关探测防区的启动或关闭。
(1)全面性——家中每个可能被入侵的场合都能得到保护。
(2) 前瞻和实用性——安全防范系统能在入侵之前实施报警,防止闯入事件的发生。
并要求操作简便,环节少,易学。
(3)系统性——安全防范系统在案情发生时,除能自身报警外,必须及时传到在外的主人和小区的保安,并可以即时上报当地公安报警中心。
(4)可靠性——安全防范系统所设计的结构合理、产品经久耐用、系统是可靠。
(5)投资性价比高------安全防范系统投资或造价控制在适当的范围,保证性能稳定的前提下,尽可能降低成本。
六、系统特点
克耐克智能家居整体解决方案是以家为平台,融入智慧家庭的相关控制功能,旨在打造舒适、温馨、便捷的现代家居生活体验。
克耐克智能家居系统实现了家庭系统(可视对讲系统、安防报警系统、机电控制系统等)与外部网络/云的通讯,解决了传统智能家居系统使用的瓶颈技术,通过ZigBee技术省掉了繁琐的布线,进一步实现远程控制等,让人通过一部手机、一台Ipad等进行远程操控。
6.1、兼容性强
克耐克智能家居系统采用国际通行的Zigbee无线通讯技术,具备扩展性强特点,能够嵌入各种家居设备。
他的每个网络端口可以最多接入6.5万个端口,可应用范围及其拓展功能极为广泛。
智能开关面板配有干接点拓展接口,可外接所有厂家的机械控制面板,当某个面板开关出现故障,用户可以自行到市场上购买安装。
满足使用的便利性。
6.2、扩展性强
克耐克无线智能家居系统采用ZigBee无线组网方式,当空间发生改变时,无需破坏原有线路,就可实现新增区域的智能家居控制。
当某一区域的设备出现故障时,不影响其他设备的正常使用,设备间偕同工作又互不干扰。
系统的扩容性得到极大满足。
当代住宅花园小区的销售大部分为精装修户型,不同的用户可能根据自己的需要对住宅空间进行局部的改变,如改造儿童房或是隔出书房、增设保姆房等,多数智能家居产品采用集中控制的方式对所有家中的设备进行管控。
在住宅空间改变时,所有新增智能设备必须重新布管走线到管理主机,用户必须对整条控制线路进行重新布管布线,势必破坏住宅的装修,为此业主会支付更多费用。
采用无线智能家居系统就很好的避免了类似问题的发生,在不需要重新布管走线的前提下,完美解决此类扩展性的需求。
6.3、安全性高
克耐克智能家居系统采用ZigBee信号双向反馈原理和模拟双切开关的方式,可以同步侦测目前回路灯光之ON/OFF状态,并且可以与传统的开关面板彼此互联控制。
这项独特功能为智能家居系统提供了最佳的安全保障。
为其他智能控制系统所不能媲美,可以彻底解决系统使用中的故障维修问题。
ZigBee无线组网技术其安全性源于其系统性的设计;
采用AES加密(高级加密系统),严密程度相当于银行卡加密技术的12倍;
ZigBee采用蜂巢结构组网,每个设备均能通过多个方向与网关通信,网络稳定性高;
ZigBee网络容量理论节点为65300个,足够满足家庭网络覆盖需求,即便是智能小区、智能楼宇等仍能全面覆盖;
ZigBee具备双向通讯的能力,不仅能发送命令到设备,同时设备也会把执行状态反馈回来,这对终端使用体验至关重要,尤其是安防设备,倘若你点击了关门,却不知道门是否真的已经锁上,将会带来多大的安全隐患。
6.4、多元化控制
手动和自动相结合:
当下房屋户型结构和智能家居系统布线的复杂性,业主特别是家中的老人和小孩无法快速适应现代化的智能控制设备习惯。
克耐克智能家居系统根据对中国传统用户使用习惯的分析,结合现代智能家居产品的技术特性,设计原理采用在原有手动控制各种设备的基础上,导入现代化的自动控制、远程控制,并使之完美融合。
用户可以通过智能终端来轻松实现对家里各种安防报警设备、家电设备等的控制,同样也可以通过传统的开关按键来对这些设备逐一控制。
系统用现代化集中管理的方法,将灯光照明、影音剧院、家庭安防报警、空调温度、电器控制、安防门禁、可视楼宇对讲、远程监控等控制系统集中控制,功能真正做到AllInOne。
为人们提供“安全、舒适、便捷、高效、节能”的全新生活体验。
多途径控制相结合:
克耐克无线只能家居系统在很大程序上,通过使用者感受和操控体现了智能之处。
用户可以通过智能面板、智能数字终端或者感应器触发相应的设备,实现本地的操作控制;用户也可以过网络、手机/pad等APP方式,实现异地的操作控制。
克耐克智能家居的远程控制只要连接外网就可以使用远程控制。
七、系统功能
7.1、功能概述
克耐克智能家居系统功能主要包括智能可视对讲功能、智能灯光控制功能、电动窗帘控制功能、环境监测功能、家电控制功能、家庭安防报警功能、监看视频功能、智能门锁功能。
功能示意如下图
7.2、智能可视对讲功能
克耐克E800智能.云对讲系统秉承了CNAEC
产品一贯的优质传统,结合克耐克二十来年的专业楼宇对讲研发经验的,集众多特色功能于一体的智能小区管理平台。
方案设计采用CNAEC克耐克E800智能.云对讲系统,该系统是基于Android系统研发的一套将智能家居控制系统与网络应用进行有效结合的新型智能家居系统。
主要集可视通话、监看视频、开锁、免打扰功能、呼叫管理中心、户户对讲、户户可视对讲、人脸识别、IP监控、信息接收和查询、留影留言功能、多媒体影音播放功能、智能家居控制功能、电梯联动控制、一键呼梯、远程控制、手机APP等功能于一体。
7.3、智能灯光控制功能
智能灯光控制系统可实现软启功能,调节灯光亮度,最终达到指定亮度,也可自由设定灯光场景,在需要时实现预先设定好的灯光模式效果,如:
全开模式、全关模式、自定义的组合灯开/关模式(用户可根据实际情况,对所需的场景灯设置场景,进行控制)等;如需在特定时间照明,可利用定时装置和传感装置控制系统,在合适的时间提供合适的照明。
如采用RGB可调色灯,则可在操作界面进行颜色设定。
7.4、电动窗帘控制功能
业主安装电动窗帘,不论是对开窗帘还是单开窗帘均可以实现电动拉开、闭合、任意中间位置暂停等。
电动窗帘还支持断电手拉,当家中断电时,可以通过手动拉开窗帘。
还可以配合灯光和音乐联动,达到舒适的智能体验。
7.5、环境监测功能
业主可在所需的地方安装环境监测相关感应器,如温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器等,通过操作界面显示相关数据。
7.6、智能家电控制功能
系统通过协议的对接和红外码的学习,能够灵活的控制家中的所有红外设备。
您用手机就可以控制家里空调的开启,温度的加减,控制电视的开关,频道音量的加减。
还能联动其他的系统。
例如:
当您开启观影模式时,电视会自动打开,灯光调暗或者关闭,窗帘缓缓关上,背景音乐打开。
所有动作一步到位,无须一步步去处理操作,给您带来智能化的便利。
7.7、家庭安防报警功能
家庭安防报警功能主要是通过业主加安装的各类探测器实现,探测器主要包括红外、门磁、烟雾、燃气、紧急、玻璃破粹、幕帘等。
厨房安装烟雾探测器,对厨房的烟雾进行浓度探测,当浓度达到一定程度,设备就会发出警报声响并报警;厨房安装燃气探测器,对厨房的燃气进行浓度探测,当浓度达到一定程度,设备就会发出警报声响并报警。
客厅安装红外、幕帘,业主外出布防情况下,只要有人员经过触发报警并报警。
门窗安装门磁、玻璃破碎,在布防模式下,门窗已开启就会触发报警。
家里有成员出现紧急情况下,按紧急按钮,会触发报警。
所有报警信息会发送至小区监控中心,同时推送信息至手机APP客户端。
7.7、监看视频功能
智能家居终端可以监看IP摄像机信号,您可以使用它随时查看周边情况,多方位监视和防御不法分子入侵,给您更加安全自在的享受。
7.8、智能门锁功能
传统的智能门锁通常只有指纹、密码、刷卡及钥匙开锁功能,克耐克智能门锁系统在此基础上,利用互联网和Zigbee技术,结合云服务器、智能手机、家庭网关和zigbee终端,不仅仅可以实现远程开锁和信息管理功能,还可以实现开锁权限管理和防盗报警功能,从而大大提高了智能门锁的可控性和安全性。
信息推送:
正常开锁信息可通过APP发送至手机,让您知道是谁什么时候开的门,谁什么时候已到家。
推送的信息可自由开启或屏蔽。
防胁迫报警:
独特报警指纹和密码设计,能在被胁迫开门时,用专用的报警指纹或密码可在正常开门的同时悄悄发出报警信息至小区管理中心,并推送报警信息至预设定的相关人员。
权限管理:
独特的所系统权限设计,一套锁系统由一把主锁几把副锁组成,主锁能对副锁进行权限管理,根据业主使用要求,在规定的时间段开启和关闭哪几把副锁,灵活和安全的使用智能门锁。
副锁也能通过明亮的图案设置密码开启,方便家中老人小孩使用。
小区图片
八、项目概况
九、设计说明
9.1、入户门
安装设备:
智能门锁、门磁
说明:
业主可通过智能门锁的密码、指纹、感应卡、手机APP等开门;
门磁安装于门活动扇和固定扇之间,需门在打开一定时间内进行撤防。
9.2、入户玄关
安装设备:
红外探测
说明:
红外探测器,在布防状态下,有人闯入将触发安防报警,如是家人需在一定时间内进行撤防;
9.3、客厅
安装设备:
可视对讲终端、红外转发器
说明:
通过可视对讲终端,可以可视/对讲/开锁功能,可以控制智能锁、智能家居等配套设备;
安装一个红外转发器,主人可以通过可视对讲终端以及手机APP控制家中的电视、空调等家用电器。
9.4、卧室
安装设备:
紧急按钮、智能插座、
说明:
紧急按钮用于紧急情况是触发报警;
智能插座可根据需要,提前设定好时间定时开/关该插座电源。
9.5、厨房
安装设备:
烟雾探测器、燃气探测器、水浸探测器
说明:
烟雾探测器对厨房的烟雾浓度进行监测,如监测浓度超过预设值,则声光报警,发消息至监控中心,并推送消息至业主手机APP;
燃气探测器对厨房的燃气浓度进行监测,如监测浓度超过预设值,则声光报警,发消息至监控中心,并推送消息至业主手机APP;
水浸探测器对厨房的水位高度进行监测,如监测到水溢出,发消息至监控中心,并推送消息至业主手机APP;
9.6、其它说明
可视对讲终端使用超五类网线,连接至楼层交换机;
智能触控面板/智能插座采用零火布线方式(由强电施工布线);
电动窗帘电机安装处需留电源;
红外探测器、烟雾探测器、燃气探测器,需预留电源线。
十、推荐配置清单
十一、主要设备及参数
11.1、智能可视终端(室内可视分机)
功能说明:
智能彩色终端(安卓型)
彩色可视对讲、开锁、10.1吋高清液晶屏、可高清1080P、专业自定义防区报警、信息发布、留影留言、户户可视通讯、智能家居控制、电梯控制、一键呼梯、信息服务、Wifi模块、ZigBee数据交互、智能网关等。
外观说明:
电容触控屏、钢化玻璃面板、金属电镀边框、高光倒角
技术参数:
显