第1章-智能家居概述PPT课件.pptx
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1、物联网技术应用智能家居主编 刘修文副主编 徐玮参编 马宇平、杨玉鸿、俞建、张国峰、何颖峰等机械工业出版社机械工业出版社 2022-4-171物联网技术应用智能家居 第1章 智能家居概述2022-4-172 本章要点本章要点 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。2022-4-173 1.1 1.1 智能家居的起源智能家居的起源 1.1.11.1.1智能家居在国外的发展智能家居在国外的发展 智能家居的起源可从智能家居的起源可从19841984年年1 1月算起,当月算起,当时美国联合科技公司将
2、建筑设备信息化、整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合化概念应用于美国康涅狄格州(Connecticut)Connecticut)哈特福特市(哈特福特市(HartfordHartford)的)的一幢旧金融大厦进行改建时,采用计算机系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。于是出现了公认报资料等方面的信息服务。于是出现了公认的世界第一幢的世界第一幢“智能建筑智能建筑”,从此也揭开了,从此也揭开
3、了全世界争相建造智能家居的序幕。全世界争相建造智能家居的序幕。2022-4-174 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。2022-4-1752022-4-176 1.1.21.1.2智能家居在国内的发展智能家居在国内的发展 我国智能家居的发展经历了我国智能家居的发展经历了4 4个阶段,分个阶段,分别是萌芽期别是萌芽期/ /智能小区期、开创期、徘徊期、智能小区期、开创期、徘徊期、融合演
4、变期。融合演变期。 1 1萌芽期萌芽期/ /智能小区期(智能小区期(19941994年年-1999-1999年)年) 2 2开创期(开创期(20002000年年-2005-2005年)年) 3 3徘徊期(徘徊期(2006-20102006-2010年)年) 4 4融合演变期(融合演变期(2011-20202011-2020年)年)2022-4-177 1.1.31.1.3智能家居的发展趋势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 2022-4-178 1.2 1
5、.2 智能家居的基本概念智能家居的基本概念 1.2.1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、遥控控制以及可编程定时控制等多种功能和手段。如下图所示。2022-4-1792022-4-17101.2.21.2.2数字家庭数字家庭数字家庭也称智慧家庭,它是指以家庭为中心,连结家庭数字家
6、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;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
7、数字家庭的防盗设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不仅限于家庭娱乐和家居控制( (比如开关、灯光、温湿度控比如开关、灯光、温湿度控制等制等) ),还应该包括能源、医疗、安防、教育等,各种家庭,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。机能几乎无所不包。2022-4-1711 1.2.3家庭自动化 家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
8、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。2022-4-1712 1.2.4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信息的家电产品,都可以称之为信息家电。2022-4-1713 1.2.5网络家电 网络家电是将普通家用电器利用数字
9、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。2022-4-17141.2.6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。2022-4-17151.2.7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及各种家用电器能通过智能家庭网络自动发现、智能共
10、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。2022-4-17161.2.8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息进行分析处理,从而提升人
11、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。2022-4-17172022-4-17181.2.9云计算 云是网络、互联网的一种比喻说法,云计算(Cloud Computing)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。云计算环境下数据中心管理如下图所示2022-4-17192022-4-17201.3智能家居的特征 智能家居是人们的一种居住环境,让家庭
12、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。2022-4-17211.3.1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
13、同时打开。2022-4-17221.3.2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。2022-4-17231.3.3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
14、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。2022-4-17241.3.4功能扩展性 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。随着国家“十二五”规划制定以及电信网、计算机网和有线电视网三网融合的快速发展,物联网的普及应用,智能家居也在加快脚步发展。智能家居的功能扩展性表现在为满足不同类型、不同档次、不同风格的住宅用户的需求,智能家居的控制主机的软件系统可在线升级,控制功能也可不断完善。除能实现智能灯光控制、电器控制、安防报警、背景音乐、视频共享、门窗控制和远程
15、监控外,还可实现自动浇花扫地,老人小孩防护,宠物喂食、紧急电话求助等。2022-4-17251.3.5系统可靠性 智能家居的系统可靠性主要表现在智能中心控制主机是基于互联网+GSM移动网双网平台设计,双网设计大大提高了系统的可靠性,即使在某些互联网网速低或不稳定的地方使用也不会影响系统的主要功能。智能家居系统采用射频(RF)、ZigBee技术、无线宽带(Wi-Fi)、传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)等协议进行数据传输,通过无线方式来发送指令。灯光、窗帘、电器控制采用RF传输命令,进行集中监视和控制。2022-4-17261.4智能家居相关技术 智能家居是一个完整的智能化、自动化、网络化
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