智能家居控制技术及应用第1章-无线传感网络课件.pptx

1、智能家居控制技术及应用第1章 无线传感网络2 2 本书系统地讲述了智能家居控制技术的基础知识、关键技术、实训操作注意事项及相关理论，如RFID技术、无线传感器网络技术、智能信息处理技术等，深入探讨和分析了智能家居中门禁系统、家电控制系统、安防预警系统等方面的关键应用技术。在本书中，读者不仅能够对智能家居行业有比较清晰的了解和认识，还能够结合案例进行各个子系统的实训，更加深入地了解和研究新一代的信息技术在智能家居领域的应用。本书可作为物联网工程专业及其他相关专业的中高职学生和智能家居爱好者学习参考用书，同时对相关科学领域的科技工作者和工程技术人员也有重要的使用和参考价值。本书配套的素材资源有：出

2、厂试验箱hex文件、实训hex文件、上位机部分的配置和实验工具，配套的安卓应用安装包、必要的硬件驱动及实验微课视频。内容简介l 智能家居系统综述l 初识无线传感器网络l 智能家居感知与控制系统常 用技术简介3 3l 典型智能家居案例l 智能家居系统综述4 4智能家居的概念u 智能家居（Smart Home）是以人们的住宅为平台，将计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术等先进的技术与家居生活有关的各种设备有机地结合在一起，让家庭的日常事物处理更加简单高效，智能家居是集系统、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，提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅。5

3、 5智能家居的前世今生u 1984年智能大厦开始投入使用，智能大厦第一次出现在人们的视野中，成为当时美国的典型建筑物。这一智能大厦的诞生拉开了全球智能建筑的序幕，为全球智能建筑发展奠定了坚实的基础。随着数字技术的改善和提升，截止到20世纪80年代末，智能建筑已经得到了本质上的改革，开始由传统数字控制内容转变到集电子技术、住宅电子、家用电器、通信设备等为一体的系统化控制内容，智能化效益大幅提升，智能控制质量得到本质上的转变。如美国同时期智慧屋、欧洲同时期时髦屋等，都是20世纪80年代末典型的智能建筑。6 6智能家居的前世今生u 现在智能家居市场的发展势头依然强劲。2015年全年的发展优于最初预期

4、，很多权威机构统计分析后都给出了接近30%的市场增长率数据。家电行业、智能硬件企业和家居企业也动作频频，加快了跨界互补的进程，欲在深入智能家居概念的同时，进一步升级产业，以在智能家居普及大潮中占得先机。7 7智能家居行业概况u 智能家居作为物联网的一部分，随着物联网浪潮汹涌而至，智能家居将迎来快速发展时期。智能家居在我国的发展，总体而言，仍处于初期发展阶段。u 中国产业调研网发布的2015-2020年中国智能家居行业现状分析与发展前景研究报告认为：近年来，我国智能家居产业市场规模逐年上涨，2011年为485.6亿元，到2014年智能家居市场规模增长到658.2亿元，其中1-9月，市场规模为56

5、1.3亿元。未来两年，随着物联网、云计算等战略性产业的迅速发展，中国智能家居产业还将保持高增长态势，预计2017年我国智能家居产业市场规模将达到908亿元，未来5年（20172021）年均复合增长率约为48.12%。2021年市场规模将达到4369亿元。目前国内智能家居主要的市场还是一些高端市场：别墅（零售、工程）、智能小区（工程），增长最快的市场是：智慧酒店（工程）和智能办公（工程），普通住宅智能家居（零售）市场却发展很慢。8 8智能家居行业概况u 为什么普通住宅智能家居市场比高端市场发展慢？9 9u 想一想智能家居行业概况u 智能化、开放性、网络化、信息化成为未来智能家居的主要趋势：向高速

6、、高效、高精度、高可靠性方向发展；向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展。好的智能平台和产品能够通过视频监控、大数据分析、人体感应和识别技术等，解决用户痛点，提供更加个性化的服务。整个智能家居行业未来发展前景广阔，各类创新业务不断涌现，而智能家居单品的研发也已经逐渐加速。企业要想在智能家居上取得领先，必然需要在平台和生态控制权上展开争夺。从用户的角度看，只有解决用户痛点和提供良好的体验的产品才能被推广。1010智能家居应用领域u 智能小区总体构成包含用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、用户侧分布式电源及储能、电动汽车有序充电、智能家居等多项新技术成果应用，综合了计算机技术、综

7、合布线技术、通信技术、控制技术、测量技术等多学科技术领域，是一种多领域、多系统协调的集成应用。u 智能小区可实现以下功能：运用智能电表技术，实现用电信息自动采集；提升电网自动化水平，保证小区可靠供电；电力光纤到表到户，服务互联网、广电网和电信网“三网融合”；智能用电服务互动平台，实现用户与供电企业的实时互动；示范分布式光伏发电，倡导清洁能源消费；配置电动汽车充电管理设施，满足居民使用电动汽车需求；家电的远程监测与控制，促进家庭合理用能；设置自助缴费终端，方便客户缴费；实现水电气集抄，有效整合各运营商的人力资源。11 11u 智能小区智能家居应用领域u 智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、

8、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。u 智能照明系统应用广泛，可大批量、大范围智能控制灯具及关联物品，系统可实现以下功能：u.照明的自动化控制系统最大的特点是场景控制，在同一室内可有多路照明回路，对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景；可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境)，切换场景时的淡入淡出时间，使灯光柔和变化。时钟控制，利用时钟控制器，使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。

9、利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。1212u 智能照明智能家居应用领域u.美化环境室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。u.延长灯具寿命影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。u.节约能源。采用亮度传感器，自动调节灯光强弱，达到节能效果。采用移动传感器，当人进入传感器感应区域后渐升光，当人走出感应区域后灯光渐渐减低或熄灭，使一些走廊、楼道的“长明灯”得到控制，达到节能的目的。u.为了保持室内外的光照度一致，可以采用光照度传感器。例如：在学校的教室，要求靠窗与靠墙光强度其本相同，可

10、在靠窗与靠墙处分别加装传感器，当室外光线强时系统会自动将靠窗的灯光减弱或关闭及根据靠墙传感器调整靠墙的灯光亮度；当室外光线变弱时，传感器会根据感应信号调整灯的亮度到预先设置的光照度值。u.综合控制。可通过计算机网络对整个系统进行监控，例如了解当前各个照明回路的工作状态；设置、修改场景；当有紧急情况时控制整个系统及发出故障报告。1313u 智能照明智能家居应用领域u 智能安防系统可以简单理解为：能完成图像的传输和存储、数据的存储和处理并能够准确且有选择性地完成操作的技术系统。一个完整的传统安防系统主要包括监控、门禁对讲、巡更和广播这几部分；而一个完整的智能安防系统主要包括门禁、报警和监控三大部分

11、。智能安防与传统安防的最大区别在于智能化，我国安防产业发展很快，也比较普及，但是传统安防对人的依赖性比较强，非常耗费人力，而智能安防能够通过机器实现智能判断，从而尽可能实现人想做的事。1414u 智能安防智能家居应用领域u 智能遥控开关不止具有开关的功能，它在替代传统墙壁开关的同时，更具有对室内灯光进行控制的功能，如全开全关功能，遥控开关功能，调光功能，情景功能等，可以在家中任意位置控制灯光和电器，并具有节能、防火、防雷击，安装方便等特点，其取代传统手动式开关已成为逐渐成为潮流。u 智能遥控实用性强，智能性高，具有以下突出优点：u 无方向远距离隔墙控制功能，一般在10米80米半径内可以做到信号

12、覆盖，且可以穿透23堵墙体；极强抗干扰能力，可靠性高，具有防火、防击雷功能；具有手动开关和遥控开关两种模式，既增强了方便性，又承袭了原有的习惯；断电保护功能.遇到断电情况，开关全部关闭，当从新来电时，开关处于关闭状态，不会因未知开关状态而造成人身伤害，也可以在无人值守情况下节约电能；家电控制集成功能，目前一般家庭都被遥控器困扰着，现在只需要一个遥控器，就可以实现对室内空调、电视、电动窗帘、音响、电钮煲等等电器的控制集成，组建一个智能家居系统；超载保护功能，遥控开关里有过流保护装置；当电流过大时，保险管会先断开，起到保护下面的电路的作用。1515u 智能遥控智能家居应用领域u 智能家居领域里除了

13、上述应用，还有哪些应用？1616u 想一想智能家居行业未来展望u 从2000年的首届峰会到2016年的第四届中国国际建筑智能化峰会，虽然中国房产智能化道路几经周折，但是这一进程却不可阻挡地前进着。科技的发展使人们坚定不移地追求更高品质的生活，作为高品质信息生活的代表得到越来越多的瞩目。回想1999年、2000年北京的房地产广告，“智能化”的诱人描述比比皆是。正值网络和新经济的高峰，房地产业的就势跟进使“智能化”成为新建社区不可缺少的“卖点”，智能化住宅小区建设一时在全国形成高潮。虽然科技飞速发展，信息技术日新月异，连CPU运算速度的提升都已经突破了摩尔定律，但是如何将这些技术引入智能家居产品之

14、中，打造出真正实用的智能家居产品，这才是国际建筑智能化峰会每一位参与者最关注的问题。u 未来的发展趋势，云服务必不可少，增加云服务可以把智能家居功能扩展到智能自动化、数据存储、数据分析、视频存储等，有部分厂商已经可以跟阿里云、百度云、腾讯云等合作，免去自己架设服务器，按实际需求提供实际的服务。17 17智能家居行业未来展望u 另外一个趋势就是语音控制，目前许多解决方案都是智能手机等移动设备或电脑的应用程序进行访问和控制的，不过，对于许多未来的使用案例来说，这种方式一方面效率不高，另一方面也会有诸多不便。不断地使用智能手机(即使只是通过一个单一的应用程序接口)来执行最简单的命令，也会令用户感到麻

15、烦。因此行业需要开发新的智能家居接口技术，而声音作为人类交互最自然的方式之一，是最容易想到的选择。u 在未来，智能家居技术将能够在没有任何人类交互的情况下实现工作；它还能够基于一定的规则和外部条件、信息做出自己的决定。但是，总会有些情况用户希望自己与技术进行交互，例如，改变或检查家中的设置。虽然这些信息可以通过访问手机APP实现获取，实际上，当用户不在家中时，这仍然是有用的，但是当用户身处家中时，不间断地访问手机APP则可能成为一种麻烦。如果用户能够简单地通过讲话来获得所需的响应，那么一切就将变得更快更方便。1818智能家居控制系统介绍u 智能家居控制系统，英文名称：Smart Mome Co

16、ntrol Systems，简称SCS，是以人们日常所住的住宅为平台，以住宅中电器及家电设备为主要控制对象，利用先进的技术如：综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进行高效集成，该系统使住宅设施与家庭日常事务的控制管理更加高效，提升家居安全性、舒适性、便捷等等。智能家居的核心是智能家居控制系统，智能家居控制系统是智能家居控制功能实现的基础。1919智能家居控制系统介绍u 智能家居有多种智能控制方式，可以实现对全宅灯光的遥控开关、会客、影院等多种一键式灯光场景效果的实现，让住宅的照明更智能、节能、方便，相当于把家中的所有开关装进口袋。2020u 智

17、能家居的功能智能家居控制系统介绍u 智能家居系统在安防状态下，家中一旦出现异常状况如：有人闯入、玻璃被打碎、煤气泄露等情况，系统会立即做出响应。无论你在任何地方，随时你的智能手机都能通过网络联接安装在家中的网络摄像机，查看住宅周围的环境、情况；当孩子平安到家时，打开门的同时，系统会发送短信到大人的智能手机上。u 住宅门口的机呼叫，在发起呼叫时智能终端和数字分机同时显示门口的视频情况；任何一个数字分机接听后，可以实现实时可视对讲功能；每个数字分机都可以主动监控任一别墅门口摄像头的视频图像；智能终端可以与每个数字分机之间相互呼叫，实现对讲功能；通过客户端软件，在手机、PAD作为对讲终端的情况下，实

18、现移动对讲功能。2121u 智能家居的功能智能家居控制系统介绍u 智能控制、实用便利p 智能家居可以通过手机、平板电脑、触摸屏等控制的所有家电设备人进行操作，家用电器的定时控制、无线遥控、场景控制、电话远程控制、电脑控制等多种智能控制都能轻松的实现，非常便捷、高效。u 安装简单、维护方便p 智能家居的安装方式分为三种：总线式布线、无线通信、混合式。其中安装、调试、维护、更换最为简单的是无线通信，因为无线智能家居系统的配套产品全部采用无线通信模式，在安装、添加无线智能家居产品时，不需要进行实体布线，不会影响到现有的设备，即便住宅已经装修完传统的家居也可轻松升级为智能家居，可以不破坏隔墙，也可以不

19、购买新的电气设备，相应的模块需要安装在电源处，智能家居系统就可智能控制你家中现有的电气设备，如灯具、电话、家电等。2222u 智能家居的特点智能家居控制系统介绍u 运行安全、管理可靠p 智能家居的配套产品采用的是弱电技术，产品在低电压、低电流下工作，在低电压、低电流下保障产品的寿命和安全性，使得智能家居子系统可以长时间的进行工作。智能家居系统采用的结合方式有通信应答、定时自检、环境监控、程序备份等方式，让系统运行的可执行、可评估、可报警等功能，提高了系统的可靠性。2323u 智能家居的特点智能家居控制系统介绍u 在智能家居系统控制中，手机端、PC端各有什么优缺点？2424u 习题1-1l 初识

20、无线传感器网络2525初识无线传感器网络u 随着互联网在人们身边不断地普及，我们已经融入了信息时代的浪潮之中，我们常用的电脑和手机都已经进入了智能化的时代，特别是智能手机，已经能达到人手一台的程度了。相应地随着这些信息智能化方面的发展，越来越多的和我们生活贴近的事物也开始向智能化发展了起来，比如智能汽车、网络数字电视等，其中走在发展最前沿和最贴近人们生活的，就是智能家居了。作为一个最近几年间非常火爆热门的行业，受到了许多大公司打投资人的关注，智能家居的产业已经能够达到几十亿几百亿的规模了，正在渐渐地走向成熟。而一个成熟的行业，必定需要有成熟稳定的技术来作为它的支撑，在智能家居中，支撑起这个行业

21、的核心技术就是无线传感器网络技术。它作为智能家居依赖为生的技术，为智能家居提供了传统互联网方向上所缺少的移动性、使用便利性和设备简洁性这几点，可以在采集、控制、用户APP等方方面面看到它的身影。下面，就为大家介绍下无线传感器网络的应用与发展。2626初识无线传感器网络u 由分布在检测区域内的大量廉价微型传感器节点组成并且通过无线通信的方式形成一个多跳的自组织的网络系统，称为无线传感器网络，这是目前国际上备受关注的新兴科学技术网络，最早开始研究这项技术的是美国军方。无线传感器网络由很多个学科的高度交叉而形成，综合了网络通信技术、传感器技术、微电子制造技术、分布式信息处理技术和嵌入式计算技术等，能

22、够通过不同种类和功能的、集成化的微型传感器节点协作对不同环境或检测对象的信息进行感知、采集以及实时监测，并对采集到的信息进行处理，通过无线的自组织网络以多跳中继的方式将所感知到的信息传送到终端用户。2727u 无线传感网络概述初识无线传感器网络u 作为一种最新的信息获取平台，无线传感器网络可以实现实时监测和采集各种监控对象信息的功能，并将采集到的信息传送到网关节点，从而实现特定区域内的目标监测、跟踪和远程控制。无线传感器网络是一个由很多各种类型且廉价的传感器节点（如：电磁、温度、湿度、气体、压力、噪声、光照度、人体红外等传感器）组成的无线自组织网络。每个传感器节点都由传感模块、信息处理模块、无

23、线通信模块和能量供给模块等组成。还有另一种普遍被大众所接受的无线传感器网络的定义：无线传感器网络是一种大规模的、自组织多跳的、无基础设施支持的无线网络，网络中的节点是同构的，成本不高，体积以及耗电量都很小，大部分的节点都是固定的，随意分布在监测的区域，要求网络要尽可能的工作时间长、使用寿命长。2828u 无线传感网络概述初识无线传感器网络u 无线传感器网络在农业、工业、医疗、军事、交通、物流、个人以及家庭等很多领域都具有非常广泛的应用，它的研究、开发和应用在很大程度上都关联着国家安全、经济发展等方面。由于无线传感器网络很好的应用前景和它潜在的应用价值，近几年在国际上引起了高度的重视。另一方面，

24、因为国际上各个组织、机构和企业都高度重视无线传感器网络技术及相关的研究，所以极大地促进了无线传感器网络的快速发展，让无线传感器网络在越来越多的应用领域发挥独有的作用。2929u 无线传感网络概述初识无线传感器网络u 与各种现有网络相比，无线传感器网络具有以下特点：p 分布式拓扑结构：无线传感器网络当中没有固定的网络基础设备，所有的节点都是地位平等的，通过分布式协议来协调各个节点从而协作完成特定任务。节点可以随时加入、离开这个网络，但不会影响网络的正常工作，具有超高的抗毁性能。p 节点数量较多，网络密度较高：无线传感器网络通常都是密集分布在大范围的无人监测区域当中，通过网络中大量不同功能的节点协

25、同工作来提高整个系统的工作质量。3030u 无线传感网络概述初识无线传感器网络u 与各种现有网络相比，无线传感器网络具有以下特点：p 自组织特性：无线传感器网络所使用的物理环境和网络自身都存在很多不可预料的因素，因此需要网络节点具备自组织能力，即在无人干预、无其他任何网络基础设施支持的情况下，可以随时随地自动组网，自发进行配置和管理，并采用适合的路由协议实现监测数据的转发。3131u 无线传感网络概述初识无线传感器网络u 无线传感器网络作为一种现代新型网络，在军事、交通、工业、农业、医疗、土木建筑、医疗、办公自动化、家庭和安全等领域都有着广泛的应用，它在保障国家安全、促进经济发展等方面发挥了非

26、常重大作用。目前无线传感器网络还在不断的快速发展，未来它将被拓展到更多新的应用领域。3232u 无线传感网络应用与发展 智能交通 医疗健康 军事应用 家庭应用 智能农业 工业监控 灾难救援与临时场合 其他应用初识无线传感器网络 工业监控 很多工业生产环境都非常恶劣，温度、湿度、压力、电磁、振动和噪声等环境因素时刻都在发生变化，且一些特殊的工作环境还存在着一定的高危性，如石油钻井、煤矿、核电厂等。利用无线传感器网络实时监控工业生产过程中的环境状况及人员活动等敏感数据和信息，可以有效地减少生产过程中人力、物力的损失，进而保障工厂工人或公众的生命安全。3333u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器

27、网络 智能交通 这是跟交通运输有关的一项应用，通过安装在街道或道路两边的传感器在较高分辨率下收集道路交通状况的信息，也就是所谓的“智能交通”，它还可以与汽车的信息进行交互，比如：前方交通拥塞、道路状况危险警告等。医疗健康 传统模式中的医疗检测要求病人一定要躺在病床上，非常不方便。利用无线传感器网络技术就可以通过让病人佩戴具有特定功能的微型传感器，医生则可以使用手持PDA等设备，随时查询病人的健康状况或接收报警信息。另外，利用医护人员和病人之间的这种跟踪系统可以比较及时地救治伤患。3434u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器网络 智能农业 无线传感器网络现在也广泛应用于农业，即将温度、土壤组

28、合传感器放置在农田中，计算出准确的灌溉量和施肥量，这项应用所需传感器的数据相对少一点，大概近万平方米的面积配备一个传感器就够了。同样的，对农田进行高分辨率的检测也可防治病虫害。另外，在畜牧业方面，可以在猪或者牛的身上使用传感器，通过传感器随时监控动物的健康状况，如果测量值超过阈值就会发出警告，以此提高畜牧业的产量和收益。3535u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器网络 军事应用 无线传感器网络最早是应用军事作战方面的。在战场上，使用无线传感器网络采集到的部队、武器装备和军用物资供给等信息，并通过汇聚节点将数据送至指挥所，再转发到指挥部，最后融合来自各个战场的数据形成军队完备的战区态势图。无

29、线传感器网络已成为美国网络中心作战体系中面向武器装备的网络系统，该系统的目标是利用先进的高科技技术，为未来的现代化战争设计一个集命令、控制、通信、计算、智能、监视、侦查和定位于一体的战场指挥系统，也因此受到了军事发达国家的高度重视。3636u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器网络 家庭应用 当代信息技术的快速发展大大地改变了人们的生活和工作方式。无线传感器网络在家庭及办公自动化方面有着巨大的潜在应用前景。利用无线传感器网络把家庭中各种家电设备联系起来，就可以组建一个家庭智能化网络，使它们可以自动运行，相互协作，为用户提供尽可能的舒适和便利。比如，使用微型传感器能够将家用电器、手机和个人电脑

30、通过互联网联系起来，实现远距离的实时监控。3737u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器网络 灾难救援与临时场合 在遭受了地震、水灾、强热带风暴等自然灾害打击后，原有的固定通信网络设施（如有线通信网、移动通信网、卫星通信地球站等）通常会被大量地摧毁，导致无法正常通信。这时，为了正常进行抢险救灾工作，可以使用不依赖任何固定网络设施且能够快速构建的无线传感器网络，从而达到减少人员伤亡和财产损失的目的。3838u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器网络 其他 无线传感器网络有着非常广泛的应用前景，它不仅在工业、医疗、农业、军事、灾难救援等这些上述的传统领域具有巨大的应用价值，未来还将在许多新兴领

31、域中体现出它的优越性，如智能物流、空间探索、环境监测和灾害防范等领域。u 随着无线传感器网络的快速发展，无线传感器网络将慢慢深入到人类生活的各个领域，微型、高效、智能、廉价的传感器节点必定会走进大众的生活，从而形成一个无所不在的网络世界。3939u 无线传感网络应用与发展初识无线传感器网络1）说一说你理想中的无线传感器网，未来的世界会因为无线传感器网络发生什么改变？2）说一说你身边有哪些典型的无线传感网的应用？4040u 习题1-2l智能家居感知与控制系统常用技术简介4141智能家居感知与控制系统常用技术简介u 烟雾传感器p 烟雾传感器是通过监测烟雾的浓度来实现火灾防范的，烟雾报警器内部采用离

32、子式烟雾传感器，它是一种技术先进、工作稳定可靠的传感器，被广泛运用到各种消防报警系统中，性能远优于气敏电阻类的火灾报警器。p 在它的内外电离室里面有放射源镅241。电离产生的正、负离子，在电场的作用下各自向正负电极移动。在正常的情况下，内外电离室的电流、电压都是稳定的。一旦有烟雾窜逃外电离室。干扰了带电粒子的正常运动，电流，电压就会有所改变，破坏了内外电离室之间的平衡，于是无线发射器发出无线报警信号，通知远方的接收主机，将报警信息传递出去。p 常用的烟雾探测方式有离子感烟探测、光电感烟探测方式。4242u 常用传感器介绍u 烟雾传感器p 离子感烟探测方式的内电离室是密封的，烟雾进不去，当没有烟

33、雾时离子能到达对面电极，内、外电离室电压、电流平衡；有烟雾进入外电离室，烟雾阻挡了离子到达对面电极，外电离室电场失去平衡，报警器探测到后发出警报。p 光电式感烟探测器主要利用红外线探测，分前向反射式、后向反射式。后向反射式探测器对黑烟、灰烟不够敏感。4343u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 烟雾传感器 如今社会环保意识越来越强，开发绿色、环保产品已经成为各大公司追求的目标。2010年最新推出的MQ-X系列气体传感器也是为适应市场需求而设计的，此款烟雾传感器采用MQ-2型气敏元件，可以很灵敏地检测到空气中的烟雾以及甲烷气体。通过连接与编程，结合其他实验模块，可以制作烟雾报警

34、器、甲烷泄露报警器、自动烟雾排风机等产品，是使室内的空气达到环保标准的理想传感器。如图所示。烟雾传感器广泛应用在城市安防、学校、小区、公司、工厂、家庭、仓库、别墅、资源、化工、石油、燃气输配等众多领域。4444u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 人体红外传感器 人体红外传感器是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件。它能以非接触的形式检测出人体辐射的红外线能量变化，并将其转换为电信号输出。将输出的电压信号加以放大，便可驱动各种控制电路，适用于楼道、走廊、车库、仓库、地下室、洗手间等场所的自动照明、抽风等用途，真正体现楼宇智能化及物业管理的现代化，其功能特点：1

35、）基于红外线技术的自动控制产品，当有人进入感应范围时，传感器探测到人体红外光谱发生变化，开关自动接通负载用电器。人不离开并且在活动，开关持续导通；人离开后，开关延时自动关闭负载，人到灯亮，人离灯熄，亲切方便，安全节能。4545u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 人体红外传感器2）具有过零检测的功能：无触点电子开关，延长负载使用寿命。3）应用光敏控制，开关自动测光，光线强时不感应。4646u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 人体红外传感器p 常见人体红外感应装置 红外感应自动水龙头 红外感应干手器4747u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介

36、u 光照度传感器 光照度传感器选用专业的光伏控测器，对于可见光频段光谱吸收后转换成电信号。根据电信号的大小对应光照度的强弱。内装有滤光片，使可见光以外的光谱不能到达光接收器，内部放大电路有可调放大器，用于调制光谱接收范围，从而可实现不同光强度的测量。由于光电二极管的输出与照度（光流量/感光面积）成比例，因此可以构成照度传感器（其它光度值测量都可以采取相应办法将其变换为感光面的照度进行测量）；再将光电流通过通用运放进行电流电压转换。4848u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 光照度传感器 生活中常见的利用到光照传感器的装置有很多，例如用到光敏电阻的路灯，根据白天黑夜的光照强度

37、改变电阻值，从而达到控制电路通断的目的。如图所示是一些常见的光照度传感器。4949u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 燃气传感器p 监测可燃性气体泄漏的警报器广泛地用于煤矿和工厂，如今也逐渐在家庭里开始普及。用来监测瓦斯，液化石油气，一氧化碳有无泄漏，以预防气体泄漏引起的爆炸以及不完全燃烧引起的中毒。这些警报器的核心部分就是燃气传感器，它是气体传感器的一种。p 从作用机理来看，燃气传感器主要分两种：半导体气体传感器和接触燃烧传感器。5050u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 燃气传感器p 半导体气体传感器主要是由SnO2等n型氧化物半导体加入白金或钯等贵

38、金属构成的。可燃性气体在其表面发生反应，就能引起SnO2电导率的变化，从而感知可燃性气体的存在。这种反应需要在特定的温度下才能发生，所以还要用电阻丝对传感器进行加热。p 接触燃烧传感器是指可燃性气体与催化剂接触时发生燃烧，使得白金线圈的电阻发生变化从而感知燃气的存在。这种传感器，是由载有白金或钯等贵金属催化剂的多孔氧化铝涂覆在白金线圈上而构成的。5151u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 燃气传感器p 常见的有MQ-5型燃气传感器，它属 于半导体气体传感器。如图所示。p MQ-5气体传感器所使用的敏感材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在

39、可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。p MQ-5气体传感器对丁烷、丙烷、甲烷的灵敏度高，能够较好地兼顾甲烷和丙烷。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。5252u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 温湿度传感器p 不管是从物理量本身还是人们实际的生活，温度与湿度都有着非常密切的关系，所以温湿度一体的传感器应运而生。温湿度传感器是指能将温度量和湿度量转换成容易被处理的电信号的设备或装置。p 市场上的温湿度传感器一般是测量温度量和相对湿度量。p 温湿度传感器可分

40、为很多种类，常见的有无线温湿度传感器、风管式温湿度传感器、管道式温湿度传感器。本次实验当中使用的是数字式无线温湿度传感器。如图所示。5353u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 温湿度传感器p 无线温湿度传感器主要用于探测室内、室外温湿度。虽然绝大多数空调都有温度探测功能，但由于空调的体积限制，它只能探测到空调出风口附近的温度，这也正是很多消费者感觉其温度不准的重要原因。有了无线温湿度探测器，你就可以确切地知道室内准确的温湿度，其现实意义在于当室内温度过高或过低时能够提前启动空调调节温度，比如当你在回家的路上，家中的无线温湿度传感器探测出房间温度过高则会启动空调自动降温，等你

41、回家时，家中已经是一个宜人的温度了。p 另外无线温湿度传感器对于你早晨出门也有着特别意义，在空调房间时，对户外的温度是没有感觉的，这时候装在墙壁外的温湿度传感器就可以发挥作用，告诉用户现在户外的实时温度，根据这个准确温度就可以确定自己的穿着了，而不会出现出门后才发现穿多或者穿少的尴尬了。5454u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u PM2.5传感器 作为环境监测中很重要的一环，PM2.5传感器必须要强大的技术力量作为支撑，它在智能家居系统中发挥着独到的作用，一方面它可以联动物联网传感智能家居系统中的声光报警器进行报警，一旦检测到PM2.5的值超标，报警器就可以自动报警到软件里

42、，用户可以随时随地了解空气质量，除此之外，它可以联动新风系统、空调等设备对所检测的区域及时进行通风换气，让消费者的生活远离尘埃，每天都能生活在新鲜的空气之中，让健康得到保证。5555u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u PM2.5传感器 如图所示为激光PM2.5传感器，它采用激光散射的原理：当激光照射到通过检测位置的颗粒物时会产生微弱的光散射，在特定方向上的光散射信号波形与颗粒直径有关，通过不同粒径的波形分类统计及换算公式可以得到不同粒径的实时颗粒物的数量浓度，按照标定方法得到与官方单位统一的质量浓度。5656u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 气压传感器

43、p 气体压力传感器是主要用于测量气体绝对压强的转换装置，可用于血压、风压、管道气体等方面的压力测量。它的性能稳定可靠，主要适用于与气体压强相关的物理实验，如气体定律等，也可以在生物和化学实验中测量干燥、无腐蚀性的气体压强。p 空气压缩机的气压传感器主要由薄膜、顶针和一个柔性电阻器来完成对气压的检测与转换功能。薄膜对气压强弱的变化异常敏感，一旦感应到气压的变化就会发生变形并带动顶针动作，这一系列动作将改变柔性电阻的电阻值，将气压的变化转换为电阻阻值的变化以电信号的形式呈现出来，之后对该电信号进行相应处理并输出给计算机呈现出来。5757u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u 气压传

44、感器p 有些气压传感器利用变容式硅膜盒来完成对气压的检测。当气压发生变化时引发变容式硅膜盒发生形变并带动硅膜盒内平行板电容器电容量的变化，从而将气压变化以电信号形式输出，经相应处理后传送至计算机得以展现。p 如图所示为几种常见的气压传感器。5858u 常用传感器介绍智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术p Zigbee简介 ZigBee又称紫峰协议，其名称来源于蜜蜂的舞蹈，由于蜜蜂(bee)是靠飞翔和“嗡嗡”(zig)地抖动翅膀的“舞蹈”来与同伴传递花粉所在方位信息，也就是说蜜蜂依靠这样的方式构成了群体中的通信网络。蜂群里蜜蜂的数量众多，所需食物不多，与设计初衷十分吻合，故命名

45、为ZigBee。Zigbee是一种标准，该标准定义了短距离、低速率传输速率无线通信所需要的一系列通信协议。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee 就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。简而言之，ZigBee 就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。5959u 常用无线通信网络技术智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术p Zigbee技术发展 ZigBee的发展基础是IEEE802.15.4标准，它是一种新型的短距、低速、低功耗的无线通信技术，其前身是INTEL、IBM等

46、产业巨头发起的“HomeRF Lite”无线技术。负责起草IEEE802.15.4标准的工作组于2000年成立，2002年美国摩托罗拉（Motorola）公司、荷兰菲利普斯（Philips）公司、英国Invensys公司、日本三菱电器公司等发起成立了ZigBee联盟。到目前为止，ZigBee联盟已有200多家成员企业，而且还在迅速壮大中。这些企业包裹半导体生产商、IP服务提供商以及消费类电子厂商等，而这些公司都参加了IEEE802.15.4工作组，为ZigBee物理和媒体控制层技术标准的建立做出了它们的贡献。6060u 常用无线通信网络技术智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术

47、p Zigbee技术发展 2004年ZigBee1.0（又称ZigBee2004）诞生，它是ZigBee的第一个规范，这使得ZigBee有了自己的发展基本标准。但是由于推出比较仓促存在很多不完善的地方，因此在2006年进行了标准的修订，推出了ZigBee1.1（又称ZigBee2006），但是该协议与ZigBee1.0是不兼容的。ZigBee1.1相较于ZigBee1.0做了很多修改，但是ZigBee1.1仍无法达到最初的设想，于是在2007年再次修订（称为ZigBee2007/PRO），能够兼容之前的ZigBee2006，并且加入了ZigBee PRO部分，此时ZigBee联盟更专注于以下三

48、种应用类型的拓展：家庭自动化（HA）、建筑/商业大楼自动化（BA）以及先进抄表基础建设（AMI）。6161u 常用无线通信网络技术智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术p Zigbee技术特点 ZigBee是一种短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术。ZigBee采取了 IEEE 802.15.4 强有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；ZigBee 增加了逻辑网络、网络安全和应用层。ZigBee的主要应用领域包括无线数据采集、无线工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、家庭和楼宇自动化、医用设备控制、远程网络控制等场合。6262u 常

49、用无线通信网络技术智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术p Zigbee网络拓扑 ZigBee的设备类型：协调器(coordinator)、路由器(router)以及终端设备(End Device)。终端设备(End Device)：结构和功能是最简单的，采用电池供电，大部分时间都处于睡眠状态以节约电量，延长电池的使用寿命。路由器(router)：需具备数据存储和转发能力以及路由发现的能力。除完成应用任务外，路由器还必须支持其子设备连接、数据转发、路由表维护等功能。协调器(coordinator)：协调器是一个ZigBee网络的第一个开始的设备或者是一个ZigBee网络的启动或

50、者建立网络的设备。协调器节点需选择一个信道和唯一的网络标识符(PAN ID)，然后开始组建一个网络。协调器设备在网络中还有其他作用，比如建立安全机制，网络中的绑定等。6363u 常用无线通信网络技术智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术p Zigbee网络拓扑 Zigbee支持包含主从设备的星状、树簇状和网状网络拓扑，每个网络中都会存在一个唯一的协调器，它相当于有线局域网中的服务器，对本网络进行管理。Zigbee网络拓扑图如图所示。6464u 常用无线通信网络技术智能家居感知与控制系统常用技术简介u Zigbee技术p Zigbee网络拓扑 ZigBee以独立的节点为依托，通过