【正文】 I 1． 4 智能家居系統(tǒng)研究的內(nèi)容和意義 研究的內(nèi)容 智能化家居是利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、依照人體工程學(xué)原理，融合個性需求，將與家居生活有關(guān)的各個子系統(tǒng)如安防系統(tǒng)、燈光和窗簾控制、場景聯(lián)動、煤氣閥控制、信息家電、空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)、地板采暖、水處理、可視對講以及遠程通訊系統(tǒng)等有機地結(jié)合在一起，通過網(wǎng)絡(luò)化的綜合智能控制和管理，帶來真正“以人為本”的全新家居生活體驗。 研究的意義 智能家居的基本目標，就是為人們提供一個舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境，提供一種富有人性化的 服務(wù)。例如：通過開關(guān)控制系統(tǒng)，可以對燈光照明的進行自動調(diào)節(jié)和開關(guān)遙控，輕松實現(xiàn)在任何地方控制任何一組燈，細微之處 體現(xiàn) 點滴關(guān)懷；通過自動監(jiān)控系統(tǒng)，對火警、煤氣泄漏等家居進行安全監(jiān)控，避免了不必要的損失；智能家居的便利，就是透過瑣細生活的中的點點滴滴流露出來的。 1． 5 本章小結(jié) 本章簡要介紹了 智能家 居的概念、內(nèi)容與研究現(xiàn)狀，著重描述了 通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)綜合智能控制和管理的構(gòu)想，闡述了 家 居實行 網(wǎng)絡(luò)化管理的優(yōu)越性與重要意義。 智能家居控制系統(tǒng)概述 2． 1 什么是智能家居控制系統(tǒng) 智能家居是以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ?網(wǎng)絡(luò)通訊、訊息家電、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。 智能家庭控制系統(tǒng)是以 HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。 智能家居控制系統(tǒng)的總體目標是通過采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。 智能家居是 在家庭產(chǎn)品自動化，智能化的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)按擬人化的要求而實現(xiàn)的。智能家居可以定義為一個過程或者一個系統(tǒng)，利用先進的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布線技術(shù)、將與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)，有機地結(jié)合在一起。與普 II 通家居相比，由原來的被動靜止結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂心軇又悄艿墓ぞ?，提供全方位的訊息交換功能，幫助家庭與外部保持訊息交流暢通。 智能家居強調(diào)人的主觀能動性，要求重視人與居住環(huán)境的協(xié)調(diào)，能夠隨心所欲地控制室內(nèi)居住環(huán)境。因此，具有相當于住宅神經(jīng)的家庭網(wǎng)絡(luò)、能夠通過這種網(wǎng)絡(luò)提供的各種服務(wù)、能與 Inter 相連接是 構(gòu)成智能化家居的三個基本條件。 應(yīng)該注意，家居智能化與家居訊息化和家居自動化，家庭的網(wǎng)絡(luò)化等有一定的區(qū)別。在住宅中為住戶提供一個寬帶上網(wǎng)接口，家居訊息化的條件即已具備，但這做不到家居智能化 ； 電飯煲可定時燒飯煲湯，錄象機可定時預(yù)錄預(yù)定頻道的電視節(jié)目，這些僅僅是家電自動化。訊息化和自動化是家居智能化的前提和條件，實現(xiàn)智能化還需對記錄、判別、控制、反饋等過程進行處理，并將這些過程在一個平臺實現(xiàn)集成，能按人們的需求實現(xiàn)遠程自動控制。智能化應(yīng)服務(wù)于人們的居家生活，因此應(yīng)更全面、更富有人性化。 2． 2 智能家居控制系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu) 智能家居是 IT 技術(shù)（特別是計算機技術(shù)）、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)向傳統(tǒng)家電業(yè)滲透發(fā)展的必然結(jié)果。特別是近年來信息化的高度發(fā)展，家居智能化的需求大為增加，并最終促成了智能家居的誕生和不斷完善。 智能家居是一個多功能的技術(shù)系統(tǒng)，包括可視對講、安全防范、家居綜合布線、照明控制、家電控制、環(huán)境狀況監(jiān)測、遠程視頻監(jiān)控、聲音監(jiān)聽、家庭影音等系統(tǒng)。家居智能化系統(tǒng)包含的內(nèi)容比較多，國內(nèi)目前的產(chǎn)品主要基于總線制、電力線載波、無線方式，在網(wǎng)絡(luò)連接方面基本上采用總線制聯(lián)網(wǎng)、電話聯(lián)網(wǎng)或者通過以太網(wǎng)方式來實現(xiàn)。 家 居綜合布線系統(tǒng) 家居布線系統(tǒng)就是把電話、有線電視、電腦網(wǎng)絡(luò)、影音系統(tǒng)、家庭自動化控制系統(tǒng)的布線統(tǒng)一規(guī)劃、布局、集中管理，為實現(xiàn)家居智能化提供網(wǎng)絡(luò)平臺，通過家居綜合布線既可以實現(xiàn)智能化控制，又可以做到資源共享，而且采用綜合布線，使家庭內(nèi)部布線系統(tǒng)具有良好的擴展性，并可隨時升級，滿足用戶未來的需要。 家居安防系統(tǒng) 家居安防系統(tǒng)可以有效的利用技防手段來實現(xiàn)居家安全防范。家居安防系統(tǒng)包括防盜、防燃氣泄漏、防火等功能，并具備遠程監(jiān)控，住戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或電話隨時了解家內(nèi)情況，同時可遠程監(jiān)聽或監(jiān)視家庭內(nèi)部情況 。 家庭自動化系統(tǒng) 智能家居的主體在于家庭自動化，未來家庭自動化的主體是家電、照明等電氣設(shè)備的控制。自動化系統(tǒng)采用集中或者分布式控制，住戶可以通過網(wǎng)絡(luò)或者電話遠程控制家庭內(nèi)部設(shè)備，家居自動化系統(tǒng)是智能家居的主要發(fā)展方向。 III 場景環(huán)境預(yù)置 隨著人們對 生活 體驗的個性化要求越來越高，家庭內(nèi)部影音系統(tǒng)、家庭內(nèi)部環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境等需求也越來越高，人們用在這方面的 消費 支出也將越來越高，未來的智能化家居也會更多的滿足人們這些方面的需求。 智能家居控制系統(tǒng)的功能 家庭安防 安全是居民對智能家居的首要要求，包含家庭安防報警、門窗磁報警、緊急求助、燃氣泄漏報警、火災(zāi)報警等。當家庭智能終端處于布防狀態(tài)時，紅外探頭探測到家中有人走動，就會自動報警，并通過蜂鳴器和語音實現(xiàn)本地報警，同時將報警信息傳到物業(yè)保安中心，還可以自動撥號到主人的手機或辦公室電話上。 可視對講 通過集成與顯示技術(shù)，家庭智能終端集成了可視對講功能，無需另設(shè)置室內(nèi)分機即可實現(xiàn)可視對講的功能。 三表遠傳 水、電、氣表的遠程自動抄收計費是智能物業(yè)管理的一個重要部分，它解決了入戶抄表的低效率、干擾性和不安全因素。 網(wǎng)絡(luò)家電 網(wǎng)絡(luò)家電是智能家居集成系統(tǒng)的重要組成部分，也代表著家庭智能化的一個重要發(fā)展方向。通過統(tǒng)一的家電聯(lián)網(wǎng)接口，將網(wǎng)絡(luò)家電與家庭智能終端相連，組成網(wǎng)絡(luò)家電系統(tǒng)，實現(xiàn)家用 電器 的遠程監(jiān)控、故障遠程診斷等功能。 家庭短信息 物業(yè)管理中心與家庭智能終端聯(lián)網(wǎng)，對住戶發(fā)布信息，住戶可通過家庭智能終端的交互界面選擇物業(yè)管理公司提供的各種服務(wù)。 智能家居控制系統(tǒng) 特點 “ 科技改變生活 ” 。智能家居的應(yīng)用將對我們的家庭生活和生活方式帶來深遠影響。 ? 節(jié)省費用 在不需要時，能源消耗裝置可以自動關(guān)閉，這樣可以降低您的費用。 ? 使用方便 自動化系統(tǒng)提供遠程遙控接口。自動化系統(tǒng)還可以把重復(fù)的工作自動化。在您外出時，還可以通過 Inter 來調(diào)整或控制家電。 ? 安 全性高 一套家庭自動化系統(tǒng)在緊急情況時可以防御壞人或報警。您可以在任何地方可以監(jiān)控該安全系統(tǒng)，這樣可以保證您的家居安全運行。智能家居可以為人們帶來更為愜意﹑輕松的生活在生活﹑工作節(jié)奏越來越快的今天，家居智能化也可以為人們減少繁瑣家務(wù)﹑提高效率﹑節(jié)約時間，讓人們有更多的時間去休息 IV ﹑教育子女﹑鍛煉身體和進修，使人們的生活質(zhì)量有了很大的提高。 智能家居控制系統(tǒng)發(fā)展方向 隨著 Inter 的發(fā)展和應(yīng)用，基于 Inter 的網(wǎng)絡(luò)和控制結(jié)構(gòu)是目前和未來智能家居的主要構(gòu)造方式。 整個智能家居結(jié)構(gòu)的核心是 Inter。以 Inter 為中心，在家庭網(wǎng)絡(luò)連接下，結(jié)合了多種智能家居功能解決方案，包括家居控制、訊息服務(wù)、通訊交流、商務(wù)、娛樂、教育、醫(yī)療保健、移動通訊。 本章小結(jié) 本章詳細介紹了智能家居控制系統(tǒng)的概念、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場合、系統(tǒng)的功能，以及智能家居控制系統(tǒng)的特點、發(fā)展方向等內(nèi)容。 V 基于 LabVIEW 網(wǎng)上家居 控制平臺設(shè)計 設(shè)計系統(tǒng)平臺的工作原理及功能 系統(tǒng)平臺的工作原理： 圖 31 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 31所 示，用戶通過 Web 登錄服務(wù)器，連接 LabVIEW 設(shè)計的軟件平臺，通過身份驗證后，軟件平臺開始正式運行。 單片機控制板把板上信號燈模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，再轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)字符串通過串口發(fā)送到 PC 機，即軟件平臺接收數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，把模擬狀態(tài)在模擬量變化界面顯示出來。 軟件平臺接收完數(shù)據(jù)后等待用戶控制模式轉(zhuǎn)換，即當用戶把模式轉(zhuǎn)換為控制模式時，軟件平臺把模擬量變化狀態(tài)轉(zhuǎn)換為數(shù)字字符串，通過串口發(fā)送到單片機控制板，單片機把接收的數(shù)據(jù)，加以分析，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬量，在信號燈顯示出來。 其中軟件平臺與控制板間，串口通訊起重 要橋梁作用。 最終的顯示與控制都將在 Inter 用戶登錄界面上完成，而軟件平臺將作為服務(wù)器，完成對 Inter 用戶登錄界面的監(jiān)測。 LabVIEW 軟件提供一個儀器監(jiān)控平臺，即是 Inter 用戶登錄界面的基礎(chǔ)。單片機控制板，作為一個信息反饋的重要組成部分。 系統(tǒng)平臺的功能： ? 通過 Inter 網(wǎng)絡(luò)，用戶可以對家居實現(xiàn)遠程監(jiān)控； 基于 LabVIEW 軟件平臺 Inter 用戶界面 Web 登錄 身份驗證 單片機控制板 控制按鈕 控制按鈕 模式轉(zhuǎn)換 模式轉(zhuǎn)換 模擬量 模擬量 串口通訊 模擬量 （信號燈） 按鈕控制 VI ? 實現(xiàn)用戶身份驗證功能； ? 系統(tǒng)平的監(jiān)測與控制功能模式轉(zhuǎn)換； ? 單片機控制板的模擬狀態(tài)顯示； ? 單片機控制板的按鈕改變模擬狀態(tài)。 3． 2 LabVIEW 軟件開發(fā)平臺 LabVIEW 軟件介紹 基于 G 語言的圖形化編程環(huán)境 LabVIEW（ Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是美國國家儀器公司（ NI）的創(chuàng)新軟件產(chǎn)品，它是一種功能強大的虛擬儀器開發(fā)平臺，同時也是目前應(yīng)用最廣、發(fā)展最快、功能最強的圖形化軟件集成開發(fā)環(huán)境。 LabVIEW 采用“數(shù)據(jù)流”編程的思想，用圖標和連線來代替?zhèn)鹘y(tǒng)文本的形式編寫程序，大大縮短了系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試周期，讓用戶從繁瑣的計算機代碼編寫中解放出來，把大部分精力投入到系統(tǒng)的設(shè)計和分 析當中，而不再拘泥于程序細節(jié)。因此LabVIEW 被譽為：科學(xué)家和工程師的語言”。 LabVIEW 集成了 GPIB、 VXI、 RS232 和 RS485 協(xié)議的硬件及數(shù)據(jù)采集卡通訊的全部功能，并且它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、 ActivX 等軟件標準的庫函數(shù)。因此，LabVIEW 是一個功能強大且靈活的軟件，利用它可以方便地組建自己的虛擬儀器。 LabVIEW 應(yīng)用程序的構(gòu)成 使用 LabVIEW 開發(fā)平臺編制的程序稱為虛擬儀器程序，它包括前面板、流程圖以及圖標 /連接器三部分。 ? 前面板設(shè)計窗口（如圖 32所示 ） 圖 32 前面板設(shè)計窗口 前面板是圖形用戶界面，也就是 VI 的虛擬儀器面板，這一界面上有用戶輸入控制和顯示輸出兩類對象，用于模擬真實儀表的前面板。控制和顯示是用各種各樣的圖 VII 標