【文章內(nèi)容簡介】 十年代是解決大小的問題；九十年代是追求環(huán)境優(yōu)美；2l世紀是追求智能化的時代”。我國的智能家居相對于國外起步較晚，尚未形成一定的國家標準，主要采用國外的技術和產(chǎn)品，但也有一些企業(yè)推出了自己的產(chǎn)品，其中主要有：—Home數(shù)字家園清華同方智能家居控制系統(tǒng)是專門針對中國家庭設計的家庭自動化系統(tǒng)，遵循國際技術標準，采用嵌入式軟、硬件技術，提供網(wǎng)絡、網(wǎng)絡節(jié)點及末端設備等全系列家庭自動化產(chǎn)品。其智能家居控制系統(tǒng)主要有下面三個部分：A系列：遵循E1B協(xié)議的家庭控制產(chǎn)品，使用于中高檔住宅；B系列：遵循X10協(xié)議的家庭控制產(chǎn)品，無需布線，使用于中檔住宅；易家三代：配電箱集中安裝式家庭控制產(chǎn)品；系統(tǒng)可以提供的功能有：智能調(diào)光、家電管理、遠程控制、家政保安、環(huán)境設置和窗簾控制等功能。清華同方的eHome數(shù)字家園主要是在5 / 49智能大廈、智能小區(qū)的建設中，提供完整的系統(tǒng)解決方案，產(chǎn)品以功能模塊開發(fā)為主，采用國外成熟的智能家居標準之上。“e家庭”2022年9月海爾提出“e家庭”概念，并計劃陸續(xù)推出以下的“e家庭”產(chǎn)品：家庭無線網(wǎng)絡、整體智能廚房、整體衛(wèi)浴、智能上網(wǎng)設備、ebook、掌上智能設備、指紋／瞳孑L識別系統(tǒng)、Tablet PC等產(chǎn)品。海爾的，“e家庭”以海爾電腦作為控制中心，各種網(wǎng)絡家電作為終端設備，以海爾移動電話作為移動數(shù)字控制中心。在技術方面，海爾與微軟合作，利用微軟的Windows Me技術和海爾的網(wǎng)絡家電技術，使“e家庭”已具雛形，海爾己推出了網(wǎng)4絡洗衣機、網(wǎng)絡冰箱、網(wǎng)絡空調(diào)、網(wǎng)絡熱水器、網(wǎng)絡微波爐等一系列信息家電的產(chǎn)品。“現(xiàn)代家居信息服務集散控制系統(tǒng)”科隆集團推出的“現(xiàn)代家居信息服務集散控制系統(tǒng)”，有效地集成了家電智能控制、家電遠程故障診斷及維護、遠程互聯(lián)網(wǎng)控制和家庭娛樂諸項功能。以上三種具有代表性的我國智能家居系統(tǒng)，是不同企業(yè)和科研單位從不同角度和立場理解智能家居的結(jié)果：清華同方的智能家居控制系統(tǒng)主要是應用在智能建筑方面，以綜合布線為基礎，而且采用歐美的技術標準，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能上具有局限性：海爾則是從家電生產(chǎn)廠商的角度推出了系列化的家電品，系統(tǒng)完全是建立在所生產(chǎn)產(chǎn)品的基礎上，難以成為具有通用性的標準；科隆的“現(xiàn)代家居信息服務集散控制系統(tǒng)”提供完整的系統(tǒng)解決方案，但集散式的體系結(jié)構(gòu)和高集成度使系統(tǒng)在可擴展性和開放性方面受到很大限制。從局部的觀點出發(fā)對家居系統(tǒng)的研究都難免存在一定的局限性，傳統(tǒng)的智能家居己難以滿足現(xiàn)代家庭中信息急劇增長的要求。各大企業(yè)廠商在推出概念性產(chǎn)品的同時，也在尋求更為合理的家居系統(tǒng)解決方案。一個具有良好應用前景的家居系統(tǒng)必須具有開放性和可擴展性，以及使用和維護的簡單方便，這是由普通家庭的實際情況所決定的。由于智能家居系統(tǒng)現(xiàn)在還缺乏統(tǒng)一明確的國際標準，因此很多公司6 / 49開發(fā)出的產(chǎn)品使用的是自己組網(wǎng)技術和信息交換協(xié)議，有的核心技術沒有對外公開，技術復雜，不易掌握，有很多產(chǎn)品是針對特定的組網(wǎng)環(huán)境開發(fā)的產(chǎn)品，因此，限制了其使用的范圍，而且由于是少數(shù)幾家公司約定的技術，相關第三方產(chǎn)品缺乏，各個接入設備之間不能兼容，互操作性差，用戶擴充系統(tǒng)很不方便，限制了其進一步的發(fā)展。還有的系統(tǒng)成本太高，普通用戶難以承受，所以也沒能廣泛推產(chǎn)使用。因此設計一個符合國情、符合國家規(guī)范的集遠程控制和本地控制為一體的智能家屬控制系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實意義和深遠的歷史意義。在國外，智能家居常被稱為“Smart Home”。目前，世界上許多計算機、通信、家電行業(yè)的巨人都認識到它的巨大市場潛力，紛紛進入這個領域。Cisco、Intel、Nortel、Motorola、Lucent、3Com、IBM、Ericsson和松下等公司都已開始建立智能信息家電和智能家居公司。目前已出現(xiàn)在市場上的智能信息家電和智能家居類的產(chǎn)品主要有：(1)美國的)X一10系統(tǒng)，該系統(tǒng)是通過電力線作為網(wǎng)絡平臺，采取集中控制方式實現(xiàn)多種功能，目前在國內(nèi)應用極少，這套系統(tǒng)的功能較為強大，但它暫時不具備在國內(nèi)市場推廣的條件。首先，它是基于美國的電力環(huán)境設計的，很難適應國內(nèi)惡劣的電力線環(huán)境；其次，它的功能雖然強大，但是針對西方消費的習慣設計的，難以滿足國內(nèi)消費者的要求；最后，也是最為重要的因素，它的價格也是國內(nèi)的房地產(chǎn)品和普通消費難以接受的。(2)德國的EIB系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用的是預埋總線及中央控制方式實現(xiàn)各種控制功能，目前在國內(nèi)應用極少。究其原因，一個是其工程要求較為復雜、嚴格；另一方面，由于它需要進行線路預埋，因此主要客戶對象是新建小區(qū)的開發(fā)商，但它較高的價格是這些開發(fā)商所難以承受的，所以一直無法打開國內(nèi)市場。(3)新加坡8x系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用預埋總線和集中控制方式實現(xiàn)各種功能，同時，利用的產(chǎn)品可對系統(tǒng)進行擴展。目前該系統(tǒng)在國內(nèi)有少量應用。應該說8x系統(tǒng)最大優(yōu)勢在于系統(tǒng)較為成熟，是比較適合中國國情7 / 49的系統(tǒng)，在國內(nèi)及東南亞市場有成功應用的范例，但在系統(tǒng)架構(gòu)、靈活性、價格等方面還難以滿足要求。首先，8x采用的預埋總線方式?jīng)Q定了它的切入點只能是新建小區(qū)，對于舊房改造這一潛在的巨大市場它無能為力；其8x集中控制的方式降低了用戶的可選擇性，前期投入成本較高，而這正是房地產(chǎn)商最為關心的問題。 發(fā)展趨勢人類己進入2l世紀，在高度物質(zhì)文明的今天，追求環(huán)境綠色化、生活信息化已開成時尚，安全、舒適、方便、現(xiàn)代成為2l世紀居家生活的象征。F1益更新的現(xiàn)代科技的力量，打破了傳統(tǒng)的時空界線，借助計算機網(wǎng)絡和層出不窮的信息技術，改變了人類的生產(chǎn)、生活方式，科技正以超乎想象的速度更深刻地影響到人類的思維模式和生存狀態(tài)。智能住宅是我國住宅技術創(chuàng)新的必然趨勢 [8]。20世紀80年代，信息技術飛速發(fā)展，特別是計算機互聯(lián)網(wǎng)(INTERNET)技術、計算機集成制造技術(CIMS)更是發(fā)展驚人，人類從此開始進入知識經(jīng)濟時代。從智能建筑的發(fā)展進程看，它經(jīng)歷了單一專用系統(tǒng)、多功能系統(tǒng)、部分集成系統(tǒng)、一體化的集成管理系統(tǒng)等幾個階段，每個階段都是技術創(chuàng)新的成果。智能住宅建設是我國可持續(xù)發(fā)展的需要。我國人口眾多，地大而物不博，以快速竭盡自然資源和惡化生態(tài)環(huán)境為代價的粗放型產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展模式已不能滿足知識經(jīng)濟時代的要求。我國于1994年發(fā)表了《中國21世紀議程》，提出了我國人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的總方向。在保持住宅產(chǎn)業(yè)高速增長的前提下，實現(xiàn)資源的綜合利用和環(huán)境質(zhì)量的不斷改善，就是實現(xiàn)住宅產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。建成后的智能住宅能滿足以下系列要求：人居環(huán)境的所有社會功以首先著眼于現(xiàn)實與未來的平衡，在可持續(xù)發(fā)展方面起先導和示范作用；節(jié)約能源，節(jié)省建材和配套器材等消耗型資源，以人為本，創(chuàng)造人與環(huán)境的和諧空間。總之，建設智能化住宅具有時代的前瞻性，順應了當今信息社會的潮流，對進一步提高居民水平和生活質(zhì)量具有非常重要的意義。可見，智能化住宅具有非常廣闊的發(fā)展前景。8 / 49 本文的主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)隨著現(xiàn)代化的發(fā)展人們的生活水平不斷的提高，綜合布線有了巨大的市場需求。因此，對綜合布線系統(tǒng)的要求也越來越高。綜合布線的技術與標準也在不斷的更新和向前邁進。本文著眼于綜合布線的系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)體系等方面做了理論上的研究。對系統(tǒng)的組成做了比較全面的的介紹；并結(jié)合實例對相關模塊進行了介紹。本文共分為5章：(1) 主要是介紹課題研究的背景、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和本文的研究內(nèi)容。(2) 介紹國家布線標準，研究了系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)體系和功能特點。也對相關的硬件做了簡單的介紹。(3) 介紹了綜合布線的基本概念、工作原理和具體的施工方案。(4) 著重介紹了整個系統(tǒng)的管理和故障診斷與排除的方法。(5) 全文的總結(jié)9 / 492 智能家居布線系統(tǒng)設計綜合布線系統(tǒng)是一個組合壓接方式、模塊化結(jié)構(gòu)、星形布線并且具有開放特征的布線系統(tǒng)。一個設計良好的綜合布線對其服務的設備應具有一定的獨立性，并能互連許多不同應用系統(tǒng)的設備，如模擬式或數(shù)字式機的公用系統(tǒng)設備，也應能支持圖象(電視會議、監(jiān)視電視)等設備。但是一切設計與施工都必須按照國家的標準來執(zhí)行。 布線的標準布線設計和實施必須遵循 TIA／EIA 570 一 A 家居電信布線標準進行。TIA／EIA 570_A 標準主要提出了有關布線的兩個等級(見表 2)，認可了幾種布線介質(zhì)，并規(guī)定了布線的基本規(guī)范。主要應用于支持話音、數(shù)據(jù)、影像、視頻、多媒體、家居自動化系統(tǒng)、環(huán)境管理、安全、音頻、電視、警報及對講機等服務。該標準適用于現(xiàn)今的綜合大樓布線及有關的管道設計安裝。TIA／EIA 570—A 標準主要涉及到室內(nèi)固定裝置(如對講機、火警感應器等 )的布線及室內(nèi)主干布線，而不涉及家居布線中的外線數(shù)量和布線介質(zhì)。 表1各等級支持的典型家居服務服務 等級一 等級二電話 支持 支持電視 支持 支持數(shù)據(jù) 支持 支持多媒體 不支持 支持表2各等級認可的家居傳輸介質(zhì)布線 等級一 等級二4對非屏蔽雙絞線三類，建議使用五類線纜五類75Ω同軸電纜 支持 支持光纜 不支持 可選擇等級一提供可滿足電信服務最低要求的通用布線系統(tǒng)，其最低要求為一根4對非屏蔽雙絞線，并滿足或超出ANSI廠rIA／EIA 568一A規(guī)定的10 / 49三類電纜傳輸特性要求，或一根75 n同軸電纜，并必須滿足或超出SCTE IPSSP．0叭的要求。等級二提供可滿足基礎、高級和多媒體電信服務的通用布線系統(tǒng)，該等級支持當前和正在發(fā)展的電信服務。等級二布線的最低要求為一或二根的4對非屏蔽雙絞線，并滿足或超出ANsI／TIA／EIA 568一A規(guī)定的五類電纜傳輸特性要求，以及一或二根75 n同軸電纜，并滿足或超出sCTEIPSsP001的要求。選擇的光纜必須滿足或超出ANSI／ICEA S87—640的傳輸特性要求。TIA570一A要求系統(tǒng)的主干布線必須采用星型拓撲方法連接，并要求每個家居內(nèi)在一個適合安裝及維修的地方裝置一個配線架，從而方便用戶對于布線系統(tǒng)進行應用設置、管理、增加或更改布線系統(tǒng)提供的服務，并提供與外線連接的接線端口。配線架可包括一般的交叉連接設備，并可連接機電設備，如HuB等。 系統(tǒng)的需求分析綜合布線系統(tǒng)是一套用于建筑物內(nèi)或建筑群之間為計算機、通信設施與監(jiān)控系統(tǒng)預先設置的信息傳輸通道。它將語音、數(shù)據(jù)、圖像等設備彼此相連，同時能使上述設備與外部通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡相連接。 　　綜合布線系統(tǒng)是為適應綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（ISDN）的需求而發(fā)展起來的一種特別設計的布線方式，它為智能大廈和智能建筑群中的信息設施提供了多廠家產(chǎn)品兼容，模塊化擴展、更新與系統(tǒng)靈活重組的可能性。既為用戶創(chuàng)造了現(xiàn)代信息系統(tǒng)環(huán)境，強化了控制與管理，又為用戶節(jié)約了費用，保護了投資。綜合布線系統(tǒng)已成為現(xiàn)代化建筑的重要組成部分。 　　綜合布線系統(tǒng)應用高品質(zhì)的標準材料，以非屏蔽雙絞線和光纖作為傳輸介質(zhì)，采用組合壓接方式，統(tǒng)一進行規(guī)劃設計，組成一套完整而開放的布線系統(tǒng)。該系統(tǒng)將語音、數(shù)據(jù)、圖像信號的布線與建筑物安全報警、監(jiān)控管理信號的布線綜合在一個標準的布線系統(tǒng)內(nèi)。在墻壁上或地面上設置有標準插座，這些插座通過各種適配器與計算機、通信設備以及樓宇自動化設備相連接。 11 / 49 系統(tǒng)的設計方案采用星型拓撲結(jié)構(gòu)、模塊化設計的綜合布線系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的布線相比有許多特點，主要表現(xiàn)在系統(tǒng)具有開放性、靈活性、模塊化、擴展性及獨立性等特點 [6]。 （1）開放性 　　綜合布線系統(tǒng)采用開放式體系結(jié)構(gòu)，符合多種國際上現(xiàn)行的標準，它幾乎對所有著名廠商的產(chǎn)品都是開放的，并支持所有的通信協(xié)議。這種開放性的特點使得設備的更換或網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的變化都不會導致綜合布線系統(tǒng)的重新鋪設，只需進行簡單的跳線管理即可。 （2）靈活性 　　綜合布線系統(tǒng)的靈活性主要表現(xiàn)在三個方面：靈活組網(wǎng)、靈活變位和應用類型的靈活變化。 　　綜合布線系統(tǒng)采用星型物理拓撲結(jié)構(gòu)，為了適應不同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，可以在綜合布線系統(tǒng)管理間進行跳線管理，使系統(tǒng)連接成為星型、環(huán)型、總線型等不同的邏輯結(jié)構(gòu)，靈活地實現(xiàn)不同拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡的組網(wǎng)； 　　當終端設備位置需要改變時，除了進行跳線管理外，不需要進行更多的布線改變，使工位移動變得十分靈活； 　　同時，綜合布線系統(tǒng)還能夠滿足多種應用的要求，如數(shù)據(jù)終端、模擬或數(shù)字式電話機、個人計算機、工作站、打印機和主機等，使系統(tǒng)能靈活的聯(lián)接不同應用類型的設備。 （3）模塊化 　　綜合布線系統(tǒng)的接插元件，如配線架、終端模塊等采用積木式結(jié)構(gòu)，可以方便地進行更換插拔，使管理、擴展和使用變得十分簡單。 （4）擴展性 　　綜合布線系統(tǒng)（包括材料、部件、通訊設備等設施）嚴格遵循國際標準，因此，無論計算機設備、通訊設備、控制設備隨技術如何發(fā)展，將來都可很方便地將這些設備連接到系統(tǒng)中去。 　　綜合布線系統(tǒng)靈活的配置為應用的擴展提供了較高的裕量。系統(tǒng)采12 / 49用光纖和雙絞線作為傳輸介質(zhì)，為不同應用提供了合理地選擇空間。對帶寬要求不高的應用，采用雙絞線，而對高帶寬需求的應用采用光纖到桌面的方式。語音主干系統(tǒng)采用大對數(shù)電纜，既可作為話音的主干，也可作為數(shù)據(jù)主干的備份，數(shù)據(jù)主干采用光纜，其高的帶寬為多路實時多媒體信息傳輸留有足夠裕量。 （5）獨立性 　　綜合布線系統(tǒng)的最根本的特點是獨立性。最底層是物理布線，與物理布線直接相關的是數(shù)據(jù)鏈路層，即網(wǎng)絡的邏輯拓撲結(jié)構(gòu)。而網(wǎng)絡層和應用層與物理布線完全不相關，即網(wǎng)絡傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡管理軟件及網(wǎng)絡應用軟件等與物理布線相互獨立。 　　無論網(wǎng)絡技術如何變化，其局部網(wǎng)絡邏輯拓撲結(jié)構(gòu)都是總線型、環(huán)型、星型、樹型或以上幾種形式的結(jié)合，