HDL智能家居系统简述
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目前,市场上的智能家居系统非常多:从来源上,有国内的、国外的;技术结构上有总线制、无线以及电力线;行业细分上,有依赖于可视对讲为网络核心的简单控制系统、有依赖于家庭影院为核心的AV中控系统、有依赖于灯光控制为核心的环境控制系统等。目前国内专业智能家居厂商大概有几十家,这些产品在稳定性、功能性、外观上都有侧重点。本文,我结合自己的从业经验谈谈Nico智能家居的一些特点。
稳定性
我们认为稳定性是第一位的,没有稳定性,其它都是空谈。Nico所有的产品中都含有一颗“神经原”芯片,所有产品相互联网,就像人的大脑那样有了智能和思维,设备之间的联网支持手拉手的总线连接、星型连接、环型连接等,即自由拓扑结构。每个设备都可以独立的处理和思考,就像PC之间的网络,一台设备损坏不影响整个网络的正常。这个“神经网络系统”我们称为LonWorks总线网络。还有的是,Nico的每个控制单元模块,针对每个控制回路都有手动开关,而不像一般系统不带手动开关,出了问题只能等工程师上门维护。由此可知,这种网络的稳定性是毋庸置疑的。
编辑补充:
LONWORKS(Local Operating Network)总线,目前是国际标准ANSI/EIA709.1和中国商业楼宇/住宅建设国家标准GB/T 20299.4-2006。全球著名智能化公司基本都是LonWorks总线产品的拥护者,目前全球有4000家公司支持,已安装上亿台设备,有专门的技术协会LONMARK。他们的产品都可以相互直接联网,形成一个完全开放的智能控制网络。
功能
再谈功能前,我们先说说什么是智能。智能和自动是有区别的,目前的很多系统只能达到自动的功能,如在控制面板上按下命令灯光和窗帘动作。智能的系统应该是这个系统本身有感知系统,如我们说的温湿度传感器、亮度传感器、二氧化碳传感器、人体存在感应器等,系统根据探测到的数据,能自动启动灯光、遮阳、空调、新风等,让室内环境始终保持最佳的状态。一般要集成以下几个系统:灯光、窗帘、遮阳、空调、家电、新风、视听AV、安防报警、监控等。Nico是目前智能家居系统中功能比较全的智能系统。
外观
外观一直是Nico不懈的追求,因为是家庭使用,就要考虑到人的使用时通俗易懂,同时要非常美观,是科技更是艺术品。现在Nico有系列的智能触摸式面板和彩色触摸屏:3.5寸嵌墙有线、7寸嵌墙有线、7寸WIFI无线、10.4寸嵌墙有线、15寸嵌墙有线等。
7英寸嵌墙彩色触摸屏,放在入口出。供主人总控整个住宅的智能化,并展示给亲朋好友。在屏上可控制各个房间的灯光窗帘和空调。支持摄像机视频监控的接入,有人来访时,画面立刻弹出。纯白色外壳,气质高雅。
4英寸彩色触摸屏,UBIQ230,放在主要房间,可控制各路灯光和窗帘。
6/5键控制面板,型号:5006L/5005。放在非在主要房间。具有6/5个图形控制按键。可调节的背光。
近年来,中国通信市场固话业务出现萎缩趋势,而宽带却呈现出强劲的发展动力,用户也表现出对IPTV、视频监控、智能家居等多样化业务的兴趣。面对这样的市场背景,运营商将重心更多地放到了发展宽带业务上,“光进铜退”成为接入网建设的共识,EPON凭借其组网灵活、业务提供能力强、技术成熟等优势,成为运营商“光进铜退”建设中的技术首选。目前EPON设备在中国应用已达1000万线,步入了规模应用的快车道。基于EPON的FTTx建设模式较多,合理选择建设模式是运营商节约建网成本、提升网络价值的关键。
“光进铜退”的建设模式
“光进铜退”,是指运营商的建网模式从传统的铜缆接入为主改为光缆接入为主,使光缆尽可能向用户靠近,并最终实现光纤到户。但目前出于对成本、网络现状等因素的考虑,我国“光进铜退”的建设模式以FTTB、FTTN/V为主,FTTH的规模应用尚需时日。从物理组网上讲,三种模式主要表现为光缆末端位置、接入铜缆长度以及单节点所覆盖用户范围的不同,FTTH实现了“全光接入、全程无铜”,一个节点对应一个用户,用户获得的带宽以及业务能力最强,但建设成本也较高;FTTB实现了“光纤到楼、铜不出楼”,运营商光缆延伸到大楼,并将接入节点部署在楼道,通过该节点覆盖楼内所有用户的业务需求,用户接入带宽与业务能力仍然很高,是面向新建小区的主流解决方案;FTTN/V则基本上是“光纤到小区(村)、铜不出小区(村)”,运营商将光缆部署到小区(村)内,在小区(村)机房或室外柜设置少量甚至唯一节点,实现对整个小区(村)内用户的业务覆盖,其接入带宽与业务能力相对稍弱,但可满足近2~3年的用户业务需求,是城区改造及农村“光进铜退”的主流解决方案。而无论采用哪种方式,EPON都已成为其主要的技术实现手段之一。
城市新建地区FTTx建设方案
对城市新建地区,基于EPON的光纤到大楼(FTTB)的建设模式成为运营商的首选,即光纤铺设到小区楼道,在楼道内铜缆末端放置ONU(OpticalNetworkUnit)设备,ONU提供LAN或DSL接口实现用户宽带接入,同时内置IAD实现语音接入。从成本角度来说,FTTB的建设模式可以节省电缆、机房或室外机柜的投资成本;从接入速率考虑,FTTB可以为用户提供20M以上甚至高达百兆的接入带宽;工程上,ONU设备部署在楼道,可以直接将开发商铺设的楼内铜缆跳接到ONU设备楼道箱配线架,降低了二次跳接的工程难度。根据楼道内ONU设备提供的宽带端口采用LAN或DSL接入方式的不同,FTTB的建设又可细分为FTTB+LAN及FTTB+DSL两种,两种接入模式对楼内布线及覆盖用户数量要求有所不同。城区FTTx建设方案的选择如表1所示,组网方案如图1所示。
多层及中高层楼宇建设方案
对多层及中高层楼宇,运营商在建设时多采用LAN接入方式,其原因在于以太网接口ONU平均每端口的成本较低(低于DSL),可以为用户提供更高的业务接入带宽,同时也避免了MODEM终端带来的成本增加。FTTB+LAN建设模式需要考虑的一个重点问题是设备端口实装率,由于ONU设备端口数量相对固定(目前业界用于FTTB的LAN方式ONU最少提供8个以太网口),当单元用户数较少时,设备按单元放置带来了端口实装率较低而导致每用户建设成本上升。这时可以考虑相邻的多个单元共享一台LAN接口ONU,但这增加了五类线跨单元水平走线的难度,要求楼内有水平走线槽或管道相通,若跨单元走线较难,可适当考虑ONU按单元部署或采用FTTN(光纤到节点)等其他建设模式。针对小区宽窄带比例发展不平衡的情况,采用ONU宽窄带按一定比例(如1:2)进行配置,也可增加设备的实装率。
高层楼宇建设方案
对城区高层楼宇,由于单元用户数较多,运营商在对LAN接入及DSL接入方式的选择上相对灵活,主要考虑的因素是尽量保证一个用户单元内部署较少的接入节点,便于设备维护。而在ONU的容量上LAN接口设备要低于DSL接口设备(目前业界一台LAN接口ONU最大可提供24个以太网口,而DSL接口ONU可提供几十甚至上百个业务端口),因此如果单个节点LAN接口ONU能够实现单元内所有用户的覆盖(通常一个楼道箱可放置2台LAN接口ONU,可达48个以太网口),则首选LAN接入;反之,则更适合采用FTTB+DSL组网方式(目前业界部分DSL接口的ONU也具备了LAN接入能力,使组网可以更为灵活)。而对于某些高层住宅已超过一台DSL接口ONU的覆盖能力且具备机房条件时,采用PON+AG的建设模式也是一种较好的选择。
低层楼宇建设方案
对城区一些高档小区如低层楼宇、别墅等,运营商也在积极推进光纤到户(FTTH)的应用。通过光纤直接入户,并放置可提供若干以太网口及语音口的ONU设备,满足家中话音、宽带、电视三网合一的业务需求。FTTH作为接入层网络的最终演进方向,从其自身特点来讲,具有的业务提供能力、传输质量以及可靠性是其他接入模式无法比拟的;相比FTTB模式,FTTH也避开了楼道引电、设备维护的诸多问题;而在与开发商合作的过程中,FTTH则可为开发商带来独特的卖点和差异化竞争力。制约运营商推进FTTH规模应用的重要因素是建设成本,目前国内FTTH的建设成本约相当于FTTB的3倍左右,但从长期来看,其成本具备较大的下降空间。同时运营商也在积极探索FTTH的有益建设模式及运营模式,例如与开发商共同分担建设成本,ONU由用户付费购买等。从另一个角度讲,FTTB的建设模式运营商需要面对建网初期楼道ONU实装率的问题,在实装率较低时,建设成本将成倍上升,而FTTH的ONU是按需配置,对于业务密度低的别墅和连排低密度楼宇,FTTH与其他建设模式的每用户成本差异不大。
现代社会的家居生活,不仅要方便舒适,还要智能、娱乐、安全,这就需要完善良好的家居弱电布线。弱电布线就是家居房间内的“神经”,它们传递着各种电路信号到各种设备,从而实现上述应用需求。
局域网系统
网络信息时代对家居生活产生了重要的影响,我们应跟上时代的脚步为新居组建小型局域网络,以应对家人上网、信息家电接入网络、远程网络监控等需求。在家里组建小型局域网络,只需申请一根上网宽带线路,让每个房间都能够用电脑同时上网。另外,随着家电网络化的趋势,网络影音中心、网络冰箱、网络微波炉、网络视频监控会陆续出现,这些设备都可以找就近网络接口接入网络。
布线要点:我们要建的局域网是一个星形拓朴结构,任何一个节点或连接电缆发生故障,只会影响一个节点,在信息接入箱安装起总控作用的RJ45配线面板模块,所有网络插座来的线路接入配线面板的后面,信息接入箱中还应装有小型网络交换机,通过RJ45跳线接到配线面板的正面接口。
为现在上网和以后大量面世的网络信息家电预留网络信息接口,我们需要每间房都至少有两个网络接口:一口可用作网络、一口可用作电话,这是基于网络和电话复用和互相线路备份的要求。包括RJ45配线面板、双绞线、RJ45信息模块,我都要选择目前流行的超五类,可以应对现在和将来的需要。
有线电视系统
家居生活中可能不只有摆在客厅中的一部电视机,卧室房间中也应有电视机,特别是现在液晶大屏幕电视大幅降价,部分家庭也需要更新电视,原来的电视就可以移到卧室里。有线电视系统可传输模拟或数字电视信号,将信号送到每一个房间,既能收看模拟电视节目,也能收看数字信号电视节目。
布线要点:家用的有线电视系统应选用较好的材料,应使用专用双向、高屏蔽、高隔离1000MHZ同轴电缆和面板、分配器、放大器(多于4个分支时需要)。分配器应选用标有5—1000MHz技术指标的优质器件。
电缆应选用对外界干扰信号屏蔽性能好的75-5型、四屏蔽物理发泡同轴电缆,保证每个房间的信号电平;有线电视图像清晰、无网纹干扰。有线电视的布线相对简单,对于普通商品房,我们只需在家庭信息箱中安装一个一分四的分配器模块就可以将外线接入的有线电视在这里分到客厅和各个房间。
电话系统
虽然现在手机很普及,但是人们总习惯追逐各种优惠的资用套餐不断换电话卡,手机也可能丢失,这导致我们的手机号码不固定,电话就不存在这个问题,加上它的资费总比手机的低,所以新居安装有线电话还是必要的。
如今国产的一拖四、二拖八小型电话程控交换机价格非常便宜,因此家里安装小型电话程控交换机已经成为可能。家里安装小型电话程控交换机后,只需申请一根外线电话线路,让每个房间都能拥有电话。而且既能内部通话,又能拨接外线,外电进来时巡回震铃,直到有人接听。如果不是你的电话,你可以在电话机上按房间号码,转到另外一个房间。小型电话程控交换机在别墅或者复式房型还可以当作呼叫器来使用。
当然还有普通的只用信息接入箱配套的电话语音模块面板,但是这种面板只能共享接入电话外线,电话进来时,铃声同响,一房通话,别房可监听,没有通话保密功能。
布线要点:电话系统和局域网络系统布线按照我们的“复用和双备份”的要求一起布线的,在线缆和接口插座上用材是一样的,不同的是在信息接入箱的连接方法不同。用作电话的网络双绞线,我们采用色标为蓝和蓝白的线对打上RJ11水晶头。若采用小型程控交换机的话,直接插入程控交换机的接口;若采用普通的一拖几电话模块,就将RJ11水晶头插入电话模块。
家庭影院系统
家庭影院系统是现代家居娱乐的首选,组建家庭影院系统应是众多家庭的选择。家庭影院是指在家中能够享受到与电影院相同或相近的清晰而绚丽多彩的图像,充满动感和如同现场的声音效果。家庭影院器材分为视频与音频两大部分。视频部分是整套系统中非常重要的一环,通常由大屏幕彩电或投影机担任,其中投影机就需布线。
AV功放是音频重放的中心,其特点是多声道的声音重放。家庭影院中音箱由五只、六只、七只等各加一个重音箱构成。前方左右两边的主音箱和中置音箱可以不用布线,而后方的环绕音箱和后置音箱等就应布线。
布线要点:家庭影院系统布线主要包括投影机的视频线,如VGA、色差线、DVI、HDMI和音箱线。既然是顶级的家庭影院系统,这些线缆是没有接续的,也就是一条线走到底,接头和线都是原厂制作,因此其它布线系统独立了,一般只在客厅或书房中布线。在设计时要精确计算走线的长度以便购买合适长度的线缆,保证足够拉到位,并在影音设备中心处有足够的余量。
在布线时,要将这些昂贵的线缆的一端接头仔细用多层塑料包好,绑上铁线,接着用电式胶布再绑一次,然后牵引穿过PVC套管,一端拉,另一端送,不能使用蛮力。另外,PVC管可以选稍大一些,以便可以顺畅的拉过,管中间线不被绞结。
AV系统
AV是影音的集合体,用过DVD的朋友都知道,信号的输出包括一路视频、一路左声道、一路右声道。一般AV设备都是在客厅里,我们若需要在各房间里欣赏到这些AV影音设备播放影音就必须通过家庭综合布线将这上述三种线路接到各房间。家庭里的AV系统包括:DVD AV系统、卫星接收机AV系统、数字电视AV系统。通过AV信号传输系统,就可以在其他房间看影碟、看卫星电视节目、看数字电视节目,无需重复添置多台DVD、卫星接收机、数字电视机顶盒等设备。AV信号可以传输到卧室、书房、盥洗室、厨房等其他房间。
布线要点:AV系统需要同时布三条线缆,插座面板是三孔AV接口,信息接入箱中采用AV模块面板,总接入影音中心的AV信号,分接出到各房间。来自房间的各组三线分别接入AV模块面板后面的各组接线柱,通过面板的拨位开关实现接通或关闭。
由于这种布线线路中经过接续,这是AV系统中原则上不允许的,但为了共享和美观,在要求不是很“发烧级”的使用环境,只能折中,所以AV系统最重要的是线材的选择,我们要选择足够好的线材来抵消一部分不足。视频线和音频线应选用高纯度无氧铜作导体,接口面板和AV模块的接线端子最好能是24K镀金。
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家庭背景音乐系统
背景音乐渐渐成为现代家装的新宠,当我们在家中做家务时,当我们随意小憩时,一定想能像宾馆里那样随处听到美妙、轻柔的背景音乐。要家里各个角落弥漫起曼妙轻柔的背景音乐,这就需要在各房间、卫生间、厨房、阳台等地方通过家庭综合布线将音频线接到各个角落。普通的家庭背景音乐系统采用集中控制方式,可将音源直接输入可分区控制功放,可分区控制功放是这个系统的核心。通过功放的音频输入选择切换开关,可以从上述多路音源中选择一路节目,各个房间只能收听同样的节目。这个系统最重要的特点是可以通过可分区控制功放分别独立地控制各个房间的节目播出,需要的房间就播放,不需要的房间可以关闭。这个系统的结构简单、施工不复杂、经济实用。而且每个播放扬声器均能单独开和关。
布线要点:家庭背景音乐系统也是一个独立的布线系统,可以将来自各个房间的扬声器的音箱线信中接到位于客厅影音中心的墙壁上的音箱接线面板,可分区控制功放器再依次接音箱接线面板即可形成家庭背景音乐系统。
红外转发系统
红外转发系统由位于各房间的红外接收器和位于客厅的红外发射器组成。红外接收器接收来自各种影音设备的遥控器的信号,变成电信号传到红外发射器,红外发射器将电信号转为与原遥控器相同的红外信号,发射给影音设备实现控制。
红外转发系统的布线是上述AV系统的配套工程,通过它,用户可以在卧室或书房等房间内对客厅等处的视听设备如影碟机、功放、卫星接收机、数字电视机顶盒等进行自如地遥控。因此,通过AV布线系统和红外转发系统遥控装置,就可充分享受到家庭信息化和视听设备多点共享所带来的方便和舒适。
布线要点:红外转发系统的布线可以不经过信息接入箱,因为各个房间的红外接收器的信号线可以并联接在一起,再通过一组信号线接到红外发射器。 房间中的红外接收器安装要点是:与房间中的影音设备在同一面墙上。客厅中的红外发射器的安装要点是:安装在客厅中的影音设备的对面墙上。因为整个系统只给发射器供电,所以应给它安一个供电开关,以便不用时可关掉系统。
监控报警系统
家庭住宅报警系统由家庭智能微电脑报警主机和各种前端探测器组成。前端探测器可分为门磁、窗磁、煤气探测器、烟感探测器、红外探头、紧急按钮等。当有人非法入侵时将会触发相应的探测器,家庭报警主机会立即将报警信号传送至小区管理中心或用户指定的电话上,以便保安人员迅速出警;同时小区管理中心的报警主机将会纪录下这些信息,已备查阅。家庭住宅报警系统若与小区保安的报警联网,那是最好不过,若小区中有这样的系统,那么家庭应该安装住宅报警系统。
布线要点:家庭住宅报警系统可以是综合布线的一部分,微电脑报警主机可以安装在信息接入箱的外墙旁边。各个前端探测器通线综合布线汇接到信息接入箱里的安防报警抄表信号采集模块条,再从模块上接入微电脑报警主机。
弱电布线应注意事项
如何根据自己的需求来安排自己的布线方式?
现代的布线理念基本推崇“星形拓朴”结构,这是对过去“总线拓朴结构”的代替。星形拓朴结构强调的是每条线路都是独立的,这避免单点故障导致整个系统的瘫痪。家庭弱电布线的绝大部分也都是采用先进的星形拓朴布线方式,集中汇聚到信息接入箱中实行集中管理,方便跳线、方便扩展,这是家庭布线的主要内容。
但是,我们也不能一概而论,认为任何布线都经过信息接入箱的汇总管理,其中也有几个系统是独立布线的,如上述就提到红外转发系统、家庭影院系统、家庭背景音乐系统不需要汇聚到信息接入箱,它们由于各自独特的特点而需要采用独立布线方式。
强电跟弱电要注意什么?(强弱要垂直交叉)
家庭布线不只有弱电布线,还有强电布线,强电还包括:照明电和动力电。强电对弱电和不可能避免会有电磁的影响。因此,我们要清楚以下强电与弱电布线中的注意事项:
①强电跟弱电的走线要避免紧挨着平行走线,弱电管线和强电管线平行走线需要50cm距离,如果实在条件不允许这样走,可用专用屏蔽线以及用铁管来代替PVC管;
②强电、弱电的插座相隔距离最少30厘米;
③强电和弱电走线交叉时,要呈90度角跨过;
④对于影音品质要求较严的AV系统和家庭影院布线最好使用金属套管,特别是家庭影院。