高職院校智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)的探討與實(shí)踐

夏長鳳

(南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系，江蘇 南通 226010)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，以及人們對理想生活的不斷的追求，智能家居于上個世紀(jì)80年代從日本和歐洲興起，90年代末中國也開始發(fā)展智能家居。近幾年來，城鄉(xiāng)居民生活水平日益提高，對居住環(huán)境的要求也越來越高，智能家居也走進(jìn)了人們的日常生活，智能家居系統(tǒng)的使用給人們提供了舒適和優(yōu)雅的環(huán)境，也給人們的生活提供了方便。未來智能家居系統(tǒng)會隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展將更加先進(jìn)，同時也會普及到千家萬戶。這就需要學(xué)校培養(yǎng)相當(dāng)多具有智能家居系統(tǒng)安裝、調(diào)試、維修等方面的技能人才。

1 智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)定位

當(dāng)前，智能家居系統(tǒng)方面現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練設(shè)備很少，智能家居方面的人才也很少，從老師到學(xué)生，需要一個多功能的實(shí)訓(xùn)室，學(xué)生可以在“做中學(xué)”的教學(xué)模式下，掌握相關(guān)的技能，和社會真正做到零距離接觸;老師可以進(jìn)行系統(tǒng)的開發(fā)研究，提高自己的業(yè)務(wù)素質(zhì)。

1.1 實(shí)訓(xùn)室功能定位

實(shí)訓(xùn)室建設(shè)首先滿足教學(xué)需要，使學(xué)生能夠在“做中學(xué)”的教學(xué)模式下，學(xué)習(xí)智能家居控制系統(tǒng)的相關(guān)知識，并進(jìn)行技能的訓(xùn)練，滿足崗位工作的需求。實(shí)訓(xùn)室具有多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)功能，學(xué)生可以通過相關(guān)書籍、錄像、網(wǎng)絡(luò)平臺、產(chǎn)品設(shè)備等對智能家居控制系統(tǒng)有全面的認(rèn)識。了解智能家居的定義，以及其包含的子系統(tǒng)如:燈光、幕布、家電、安防等子系統(tǒng)，并了解該控制系統(tǒng)的工作原理。在實(shí)訓(xùn)室里學(xué)生可以對智能家居控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，并能熟練地對各種智能家居產(chǎn)品進(jìn)行安裝和調(diào)試，通過這些技能的訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生的動手能力，提高職業(yè)崗位競爭力。

智能家居實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)，除了滿足教學(xué)功能外，還要能為教師提供一個開發(fā)環(huán)境，同時也是學(xué)生訓(xùn)練成果的展示平臺。鑒于以上功能，實(shí)訓(xùn)室建設(shè)采用開放式的建設(shè)模式。

實(shí)訓(xùn)室建設(shè)綜合考慮普通住宅和商業(yè)辦公場所，普通住宅要考慮燈光、家電、安防、窗簾的控制等，商業(yè)辦公場所要考慮照明節(jié)能、投影幕布等，因此，實(shí)訓(xùn)室配置智能家居系統(tǒng)涉及各個功能模塊，配置多臺電腦組成局域網(wǎng)，學(xué)生分組后通過網(wǎng)絡(luò)，選擇不同的情景模式進(jìn)行編程訓(xùn)練和調(diào)試，每組同學(xué)共享功能模塊，當(dāng)同學(xué)們在自己親手設(shè)計、調(diào)試的智能控制的家居環(huán)境中繼續(xù)學(xué)習(xí)時，學(xué)生的成就感會油然而生，更大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。教師可根據(jù)實(shí)訓(xùn)室配置的各個功能模塊，進(jìn)行開發(fā)研究，提高教師的職業(yè)能力和素質(zhì)。

1.2 實(shí)訓(xùn)室設(shè)備定位

智能家居系統(tǒng)的產(chǎn)品多種多樣，選擇合適的智能家居產(chǎn)品才能使學(xué)生學(xué)有所用，同時也是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的關(guān)鍵。

ABB i－bus KNX智能家居控制技術(shù)是現(xiàn)在廣泛采用的技術(shù)，它符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會EN 90050，2007年成為中國國標(biāo)控制網(wǎng)絡(luò)(KNX/HBES)技術(shù)規(guī)范，也就是住宅和樓宇控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)GB/Z 20965－2007。在公共建筑及住宅中，ABB i－bus KNX智能家居控制系統(tǒng)采用KNX總線標(biāo)準(zhǔn)，通過一條弱電總線將若干個分散的模塊連接起來，每個模塊均為智能模塊，通過電腦編程，完成強(qiáng)電末端的設(shè)備的控制，各個模塊既可獨(dú)立完成控制工作，又可根據(jù)要求相互配合，實(shí)現(xiàn)多種功能，滿足用戶的需求［1］。圖1為ABB i－bus燈光控制原理示意圖，圖中兩組熒光燈通過兩個SA/S4.10.1型開關(guān)驅(qū)動器驅(qū)動，驅(qū)動器如何動作受智能面板和

圖1 ABB i－bus燈光控制原理示意圖

ABB i－bus KNX智能家居控制系統(tǒng)除了用于控制燈光控制外，還可以用于電動窗簾、HVAC設(shè)備及 AV設(shè)備以及進(jìn)行安全防范提示和報警功能?？刂品绞蕉喾N多樣如:有面板控制、時間控制、光線感測控制、紅外遙控、移動感測控制、安防聯(lián)動控制、網(wǎng)絡(luò)和電話控制等，控制方便、靈活。因此，實(shí)訓(xùn)室建設(shè)時主要選擇ABB i－bus KNX智能家居控制系統(tǒng)的相關(guān)產(chǎn)品［3］。

2 智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案

2.1 智能家居系統(tǒng)控制模塊配置

實(shí)訓(xùn)室主要采用ABB i－bus KNX智能家居控制系統(tǒng)，并配置五個控制模塊:燈光控制模塊(包括開關(guān)和調(diào)光);電動窗簾和投影幕布控制模塊;空調(diào)控制模塊;音、視頻設(shè)備和投影儀控制模塊;安防探頭控制模塊。

各控制模塊功能設(shè)置如下:

1)燈光控制模塊

熒光燈的總數(shù)共為八盞燈，分為四組。調(diào)光燈一組。燈的控制要求:燈的控制進(jìn)行單獨(dú)、分組或總開/總關(guān)控制;調(diào)光可實(shí)現(xiàn)柔和開啟、柔和關(guān)閉的效果。任何一個面板開關(guān)均可控制任何一處的燈光，可實(shí)現(xiàn)單、聯(lián)動多種控制功能。燈光可以延時控制。每個按鈕面板均有LED指示燈，為夜間開燈、關(guān)燈指示。四組燈可以模擬成客廳、樓梯間、庭院、房間里的燈，可以設(shè)置多種情景模式控制，如光感天暗時開庭院燈，天亮?xí)r關(guān)閉;樓梯間、衛(wèi)生間移動感應(yīng)有人開燈，沒人關(guān)燈;定時開啟家中的燈光，模仿家中有人情景。調(diào)光燈可以根據(jù)要求自動調(diào)節(jié)其亮度［4］。

2)窗簾、投影幕布控制模塊

實(shí)訓(xùn)室中配置窗簾和投影幕布，窗簾有布簾和紗簾。窗簾、投影幕布的控制要求:每個窗簾可單獨(dú)控制，也可對窗簾集中控制。窗簾在早晨自動打開只保留外層紗窗簾。光感可在天暗時自動將窗簾關(guān)閉。溫感可在夏天室內(nèi)溫度過高時自動將窗簾移動感應(yīng)器來控制，驅(qū)動器、智能面板和移動感應(yīng)器通過總線相連，這樣可以通過編程任意改變兩組燈具的控制方法，而傳統(tǒng)的燈光控制，一旦布線結(jié)束后，面板開關(guān)和燈具的控制方式是固定不變的。采用總線控制的這種方式，布線簡單，搭積木式的設(shè)計方便靈活，容易修改、操作和維護(hù)［2］。關(guān)閉。

3)空調(diào)控制模塊

實(shí)訓(xùn)室配置空調(diào)機(jī)，可以通過手機(jī)或固定電話將家中空調(diào)進(jìn)行開啟和關(guān)閉。

4)音、視頻設(shè)備和投影儀的控制模塊

實(shí)訓(xùn)室配置音響一套、電視機(jī)一臺、投影儀一臺。音、視頻設(shè)備和投影儀的控制要求:可以通過電話、觸摸屏等進(jìn)行控制。

5)安防探頭控制模塊

安裝門廳攝像頭一臺，可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，并進(jìn)行設(shè)防和撤防控制，設(shè)防時則進(jìn)行有人非法入侵的監(jiān)視和聯(lián)動報警等。

2.2 智能家居系統(tǒng)控制方式

ABB i－bus KNX 智能家居控制系統(tǒng)的控制方式采用現(xiàn)場控制面板;定時控制，即通過定時器將燈或窗簾開啟或關(guān)閉;光感控制，根據(jù)光線強(qiáng)弱自動控制窗簾、燈光;人體感應(yīng)控制;觸摸屏中央控制，對燈光、窗簾、空調(diào)、AV設(shè)備等進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，并能模仿家中有人功能、留言功能、定時功能、邏輯功能、場景功能、安防功能、溫度控制功能、紅外遙控功能等;紅外線遙控，即對空調(diào)、AV設(shè)備、投影儀等進(jìn)行控制;電話遙控，通過固定電話將家中的燈、空調(diào)等打開或關(guān)閉;Internet控制，通過網(wǎng)絡(luò)對家中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并對家中的情況進(jìn)行監(jiān)視［5］。

3 智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)實(shí)踐

3.1 實(shí)訓(xùn)室主要設(shè)備選型

根據(jù)智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)方案，智能家居控制系統(tǒng)主要設(shè)備型號選擇如表1所示［6］。

表1 智能家居控制系統(tǒng)主要元件一覽表

除了主要的控制元件外，還需配置常用電器設(shè)備，如電視機(jī)、音頻播放器、功放機(jī)、空調(diào)機(jī)、投影儀各一臺，音箱一套，布簾三塊，紗簾三塊，投影幕布一塊，電話機(jī)一部，網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)一部，安防報警模塊一塊。

3.2 智能家居實(shí)訓(xùn)室控制系統(tǒng)實(shí)踐

智能家居實(shí)訓(xùn)室控制系統(tǒng)拓補(bǔ)圖如圖2所示，系統(tǒng)中IP路由器、調(diào)光驅(qū)動器、移動感應(yīng)器、觸摸屏、紅外線發(fā)射控制器、電話網(wǎng)關(guān)、干接點(diǎn)模塊、五聯(lián)面板、燈光驅(qū)動器、窗簾驅(qū)動器、光感應(yīng)器、定時器經(jīng)過i－bus總線相連。燈光、窗簾、家電的控制可以通過中控觸摸屏和智能面板進(jìn)行，通過團(tuán)組設(shè)置，進(jìn)行總控、部分控制以及單獨(dú)控制等情景模式設(shè)置。教師機(jī)和學(xué)生機(jī)組成局域網(wǎng)，通過IP路由器，在學(xué)生機(jī)和教師機(jī)上都可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的編程訓(xùn)練，包括物理地址修改，控制模式的改變，模塊參數(shù)的設(shè)置等工作。根據(jù)情況，學(xué)生訓(xùn)練項(xiàng)目的難度可以由簡單到復(fù)雜選擇，即由單獨(dú)控制到部分控制以及全控模式逐漸加強(qiáng)訓(xùn)練難度，鍛煉學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。通過internet網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生可以在校外對實(shí)訓(xùn)室中的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行控制。通過電話網(wǎng)關(guān)模塊，電話控制驅(qū)動器工作，從而控制驅(qū)動器終端強(qiáng)電設(shè)備工作。

3.3 智能家居控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目

學(xué)生采用小班教學(xué)模式，共分成6組，可進(jìn)行硬件電路的設(shè)計，元器件安裝、編程、調(diào)試訓(xùn)練，掌握所需的基本技能。主要實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目和課時分配如表2所示。

表2 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目一覽表

圖2 智能家居實(shí)訓(xùn)室控制系統(tǒng)拓補(bǔ)圖

4 智能家居實(shí)訓(xùn)室建立的意義

高職院校實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量的高低直接影響著學(xué)生技能的高低，本文探討的智能家居系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)方法和思路具有前瞻性，選用的設(shè)備是當(dāng)今社會工程上使用的高技術(shù)含量，并且是經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的、可靠的設(shè)備。這種開放、工程現(xiàn)場化模式的實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)為學(xué)生提供了一個很好的理實(shí)一體化的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生深層次的接觸智能家居系統(tǒng)，學(xué)習(xí)智能家居系統(tǒng)的應(yīng)用案例，提高學(xué)生的動手和創(chuàng)新能力。開放的實(shí)訓(xùn)平臺也是教師進(jìn)行科研開發(fā)的有利保障，從而能充分發(fā)揮專業(yè)教師在技術(shù)上的優(yōu)勢，解決一些工程難題，通過試驗(yàn)、開發(fā)研究，進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，為進(jìn)一步培養(yǎng)教師的雙師型素質(zhì)。這樣，既回報了社會，還能提高教師的科研水平和教學(xué)水平。

5 結(jié)束語

2008年我院電氣自動化專業(yè)(智能樓宇方向)，順應(yīng)社會人才培養(yǎng)的需求，建立了樓宇電氣設(shè)備、樓宇自動化等相關(guān)實(shí)訓(xùn)室，使用效果很好。隨著科技的發(fā)展以及社會的不斷進(jìn)步，智能家居是智能樓宇的又一重點(diǎn)發(fā)展方向，智能家居實(shí)訓(xùn)室建設(shè)也是樓宇自動化實(shí)訓(xùn)室的一個重要分支。智能家居實(shí)訓(xùn)室建成后已投入使用，實(shí)踐證明，該實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)方案是可行的，實(shí)訓(xùn)和開發(fā)項(xiàng)目設(shè)置合理，理論與實(shí)踐結(jié)合性強(qiáng)，設(shè)備總體價格低，利用率高，深得學(xué)生和教師的好評，取得良好的教學(xué)和科研效果。

［1］ 徐雄.ABB i－bus EIB/KNX智能建筑控制系統(tǒng)簡介及應(yīng)用［J］.儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量，2007，23(5):6－8.

［2］ 李漢國.ABB i－bus智能建筑控制系統(tǒng)在辦公樓照明中的應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2010，29(11):36 －39.

［3］ 汪大濤.ABB i－bus KNX智能建筑控制系統(tǒng)智能家居［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2008，2(4):51 －54.

［4］ 束中明.ABB i－bus EIB系統(tǒng)在公用建筑電氣節(jié)能中的應(yīng)用［J］.智能建筑電氣技術(shù)，2007，1(3):72 －76.

［5］ ［EB］http://www05.abb.com/global/scot/scot209.nsf/veritydisplay/4fc2b7c45ae6e65048257a24002f880b/$file/1SXF500001M2005 _062012_ibus%20Design.pdf

［6］ 萬重山.ABB i－bus EIB智能系統(tǒng)在樓宇自控中的應(yīng)用［J］.智能建筑，2006，10(6):37－39.