別墅全屋智能家居設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

朱厚錦 畢雨婷

1 項(xiàng)目概述及需求分析

某別墅為4 層建筑，包括負(fù)1 層及1 ～3 層，總面積約為500 m2。負(fù)1 層主要設(shè)有車(chē)庫(kù)、健身房、影音室及陽(yáng)光房；1 層為客廳、餐廳、廚房、衛(wèi)生間以及前后玄關(guān)；2 層為老人房、榻榻米臥室、書(shū)房、兒童活動(dòng)室及衛(wèi)生間；3 層則是主臥室、主衛(wèi)、衣帽間、兒童房以及閣樓。

此別墅主要作為家庭居住用途，家庭成員包括老少三代人共同居住。因此在如此大的居住空間中，智能化的控制顯得尤為重要?？蛻?hù)選擇智能化的主要原因在于其對(duì)安全、節(jié)能及方便性的高度重視。通過(guò)智能化的設(shè)計(jì)，不僅能夠提高居住的舒適度與便捷性，還能有效確保家庭成員的安全，并達(dá)到節(jié)能減排的環(huán)保目標(biāo)。

2 關(guān)鍵設(shè)備簡(jiǎn)介

智能家居系統(tǒng)作為現(xiàn)代家居生活的重要組成部分，融合了眾多先進(jìn)的設(shè)備和技術(shù)。這些設(shè)備和技術(shù)相互協(xié)作，共同為用戶(hù)打造了一個(gè)舒適、便捷且智能化的居住環(huán)境[1]。

2.1 家庭網(wǎng)關(guān)

家庭網(wǎng)關(guān)是智能家居系統(tǒng)的核心樞紐，不僅能夠?qū)⒓彝?nèi)部的各種智能設(shè)備連接在一起，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的信息交換和控制，還能作為家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的橋梁，讓用戶(hù)能夠隨時(shí)隨地對(duì)家中設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)和控制[2]。通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)可以方便地調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度、控制燈光亮度、查看安防監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)智能家居的便捷管理。

2.2 多媒體智能網(wǎng)關(guān)

多媒體智能網(wǎng)關(guān)是家庭網(wǎng)關(guān)的升級(jí)版，除了具備家庭網(wǎng)關(guān)的基本功能外，還集成了多媒體處理能力。它支持音頻、視頻等多媒體內(nèi)容的傳輸和播放，能夠?yàn)橛脩?hù)提供高質(zhì)量的音視頻體驗(yàn)。通過(guò)多媒體智能網(wǎng)關(guān)，用戶(hù)可以輕松享受家庭影院般的視聽(tīng)盛宴，豐富家居生活[3]。

3 智能家居系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

本項(xiàng)目中智能家居方案包括3 個(gè)子系統(tǒng)—寬帶電視子系統(tǒng)、家電控制子系統(tǒng)、三表抄報(bào)子系統(tǒng)。

多媒體智能網(wǎng)關(guān)—TFT 液晶彩色觸摸屏，支持多通道遠(yuǎn)程訪(fǎng)問(wèn)?？赏ㄟ^(guò)觸摸屏控制家中燈光、安防、窗簾、電器、場(chǎng)景及背景音樂(lè)等。

三表抄報(bào)—采用光電譯碼直讀表，可直接抄讀三表數(shù)據(jù)；總線(xiàn)制方式布線(xiàn)簡(jiǎn)單，具備遠(yuǎn)程抄表、管理及分析等強(qiáng)大功能。

3.2 寬帶電視子系統(tǒng)

光纖信號(hào)經(jīng)樓宇光分器，到用戶(hù)側(cè)（Optical Network Unit，ONU） 設(shè)備，再分離出有線(xiàn)電視（Cable TV，CATV）、寬帶、電話(huà)3 種信號(hào)，接到家庭網(wǎng)關(guān)，家庭網(wǎng)關(guān)分別與電視、寬帶、電話(huà)相連接。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)選擇的HG-10P 型家庭網(wǎng)關(guān)集有線(xiàn)電視機(jī)頂盒、無(wú)線(xiàn)Wi-Fi 路由、寬帶電力貓、電話(huà)交換機(jī)多種功能于一體，輕松實(shí)現(xiàn)看電視、上網(wǎng)、打電話(huà)功能。無(wú)線(xiàn)路由或電力載波寬帶使用戶(hù)無(wú)需鋪設(shè)有線(xiàn)線(xiàn)路即可輕松上網(wǎng)，方便至極[4]。此外，其RJ45 網(wǎng)絡(luò)接口與家居智能控制器相連接，使得家居智能控制實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。

3.3 家電控制子系統(tǒng)

系統(tǒng)主要分為：綜合控制部分、燈光控制部分、窗簾控制部分、家用電器控制部分、智能安防部分、背景音樂(lè)部分、智能監(jiān)控部分、數(shù)字樓宇對(duì)講部分和智能傳感部分等該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：第1，采用先進(jìn)的ZigBee 傳輸技術(shù)，控制靈敏、可靠。第2，可遠(yuǎn)程通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和手機(jī)進(jìn)行控制，系統(tǒng)可以進(jìn)行升級(jí)。第3，為住戶(hù)提供家庭安防功能。第4，設(shè)備地址自動(dòng)獲取，方便設(shè)備的添加。第5，低功耗設(shè)計(jì)、距離遠(yuǎn)，抗干擾強(qiáng)，適應(yīng)范圍大。第6，外觀大方、簡(jiǎn)約，有多種色系，可適用多種墻面要求。第7，信息終端提供豐富的多媒體娛樂(lè)功能，如電子相框、收音機(jī)、MP3 播放、影視欣賞等供人使用與娛樂(lè)。第8，用戶(hù)終端設(shè)備可以使用狀態(tài)檢測(cè)功能來(lái)檢查防區(qū)探頭設(shè)置是否工作正常，既方便、快捷，又提高了安全性。第9，可快速查詢(xún)本機(jī)的配置信息，如具體分配的網(wǎng)絡(luò)IP 號(hào)、房號(hào)以及系統(tǒng)版本信息，為工程的安裝、維護(hù)提供方便。第10，信息終端設(shè)備系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)最新軟件版本信息，并可自動(dòng)進(jìn)行更新升級(jí)。

4 主要功能設(shè)計(jì)內(nèi)容及其應(yīng)用意義

4.1 全屋燈光控制

4.1.1 全屋燈光控制的設(shè)計(jì)思路

充分考慮用戶(hù)的實(shí)際需求和使用習(xí)慣，通過(guò)對(duì)4 層所有房間的燈光進(jìn)行集中控制，以及對(duì)房前屋后的小夜燈進(jìn)行定時(shí)開(kāi)關(guān)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)了集中控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)與感應(yīng)控制等多項(xiàng)功能。此外，還特別關(guān)注老人和兒童的使用安全，通過(guò)感應(yīng)控制、上下樓梯感應(yīng)等設(shè)計(jì)，為他們提供了更加舒適和安全的照明環(huán)境。

4.1.2 全屋燈光控制的應(yīng)用意義

全屋燈光控制能夠有效提高居住者的生活質(zhì)量和便利性，通過(guò)集中控制和定時(shí)開(kāi)關(guān)功能，用戶(hù)無(wú)需手動(dòng)操作每個(gè)房間的開(kāi)關(guān)，即可輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)家居照明的控制。感應(yīng)控制和調(diào)光功能能夠根據(jù)環(huán)境和使用需求自動(dòng)調(diào)節(jié)燈光亮度和開(kāi)啟時(shí)間，為用戶(hù)創(chuàng)造更加舒適和個(gè)性化的照明環(huán)境[5]。

具體來(lái)說(shuō)，開(kāi)關(guān)功能使得用戶(hù)能夠方便地控制各個(gè)房間的燈光，無(wú)論是回家還是離家，都能一鍵操作。感應(yīng)控制則使得燈光能夠根據(jù)人的活動(dòng)自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉，不僅提高了生活的便利性，也避免了忘記關(guān)燈造成的能源浪費(fèi)。上下樓梯感應(yīng)的設(shè)計(jì)則特別關(guān)注了老人的安全，通過(guò)自動(dòng)感應(yīng)開(kāi)啟燈光，為老人提供了更加安全的行走環(huán)境。衣帽間的感應(yīng)燈光則體現(xiàn)了對(duì)細(xì)節(jié)的關(guān)注，讓用戶(hù)在挑選衣物時(shí)能夠享受便捷的照明體驗(yàn)。而兒童房和書(shū)房的調(diào)光功能，則能夠根據(jù)閱讀和學(xué)習(xí)的需求調(diào)整燈光亮度，保護(hù)視力，營(yíng)造舒適的學(xué)習(xí)氛圍。

4.2 全屋無(wú)線(xiàn)覆蓋

4.2.1 全屋無(wú)線(xiàn)覆蓋的設(shè)計(jì)思路

針對(duì)4 層別墅無(wú)線(xiàn)Wi-Fi 信號(hào)覆蓋不佳的問(wèn)題，采用了全屋無(wú)線(xiàn)覆蓋的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)業(yè)務(wù)經(jīng)理和技術(shù)人員的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)量，精確確認(rèn)了信號(hào)的覆蓋范圍，并在地下1 層、1 層、2層與3 層樓梯間各放置1 個(gè)無(wú)線(xiàn)接入點(diǎn)，以確保全屋范圍內(nèi)的無(wú)線(xiàn)信號(hào)穩(wěn)定覆蓋。同時(shí)，采用基于局域網(wǎng)的供電系統(tǒng)（Power Over Ethernet，POE）供電方式，在客戶(hù)設(shè)備間路由設(shè)備位置安裝POE 電源，既簡(jiǎn)化了布線(xiàn)，又提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

4.2.2 全屋無(wú)線(xiàn)覆蓋的應(yīng)用意義

通過(guò)全屋無(wú)線(xiàn)覆蓋，用戶(hù)可以在別墅任何角落都能夠享受到穩(wěn)定、高速的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，無(wú)論是手機(jī)、平板還是電視機(jī)等上網(wǎng)設(shè)備都能夠輕松連接，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的上網(wǎng)體驗(yàn)。隨著智能家居的普及和發(fā)展，越來(lái)越多的設(shè)備需要接入無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，全屋無(wú)線(xiàn)覆蓋為這些設(shè)備的連接提供了有力的支持。

4.3 電器智能控制

4.3.1 電器智能控制的設(shè)計(jì)思路

電器智能控制的方案通過(guò)智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)影音室、健身房、客廳以及主臥室等關(guān)鍵區(qū)域的電器設(shè)備的統(tǒng)一管理和控制，能夠滿(mǎn)足客戶(hù)家中主要區(qū)域電器控制的便捷性和舒適性需求。

在影音室的設(shè)計(jì)中，注重投影、幕布及燈光等設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制。通過(guò)智能控制系統(tǒng)，用戶(hù)可實(shí)現(xiàn)一鍵啟動(dòng)觀影模式，自動(dòng)調(diào)整投影設(shè)備、放下幕布、調(diào)節(jié)燈光至適宜亮度，對(duì)于客戶(hù)家中預(yù)定的空調(diào)和新風(fēng)系統(tǒng)，也實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一控制，如通過(guò)智能控制系統(tǒng)，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境和個(gè)人需求，調(diào)節(jié)空調(diào)溫度和新風(fēng)量。此外，智能控制系統(tǒng)中還有遠(yuǎn)程控制功能，用戶(hù)在外出時(shí)也能通過(guò)手機(jī)等設(shè)備對(duì)家中電器進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，實(shí)現(xiàn)智能家居的便捷體驗(yàn)。

4.3.2 電器智能控制的應(yīng)用意義

電器控制功能的應(yīng)用，不僅提升了客戶(hù)家居生活的便捷性和舒適度，更體現(xiàn)了智能家居的先進(jìn)性和實(shí)用性。通過(guò)統(tǒng)一控制和管理，用戶(hù)能夠輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)家中電器的個(gè)性化設(shè)置和智能調(diào)節(jié)，提高了生活品質(zhì)。

4.4 監(jiān)控功能

4.4.1 監(jiān)控功能的設(shè)計(jì)思路

根據(jù)客戶(hù)的需求和家中的實(shí)際布局，精心選擇監(jiān)控點(diǎn)位。雖然整體點(diǎn)位不多，但每一個(gè)都經(jīng)過(guò)深思熟慮，確保能夠覆蓋到關(guān)鍵區(qū)域，如前后門(mén)、老人房和兒童活動(dòng)室等。安裝采用立桿的方式，將監(jiān)控設(shè)備穩(wěn)固地安裝在合適的位置。

為了方便客戶(hù)實(shí)時(shí)查看和語(yǔ)音對(duì)話(huà)，在前后門(mén)、老人房和兒童活動(dòng)室等重要區(qū)域安裝了云臺(tái)監(jiān)控。云臺(tái)監(jiān)控具有可旋轉(zhuǎn)和對(duì)講功能，客戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)或電腦隨時(shí)查看這些區(qū)域的實(shí)時(shí)畫(huà)面，并與家人或訪(fǎng)客進(jìn)行語(yǔ)音交流。

4.4.2 監(jiān)控功能的應(yīng)用意義

通過(guò)安裝監(jiān)控系統(tǒng)，客戶(hù)可以實(shí)時(shí)了解家中的情況。云臺(tái)監(jiān)控的可旋轉(zhuǎn)和對(duì)講功能使得客戶(hù)能夠更加方便地與家人或訪(fǎng)客進(jìn)行溝通，提高了生活的便捷性和舒適度。

通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)與其他智能家居設(shè)備的聯(lián)動(dòng)，客戶(hù)可以實(shí)現(xiàn)更加智能化、個(gè)性化的家居管理。例如，當(dāng)客戶(hù)外出時(shí)可通過(guò)手機(jī)實(shí)時(shí)查看家中的情況，并通過(guò)智能控制系統(tǒng)調(diào)整家中的電器設(shè)備狀態(tài)，確保家中的安全和舒適。

4.5 安防功能

4.5.1 安防功能的設(shè)計(jì)思路

在前后門(mén)的設(shè)計(jì)上，采用了嵌入式門(mén)磁。一旦有非法入侵者嘗試打開(kāi)房門(mén)，門(mén)磁會(huì)立即觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，通過(guò)智能控制系統(tǒng)向客戶(hù)發(fā)送報(bào)警信息，確?？蛻?hù)能夠第一時(shí)間了解家中的安全狀況。

為了全方位監(jiān)控窗戶(hù)的安全，所有窗戶(hù)配備了紅外幕簾探測(cè)器。探測(cè)器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)窗戶(hù)區(qū)域的動(dòng)態(tài)，一旦探測(cè)到非法入侵者的活動(dòng)，便會(huì)立即啟動(dòng)報(bào)警程序，有效防止?jié)撛诘陌踩L(fēng)險(xiǎn)。

廚房設(shè)計(jì)中，安裝煙霧傳感器和燃?xì)鈧鞲衅?。傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)廚房?jī)?nèi)的煙霧和燃?xì)鉂舛?，一旦超過(guò)安全閾值，便會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警系統(tǒng)，并通過(guò)智能控制系統(tǒng)向客戶(hù)發(fā)送報(bào)警信息，確?？蛻?hù)能夠及時(shí)處理安全隱患。

4.5.2 安防功能的應(yīng)用意義

通過(guò)嵌入式門(mén)磁、紅外幕簾探測(cè)器、煙霧傳感器和燃?xì)鈧鞲衅鞯木C合應(yīng)用，可以為客戶(hù)打造一個(gè)全方位、無(wú)死角的安防系統(tǒng)。安防系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)家中的安全狀況，在發(fā)生異常情況時(shí)迅速作出反應(yīng)，確?？蛻?hù)能夠及時(shí)了解并處理安全隱患。

此外，安防功能的應(yīng)用還體現(xiàn)了智能家居的先進(jìn)性和實(shí)用性。通過(guò)智能控制系統(tǒng)的整合，安防系統(tǒng)能夠與其他智能家居設(shè)備實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，為客戶(hù)提供更加便捷、高效的安全管理體驗(yàn)。例如，當(dāng)安防系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警時(shí)，智能控制系統(tǒng)可以自動(dòng)啟動(dòng)家中的照明設(shè)備，為客戶(hù)提供清晰的視野，便于其觀察和處理異常情況。

4.6 天棚簾功能

4.6.1 天棚簾功能的設(shè)計(jì)思路

針對(duì)3 層閣樓的空間特性設(shè)計(jì)了天棚簾功能，配備鏈條式開(kāi)窗器，由系統(tǒng)語(yǔ)音控制及對(duì)應(yīng)的APP 控制。閣樓作為休閑、閱讀或娛樂(lè)的私密空間，采光與通風(fēng)需求尤為關(guān)鍵。天窗上配備的鏈條式智能開(kāi)窗器，使得天窗的開(kāi)啟和關(guān)閉變得輕松便捷。

4.6.2 天棚簾功能的應(yīng)用意義

天棚簾功能的應(yīng)用，有效調(diào)節(jié)了閣樓的采光和遮陽(yáng)，使得室內(nèi)光線(xiàn)柔和舒適，避免了過(guò)強(qiáng)的陽(yáng)光直射對(duì)室內(nèi)家具和裝飾造成的損害。天棚簾與鏈條式開(kāi)窗器的結(jié)合，大大提升了閣樓的通風(fēng)性能，有助于改善室內(nèi)空氣質(zhì)量，減少潮濕和霉變等問(wèn)題。這一設(shè)計(jì)增強(qiáng)了閣樓的實(shí)用性和美觀性，使得空間更加靈動(dòng)、開(kāi)放，滿(mǎn)足了客戶(hù)對(duì)于舒適、健康、美觀的居住環(huán)境的追求。

4.7 背景音樂(lè)功能

4.7.1 背景音樂(lè)功能的設(shè)計(jì)思路

在健身房的設(shè)計(jì)中，考慮到健身時(shí)營(yíng)造氣氛的重要性，因此特別安裝了背景音樂(lè)系統(tǒng)。通過(guò)精心挑選的動(dòng)感音樂(lè)，能夠激發(fā)客戶(hù)的健身熱情，增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)效果。在老人房的設(shè)計(jì)中，考慮到老人平時(shí)習(xí)慣聽(tīng)個(gè)小曲兒，也安裝了可以聯(lián)網(wǎng)的背景音樂(lè)系統(tǒng)。

4.7.2 背景音樂(lè)功能的應(yīng)用意義

背景音樂(lè)功能的應(yīng)用主要是為了提升家居的舒適度和品味，更在多個(gè)方面為客戶(hù)帶來(lái)實(shí)際價(jià)值。在健身房中，背景音樂(lè)能夠有效激發(fā)客戶(hù)的運(yùn)動(dòng)熱情，使健身過(guò)程更加愉悅和輕松，輔助運(yùn)動(dòng)。在老人房中，背景音樂(lè)功能為老人提供了一個(gè)舒適、愉悅的生活環(huán)境。老人可以通過(guò)收聽(tīng)喜愛(ài)的音樂(lè)，緩解孤獨(dú)感，提高生活質(zhì)量。

4.8 訪(fǎng)客對(duì)講與指紋鎖系統(tǒng)

4.8.1 訪(fǎng)客對(duì)講與指紋鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

進(jìn)門(mén)處安裝可視對(duì)講主機(jī)，可以確保家庭成員在不開(kāi)門(mén)的情況下，與來(lái)訪(fǎng)者進(jìn)行視覺(jué)和語(yǔ)音交流，確認(rèn)來(lái)訪(fǎng)者的身份。每層設(shè)置1 臺(tái)可視分機(jī)，進(jìn)一步擴(kuò)大對(duì)講系統(tǒng)的覆蓋范圍，使家中的每個(gè)成員都能及時(shí)、清晰地了解訪(fǎng)客情況。

門(mén)口還安裝了指紋鎖。指紋鎖可以解決住戶(hù)忘帶鑰匙的常見(jiàn)問(wèn)題，通過(guò)指紋識(shí)別技術(shù)，住戶(hù)可以輕松地開(kāi)鎖進(jìn)門(mén)，無(wú)需擔(dān)心鑰匙丟失或忘記攜帶的困擾。指紋鎖還具備高度的安全性，能夠有效防止非法入侵。

4.8.2 訪(fǎng)客對(duì)講與指紋鎖系統(tǒng)的應(yīng)用意義

通過(guò)可視對(duì)講系統(tǒng)，家庭成員可以實(shí)時(shí)了解來(lái)訪(fǎng)者的身份和意圖，避免不必要的麻煩和安全隱患。也為家庭成員提供了一個(gè)便捷的溝通方式，可以在不開(kāi)門(mén)的情況下，與來(lái)訪(fǎng)者進(jìn)行友好的交流。指紋鎖的應(yīng)用解決了老人忘帶鑰匙的問(wèn)題，也方便家人日常便捷出行。

5 結(jié)語(yǔ)

智能家居系統(tǒng)作為現(xiàn)代科技與家居生活的完美結(jié)合。經(jīng)過(guò)多年的技術(shù)積累與市場(chǎng)沉淀，已經(jīng)逐步從概念化走向?qū)嵱没?，從單一功能走向多元化、智能化。家庭網(wǎng)關(guān)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、人工智能等關(guān)鍵技術(shù)的不斷創(chuàng)新與突破，為智能家居系統(tǒng)的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力。

當(dāng)前，智能家居系統(tǒng)已經(jīng)滲透到人們生活的方方面面，從智能照明、智能安防到智能家電，無(wú)一不體現(xiàn)著智能家居帶來(lái)的便利與舒適。同時(shí)，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)的深入應(yīng)用，智能家居系統(tǒng)正朝著更加智能化、個(gè)性化及協(xié)同化的方向發(fā)展，為用戶(hù)提供了更加精準(zhǔn)、高效的服務(wù)。