SBZN-01型智能家居单元系统实训装置
一、概述
智能电子产品系统是以促进各高职院校智能电子产品系统工程实施的教学改革为目的,以培养"具有电子信息产品的安装、调试、检测、维护能力,具备电子信息技术的开发、设计、推广、应用能力的高级技术应用型专门人才"和"具有电子产品生产过程管理、质量检测及设备维护能力的高级技术应用型专门人才"为目标。本系统以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心,采用标准进行模块化设计,以智能家居为载体,为用户提供微型化、智能化和网络化的控制模块及产品。适用于高职院校智能电子产品系统、智能家居、嵌入式实验室建设、学生毕业设计或课程设计、学生课外拓展学习、电子类技能竞赛载体等众多领域。
智能电子产品系统工程实施项目示意图
二、产品特点
智能电子产品系统为一套标准一室一厅智能家居电子产品实施项目的配置,包含了两大家庭控制中心：客厅厨房控制中心,卧室卫生间控制中心。
智能化：本系统中产品以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心,开发了一系列智能产品,产品可就地控制,也可家居控制中心的智能家居控制器控制,还可以通过以太网、手机等控制。
网络化：本智能电子产品系统工程实施项目具有以太网和RS485标准的两种通讯协议。各控制中心智能家居控制器通过以太网与家庭信息互联处理中心通讯；各智能产品通过RS485总线与家庭控制中心控制器通讯。
标准化：系统采用模块化设计,在一个最小系统板的基础上可随意组合不同的模块,用户亦可根据扩展接口定义自己设计特殊的模块,使其具有特殊功能。各模块尺寸及特殊功能设计都按照一定标准执行,这些标准亦可提供给用户,方便用户自主扩展设计。
扩展性：智能家居控制器及RS485扩展模块均为标准模块式产品,预留标准的以太网接口、RS485接口、I\O、AD、DA接口,可将家居模型任意改变、配置相关智能产品、亦可增加第三方产品。
实用性：本系统包含智能家居中智能家居控制器、智能插座、多功能面板、电动窗帘、电动窗户、光强及温湿度计等各方面智能产品,可用于教学、也可实用于家中。
安全性：模块接口都有特殊的防反插防错插本设计,确保各模块不会因操作不当而损毁。对于强电部分的模块不仅有隔离系统,更装有防触碰装置,以防用户在通电情况下因误碰而发生触电危险,保证用户用电安全。
三、技术条件
1.输入电源：单相AC220V±10%? 50±2%Hz
2.整机容量：≤2kVA
3.网孔板式电气安装屏尺寸：120cm*200cm*60cm
4.实训台上装置提供RS-485和以太网两种通讯接口
四、配置
序号 |
房间名称 |
安装设备 |
数量 |
1 |
客厅、厨房 |
工程实训台钣金（平面网孔板） |
1 |
智能家居控制器 |
1 |
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光强及温湿度计 |
1 |
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智能插座 |
1 |
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86型开关插座 |
1 |
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电茶壶 |
1 |
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多功能面板 |
1 |
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交流调光灯 |
1 |
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螺口灯座 |
2 |
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节能灯 |
1 |
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LED灯 |
1 |
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红外探测器 |
1 |
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烟火灾探测器 |
1 |
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可然气体探测器 |
1 |
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排风扇 |
1 |
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电控锁 |
1 |
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2 |
卧室、卫生间 |
工程实训台钣金（平面网孔板） |
1 |
7寸触摸屏 |
1 |
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智能家居控制器 |
1 |
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智能插座 |
1 |
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86型开关插座 |
1 |
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多功能面板 |
1 |
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交流调光灯 |
1 |
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螺口灯座 |
2 |
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节能灯 |
1 |
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白炽灯 |
1 |
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红外探测器 |
1 |
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烟火灾探测器 |
1 |
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双光束对射红外探测器 |
1 |
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玻璃破碎探测器 |
1 |
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3 |
J-Link仿真器 |
1 |
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4 |
16口交换机 |
1 |
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5 |
电脑管理软件(Labview应用软件) |
1 |
五、系统介绍
电子技术成为近代科学技术发展的一个重要标志。从十九世纪末发展至今,电子技术已无处不在：近至计算机、手机、电视、音响等生活常用品,远至工业、航天、军事等领域都可以看到电子技术的身影。电子技术在二十世纪的迅速发展大大推动了航空航天技术、遥测传感技术、通讯技术、计算机技术以及网络技术等多门类技术的兴起与发展。同时随着微电子技术、计算机技术和网络技术的发展,各类电子产品也越来越趋向微型化、智能化和网络化。智能电子产品系统为一套标准两室两厅智能家居电子产品实施项目的配置,包含了两大家庭控制中心（客厅厨房控制中心、卧室卫生间控制中心）；以及一套智能家居管理软件。两大家庭控制中心通过以太网与家庭信息互联处理中心联系,达到家庭安全防护系统、网络服务系统和家庭自动化系统组成的家庭综合服务与管理集成系统的目的,从而实现全面的安全防护、便利的通讯网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
网络拓扑图如下图所示。
智能电子产品系统网络示意图
1.家庭控制中心说明：
客厅厨房控制中心
客厅厨房控制中心包含智能家居控制器、电控锁、多功能面板、节能灯、排气扇、智能调光开关、智能光强及温湿度计、智能插座、电茶壶、可燃气体探测器、烟火灾探测器及红外探测器。
电控锁通过智能家居控制器控制门的开启；多功能面板控制客厅、厨房灯的开关；智能调光开关调节LED灯的亮度、也可通过485总线与智能家居控制器通讯,通过情景模式智能调节LED灯的亮度；智能光强及温湿度计显示采集客厅温湿度及光照度；智能插座控制和采集电茶壶的电源和电量信息,可合理分配用电负荷；可燃气体探测器、烟火灾探测器及红外探测器用于组件家居系统的安防系统。
多功能面板、智能调光开关、智能光强及温湿度计、智能插座通过485总线与智能家居控制器通讯,可燃气体探测器、烟火灾探测器、红外探测器及电控锁通过I\O口与智能家居控制器通讯。
智能电子产品系统客厅厨房安装配置图
卧室卫生间控制中心
卧室卫生间控制中心包含智能家居控制器、触摸屏、多功能面板、智能调光开关、智能插座、烟火灾探测器、红外探测器、玻璃破碎探测器、双光束对射红外探测器。
触摸屏通过485与智能家居控制器通讯,可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定；智能调光开关调节白炽灯的亮度、也可通过485总线与智能家居控制器通讯,通过情景模式智能调节白炽灯的亮度；多功能面板控制卧室、卫生间灯的开合；智能插座控制和采集相关用电设备电源和电量信息,可合理分配用电负荷；烟火灾探测器、红外探测器、玻璃破碎探测器、双光束对射红外探测器用于组件家居系统的安防系统。
触摸屏、多功能面板、智能调光开关、智能插座通过485总线与智能家居控制器通讯,烟火灾探测器、红外探测器、玻璃破碎探测器及双光束对射红外探测器通过I\O口与智能家居控制器通讯。
智能电子产品系统卧室卫生间安装配置图
2．智能家居电脑管理软件说明
智能家居电脑管理软件是基于Labview应用软件,是QS-iHome-III智能电子产品系统的集中管理手段和工具,它让整个家居系统在电脑屏幕上一览无遗,使系统调试与功能设置易如反掌。本管理软件通过以太网协议与智能家居控制器底层协议,应用层面的合作,开发可控制主流智能家居系统,实现智能灯光控制、智能电器控制、智能温度控制、智能窗户控制、智能窗帘控制、智能安防控制、智能遥控控制、智能定时控制、智能网络控制、智能远程控制、智能场景控制等功能的软件。
LabVIEW是一种程序开发环境,由美国国家仪器（NI）公司研制开发的,类似于C和BASIC开发环境,但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码,而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序,产生的程序是框图的形式。
3.智能电子产品说明
智能家居控制器
智能家居控制器以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心的标准模块式产品,预留标准的以太网接口、4路RS485接口、I\O、AD、DA接口。
智能插座
插座以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心的智能产品,内含ADE7753电能芯片、液晶屏、继电器等,可计量显示对应家用电器的电量参数,并可设置何时启动该家用电器的电源,可合理分配家中用电负荷,实现智能电网功能。可通过485总线与家庭控制中心通讯。也可独立工作。
多功能面板
多功能面板以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心的智能产品,包含4路继电器输出,可同时控制4路负载（灯、排气扇等）,可通过485总线与家庭控制中心通讯。也可独立工作。
调光开关
调光开关以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心的智能产品,采用光耦隔离来控制MOS管的通断,使用半波整流稳压技术来实现强电控制部分的直流电供应,PWM波控制占空比即控制调光,负载可为白炽灯及LED灯,可通过485总线与家庭控制中心通讯。也可独立工作。
光强及温湿度计
光强及温湿度计以基于Cortex-M3构架的STM32系列芯片为核心的智能产品,显示采集对应区域的温湿度信息,并可通过485总线传递给家庭控制中心的智能家居控制器。
触摸屏
本装置采用的彩色触摸屏是一套以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化触摸屏。该产品设计采用了7英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率800×480）,四线电阻式触摸屏,高档塑料结构,工业级低功耗,CPU400MHz,64M内存,64M闪存,1*RS232(隔离接口),1*RS485(隔离接口),1*USB接口(一主一从),24VDC电源输入,功耗小于7W。同时还预装了嵌入式实时多任务操作系统组态软件。
可通过485与智能家居控制器通讯,可实现遥控、遥信、遥调及情景模式的设定。
红外探测器
红外探测器是一种当入侵者接近它时能触发报警的探测装置。报警信号采集到智能家居控制器中,配合组成安防系统。
双光束对射红外探测器
双光束对射红外探测器其基本的构造包括瞄准孔、光束强度指示灯、球面镜片、LED指示灯等。其侦测原理乃是利用红外线经LED红外光发射二极体,再经光学镜面做聚焦处理使光线传至很远距离,由受光器接受。当光线被遮断时就会发出警报。报警信号采集到智能家居控制器中,配合组成安防系统。
玻璃破碎探测器
玻璃破碎探测器利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷）,可以制成玻璃破碎入侵探测器。对高频的玻璃破碎声音（10k～15kHZ）进行有效检测,而对10kHZ以下的声音信号（如说话、走路声）有较强的抑制作用。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。报警信号采集到智能家居控制器中,配合组成安防系统。
烟火灾探测器
烟火灾探测器根据烟雾粒子对光的吸收和散射作用,光电感烟式火灾探测器可分为减光式和散射光式两种类型。散射光型光电感烟探测器目前已经成为主流。报警信号采集到智能家居控制器中,配合组成安防系统。
可燃气体探测器
可燃气体探测器对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器。是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度。当可燃气体进入探测器时,在铂丝表面引起氧化反应（无焰燃烧）,其产生的热量使铂丝的温度升高,而铂丝的电阻率便发生变化。报警信号采集到智能家居控制器中,配合组成安防系统。
4.项目配置说明
智能家居产品非常灵活,使用场所、家居户型各不相同,用户需求灵活多变,本智能电子产品系统工程实施项目的基本配置为一室一厅户型,配置的设备可根据要求更改。
