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1、毕 业 设 计 论 文题 目：智能家居自动化技术智能家居布线系统专 业：电气工程及其自动化姓 名：学 号：指导老师： 二 零 一 一年 五 月毕业设计(论文)任务书队 别 年 级 2007级 专 业电气工程及其自动化 学生姓名 指导老师 同组姓名 一、题目智能家居自动化技术智能家居布线系统二、设计课题要求了解智能家居的基本概念和智能家居自动化技术，分析智能家居自动化技术国内外研究现状，预测其发展的趋势。广泛查阅资料，弄清楚基本原理。三、设计课题所需的主要设备和资料主要是收集有关智能家居自动化技术智能家居布线系统的相关资料，再通过实际观察智能家居布线系统如何运用，从而得出相关信息，完成论文的撰写
2、。四、设计说明（论文）应包括的内容1智能家居布线系统国内外研究现状和发展趋势2智能家居自动化技术相关概念3智能家居布线的总体设计方案4智能家居布线系统实际运用5维修、排除故障的相关知识和方法五、参考文献1 曹龙汉.刘安才.高占国.单片机原理及应用M.重庆出版社,2004,(6):30-67,152-1672 冯庆祥.毕平.智能化小区和智能住宅J.低温建筑技术,2002,(1):12-133 任晶钰.国外智能家居住宅布线系统综述M. 2000,17(1):49-534 董杰.智能家居系统的组成与设计J.科技情报开发与经济,2005,15(3): 281-2875 陆伟良.陆昀璟.毛伟民.智能小区
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7、，所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。智能家居布线系统摘 要随着计算机网络技术和信息技术的进步，智能家居得到了前所未有的发展,居民对住宅的功能以及质量提出了更多、更高的要求，智能化住宅以其安全舒适、信息通畅、服务完善而深受住户们的喜爱，智能住宅成为现代化住宅的必然发展趋势。因此研究并开发出适合人们要求的智能化产品具有很重要的意义。家居布线系统就是把电话、有线电视、电脑网络、影音系统、家庭自动化控制系统的布线统一规划、布
8、局、集中管理，为实现家居智能化提供网络平台。采用了综合布线的方式，使得家庭内部布线系统具有良好的扩展性和可升级性，满足不同用户现在和未来的需求。在对国内外已有的智能家居控制系统进行了研究和分析后，结合国内智能化家居的实际要求准则，提出了一套多功能的智能家居布线系统设计方案。本论文的设计的智能家居布线系统能充分实现以下功能：1. 将住宅内的控制系统、安防系统等系统连接起来，并让它们能够正常的工作；2. 新型的布线系统让住宅更加的美观；3. 让我们的住宅时刻处于一个安全的状态。智能家居布线系统须遵循TIAEIA 570一A家居电信布线的国家标准。布线系统是实现连接功能是由配线箱进行连接，然后再分配
9、到各个功能模块，让功能模块发挥自己的功能。本论文介绍了家居综合布线系统的标准、特点、设计思路、设计步骤、具体实施的注意事项，以及在小区智能化建设总体布线中的重要性。并以家居综合布线系统应用实例加以说明。关键词：智能家居自动化；自动控制；信息化和智能化；家居综合布线ABSTRACTAlong with the computer network technology and information technology progress,intelligent household got unprecedented development, residents of residential fun
10、ction and quality put forward more and higher demand, intelligent residential to its safe and comfortable, information unobstructed, and perfect service and favored by residents of the love, intelligent residential become modern residential trend. So the research and the development of a suitable fo
11、r people to requirements of the intelligent product has important significance.Household telephone wiring system, cable TV, computer network, audio-visual systems, the family of the automatic control system of unified planning, layout and wiring for realizing the centralized management, providing a
12、network platform, intelligent household. Using the comprehensive wiring, internal cabling system has good family the expansibility and scalability, meet different users of the present and future needs. In domestic and abroad existing intelligent home control system are studied and analyzed, the comb
13、ination of domestic intelligence changes household to actual requirements standards, puts forward a set of multifunctional smart home wiring system design scheme.This thesis design intelligent household wiring system can fully realize the following functions: 1. Will inside the residence control sys
14、tem, security system links up and allow them to normal work; 2. Type of wiring system to make the house more beautiful; 3. Make our housing moment in a safe condition.Intelligence lives in wiring system must follow TIA/EIA 570-A household telecommunication wiring national standards. Wiring system is
15、 to realize the connect function is connected by wiring kit is included as standard, then assigned to each function module, make function module play to ones own function. This paper introduces the integrated wiring system standard household, characteristics, design idea, design steps, implementing,
16、 and matters needing attention in the construction of overall importance of intelligent wiring. And with household integrated wiring system application examples to illustrate.Keywords: intelligent household automation; automatic control; information and intelligence; household wiring system目 录摘 要.IA
17、BSTRACT. .II1 绪论.11.1 课题研究的背景及意义.11.2 国内外研究现状.11.3 发展趋势.71.4 本文的主要内容及结构.72 智能家居布线系统设计.92.1 布线的标准.92.2 系统的需求分析.102.3 系统的设计方案.112.3.1 系统的组成部分122.3.2 系统的结构体系132.3.3 系统的功能特点142.4 本章小结.153 智能家居布线硬件结构设计.163.1 综合布线的基本概念.163.2 系统硬件结构及特点.163.3 线缆的选择.183.4 多媒体接入箱及功能模块.193.5 配线箱的工作原理.213.6 具体施工方案.223.6.1 弱电布线安
18、装223.6.2 接入多媒体箱243.6.3 信息接入箱内线缆的整理253.6.4 家庭布线的案例253.7 本章小结.264 布线系统的管理与维护.274.1 布线的管理标准与措施.274.1.1 标准与规范274.1.2 布线管理的重要性与措施274.2 添加标识的重要性.284.2.1 目标缆线查找294.3 故障的诊断.294.3.1 诊断、测试294.3.2 故障排除方法294.4 本章小结.305 结束语.31致 谢.33参考文献.34V智能家居布线系统1 绪论1.1 课题研究的背景及意义家庭综合布线系统是指将电视、电话、电脑网络、多媒体影音中心、自动报警装置等设计进行集中控制的电
19、子系统，即家庭中由这些线缆连接的设备都可由一个设备集中控制了，以前它们可是“各自为政”的。因为与提供电能的系统不同（如电源线），由于它们传输电压不高（一般在12V左右），故像这类线缆组成的系统被称为弱电布线系统。一般的综合布线系统主要由信息接入箱、信号线和信号端口组成，如果将综合布线系统比作家居的神经系统，信息接入箱就是系统的大脑，而信号线和信号端口就是神经和神经末梢。信息配线箱的作用是控制输入和输出的电子信号。信号线传输电子信号。信号端口接驳终端设备。信息时代、网络时代、E时代、智能化人的一生有近三分之二的时间在家里度过。当人们的生活方式，工作习惯都因信息化而改变时，人们对自己千百年来赖以生
20、存的住宅，提出了智能化的要求。家庭智能化的实现，第一步就要进行家庭布线的基础设施建设。家庭信息接入箱是继水、电、气之后的第四大家庭基础设施，全面管理家里的电话、宽带、电视、安防等弱电线路。家居综合布线系统是未来家居智能化发展的必然产物2。随着互联网的迅速发展和普及，使得我们在家上网娱乐、上网办公成为可能和必然，而我们下一代的学习、生活则更离不开网络。并且人们对现代家庭娱乐、通信、安防的要求不断增长和提高。简而言之，家居综合布线系统是智能小区布线系统在家庭中的延伸。1.2 国内外研究现状智能住宅的概念起源于美国，美国的智能住宅发展是最猛的。继美国之后，欧洲、日本、新加坡等国家住宅智能化也得到了飞
21、速发展10。例如欧洲一个叫INTEGER的组织于1998年建造了一座智能建筑，它包括环保、节能、智能控制等许多特色。德国费劳恩霍夫研究会与1l家公司联手合作，建成世界首座样板智能住宅，其内部完全实现了电子化和网络化。在我国智能住宅这一概念推广较晚，但其发展的速度也很快，全国已建立了一些具有一定智能化功能的住宅小区。所谓的智能住宅是将家中各种与信息相关的通讯设备、家用电器和家庭保安装置，通过家庭总线技术连接到一个家庭智能化系统上进行集中的或异地的监视、控制和家庭事务性管理，并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。这些功能都是通过家居服务器来实现的，家居服务器具有家庭总线系统，通过家庭总线系统提
22、供各种服务功雒，并能和住宅以外部世界相连接。所以说家居服务器是智能住宅的核心，在智能住宅中的重要地位。20世纪90年代中后期，国内的智能小区逐步兴起。我国的智能化住宅和智能化小区建设，最初始于广州、深圳和上海等沿海开放城市，逐步向内地扩展。智能住宅在我国的初次出现是在1997年。在建设部“97跨世纪住宅小区案竞赛活动”中，上海中皇广场被建设部科技委员会列为全国首家“智能住宅示范工程”开了全国智能住宅小区之先河。1999年，建设部勘察设计司、建设部住宅产业化办公室联合组织实施全国住宅小区智能化技术示范工程。示范工程的目标是，在合理控制造价和执行国家建设标准的基础上，采用现代信息技术、网络集成技术
23、，通过精心设计、择优集成、精密施工，达到提高住宅使用功能、推进住宅质量换代、促进住宅产业现代化的目标。同时通过示范，摸索出一套适合各地建设，并各具特色的住宅小区智能化技术示范工程建设的设计、集成、施工等方面的经验，以点带面，在全国计划地全面推广。示范工程的正式启动，标志着我国智能化住宅小区的建设进入了新的发展阶段。人们对智能小区的热情空前高涨，一时间全国上下许多大中城市的房地产商都将自己开发兴建的住宅小区标以“智能小区”，甚至提出“A”型智能小区”“5A型智能小区”等，智能小区成了房地产商开发销售的热点和卖点。但由于智能化小区缺乏统一的技术标准，智能化相关产品不成熟，房地产开发商贪大求全，盲目
24、追求智能化以及专业知识欠缺导致的鉴别能力不足等原因，造成部分建成的小区智能化系统运行不正常，系统性价比低下，所使用的系统与设备不符合标准化及开放性的要求。为此，建设部住宅产业化促进中心先后颁布了全国住宅小区智能化系统示范工程建设要点与技术导则等对智能小区的建设加以指导，上海市智能建筑试点工作领导小组也适时颁发了上海市智能住宅小区功能配置大纲，并在2002年修订版中551条提出“通过智能家庭控制主机，实现对家庭内部部分供电回路、照明、空调等的统一开关控制和调节”，提出了智能家居的雏形。国内对智能家居控制器的定义不同，单一的开关控制、单一的安防报警都认为是智能家居控制器。目前也有功能复杂的智能家居
25、控制器产品，操作麻烦。近几年，房地产市场在高速发展之后逐步趋于理性，房地产开发商对智能化有了比较深入的理解，智能化相关技术及产品逐步成熟，从而大大促进了智能化行业的发展，小区智能化行业正逐步向着理性与务实的方向发展，部分高端房产项目开始引入智能家居概念。1999年底建设部住宅产业中心颁布了全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则(试行稿)，导则规范了智能化住宅小区建设中的目标与原则，拟自2000年起，用五年左右的时间，组织实施全国智能化住宅小区系统示范工程，以此带动和促进我国智能化住宅小区建设。其总体目标是：通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，进行精密设计，优化集成，精心
26、建设和工程示范提高住宅高、新技术的含量和居住环境水平，以适应21世纪现代居住生活的需要。进入2000年后，上半年颁布了由信息产业部负责编制的建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范GB/T5031l-2000及建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范GB/T50312-2000，F半年，由建设部负责编制的智能建筑设计标准GB/T503142000，结束了多年来智能建筑设计处于无章可循，无标准可依的情况，这无疑为我国智能建筑健康有序地发展奠定了基础。在2000年8月建设部颁发了建筑物防雷设计规范G850057-94的局部修改条文，重点就是解决在建筑中大量电子产品的防雷和防止浪涌对设备的破坏问题。这为智能
27、建筑各种电子设备的安全提出了安全的措施。2001年底，建设部住宅产业中心又在着手修改全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则，已面世。法规性文件的制定与修订，为智能建筑及智能化住宅小区的建设和发展给出了依据和保障，随着技术的进步，许多新技术将应用到其中来。到2010年我国超过7096家庭将有Internet入网设备，有50以上会有多台设备，从而产生共享访问Internet的需求。建设部要求“到2010年，大中城市中60的住宅要实现智能化”。建设部科技委许溶烈主任，十分精辟的描述了我国近三十年来在家庭住宅方面的产业发展过程：“七十年代是解决有无的问题；八十年代是解决大小的问题；九十年代是
28、追求环境优美；2l世纪是追求智能化的时代”。我国的智能家居相对于国外起步较晚，尚未形成一定的国家标准，主要采用国外的技术和产品，但也有一些企业推出了自己的产品，其中主要有：1.清华同方的eHome数字家园清华同方智能家居控制系统是专门针对中国家庭设计的家庭自动化系统，遵循国际技术标准，采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备等全系列家庭自动化产品。其智能家居控制系统主要有下面三个部分：A系列：遵循E1B协议的家庭控制产品，使用于中高档住宅；B系列：遵循X-10协议的家庭控制产品，无需布线，使用于中档住宅；易家三代：配电箱集中安装式家庭控制产品；系统可以提供的功能有：智能调光、家电管
29、理、远程控制、家政保安、环境设置和窗帘控制等功能。清华同方的e-Home数字家园主要是在智能大厦、智能小区的建设中，提供完整的系统解决方案，产品以功能模块开发为主，采用国外成熟的智能家居标准之上。2.海尔的“e家庭”2000年9月海尔提出“e家庭”概念，并计划陆续推出以下的“e家庭”产品：家庭无线网络、整体智能厨房、整体卫浴、智能上网设备、e-book、掌上智能设备、指纹瞳孑L识别系统、Tablet PC等产品。海尔的，“e家庭”以海尔电脑作为控制中心，各种网络家电作为终端设备，以海尔移动电话作为移动数字控制中心。在技术方面，海尔与微软合作，利用微软的Windows Me技术和海尔的网络家电技
30、术，使“e家庭”已具雏形，海尔己推出了网4络洗衣机、网络冰箱、网络空调、网络热水器、网络微波炉等一系列信息家电的产品。3.科隆的“现代家居信息服务集散控制系统”科隆集团推出的“现代家居信息服务集散控制系统”，有效地集成了家电智能控制、家电远程故障诊断及维护、远程互联网控制和家庭娱乐诸项功能。以上三种具有代表性的我国智能家居系统，是不同企业和科研单位从不同角度和立场理解智能家居的结果：清华同方的智能家居控制系统主要是应用在智能建筑方面，以综合布线为基础，而且采用欧美的技术标准，在系统结构和功能上具有局限性：海尔则是从家电生产厂商的角度推出了系列化的家电品，系统完全是建立在所生产产品的基础上，难以
31、成为具有通用性的标准；科隆的“现代家居信息服务集散控制系统”提供完整的系统解决方案，但集散式的体系结构和高集成度使系统在可扩展性和开放性方面受到很大限制。从局部的观点出发对家居系统的研究都难免存在一定的局限性，传统的智能家居己难以满足现代家庭中信息急剧增长的要求。各大企业厂商在推出概念性产品的同时，也在寻求更为合理的家居系统解决方案。一个具有良好应用前景的家居系统必须具有开放性和可扩展性，以及使用和维护的简单方便，这是由普通家庭的实际情况所决定的。由于智能家居系统现在还缺乏统一明确的国际标准，因此很多公司开发出的产品使用的是自己组网技术和信息交换协议，有的核心技术没有对外公开，技术复杂，不易掌
32、握，有很多产品是针对特定的组网环境开发的产品，因此，限制了其使用的范围，而且由于是少数几家公司约定的技术，相关第三方产品缺乏，各个接入设备之间不能兼容，互操作性差，用户扩充系统很不方便，限制了其进一步的发展。还有的系统成本太高，普通用户难以承受，所以也没能广泛推产使用。因此设计一个符合国情、符合国家规范的集远程控制和本地控制为一体的智能家属控制系统具有非常重要的现实意义和深远的历史意义。在国外，智能家居常被称为“Smart Home”。目前，世界上许多计算机、通信、家电行业的巨人都认识到它的巨大市场潜力，纷纷进入这个领域。Cisco、Intel、Nortel、Motorola、Lucent、3
33、Com、IBM、Ericsson和松下等公司都已开始建立智能信息家电和智能家居公司。目前已出现在市场上的智能信息家电和智能家居类的产品主要有：(1)美国的)X一10系统，该系统是通过电力线作为网络平台，采取集中控制方式实现多种功能，目前在国内应用极少，这套系统的功能较为强大，但它暂时不具备在国内市场推广的条件。首先，它是基于美国的电力环境设计的，很难适应国内恶劣的电力线环境；其次，它的功能虽然强大，但是针对西方消费的习惯设计的，难以满足国内消费者的要求；最后，也是最为重要的因素，它的价格也是国内的房地产品和普通消费难以接受的。(2)德国的EIB系统，该系统采用的是预埋总线及中央控制方式实现各种
34、控制功能，目前在国内应用极少。究其原因，一个是其工程要求较为复杂、严格；另一方面，由于它需要进行线路预埋，因此主要客户对象是新建小区的开发商，但它较高的价格是这些开发商所难以承受的，所以一直无法打开国内市场。(3)新加坡8x系统，该系统采用预埋总线和集中控制方式实现各种功能，同时，利用的产品可对系统进行扩展。目前该系统在国内有少量应用。应该说8x系统最大优势在于系统较为成熟，是比较适合中国国情的系统，在国内及东南亚市场有成功应用的范例，但在系统架构、灵活性、价格等方面还难以满足要求。首先，8x采用的预埋总线方式决定了它的切入点只能是新建小区，对于旧房改造这一潜在的巨大市场它无能为力；其8x集中
35、控制的方式降低了用户的可选择性，前期投入成本较高，而这正是房地产商最为关心的问题。1.3 发展趋势人类己进入2l世纪，在高度物质文明的今天，追求环境绿色化、生活信息化已开成时尚，安全、舒适、方便、现代成为2l世纪居家生活的象征。F1益更新的现代科技的力量，打破了传统的时空界线，借助计算机网络和层出不穷的信息技术，改变了人类的生产、生活方式，科技正以超乎想象的速度更深刻地影响到人类的思维模式和生存状态。智能住宅是我国住宅技术创新的必然趋势8。20世纪80年代，信息技术飞速发展，特别是计算机互联网(INTERNET)技术、计算机集成制造技术(CIMS)更是发展惊人，人类从此开始进入知识经济时代。从
36、智能建筑的发展进程看，它经历了单一专用系统、多功能系统、部分集成系统、一体化的集成管理系统等几个阶段，每个阶段都是技术创新的成果。智能住宅建设是我国可持续发展的需要。我国人口众多，地大而物不博，以快速竭尽自然资源和恶化生态环境为代价的粗放型产业经济发展模式已不能满足知识经济时代的要求。我国于1994年发表了中国21世纪议程，提出了我国人居环境可持续发展的总方向。在保持住宅产业高速增长的前提下，实现资源的综合利用和环境质量的不断改善，就是实现住宅产业可持续发展。建成后的智能住宅能满足以下系列要求：人居环境的所有社会功以首先着眼于现实与未来的平衡，在可持续发展方面起先导和示范作用；节约能源，节省建
37、材和配套器材等消耗型资源，以人为本，创造人与环境的和谐空间。总之，建设智能化住宅具有时代的前瞻性，顺应了当今信息社会的潮流，对进一步提高居民水平和生活质量具有非常重要的意义。可见，智能化住宅具有非常广阔的发展前景。1.4 本文的主要内容及结构随着现代化的发展人们的生活水平不断的提高，综合布线有了巨大的市场需求。因此，对综合布线系统的要求也越来越高。综合布线的技术与标准也在不断的更新和向前迈进。本文着眼于综合布线的系统组成和结构体系等方面做了理论上的研究。对系统的组成做了比较全面的的介绍；并结合实例对相关模块进行了介绍。本文共分为5章：(1) 主要是介绍课题研究的背景、国内外的研究现状和本文的研
38、究内容。(2) 介绍国家布线标准，研究了系统的组成、结构体系和功能特点。也对相关的硬件做了简单的介绍。(3) 介绍了综合布线的基本概念、工作原理和具体的施工方案。(4) 着重介绍了整个系统的管理和故障诊断与排除的方法。(5) 全文的总结2 智能家居布线系统设计综合布线系统是一个组合压接方式、模块化结构、星形布线并且具有开放特征的布线系统。一个设计良好的综合布线对其服务的设备应具有一定的独立性，并能互连许多不同应用系统的设备，如模拟式或数字式机的公用系统设备，也应能支持图象(电视会议、监视电视)等设备。但是一切设计与施工都必须按照国家的标准来执行。2.1 布线的标准布线设计和实施必须遵循TIAEIA 570一A家居电信布线标准进行。TIAEIA 570_A标准主要提出了有关布线的两个等级(见表1、2)，认可了几种布线介质，并规定了布线的基本规范。主要应用于支持话音、数据、影像、视频、多媒体、家居自动化系统、环境管理、安全、音频、电视、警报及对讲机等服务。该标准适用于现今的综合大楼布线及有关的管道
