SBZN-01型智能家居單元系統實訓裝置
一、概述
智能電子產品系統是以促進各高職院校智能電子產品系統工程實施的教學改革為目的，以培養(yǎng)“具有電子信息產品的安裝、調試、檢測、維護能力，具備電子信息技術的開發(fā)、設計、推廣、應用能力的高級技術應用型專門人才”和“具有電子產品生產過程管理、質量檢測及設備維護能力的高級技術應用型專門人才”為目標。本系統以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心，采用標準進行模塊化設計，以智能家居為載體，為用戶提供微型化、智能化和網絡化的控制模塊及產品。適用于高職院校智能電子產品系統、智能家居、嵌入式實驗室建設、學生畢業(yè)設計或課程設計、學生課外拓展學習、電子類技能競賽載體等眾多領域。
智能電子產品系統工程實施項目示意圖
二、產品特點
智能電子產品系統為一套標準一室一廳智能家居電子產品實施項目的配置，包含了兩大家庭控制中心：客廳廚房控制中心，臥室衛(wèi)生間控制中心。
智能化：本系統中產品以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心，開發(fā)了一系列智能產品，產品可就地控制，也可家居控制中心的智能家居控制器控制，還可以通過以太網、手機等控制。
網絡化：本智能電子產品系統工程實施項目具有以太網和RS485標準的兩種通訊協議。各控制中心智能家居控制器通過以太網與家庭信息互聯處理中心通訊；各智能產品通過RS485總線與家庭控制中心控制器通訊。
標準化：系統采用模塊化設計，在一個最小系統板的基礎上可隨意組合不同的模塊，用戶亦可根據擴展接口定義自己設計特殊的模塊，使其具有特殊功能。各模塊尺寸及特殊功能設計都按照一定標準執(zhí)行，這些標準亦可提供給用戶，方便用戶自主擴展設計。
擴展性：智能家居控制器及RS485擴展模塊均為標準模塊式產品，預留標準的以太網接口、RS485接口、I\O、AD、DA接口，可將家居模型任意改變、配置相關智能產品、亦可增加第三方產品。
實用性：本系統包含智能家居中智能家居控制器、智能插座、多功能面板、電動窗簾、電動窗戶、光強及溫濕度計等各方面智能產品，可用于教學、也可實用于家中。
安全性：模塊接口都有特殊的防反插防錯插本設計，確保各模塊不會因操作不當而損毀。對于強電部分的模塊不僅有隔離系統，更裝有防觸碰裝置，以防用戶在通電情況下因誤碰而發(fā)生觸電危險，保證用戶用電安全。
三、技術條件
1.輸入電源：單相AC220V±10% 50±2%Hz
2.整機容量：≤2kVA
3.網孔板式電氣安裝屏尺寸：120cm*200cm*60cm
4.實訓臺上裝置提供RS-485和以太網兩種通訊接口
四、配置
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序號 |
房間名稱 |
安裝設備 |
數量 |
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1 |
客廳、廚房 |
工程實訓臺鈑金（平面網孔板） |
1 |
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智能家居控制器 |
1 | ||
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光強及溫濕度計 |
1 | ||
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智能插座 |
1 | ||
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86型開關插座 |
1 | ||
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電茶壺 |
1 | ||
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多功能面板 |
1 | ||
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交流調光燈 |
1 | ||
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螺口燈座 |
2 | ||
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節(jié)能燈 |
1 | ||
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LED燈 |
1 | ||
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紅外探測器 |
1 | ||
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煙火災探測器 |
1 | ||
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可然氣體探測器 |
1 | ||
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排風扇 |
1 | ||
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電控鎖 |
1 | ||
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2 |
臥室、衛(wèi)生間 |
工程實訓臺鈑金（平面網孔板） |
1 |
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7寸觸摸屏 |
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型開關插座 |
1 | ||
|
多功能面板 |
1 | ||
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交流調光燈 |
1 | ||
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螺口燈座 |
2 | ||
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節(jié)能燈 |
1 | ||
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白熾燈 |
1 | ||
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紅外探測器 |
1 | ||
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煙火災探測器 |
1 | ||
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雙光束對射紅外探測器 |
1 | ||
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玻璃破碎探測器 |
1 | ||
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3 |
J-Link仿真器 |
1 | |
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4 |
16口交換機 |
1 | |
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5 |
電腦管理軟件(Labview應用軟件) |
1 |
五、系統介紹
電子技術成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。從十九世紀末發(fā)展至今，電子技術已無處不在：近至計算機、手機、電視、音響等生活常用品，遠至工業(yè)、航天、軍事等領域都可以看到電子技術的身影。電子技術在二十世紀的迅速發(fā)展大大推動了航空航天技術、遙測傳感技術、通訊技術、計算機技術以及網絡技術等多門類技術的興起與發(fā)展。同時隨著微電子技術、計算機技術和網絡技術的發(fā)展，各類電子產品也越來越趨向微型化、智能化和網絡化。 智能電子產品系統為一套標準兩室兩廳智能家居電子產品實施項目的配置，包含了兩大家庭控制中心（客廳廚房控制中心、臥室衛(wèi)生間控制中心）；以及一套智能家居管理軟件。兩大家庭控制中心通過以太網與家庭信息互聯處理中心聯系，達到家庭安全防護系統、網絡服務系統和家庭自動化系統組成的家庭綜合服務與管理集成系統的目的，從而實現全面的安全防護、便利的通訊網絡以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。
網絡拓撲圖如下圖所示。
智能電子產品系統網絡示意圖
1. 家庭控制中心說明：
客廳廚房控制中心
客廳廚房控制中心包含智能家居控制器、電控鎖、多功能面板、節(jié)能燈、排氣扇、智能調光開關、智能光強及溫濕度計、智能插座、電茶壺、可燃氣體探測器、煙火災探測器及紅外探測器。
電控鎖通過智能家居控制器控制門的開啟；多功能面板控制客廳、廚房燈的開關；智能調光開關調節(jié)LED燈的亮度、也可通過485總線與智能家居控制器通訊，通過情景模式智能調節(jié)LED燈的亮度；智能光強及溫濕度計顯示采集客廳溫濕度及光照度；智能插座控制和采集電茶壺的電源和電量信息，可合理分配用電負荷；可燃氣體探測器、煙火災探測器及紅外探測器用于組件家居系統的安防系統。
多功能面板、智能調光開關、智能光強及溫濕度計、智能插座通過485總線與智能家居控制器通訊，可燃氣體探測器、煙火災探測器、紅外探測器及電控鎖通過I\O口與智能家居控制器通訊。
智能電子產品系統客廳廚房安裝配置圖
臥室衛(wèi)生間控制中心
臥室衛(wèi)生間控制中心包含智能家居控制器、觸摸屏、多功能面板、智能調光開關、智能插座、煙火災探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器、雙光束對射紅外探測器。
觸摸屏通過485與智能家居控制器通訊，可實現遙控、遙信、遙調及情景模式的設定；智能調光開關調節(jié)白熾燈的亮度、也可通過485總線與智能家居控制器通訊，通過情景模式智能調節(jié)白熾燈的亮度；多功能面板控制臥室、衛(wèi)生間燈的開合；智能插座控制和采集相關用電設備電源和電量信息，可合理分配用電負荷；煙火災探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器、雙光束對射紅外探測器用于組件家居系統的安防系統。
觸摸屏、多功能面板、智能調光開關、智能插座通過485總線與智能家居控制器通訊，煙火災探測器、紅外探測器、玻璃破碎探測器及雙光束對射紅外探測器通過I\O口與智能家居控制器通訊。
智能電子產品系統臥室衛(wèi)生間安裝配置圖
2．智能家居電腦管理軟件說明
智能家居電腦管理軟件是基于Labview應用軟件，是QS-iHome-III智能電子產品系統的集中管理手段和工具，它讓整個家居系統在電腦屏幕上一覽無遺，使系統調試與功能設置易如反掌。本管理軟件通過以太網協議與智能家居控制器底層協議，應用層面的合作，開發(fā)可控制主流智能家居系統，實現智能燈光控制、智能電器控制、智能溫度控制、智能窗戶控制、智能窗簾控制、智能安防控制、智能遙控控制、智能定時控制、智能網絡控制、智能遠程控制、智能場景控制等功能的軟件。
LabVIEW是一種程序開發(fā)環(huán)境，由美國國家儀器（NI）公司研制開發(fā)的，類似于C和BASIC開發(fā)環(huán)境，但是LabVIEW與其他計算機語言的顯著區(qū)別是：其他計算機語言都是采用基于文本的語言產生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產生的程序是框圖的形式。
3. 智能電子產品說明
智能家居控制器
智能家居控制器以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心的標準模塊式產品，預留標準的以太網接口、4路RS485接口、I\O、AD、DA接口。
智能插座
插座以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心的智能產品，內含ADE7753電能芯片、液晶屏、繼電器等，可計量顯示對應家用電器的電量參數，并可設置何時啟動該家用電器的電源，可合理分配家中用電負荷，實現智能電網功能。可通過485總線與家庭控制中心通訊。也可獨立工作。
多功能面板
多功能面板以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心的智能產品，包含4路繼電器輸出，可同時控制4路負載（燈、排氣扇等），可通過485總線與家庭控制中心通訊。也可獨立工作。
調光開關
調光開關以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心的智能產品，采用光耦隔離來控制MOS管的通斷，使用半波整流穩(wěn)壓技術來實現強電控制部分的直流電供應，PWM波控制占空比即控制調光，負載可為白熾燈及LED燈，可通過485總線與家庭控制中心通訊。也可獨立工作。
光強及溫濕度計
光強及溫濕度計以基于Cortex-M3構架的STM32系列芯片為核心的智能產品，顯示采集對應區(qū)域的溫濕度信息，并可通過485總線傳遞給家庭控制中心的智能家居控制器。
觸摸屏
本裝置采用的彩色觸摸屏是一套以嵌入式低功耗CPU為核心（主頻400MHz）的高性能嵌入式一體化觸摸屏。該產品設計采用了7英寸高亮度TFT液晶顯示屏（分辨率800×480），四線電阻式觸摸屏，高檔塑料結構,工業(yè)級低功耗，CPU400MHz,64M內存,64M閃存,1*RS232(隔離接口),1*RS485(隔離接口),1*USB接口(一主一從)，24VDC電源輸入,功耗小于7W。同時還預裝了嵌入式實時多任務操作系統組態(tài)軟件。
可通過485與智能家居控制器通訊，可實現遙控、遙信、遙調及情景模式的設定。
紅外探測器
紅外探測器是一種當入侵者接近它時能觸發(fā)報警的探測裝置。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統。
雙光束對射紅外探測器
雙光束對射紅外探測器其基本的構造包括瞄準孔、光束強度指示燈、球面鏡片、LED指示燈等。其偵測原理乃是利用紅外線經LED紅外光發(fā)射二極體，再經光學鏡面做聚焦處理使光線傳至很遠距離，由受光器接受。當光線被遮斷時就會發(fā)出警報。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統。
玻璃破碎探測器
玻璃破碎探測器利用壓電陶瓷片的壓電效應（壓電陶瓷片在外力作用下產生扭曲、變形時將會在其表面產生電荷），可以制成玻璃破碎入侵探測器。對高頻的玻璃破碎聲音（10k～15kHZ）進行有效檢測，而對10kHZ以下的聲音信號（如說話、走路聲）有較強的抑制作用。玻璃破碎聲發(fā)射頻率的高低、強度的大小同玻璃厚度、面積有關。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統。
煙火災探測器
煙火災探測器根據煙霧粒子對光的吸收和散射作用，光電感煙式火災探測器可分為減光式和散射光式兩種類型。散射光型光電感煙探測器目前已經成為主流。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統。
可燃氣體探測器
可燃氣體探測器對單一或多種可燃氣體濃度響應的探測器。是利用難熔金屬鉑絲加熱后的電阻變化來測定可燃氣體濃度。當可燃氣體進入探測器時，在鉑絲表面引起氧化反應（無焰燃燒），其產生的熱量使鉑絲的溫度升高，而鉑絲的電阻率便發(fā)生變化。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統。
4. 項目配置說明
智能家居產品非常靈活，使用場所、家居戶型各不相同，用戶需求靈活多變，本智能電子產品系統工程實施項目的基本配置為一室一廳戶型，配置的設備可根據要求更改。
