1、浅析智能家居的弱电设计与实现摘要：结合当前智能家居、计算机网络、建筑电气等技术的发展水平,从必要性、存在问题、常见需求、案例分析、发展前景等 5 个方面阐述了智能家居的弱电系统设计。分析、总结出了一种既切合实际又具备前瞻性的智能家居形态。 关键词：智能家居；信息技术；弱电设计；综合布线；系统集成 中图分类号：U665.2 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 随着人们生活水平的提高，各种信息家电产品日益普及，住宅配套设施已从原有的基础型、应用型向网络型、智能型、舒适型转变。因此，智能家居的概念应运而生。智能家居(Smart -Home)是以住宅为平台，集系统、服务、管理为一体的居住环境，它强调
2、人的主观能动性，重视人与环境的协调。 1 弱电设计对于智能家居的必要性 智能家居的弱电系统设计主要是利用智能建筑、计算机网络、信息家电、设备自动化等技术，通过各类传导线缆，有机地连接家居各子系统，主要支持语音、数据、视频、控制等功能，为家居生活、学习、娱乐提供服务。 简单地说，就是统一管理、控制住宅内各信息家电设备。弱电系统设计是智能家居的重要基础，在装修时结合生活习惯，量身设计一套智能家居弱电系统显得非常必要和重要。 (1)发展的必然性。以地面、墙、家具为主的基础装修如人的躯体，而针对家庭智能化的弱电系统就像是分布在人体上的神经。新居装修入住后，人是否感觉到舒适、方便，与家中是否预先设计布置
3、了完善、有效的“神经系统”有直接关系。充足、合理、科学的各类信息接口使家中的网络信息家电可以发挥最大的作用。 事实上，装修要素不仅体现在外表美观上，更应注重时代发展和家居品质的提升。弱电系统已成为继供水、强电、煤气之后第四种必不可少的家庭基础设施。 (2)设计的必要性。全新概念的智能家居弱电设计对综合布线提出了更高的要求。由于弱电系统涉及视频、音频、网络、信号等多种弱电线缆，线路众多，且日益复杂，科学合理地预埋全部弱电线缆，省去了再拉明线的麻烦，又保证了家庭装修的美观和一致。复杂的弱电线缆全部预埋在墙中，所有的线缆接点都在标准接口上，不仅弱电系统的维护有了保障，而且具备全面管理各类信息家电的能
4、力。 由于弱电智能化涉及的专业领域较多，大部分装修公司在这方面并不专业，导致很多的业主装修入住后才发现很多信息家电的应用无法实现，功能无法发挥。 (3)可观的经济性。通过量身定制，在装修时增加智能家居弱电系统设计与施工，从前期看会增加少量的装修成本，从长远看却节省了大量的家庭支出。 2 弱电系统设计存在的问题 2. 1 经济发展水平问题 由于国内经济发展水平和人们生活水平的局限性，目前大部分业主(包括部分房地产商及装修公司)的理念仍然停留在解决居住空间阶段，还没有把如何提高居住环境和住宅品质作为重点解决的问题，而造成在建房或装修时仍按照传统的观念，只专注于外观设计，而没有对智能家居方面进行科学
5、、合理的规划，致使造成诸多不便。 2.2 专业涉及面广 智能家居弱电系统不同于传统的家庭布线，是一个跨行业、多专业协调的系统工程，涉及大量的专业知识和技能，需要各行业厂家、公司和有关设计、施工单位协作完成。业主在装修时，弱电布线往往由装修公司完成，而装修公司几乎都没有专业的弱电工程师。因此，如果不是专业的技术人员，线缆要理顺头序就显得非常难，同时还要考虑居室使用的方便、安全和美观，致使智能家居施工质量很难得到保证。 2.3 行业规范难以统一 目前，国内住宅智能化的技术发展水平相对较低，各个厂家、各种技术、各种标准各自为政。同时，家居智能化系统是一种直接面对消费者的产品，产品质量至关重要，缺乏标
6、准会使一些技术力量薄弱的厂家粗制滥造，给消费者带来损失。 3 常见需求及设计实现 弱电设计的处理对象是信息，特点是电压低、电流小、功率小、频率高。从未来发展和实际使用考虑，住宅智能化的设计应紧密结合建筑环境、家庭装修、居住环境等因素，必须以人为本。下面结合实际，列举一些经济实惠、应用广泛、科学合理的家居智能化需求及设计方法。 3.1 网络综合布线系统 3.1.1 常见需求分析 目前，住宅小区仅仅是“宽带到户” ，而现代人真正需要的是“宽带到桌边”或“宽带到床头” 。通过综合布线系统运用有线和无线的互联网技术，完成家庭智能联网环境的构筑，实现 Internet 资源共享，增强家庭娱乐功能，实现智
7、能家电设备的远程控制。 3.1.2 设计思路 家庭综合布线系统设计目标的实现相对简单。通过运营商提供的主干电缆连入住宅内部的多媒体智能集成箱，运用有线和无线路由设备进行集成。通过百兆以太网技术，采用星型拓扑结构连接，从多媒体智能集成箱预埋超 5 类网线至各个信息端口，墙面用 RJ-45 模块以及信息面板进行集成。 3.2 数字(有线)电视共享系统 3.2.1 常见需求分析 将客厅的数字电视机顶盒、DVD 等播放设备的音视频信号共享到其他房间，整个家庭只需安装 1 台数字机顶盒，节约设备及收视费用。 3.2.2 设计思路 由于数字机顶盒集成了认证系统，因此，数字电视共享是指一个机顶盒能使几个房间
8、都能收看数字电视，而不是同时收看不同频道，并且可以自由遥控客厅的机顶盒进行频道切换、音量调节、开关机等。 3.2.3 数字电视(机顶盒)共享 “数字机顶盒+AV 分配器+红外转发”(有线与无线结合)方法是目前共享数字电视最常见的方法。如果 AV 视频源太多(如 IPTV、卫星电视)，可以考虑“数字机顶盒+视频矩阵+红外转发”的方法。数字机顶盒通常自带两组 AV 接口和一个 S-Video 端子，充分利用机顶盒的这两组输出，就可以实现数字电视共享。具体做法是首先确定机顶盒的接入位置，再确定房间共享点的位置，从机顶盒位置布设两组复合音视频线至房间共享点。各线缆、面板、设备的安装位置需提前考虑，要适
9、当预留空间，合理装饰，兼顾方便和美观。音视频信号传输的问题解决后，需要考虑如何远程控制机顶盒。采用红外遥控信号转发器即可实现。红外遥控信号转发器的原理是接收遥控器发出的红外线控制信号，然后转化为无线信号发出去。远端的接收器接收到无线信号后，再还原为红外线信号，进入控制机顶盒。红外遥控信号转发器扮演了一个控制信号的传递角色。同时，模拟音视频信号最大传输距离要根据线材质量及信号源强度等综合因素决定。如果距离太远，信号会出现明显衰减，易被干扰，导致画质和音质劣化。因此，该方案主要针对短距离传输，尤其适合于客厅和相邻的卧室布线，难度和成本都非常低，效果好，使用简单。 3. 2. 4 常规的有线电视信号
10、共享 与网络综合布线相同，采用星型拓扑结构连接，从多媒体智能集成箱预埋有线电视线至各信息端口，墙面用有线电视模块及面板进行集成。多媒体智能集成箱内设有线电视模块分配器，为家庭提供视频信号。 3.3 家庭无线安防系统 3.3.1 常见需求分析 根据用户需求进行选择性设计，主要包括对讲门禁、智能监控、无线报警、无线门铃等系统。在目前新建的住宅小区中，门禁对讲和智能监控系统配套建设已较普遍，在这里主要考虑家庭内部的无线安防系统。主人外出时，按“布防”键，无线安防系统启动，遇到非法入侵，系统立即自动拨打预先设定的报警电话，并发出声光警报。主人回家时，按“撤防”键，自动解除报警功能。该系统较适合主人经常
11、不在家等情况及别墅等大户型住宅。 3.3.2 设计思路 无线安防系统实际上就是一套防盗报警器，它集现代高新技术与智能化监控于一体，简单实用，由无线发射模块和磁铁盒两部分构成，用以探测门、窗的开合。当防盗报警器探测到大于 15 mm 的位移(开门)时，报警指示灯亮，并发送报警信号至智能主控器，智能主控器(若此时处于布防状态)报警并自动拨打预设电话报警。该产品技术已十分成熟，只需购买安装至相应布防位置即可，无需布线。 3.4 其他智能控制系统 智能家居中常见的还有智能照明、智能窗帘、家电远程等控制系统，在此不一一赘述。住户可根据住宅的实际需求，进行专项的设计、选购、集成、安装。 4 案例分析 下面
12、以一套三室二厅两卫的户型为例，讨论智能家居弱电系统的设计及配置。具体流程为确定需求、科学高计、材料选购、组织施工。 4.1 确定需求 以上述常见的需求为例，该套住宅的弱电子系统主要包括网络综合布线系统、数字(有线)电视共享系统、家庭无线安防系统等。 4.2 科学设计 要实现以上系统的整合，涉及的线路及设备较多，科学系统的设计显得尤为重要。首先要根据住宅的土建平面图，结合户主习惯，立足目前需求，充分考虑使用方便和室内布局可能发生的变化，为可预见的未来留有合理的升级和扩展余地。应严格按照需求，确定好信息点的型号、数量及点位(详见表 1)，绘制弱电施工图纸，计算出设备的型号、数量及线缆的长度，列出工
13、程量清单，为施工提供专业的标准化设计。 表 1 工程清单 4.3 材料选购 电话和网络均采用超 5 类线，电视采用屏蔽数字电视专用线，VGA、HDMI、AV 视频线均采用知名品牌线路材料，以保证传输质量。家居智能配线箱在家居智能化系统中起管理间作用，实现对数据、语音、视频、自动化等出入线端口的统一管理。弱电箱内部采用配套的电脑数据、电话、有线电视及扩展接口等模块和成品化的有线、无线宽带路由器。选购弱电箱时，箱体空间尽可能大，预留出足够的日后调整及升级条件，并应单独配置电源插座。 4.4 组织施工 (1)严格区分强电、弱电。从多媒体智能集成箱到面板出口均单独走线，墙内无复接点，以减少故障率，维护
14、方便。线路应使用 PVC 管保护，并在拐角处使用圆角或双通，以便抽换。线槽横截面留 40%的裕量，以备扩充。穿线时强电和弱电不能穿同一根管，应避免与强电线路在无屏蔽、距离20 cm 情况下平行走 3 m 以上。在无法避免时，该段线槽需采取屏蔽隔离措施。 (2)位置关系应执行国家标准。根据实际需要，确定管线走向、标高及信息面板的位置。信息面板间距不大于 3 m，距地面 30 cm 左右。除特殊要求外，同一室内的电源、电话、电视、网络、音视频等插座面板应在同一水平标高上。进入暗盒时，打开暗盒原有管孔，从穿线管穿出，穿线管在暗盒中保留 5 mm，暗盒接线头留长 30 cm。所有线路应贴上标签，并标明
15、类型、线号。线管超过两个弯头必须留分线盒。布设地插应由最近的吊顶线槽沿隔墙下到地面。 (3)强电配套的电源插座应跟上。在弱电系统设计与施工的同时，强电插座应同时跟上，尽可能在每一组弱电信息接口处都应配备 220 V 电源插座，并预留充足的强电接口，否则弱电设计得再完善也无法发挥作用。 5 发展前景 虽然家居智能化建设目前存在一些问题和矛盾，但有一点是毋庸置疑的。随着人们越来越重视居住环境的舒适、安全、便利，获取内外部信息的方便、灵活、快速，这些需求正为家居智能化提供了广阔发展空间和历史性发展机会。可以预见，未来的住宅智能化是大有可为的。 5.1 信息家电将大面积普 随着技术的发展，家用电器会越
16、来越趋向于信息化、集成化，信息家电的产品种类会越来越多，功能会越来越强大，集成度会越来越高。家用电脑不再是一个简单的信息处理和存储设备，它将数字电视、音响、可视电话等功能集于一身，成为名副其实的家庭信息终端设备，互动电视、VOD 点播、上网冲浪等都将成为其基本功能。目前，很多公司已经把信息家电列为下一步的发展重点，目的就是要将传统的信息技术产业向信息家电行业转变，因为这里蕴藏着无限的商机和广阔的市场。 5.2 智能家居系统将越来越成熟 智能产品功能的实现都依赖于信息的传递，传输介质必不可少，而目前国内还没有统一的技术标准和行业规范，各种技术和协议互不兼容，致使住宅内的布线纷繁杂乱，不仅增加了投
17、资，造成不必要的浪费，而且增加了管理和维修的难度。打造统一的网络必然要求统一的自动化控制系统，以实现功能完善、可操作性好、利用价值高的住宅智能化控制。统一协议、统一介质的家庭综合网络会从根本上解决这些问题，是可以预见的发展趋势。 5.3 智能家居的发展空间十分广阔 实际上“智能化”定位是广泛意义上的，主要包含信息的方便快捷、自由获取、家居控制等多个层面。简而言之，家居智能化就是使居住环境更加安全、舒适、方便，更加具有人性化特点。从发展趋势上看，智能家居的日益普及是一种必然。据预测，到 2013 年，预计今后两年内将有近 1 亿户家庭构建家庭网络，中国的家庭智能化将达到 60%以上。 6 结束语 社会在进步，经济在发展，新科技在涌现，家居智能化的浪潮已逐渐兴起，住宅中的智能应用越来越普遍，一系列视频、语音、数据、图像、控制服务应有尽有、丰富多彩，给家居生活带来了前未所有的便利和乐趣。确切地说，它给人们带来了一种新的生活方式。 参考文献 1陈元丽.现代建筑电气设计指南M.北京:中国水利水电出版社,2007 2鲁业频.数字电视原理与应用技术M.北京:国防工业出版社,2009 3刘晓辉.网络综合布线应用指南M.北京:人民邮电出版社,2009 4程大章.智能建筑工程设计与实施M.上海:同济大学出版社,2006 5戴瑜兴.民用建筑电气设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,2005
