实训四 智能家居实训.docx

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实训四智能家居实训

实训四智能家居实训

一、实训目的

将家庭中的各种与信息相关的设备、家庭安保装置、家用电器通过家庭总线技术（Home-BUS）连到一个家庭智能化系统上进行集中监视和控制，实现家庭事务管理、小区信息共享、并保持家庭设施和住宅环境的和谐与协调。

二、实训装置

1．THPJK-1型智能家居控制系统实验装置1套

2.电脑1台

三、实验要求

掌握智能家居中的住宅布、撤防报警系统、联动控制、场景控制、无线遥控、菜单控制以及电话遥控等功能的基本操作和原理。

四、实验原理及实训步骤

宅小区智能化的总体目标：

通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术建立一个由综合信息服务、物业管理中心、通讯接入和家庭智能化控制系统组成的智能化小区，以此来提高住宅的科技含量和居住水平，以适应21世纪的现代化居住生活的需要。

本套实验教学装置均采用实际施工现场的模块化部件，直观、全面的向实验者展示了智能家居中的住宅布、撤防报警系统、联动控制、场景控制、无线遥控、菜单控制等功能。

THPJK-1型智能家居控制系统实验装置采用到目前为止唯一拥有中国自己的自主知识产权的总线技术——ApBus，系统采用模块化结构，可以根据用户的不同需要进行组合。

1智能家居控制系统组成结构图

智能家居控制系统由家庭控制总线（ApBus）、家庭智能控制主机、家庭控制总线专用网络电源、多功能射频／红外遥控器、各种功能模块，以及家庭多媒体接入中心等产品和系统组成。

系统组成结构如图1所示：

图1系统组成结构

1.2主要硬件配置

本实验装置由控制主机、键盘和若干功能模块组成，主要部件配置表如下：

产品名称

型号

品牌

数量

备注

系统控制键盘（触摸屏）

CP301

ApBus

1

系统控制主机（含电源）

CB301

ApBus

1

灯光控制模块

DM203

ApBus

2

电源插座模块

PW115

ApBus

1

空调控制模块

IR102

ApBus

1

窗帘控制模块

CT101

ApBus

1

电脑接口模块

NC323

ApBus

1

无线接收模块

RC101

ApBus

1

简易遥控器

RC112

ApBus

1

彩色门口机

AP800

ApBus

1

安防探头、紧急按纽

一套

可自选

1

门磁

一个

可自选

1

射灯及射灯支架

36W

4

电动窗帘、定制轨道

一套

巨力

1

电话接口模块

80mm×80mm

3

通用的电话接口模块

视频接口模块

80mm×80mm

3

通用的视频接口模块

RJ45接口模块

80mm×80mm

3

通用的RJ45接口模块

视频分配器

1

通用的1入4出

集线器

4口

1

通用型

1.3系统主要部件功能描述

智能家居控制系统中的多媒体系统接入部件和安防探测部件均为通用部件，在此不作说明，主要对ApBus系列的控制主机、键盘和功能模块的技术参数、接线、操作作说明。

⑴系统控制主板（CB301）

系统控制主板技术参数如下：

报警输入：

8路S1—S8,EOL（平衡电阻4.7KΩ）,线路电阻<30Ω;

状态指示:

15个（探头/防区指示灯LED1---LED8、ApBus、ApNet、Setup、Security、LOW、Power、TEL）;

报警输出：

2路（继电器,3A,120VAC/3A,24VDC）;正常开

防拆输入:

1路（SW3）;正常闭

ApBus接口:

2路（ApBus（BK）:

有备用电,ApBus:

没有备用电）

直流输出:

2路（12V（BK）:

有备用电，12V没有备用电）

ApNET接口:

1个（ApNET）;

键盘接口:

4个（Panel1,Panel2,Panel3,Panel4）;

电话接口:

1路进（LineIn）,1路接电话（Telephone）;

扩展板口:

2个;（EXTENDPORT1/PORT2）

工作电压范围：

直流9.5﹣15V（13V最佳）

正常工作电流：

＜﹦２00mA（中心）

主板端口说明如图2所示：

图2

针对实际应用情况，对CB301的安防部分和ApBus总线的接线作说明。

安防回路的报警输入是通过检测探测器报警输入回路的负载发生变化，回路的电阻平衡被破坏了，系统便会产生报警，设计标准负载电阻为4.7KΩ。

安防回路如图3所示：

图3

按照平衡电阻的接入方式，报警接入方式有两种：

A、当探测器为常开型干触点输出时，并联连接方法如图4：

图4

注：

平衡电阻一定要并接在探测器的报警输出端子上。

B、当探测器为常闭型干触点输出时，串联连接方法如5所示：

图5

注：

平衡电阻可以串接在探测器或控制器的报警端子上。

为了保证系统的稳定运行，必须保证没有接报警探测器的报警端子连接平衡电阻。

ApBus总线接口部分如图6：

图6

将ApBus总线固定在两芯接线端子上插入主板左下方标有（ApBus）的总线接线端口。

电话线接入只需将电话插头插入主板右下方如图7所示的（LineIn）端口即可；另外一端RJ11口接至面板电话接口。

图7

⑵系统控制键盘（CP301）

CP301内部集成了家庭安全控制和报警、电话接口、小区专用网络（ApNnet）接口、操作键盘及语音模块等。

技术参数：

灯光电器遥控

在家/离家设定

监视范围：

8防区

预设报警电话号码：

6组（24位/组）

预设报警寻呼号码：

6组（24位/组）

内置麦克风（用于对讲、留言及监听）

易用紧急按钮：

3（警讯/火灾/求救）

警报信号：

语音

工作电压：

DC12V

通过系统控制键盘CP301可以实现安防管理、信息资讯、家电控制、定时控制和设置系统参数。

⑶灯光控制模块（DM203）

DM203是与ApBus总线兼容使用的五键调光模块，可以接两组灯具，一组可以调光，另外一组为不可调光，用户可给每组灯赋予一个恰当的名称。

其上面有五个可编程的轻触式按钮，即指用户可定义每一个按钮的操作功能。

它能与ApBus兼容产品构成双联，三联等多联控制功能。

（在出厂时，DM203预设上边二个按钮控制其调光回路，下边的二个按钮控制其开关回路，旁边一个按钮可用于将二个回路同时关闭。

）DM203出厂预设定按钮功能图如下：

灯光控制模块接线分为负载接线和ApBus总线接线两部分，按图8接线图所示接线：

图8

通过对灯光控制模块DM203进行设定，可完成被控灯的开启/关闭、调亮/调暗、定时开/定时关、渐亮/渐暗、定时渐亮/定时渐暗、本地控制、无线遥控器控制、多联控制。

DM203的技术参数如下：

额定功率输出（开关）：

300W（1路）

额定功率输出（调光）：

300W（1路）

电子调光级数：

256级

输入电压：

220V/50HZ

ApBus接口：

12VDC/24VDC/40mA

尺寸：

86x86x52mm

⑷电源插座模块（PW115）

PW115是ApBus总线兼容使用的智能二孔/三孔插座模块。

它本身具有普通的插座功能，通过编程赋予它一个名称后，可通过键盘、无线遥控器操作来控制它的开和关。

电控模块的面板上的手动开关按钮具有本地手动控制功能。

模块可用于电饭锅、热水器、空调等开关电源控制。

电源插座模块说明如图9所示：

图9

电源插座模块按图10接线图接线。

图10

通过对电源插座模块PW115进行设定，可完成被控负载的接通/短开、锁定/解锁（本地开关）、多联控制、本地控制、无线遥控等功能。

PW115的技术参数如下：

额定输出电流：

10A

额定工作电压：

220V/50HZ

电流通断能力：

10A（阻性负载）

ApBus接口：

12VDC/24VDC/20mA

外观：

二孔/三孔插座（2路）

尺寸：

86x86x52mm

⑸窗帘控制模块（CT101）图11

CT101是ApBus总线兼容使用的窗帘控制模块。

它本身具有控制电动窗帘的打开与闭合的功能，而且通过手动按键可随意调节窗帘的闭合尺度；通过系统编程后，还可通过与ApBus兼容的遥控遥控器发送指令对窗帘进行无线遥控。

模块接线如图11所示：

模块技术参数：

额定电压：

220VAC

总额定输出功率：

600W

ApBus接口：

12VDC/24VDC/40mA

尺寸：

86x86x52mm

⑹电脑接口模块（NC323）

NC232是ApBus总线及计算机串口通讯的连接器。

通过它,ApBus总线可与计算机作双向的通讯。

ApBus.Com网站上提供各样计算机应用软件。

其中ASPI2003系统编程软件,可以通过NC232对系统上的模块作参数设定、操作编程,更改各样家电控制模式及安防配置。

电脑接口模块NC232接线如图12所示：

图12

功能说明

a.接驳电脑作APBUS系统编程及家居控制使用。

b.通过软件把电脑传输过来的信号发送到APBUS系统上，同时也把APBUS传输过来的信号发送到电脑上。

c.LED状态指示说明：

绿色灯亮：

正常工作

闪绿色灯：

发送数据包到APBUS或者接收APBUS数据包成功，

闪红色灯：

表示发送数据包或者接收数据包受到冲撞或者失败。

技术参数：

APBUS接口：

12VDC/24VDC/32mA

工作环境温度：

-10~70

存储环境温度：

-20~80

ApBus通讯速率：

10Kbit/S

PC串口设定：

9600BaudRate,8bit

尺寸：

86x86x32mm

⑺无线接收模块（RC101）

RC101是与ApBus总线兼容使用的无线控制接收模块,它使用了超外差接收方式及SAW谐振电路,具有抗干扰强及稳定良好特性.通过设定记录ApBus专用或兼容的遥控器的地址码后，则ApBus专用或兼容的遥控器可通过RC101来对接入到ApBus系统,进行设备或灯光控制。

它具有四路ID转换功能,每路接收八个无线遥控器，最多可以接收到32个ApBus专用或兼容的遥控器的控制。

无线接收模块RC101接线如下图13

技术参数

面板按键：

1个

ApBus接口：

12VDC/25mA或24VDC/25mA

接收频率：

315MHz或433.92MHz

接收灵敏：

-95毫瓦分贝

接收方式:

超外差式接收

编码制式:

24BitAddress+16BitCode

尺寸：

86x86x32mm

图13

⑻简易遥控器（RC112）

ApBus简易遥控器可用于控制家中大部份或所有影音器材，按键具有夜视功能，它有别于一般遥控器的地方，在于它还可以遥控家中的灯光及电器，无需接线。

⑼彩色门口机（AP800）

彩色门口机AP800不属于ApBus总线上的设备，它直接和系统显示设备控制键盘CP301相连，双向语音通道，CCD摄像头具有夜晚红外补偿功能，工作电源为DC12V，面板安装。

AP800和CP301连接如图14。

图14

图15

1.4系统应用软件使用说明

ApBus系统在安装完成后，需要通过ApBus系统软件进行编辑来设定各种模块的功能和场景。

ApBus系统编程软件操作方便、简易，只要有一部80486以上的台式或便携式手提电脑，系统使用Windows98以上版本的操作系统便可以进行编程设计。

本实验装置的编程软件不需安装，直接点击“apbus---二代apbus---aspi2000---Support---Aspi2003.exe”即可打开登录窗口，系统默认的登录用户名是本地计算机名，密码是apbus,登录窗口如图15所示。

输入用户名和登录密码后，点击“确定”按钮，即可进入ApBus系统编程界面如图16。

图16

点击编程软件窗口菜单“系统管理---串口参数设置”，弹出串口参数设置窗口如图图17。

图17

串口选用COM1，使用NC232编程模块进行系统编程，端口速率应为9600Kps。

在确认各项设置正确无误后，点击“OK”键。

然后再点击菜单栏上的“参数设定---模块通用编程设置”就可以对模块进行编程进行功能设定。

点击菜单栏上的“参数设定---CB201编程设置及测试”可对主板功能进行编程设置。

1．5智能家居控制系统主要功能

THPJK-1型智能家居控制系统实验装置完整的实现了智能家居远程自动化控制和监控报警及联动控制功能。

⑴智能家居远程自动化控制和监控功能

现代家庭拥有越来越多的家用电器设备，ApBus家庭自动化系统具有对这些家电设备进行远程和监控功能。

多种控制方式

实验装置中ApBus家庭自动化系统总线上的任意一个模块都可以选择多种控制方式。

A、直接操作智能模块上的按键进行控制和调节；

B、在智能控制主机的键盘上输入操作码控制；

C、通过射频（RF）遥控器进行控制和调节。

D、如果接入电话线，则可在异地通过电话进行远程控制；

E、如果扩展了网管等设备，还可以在异地通过INTERNET网络控制。

⑵ApBus家庭智能化系统可以通过系统的控制状态反馈检测，报告模块的运行状态，以有效防止误操作。

⑶联动控制

ApBus家庭自动化系统由于采用了控制网络技术，从而彻底改变了传统的控制方式，ApBus家庭智能化系统可以实现的联动控制方式主要有：

A、场景控制。

在很多情况下，要营造不同的场景往往需要多个灯具共同作用才能实现。

ApBus家庭智能化系统的场景控制功能可以将常用的各种场景模式保存起来，并把控制指令定义给任意一个开关模块的任意一个按键上，需要时只要按一下对应的按键，所有的灯具就会按照预先的定义产生动作，营造出不同的灯光效果。

B、报警联动控制。

当有报警信号时，系统可以在向外发布信息的同时，可以联动打开室内的灯光等设备。

C、设/撤防联动控制。

当启动安全防范系统的同时，系统可以联动切断家用电器的电源。

D、定时控制。

ApBus家庭智能化系统提供一个定时控制器，通过对定时控制器的设置，可以实现对系统中各个模块的定时控制。

⑷智能家居报警及联动控制功能

ApBus家庭安防系统系统带有8个有线报警防区，每个防区之间相互独立可定义不同的报警信息，通过软件的设置可以给每个防区设置不同的报警级别，同时由于各个防区之间能够任意组合，还可以设定组合防区以滤除误报警。

当有报警信号发生时，系统将提供报警的位置和报警类型等信息，如果有多个报警探测器同时被触发，系统将动态的报告发生报警的位置与类型。

ApBus家庭智能化系统的设防和撤防。

用户可以在本地对家庭智能化系统进行设/撤防操作（如果外部提供电话线也可以通过电话对家庭报警系统进行布防操作）。

布防方式又分为离家设防模式和在家设防模式。

A、离家设防模式适应于家中无人的情况，离家时按动离家设防键，让所有的防区进入工作状态，同时系统对各个防区进行自检（是否已被触发），如果有已经触发的探测器则报告已被触发的防区，以备正确布防。

系统可提供一段布防延迟时间（该时间可调）供布防人员正常离开。

B、系统撤防。

当撤防人员进行系统撤防时，系统也留有一段报警延迟时间（该时间可调），让撤防人员在进入防区以后在同报警之前撤防。

C、在家设防/撤防模式是指有人在家时能够将部分防区设置为工作状态。

2系统的组成、接线认识实验

2.1系统组成

THPJK-1型智能家居控制系统实验装置由家庭多媒体信息系统和家庭控制系统两部分组成。

1家庭多媒体信息系统

家庭多媒体信息系统主要包括对家庭电视、电话和宽带网络的接入与分配。

A、通过对电话布线系统的设置，实现对进入室内的电话线进行分配和管理。

B、利用有线电视分支分配器，对有线电视信号进行分配，使每台电视都能接收到高质量的有线电视节目。

C、通过在布线箱内安装家庭网络交换机（或集线器），配合网络布线，可以实现家庭内部计算机的联网，并通过互联网接入设备实现与外部互联网的连接。

2家庭控制系统

家庭智能化控制系统由家庭智能控制主机、安全子系统、家庭电器控制子系统和家庭控制总线等组成。

A、家庭智能控制主机作为家庭智能化系统的管理单元和人机界面，其功能主要体现在对系统的管理方面，如：

家庭安全报警管理

报警联动控制管理

系统工作状态设定

系统状态信息显示

广播信息接收

家庭智能系统控制

采用家庭智能控制主机组成的家庭智能化系统的分布式功能模块主要有：

安防报警控制单元

灯光开关/调光模块（智能开关）

电器供电回路控制模块（智能插座）

电器红外遥控模块

电动窗帘控制模块

无线射频遥控模块

电脑通讯接口模块

采用家庭智能控制主机的家庭智能化系统具有很强的可扩展性和灵活性，可以根据具体情况和要求进行灵活配置，并可以根据需要对系统进行升级和扩展。

B、安全子系统

安全子系统是家庭智能化控制系统最基本的组成部分，由各类安防探测器、报警通讯网络等组成。

一般为家庭提供防入侵、防燃气泄露、防火灾报警和紧急求助等安全管理功能。

C、家庭电器控制子系统

典型的家电控制子系统由控制主机（包括操作面板）、家庭控制总线、各种功能模块组成。

为用户提供家庭照明、供电、空调、电动门窗控制等功能，并提供无线射频遥控、电话远程控制（此功能为扩展功能，需外部提供电话线）、定时控制、程序控制、以及模块面板直接控制等多种控制手段。

D、家庭控制总线

家庭控制总线将各功能模块和控制主机互连成实时通讯网络。

本实验装置的ApBus总线采用自由拓扑的双绞线总线结构，各网络结点（Node）可以从总线上得到馈电，通过同一总线实现结点间的无极性、无拓扑逻辑限制的互连和通信，信号传输速率和系统容量分别为10kbps和4Gbps。

ApBus产品具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，其控制部件都可以编程。

2.2系统接线

系统接线分为强电接线、ApBus总线连接和信号线连接。

强电接线图如图18所示：

图18强电接线图

ApBus总线连接如图19所示：

图19ApBus总线连接图

2．3模块的联动控制实验

本实验装置可组成多种多样的模块联动控制，只要是连接在ApBus总线上的模块以及安防探测器，操作者可以设定任意两者之间的联动控制，本实验举例设置电动窗帘和灯光之间的联动，要求实现当灯光打开时窗帘自动闭合。

其他模块之间的联动控制都可参照此实例设置。

把编程模块NC232的通讯口连接到计算机的COM1串口，给实验装置通电。

在上位控制PC机点击“apbus---二代apbus---aspi2000---Support---Aspi2003.exe”即可打开登录窗口，系统默认的登录用户名是本地计算机名，输入密码apbus,进入ApBus系统编程界面，在“系统管理---串口参数设置”中按照章节1．4设置好串口参数。

再点击“参数设定---模块通用编程设置”，界面如图20所示：

图20

在设置电动窗帘和灯光之间的联动控制之前，先要分别对窗帘控制模块和灯光控制模块进行编程设置，在编程时应先使被编辑模块进入编程状态，先设置DM203五键开关灯控模块，点击模块通用编程设置界面上的“开启”按钮后，同时按住模块上任意两个按键直至模块指示灯转为红色后放开，便可对模块进行编程。

DM203灯控模块是第一路可调光第二路非调光设置，应在编辑时确认被控制灯光设备是否属于可调光类型或非调光类型，如不能确定应先在模块进入被编辑状态后，点击“第一路→开”和“第二路→开”，来确认两路灯光设备中哪一路是第一路，哪一路是第二路。

本实例将模块上第一个按键（实际上可以是模块上的任意一个按键都可以）定义为可调光开关，则在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第一路→调光→接纳”；将第二个按键定义为可调暗开关，在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第一路→调暗→接纳”；将第三个按键定义为非可调灯开，在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第二路→开→接纳”；将第四按键定义为非可调灯关，在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第二路→关→接纳”；此时如想退出模块编辑状态点击“正常模式”，模块便会退出被编辑状态。

CT101窗帘控制模块与DM203灯光控制模块一样，在确定了线路连接无误后，按住模块上的任意二个按键直至模块指示灯转为红色后放开，模块进入被编辑状态。

电动窗帘控制模块第一路是开关第二路是点动，则在编程状态下轻触将被定义的第一个按键，在编程软件界面点击“第一路→开→接纳”；将第二个按键定义为窗帘关，在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第一路→关→接纳”；将第三个按键定义为点动开，在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第二路→调光→接纳”；将第四按键定义为点动关，在编程状态下轻触被定义按键，在编程软件界面点击“第二路→调暗→接纳”。

此时如想退出模块编辑状态点击“正常模式”，模块便会退出被编辑状态。

按照前面所述的方法再使DM203灯光控制模块进入编程状态，轻触CT101窗帘控制模块第二个被定义为窗帘关按键，在编程软件界面点击“第二路→开→接纳”，退出模块编辑状态点击“正常模式”，模块退出被编辑状态。

此时按照上面定义好的按键功能打开窗帘，关闭第二路非可调灯光后，再打开第二路非可调灯光时，电动窗帘会自动关闭。

2．4布防和撤防联动控制实验

在布防和撤防时联动其他模块动作，可极大的方便家庭电器的操作，避免了在布防和撤防时还需要多次操作其他电器设备的麻烦。

在布防和撤防时需要联动的模块，操作者可以按自己的想法任意组合。

本实例假设在离家布防模式时，所以的灯都关闭；撤防时，窗帘打开。

按照前面的实验章节2.1连接好实验台的接线，接通实验设备的工作电源，把编程模块NC232的通讯口连接到计算机的COM1串口，设置好端口通讯速率。

在上位控制PC机点击“apbus--二代apbus---aspi2000---Support---Aspi2003.exe”即可打开登录窗口，系统默认的登录用户名是本地计算机名，输入密码apbus,进入ApBus系统编程界面，再点击“参数设定---模块通用编程设置”，进入模块编程设置界面。

参照前面2.2章节设置好各种安防模式下工作的探测器，参照2.3章节使灯光控制模块进入编程模式，然后在系统控制键盘CP301上点击“离家布防---布防”，模块编程设置界面的信息提示栏会有提示信息，然后点击“第一路---关---接受”、“第二路---关---接受”，设置完毕，点击“正常模式”。

把两个灯光控制模块都按照上面的方法设置好后，当执行“离家布防”时，所有的灯光都会关闭。

参照布防联动实验，同理可设置撤防时的模块联动。

2．5报警与灯光的联动控制实验

当有报警信号产生时，智能家居控制系统除了本身会产生报警信息外，还可以联动家庭其他电器设备动作，联动的电器设备实验者可以任意组合，本实验举例报警与灯光的联动。

接通实验设备的工作电源，把编程模块NC232的通讯口连接到计算机的COM1串口，设置好端口通讯速率。

在上位控制PC机点击“apbus--二代apbus---aspi2000---Support---Aspi2003.exe”即可打开登录窗口，系统默认的登录用户名是本地计算机名，输入密码apbus,进入ApBus系统编程界面，再点击“参数设定---模块通用编程设置”，进入模块编程设置界面。

参照2.3章节使灯光控制模块进入编程模式，然