最新版智慧家居系统技术项目解决方案.docx

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最新版智慧家居系统技术项目解决方案

智慧家居系统技术项目

解决方案

1、综述

1.1.1提高家居品质

随着人民生活水平的提高，人们对生活起居要求也随着提高，智慧家居概念也随之浮出水面。

从二十世纪九十年代左右引进国外的概念和产品，到诸多国内企业的积极参与开发实用的产品；从单纯的安防对讲到全方位的智慧控制；从小范围的尝试到智慧小区建设标准；从纷繁芜杂的技术规范到建设部有意识的制定行业标准等等。

智慧家居一直作为一种更方便、更舒适的生活方式概念进入消费者的视野，殊不知，除此之外，家庭中加入智慧控制系统，不但可以让我们得到轻松、舒适的居住环境，而且也能起到节能环保的作用。

智慧家居有很多部分组成，它包括门禁、对讲、安防、视频监视、通风系统、空气透析系统、智慧窗、煤气泄漏感应器、烟雾探测感应器、插座、灯光控制开关、空调、风雨感应器、SOS紧急求助按键、电视等等。

看似非常复杂，但其实都是家居生活中的必须设备进行了“全副武装”。

比如温度控制系统，通过自动探测和感知当前的室内温度，自动对温度进行控制；风雨感应器，通过感应，下雨天气自动关窗；烟雾探测感应器，一旦发现警情，系统会自动向中心发出报警信息，同时启动相关电器进入应急联动状态，从而实现主动防范事先处理等行为……

1.1.2物联网应用的传感网环境

2009年8月7日，温家宝总理在江苏无锡调研时，指出“在物联网发展中，要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术”，“在国家重大科技专项中，加快推进物联网的发展”，“尽快建立中国的‘感知中国’中心”。

在温总理“感知中国”的要求下，国内各省市政府部门开始认真落实总理的要求，热情拥抱“物联网”。

物联网推进无线智慧家居产业化进程物联网的概念于1999年正式提出，其意为物物相连的互联网，所应用的信息传感设备包括射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等装置。

物联网将广泛用于智慧交通、环境保护、政府工作、公共安全、智慧家居、老人护理、个人健康等多个领域。

其中智慧家居的应用发展将以最快的速度拓展开来，现在国内有部分城市都在加紧建设物联网项目，而某些通讯运营商也将逐步推出相应的智慧家居服务，物联网的建设将大大推进智慧家居产业化的进程。

1.1.3IMS三网融合的网络环境

IMS（IPMultimediaSubsystem）是IP多媒体系统。

IMS是一种全新的多媒体业务形式，它能够满足现在的终端客户更新颖、更多样化多媒体业务的需求。

目前，IMS被认为是下一代网络的核心技术，也是解决移动与固网融合，引入语音、数据、视频三重融合等差异化业务的重要方式。

但是，目前全球IMS网络多数处于初级阶段，应用方式也处于业界探讨当中。

三网融合奠定了整个社会的信息基础，以此为基础也催生物联网的大量应用，三网融合和物联网成为相辅相成的加速信息化推进的两大引擎。

而智慧建筑作为信息社会最活跃的信息因子，也是物联网应用的重要场景，在三网融合的背景下也带来了新的变化。

从目前运营商发展的用户接入的XPON到最有发展前景的应用是FTTx光缆接入技术符合国家“光进铜退”低能耗发展的策略，并具备冗余、扩容和拓展能力，已经为终端用户创造了高带宽、易接入的网络环境。

IMS三网融合催生智慧建筑的发展。

随着三网融合的发展，基础网络和业务的融合基础已形成，网络从数字家庭走向数字社区乃至数字城市。

IMS将向以下几个目标发展，第一：

建立以IP互联网为技术基础的数字家庭结构，包括高速多媒体网络，低速控制网络，无线信息传输网络，并与安防控制、视频监控和移动通信技术紧密结合，为用户提供家庭网络整体解决方案。

第二：

建立新型智慧小区解决方案，在数字家庭平台基础上，集成智慧小区安防报警系统、视频监控系统、周界防范系统、电子巡更系统、车辆管理系统、“一卡通”系统及物业管理系统。

第三：

研究网格化数字社区系统，包括社区物业服务系统、媒体娱乐系统、电子商务系统、网络银行，网络医疗等；通过建设多个数字社区示范工程，完善社区服务体系。

第四：

以现代服务业为核心，以数字家庭为基础，构造信息服务业的网络服务系统，建设覆盖整个社会的增值服务与售后服务系统。

1.1.4节能减排的生活环境

节能环保行业不仅被确定为战略性新兴产业，各部委还将出台一系列政策支持节能减排，其中，以市场化手段促进节能减排将成为“十二五”时期的重点，这意味着与节能环保相关的产业将面临新一轮的机遇与挑战。

然而，针对智慧家居系统而言，绿色节能并不仅仅指在产品材料上的控制能耗，更重要的是要实现系统管理上的节能，即通过使用智慧家居系统去转变和改善人们的生活方式、习惯，从而在日常生活中实现“绿色节能”。

“节能环保”是人类的未来，“十二五”的核心。

智慧家居行业作为一个新型朝阳产业，正是响应“节能环保”理念，将家庭打造成一个没有污染的空间，让我们足不出户就可以感受大自然的清新。

可以预见，如果有哪家企业能够抓住这股风潮，将环保和节能意识上升为专业精神，并注入产品的制造流程，则可以大大提升品牌影响力，带动整个行业的转型升级。

未来的智慧家居，节能环保必不可少。

1.1.5目前智慧家居缺点

智慧家居/社区在我国虽有10多年的历史，但还属于方兴未艾的时期，还没有统一的技术标准，相关的规范和标准还在制定之中，整个系统的集成度还不高，还未能向智慧大厦那样将所有系統集成IBMS平台上。

目前行业内的主要技术和产品缺乏开放性、兼容性、互联性，各自为阵、百花齐放、百家争鸣。

目前行业内技术产品主要分为三大类别：

网络型：

整个社区以计算机网络集成技术为平台，实行多网合一。

所有的产品都以计算机网络为应用的基础，因此它对智慧化社区产品技术要求较高，但它是目前国际技术的主流和发展趋势。

如台湾**公司的e-Home。

总线型：

主要是以国外诸多知名公司如：

HONEYWELL、西门子、江森等公司，在我国的楼宇控制中占据较大市场比重的“现场控制总线”派，采用的总线技术有LONWORKS、CAN、BACNETmodbus、Cbus等。

此类产品的成本较高，在大厦中的占有率较高。

由于价格等问题，在社区的市场中还未普通被人们接受。

485协议型：

以485总线通信技术为基础构建智慧小区的控制管理平台，其优点是成本低，但抗干扰的能力差，通信速度慢，在较大规模的社区的实时控制应用中就会暴露出不少的问题。

●不能实现多网融合，受各网络限制

●布线和终端设备存在重复投资问题

●智慧社区的功能不全

●智慧化程度不高

●感知和传输的技术落后

●系统没有扩展性

1.2未来智慧家居发展目标

三网融合催生智慧建筑的发展。

随着三网融合的发展，基础网络和业务的融合基础已形成，网络从数字家庭走向数字社区乃至数字城市。

智慧家居应该具有如下特征目标:

●建立以IP互联网为技术基础的数字家庭结构，包括高速多媒体网络，低速控制网络，无线信息传输网络，并与安防控制、视频监控和移动通信技术紧密结合，为用户提供家庭网络整体解决方案。

●建立新型智慧小区解决方案，在数字家庭平台基础上，集成智慧小区安防报警系统、视频监控系统、周界防范系统、电子巡更系统、“一卡通”系统及物业管理系统。

●研究网格化数字社区系统，包括社区物业服务系统、媒体娱乐系统、电子商务系统、网络银行，网络医疗等；通过建设多个数字社区示范工程，完善社区服务体系。

●以现代服务业为核心，以数字家庭为基础，构造信息服务业的网络服务系统，建设覆盖整个社会的增值服务与售后服务系统。

2、系统目标功能

2.1室内-智慧家庭

●智慧安防、视频监控、可视对讲；

●智慧灯光、智慧窗帘、智慧家电；

●环境感知、环境监测，安防报警；

●智慧控制（场景控制、远程控制、集中控制）；

●移动终端程序（手机和平板电脑）；

●弱势群体健康看护；

●第三方设备控制（中央空调、中央供暖、中央换新风…）；

2.2小区-智慧小区

●综合布线系统；

●电话交换机系统；

●门禁系统、楼宇对讲系统；

●视频监视系统；

●防盗和联网报警系统、集中抄表系统、小区能源管理系统；

●公共弱势群体健康看护；

●移动社区平台和无线城市信源接口；

2.3系统优点

●采用全IP的网络结构，使门禁、对讲、安防、监控、内外通讯、物业管理等小区的各项业务的终端设备有机地融合在一起。

●本项目采用NGN/IMS组成小区局域网，承载小区的语音、数据、视频、多媒体等智慧小区业务。

●采用模块化的系统结构设计，使用户增减设备和功能变得非常经济可行。

●顺应无线化的趋势，在无线终端上融合智慧小区的各项业务。

Ø手机：

SmartPhone手机既可以作为手机、家庭分机使用，还可以随时随地控制家中的电器，或接受报警图片和声音。

Ø传感器：

采用无线ZigBee/Z-Wave的开放接口，使得用户增加任何新的传感器变得非常低成本。

Ø执行器：

采用无线ZigBee/Z-Wave的执行器，譬如窗帘和灯光的控制模块，用户可以随时增加、减少、移动。

ØWiFi：

室内的wifi网络，使手机在室内可使用wifi上网。

3、系统总体方案

3.1系统架构

3.1.1系统总体结构

（1）智慧家居总体结构图

（2）智慧社区总体结构图

3.1.2网络拓扑结构图

智慧家居网络拓扑结构图

3.2系统组成

3.2.1前置终端设备

包括10.1英寸室内机、平板电脑、智慧手机、彩色影像门口机、大楼门口机、IP网络摄像机等终端设备。

3.2.2智慧家庭网关（home-gateway）

家庭网关（HGW）放置在用户家里或办公室里，是HomeICT服务的核心设备。

可以通过连接到HomeICT的服务器增加各种不同的服务，主要功能如下：

●接入控制功能:

用户门户接入界面和控制功能.

●设备管理功能:

检测、注册、用户设备管理.

●通讯功能:

为ICT服务实施不同的协议.

●软件管理功能:

软件应用管理（增加、更新、删除、・・・）

●集成实现门禁可视对讲、安防报警、家电控制、视频监视。

具备SIPServer功能，提供VoIP语音服务

●提供一組WAN界接介面，可接入互联网实现手机的远端控制

●提供四組LANPort,连接网络作为远端设定与程序更新　

●提供一組RS-485介面，可利用RS-485介面连接智慧家居控制盒,提供数字化家庭之情境控制

●提供8路安防输入（门、窗、煤气、紧急按钮等等）

●提供4路控制输出（警报器、门锁、煤气阀门、浇花等等）

●提供外接USB的dongle（ZigBee,Z-Wave,Wi-Fi等）

●长170mm*宽115mm*高37mm

3.2.3社区管理平台

社区管理平台有综合布线系统、IPTV系统、电话交换机系统、门禁系统、楼宇对讲系统、视频监视系统、防盗和联网报警系统、集中抄表系统、公共广播系统、物业管理系统、家电智慧控制系统、小区电子商务系统等。

3.2.4通讯网络

通讯网络包括移动IMS网络、3G无线通讯网络、城市语音线路、互联网等网络，主要可通过无线IMS进行手机或平板电脑与智慧家庭网关进行数据交互。

手机或平板电脑通过网络接入家庭网关进行门禁视频对讲和控制、视频实时监控、安防等功能。

3.2.5移动终端

主要手机或平板电脑通过网络接入家庭网关进行门禁视频对讲和控制、视频实时监控、安防等功能。

可以使你在世界的任何角落、任何时间均可以通过手机或平板电脑终端实时视频方式监控家庭各种设备。

3.2.6开放标准API接口

可通过二次开发把社区信息、家庭可用信源信息发送到家庭智慧终端（玄关机、平板电脑、手机）。

4、系统功能模块

4.1门禁/对讲功能

4.1.1彩色可视门禁系统

访客在单元门口机上输入要拜访的房间号，房间内的室内机、平板电脑和手机会同时振铃，家中任意一个终端都可以接通视频通话，并且为客人开门，无需再跑到玄关位置。

即使您身在外地，也可以通过智慧手机与客人视频对讲开门。

4.1.2一卡通系统

小区外和室外的门禁终端都有RFID读取头，可以识别IC门禁卡，可为业主节省时间，也让物业管理更加人性化。

4.1.3远程门禁系统

经过认证装有门禁系统客户端手机或平板电脑可以和室内机一样远程操作门禁系统，例如当小孩子放学回家可是没有带钥匙或IC卡，可以按门上的呼叫按钮，手机可以在任何地点进行视频通话和操作门禁系统，增加门禁系统的灵活性，体现网络改变生活。

4.1.4视频对讲

家中门禁、室内机、手机或平板电脑之间可以进行语音通话，可以随时随地沟通；也可以与您的邻居、客人、小区保安进行交流。

4.2安防报警

4.2.1入侵报警

对房屋周围、窗户或门口进行安全布防，一旦遇到非法入侵，系统会主动第一时间发送报警信号到住户手机，同时将联动摄像头的图像发送到住户手机，同时给物业管理中心报警，使业主可以第一时间辨别报警的真伪和紧急程度，并迅速采取措施保护自己的财产。

4.2.2用气安全

当有煤气泄漏，系统发送报警信息通知业户，并自动关闭煤气阀。

4.2.3烟火安全

当室内的烟火传感器发现异常，系统发送报警信息至业户手机，马上启动手机视频，同时报警到小区物业，迅速采取补救措施。

4.2.4紧急按钮求救

当室内发现异常时，业主可以使用紧急按钮进行求救：

●物业保安的值班话机会弹出报警种类和住户位置

●系统发送报警信息和现场图像至业主手机。

4.3视频监控

4.3.1家庭视频监控

●在平板电脑和手机上可查看家中摄像头实时影像

●家中孤寡老人或保姆的实时视频监控

4.3.2小区视频监控

●在平板电脑和手机上可本地或远程查看社区公共区域的视频摄像头

●小区业主共同参与社区安全

●当您家的孩子、老人在小区里游玩或散步的时候，你只要打开可视系统、手机或者电脑，就可以看到您家的孩子、老人在什么位置，在做什么，让您更加放心

4.4智慧家居控制

●本地和远程通过手机和平板电脑控制家中的开门

●本地和远程通过手机和平板电脑控制家中的灯光、窗帘

●本地和远程通过手机和平板电脑控制家中的空调、电视等红外线电器

4.5智慧小区抄表

4.6健康看护

……

5、系统安全保障

5.1产品工作流程图

5.2安全技术标准

5.2.1移动终端

移动终端采用客户端密码方式加密，同时，第一次注册时，需要客户在网关中授权注册绑定，这样采用密码+注册授权的方式，保证移动终端的安全性。

5.2.2家庭网关的portal入口验证

采用WEB+Portal的认证方式，其优点为：

不需要特殊的客户端软件，降低网络维护工作量；可以提供Portal认证的多种业务，适合家庭网关使用。

5.2.3小区网络的portal入口验证

采用WEB+Portal的安全认证。

Portal认证的基本过程是：

客户机首先通过Internet登录到小区管理WEB界面，但是客户在认证通过前只能访问特定网页。

用户登录到PortalServer后，可以浏览上面的内容，比如广告、新闻等免费信息，同时用户还可以在网页上输入用户名和密码，它们会被WEB客户端应用程序传给PortalServer，再由PortalServer与NAS之间交互来实现用户的认证。

PortalServer在获得用户的用户名和密码外，还会得到用户的IP地址，以它为索引来标识用户。

然后PortalServer与NAS之间用Portal协议直接通信，而NAS又与RADIUS服务器直接通信完成用户的认证和上线过程。

因为安全问题，通常支持安全性较强的CHAP式认证。

5.2.4小区管理系统的公共数据库安全机制

任何能够登录到服务器的账号和密码都对应着一个默认的工作数据库。

数据库级的权限管理采用的是“数据库用户”的概念。

当用户登录服务器时，必须使用一个账号（也称为登录账号）和密码，这个账号和密码是服务器上的账号和密码，服务器会按照不同的身份验证方式来判断这个账号和密码的正确性。

网络传输的安全：

采用数据的加密和解密技术来实现。

客户机的安全：

用户必须能够登录到客户机，然后才能使用应用系统或客户机管理工具来访问数据库。

对于使用Windows系统的客户来说，它主要涉及的是操作系统的安全，主要是Windows账号的安全（这个意思就是保证你的电脑系统的安全，也就保证了数据库的第一道防线）。

6、产品主要设备

6.1设备主要标准

●在传输层以下采用TCP/IP协议族，并以RS-485接口和ZigBee/Z-Wave协议作为终端装备的延伸。

●在与信息安全相关的协议上，在应用层采用在SSL中嵌入自有的通讯协议。

●符合中国运营商IMS接入终端标准。

6.2室内主要模块介绍

6.2.1智慧家庭网关-e-gateway

RG的家庭网关的定义：

ResidentialGatewayGorup（RG）是一个在1995年建立的正式的工业论坛组织，它率先采用家庭网关来代表一个集中式智慧接口，将家庭外部的接入网络和家庭内部网络联系起来。

它对家庭网关的定义是一种简单的、智慧的、标准化的、灵活的整个家庭网络接口单元，可以从不同的外部网络接收通讯信号，通过家庭网络传递信号给某个智慧设备。

借助引入家庭网关的概念，希望能够为集成不同的外部网络和丰富新的应用提供一个有效的途径。

（1）功能及规格

●接入控制功能:

用户门户接入界面和控制功能.

●设备管理功能:

检测、注册、用户设备管理.

●通讯功能:

为ICT服务实施不同的协议.

●软件管理功能:

软件应用管理（增加、更新、删除、・・・）

●集成实现门禁可视对讲、安防报警、家电控制、视频监视。

●SIPServer功能，提供VoIP语音服务

●提供一組WAN界接介面

●提供四組LANPort,连接网络作为远端设定与更新程式　

●提供一組RS-485介面

●可利用RS-485介面连接智慧家居控制盒,提供数字化家庭之情境控制

●提供8路安防输入（门、窗、煤气、紧急按钮等等）

●提供4路控制输出（警报器、门锁、煤气阀门、浇花等等）

●提供外接USB的dongle（ZigBee,Z-Wave,Wi-Fi等）

（2）接口说明

6.2.210.1吋室内机

功能及规格

●10.1吋彩色屏幕，全触摸式操作

●基于Android平台的平板电脑

●高画质解析度（D1等級），影像最清晰，执行数字相框播放功能

●具有28首优美的铃声音乐（Wave等级）其中有5首响铃音乐可自行下载更新

●具有SD卡（支援到8G），按門鈴可拍照存档（可储存14万张

●通话中，可规划手动或自动执行录音

●具免持对讲

●具数位家庭之情境控制

●所有摄影机的狀況都可在此玄关机上监查

6.2.3彩色影像门口机（DU-5500DA）

功能及规格

●采用高画质CCD摄影镜头，可做上下角度调整

●具有夜間补光功能，让影像更清晰

●具有最安全的Mifare感应卡功能，可选用ID卡做

●門禁管理，既方便又安全

●出門感应一下，“防盗启动”

●回家感应一下，“防盜关闭”

●DU-5500DA可接阳极锁，做門禁控制

●DU-5500DA采用壁挂式

●尺寸：

高158X宽118X厚46mm

6.2.4大楼门口机

功能及规格

●引导式操作，直接输入门牌号码，方便访客操作。

●具管理员直播键，直接呼叫警卫管理机与管理员通話。

●模组化及规格化设计，面板可依建案需求更改印刷。

●采高亮度屏幕面板设计，按键並具有背光功能，以利夜间使用。

●配备先进的触摸式盘,且有整体防泼水处理，摄影机並可上下左右的微调。

●內建式MIFARE读头【配合感应卡使用】

●整合读卡机与门口机结为一体。

6.2.5手机客户端程序

（1）主界面

（2）安防界面

（3）视频监控界面

（4）电话界面

7、产品的特点

7.1产品特点

7.1.1家居档次、生活舒适

●10”屏玄关机，明亮高档

Ø功能丰富：

上网、对讲、安防、家居控制等

Ø小区网上购物

●7”屏可移动、功能强大方便

Ø更具便携性，可移动操作

Ø底座HDMI接口可连接TV

●手机控制家居，时尚、便捷

Ø手机开门，时尚、便捷

Ø手机对讲

●座机即可控制家居，还可拨打小区内部电话（免费）和外线，甚至视频电话

●多部话机时，内部可以控制、开门、互拨

7.1.2安全、方便

●可选装煤气报警、烟雾报警、红外、震动、移动等各种报警装置

●可用家中视频电话、或智慧手机查看小区公共视频信息

●可用智慧手机随时查看家中特定位置视频影像

●兼容NGN/IMS网络，无需布线，只要可以上网就可以运行

●提供标准二次开发接口，个性化信源提取