HYZN-01型智能家居系統(tǒng)單元實訓(xùn)裝置
一、概述
智能家居單元系統(tǒng)產(chǎn)品系統(tǒng)實訓(xùn)裝置是以促進各高職院校智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)工程實施的教學(xué)改革為目的，以培養(yǎng)“具有電子信息產(chǎn)品的安裝、調(diào)試、檢測、維護能力，具備電子信息技術(shù)的開發(fā)、設(shè)計、推廣、應(yīng)用能力的高級技術(shù)應(yīng)用型專門人才”和“具有電子產(chǎn)品生產(chǎn)過程管理、質(zhì)量檢測及設(shè)備維護能力的高級技術(shù)應(yīng)用型專門人才”為目標。本系統(tǒng)以基于Cortex-M3構(gòu)架的STM32系列芯片為核心，采用標準進行模塊化設(shè)計，以智能家居為載體，為用戶提供微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的控制模塊及產(chǎn)品。適用于高職院校智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)、智能家居、嵌入式實驗室建設(shè)、學(xué)生畢業(yè)設(shè)計或課程設(shè)計、學(xué)生課外拓展學(xué)習(xí)、電子類技能競賽載體等眾多領(lǐng)域。
項目示意圖
二、產(chǎn)品特點
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)為一套標準一室一廳智能家居電子產(chǎn)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(tǒng)中產(chǎn)品以基于Cortex-M3構(gòu)架的STM32系列芯片為核心，開發(fā)了一系列智能產(chǎn)品，產(chǎn)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(wǎng)、手機等控制。
網(wǎng)絡(luò)化：本智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)工程實施項目具有以太網(wǎng)和RS485標準的兩種通訊協(xié)議。各控制中心智能家居控制器通過以太網(wǎng)與家庭信息互聯(lián)處理中心通訊；各智能產(chǎn)品通過RS485總線與家庭控制中心控制器通訊。
標準化：系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，在一個系統(tǒng)板的基礎(chǔ)上可隨意組合不同的模塊，用戶亦可根據(jù)擴展接口定義自己設(shè)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(shè)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(shè)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(chǎn)品，預(yù)留標準的以太網(wǎng)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(guān)智能產(chǎn)品、亦可增加第三方產(chǎn)品。
實用性：本系統(tǒng)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(chǎn)品，可用于教學(xué)、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(shè)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(tǒng)，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(shù)條件
1.輸入電源：單相AC220V±10% 50±2%Hz
2.整機容量：≤2kVA
3.網(wǎng)孔板式電氣安裝屏尺寸：120cm*200cm*60cm
4.實訓(xùn)臺上裝置提供RS-485和以太網(wǎng)兩種通訊接口
四、配置
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序號
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房間名稱
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安裝設(shè)備
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數(shù)量
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備注
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客廳、廚房
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工程實訓(xùn)臺鈑金（平面網(wǎng)孔板）
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1
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智能家居控制器
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1
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光強及溫濕度計
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1
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智能插座
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1
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86型開關(guān)插座
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1
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電茶壺
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1
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多功能面板
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1
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交流調(diào)光燈
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1
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螺口燈座
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2
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節(jié)能燈
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1
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LED燈
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1
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紅外探測器
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1
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煙火災(zāi)探測器
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1
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可然氣體探測器
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1
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排風扇
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1
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電控鎖
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1
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2
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臥室、衛(wèi)生間
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工程實訓(xùn)臺鈑金（平面網(wǎng)孔板）
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1
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7寸觸摸屏
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1
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智能家居控制器
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1
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智能插座
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1
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86型開關(guān)插座
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1
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多功能面板
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1
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交流調(diào)光燈
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1
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螺口燈座
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2
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節(jié)能燈
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1
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白熾燈
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1
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紅外探測器
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1
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煙火災(zāi)探測器
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1
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雙光束對射紅外探測器
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1
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玻璃破碎探測器
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1
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3
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J-Link仿真器
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1
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4
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16口交換機
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1
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5
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電腦管理軟件(Labview應(yīng)用軟件)
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1
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五、系統(tǒng)介紹
電子技術(shù)成為近代科學(xué)技術(shù)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(shù)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(lǐng)域都可以看到電子技術(shù)的身影。電子技術(shù)在二十世紀的迅速發(fā)展大大推動了航空航天技術(shù)、遙測傳感技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門類技術(shù)的興起與發(fā)展。同時隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，各類電子產(chǎn)品也越來越趨向微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)為一套標準兩室兩廳智能家居電子產(chǎn)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(wǎng)與家庭信息互聯(lián)處理中心聯(lián)系，達到家庭安全防護系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)的目的，從而實現(xiàn)全面的安全防護、便利的通訊網(wǎng)絡(luò)以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如下圖所示。
智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)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(diào)光開關(guān)、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(zāi)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(guān)；智能調(diào)光開關(guān)調(diào)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(diào)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(zāi)探測器及紅外探測器用于組件家居系統(tǒng)的安防系統(tǒng)。
多功能面板、智能調(diào)光開關(guān)、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(zāi)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(chǎn)品系統(tǒng)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(diào)光開關(guān)、智能插座、煙火災(zāi)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(xiàn)遙控、遙信、遙調(diào)及情景模式的設(shè)定；智能調(diào)光開關(guān)調(diào)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(diào)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(guān)用電設(shè)備電源和電量信息，可合理分配用電負荷；煙火災(zāi)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(tǒng)的安防系統(tǒng)。
觸摸屏、多功能面板、智能調(diào)光開關(guān)、智能插座通過485總線與智能家居控制器通訊，煙火災(zāi)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(chǎn)品系統(tǒng)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(yīng)用軟件，是QS-iHome-III智能電子產(chǎn)品系統(tǒng)的集中管理手段和工具，它讓整個家居系統(tǒng)在電腦屏幕上一覽無遺，使系統(tǒng)調(diào)試與功能設(shè)置易如反掌。本管理軟件通過以太網(wǎng)協(xié)議與智能家居控制器底層協(xié)議，應(yīng)用層面的合作，開發(fā)可控制主流智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)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(wǎng)絡(luò)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(chǎn)生代碼，而LabVIEW使用的是圖形化編輯語言G編寫程序，產(chǎn)生的程序是框圖的形式。
3. 智能電子產(chǎn)品說明
智能家居控制器
智能家居控制器以基于Cortex-M3構(gòu)架的STM32系列芯片為核心的標準模塊式產(chǎn)品，預(yù)留標準的以太網(wǎng)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(gòu)架的STM32系列芯片為核心的智能產(chǎn)品，內(nèi)含ADE7753電能芯片、液晶屏、繼電器等，可計量顯示對應(yīng)家用電器的電量參數(shù)，并可設(shè)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(xiàn)智能電網(wǎng)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(gòu)架的STM32系列芯片為核心的智能產(chǎn)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(diào)光開關(guān)
調(diào)光開關(guān)以基于Cortex-M3構(gòu)架的STM32系列芯片為核心的智能產(chǎn)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(shù)來實現(xiàn)強電控制部分的直流電供應(yīng)，PWM波控制占空比即控制調(diào)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(gòu)架的STM32系列芯片為核心的智能產(chǎn)品，顯示采集對應(yīng)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(chǎn)品設(shè)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(jié)構(gòu),工業(yè)級低功耗，CPU400MHz,64M內(nèi)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(yù)裝了嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)組態(tài)軟件。
可通過485與智能家居控制器通訊，可實現(xiàn)遙控、遙信、遙調(diào)及情景模式的設(shè)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(tǒng)。
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(gòu)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(jīng)LED紅外光發(fā)射二極體，再經(jīng)光學(xué)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(tǒng)。
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(yīng)（壓電陶瓷片在外力作用下產(chǎn)生扭曲、變形時將會在其表面產(chǎn)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(guān)。報警信號采集到智能家居控制器中，配合組成安防系統(tǒng)。
煙火災(zāi)探測器
煙火災(zāi)探測器根據(jù)煙霧粒子對光的吸收和散射作用，光電感煙式火災(zāi)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(jīng)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(tǒng)。
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(yīng)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(yīng)（無焰燃燒），其產(chǎn)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(tǒng)。
4. 項目配置說明
智能家居產(chǎn)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(chǎn)品系統(tǒng)工程實施項目的基本配置為一室一廳戶型，配置的設(shè)備可根據(jù)要求更改。
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