智能家居工程實訓系統具有感知層、網絡層、應用層三層體系結構。
感知層主要包括溫濕度、光線、二氧化碳、雨雪等各種傳感器節點,以及空調扇、照明燈、窗簾、電視、多媒體播放器、電磁閥、警笛等控制設備,實現家居環境參數的實時監測、家電設備的狀態檢測、以及自動化調節。
網絡層包括無線傳感器網絡和接入網絡。無線傳感器網絡采用ZigBee,負責感知層傳感器節點、控制器節點與網關之間的數據通信,由網關匯聚信息。接入網絡可使用以太網、WIFI、4G任一種,負責網關與云服務平臺之間的數據交互,將匯聚的感知層設備信息接入到云服務平臺。
應用層主要設計面向用戶,具有多種訪問終端,如本地網關、Web客戶端、Android客戶端等,運行智能家居監控端軟件系統,實現環境參數采集、安防報警、家電控制、能源監控、可視門禁、影音娛樂、遠程監控等功能。
系統整體架構如圖所示:

(1)系統架構層次清晰:B/S架構,本地網關、移動端、WEB端均可同時訪問系統。前端采用最新的HTML5編程技術,WebSockets全雙工協議解決異步刷新的問題,達到數據實時刷新。
(2)傳感層采用ZigBee進行數據傳輸;集成HTTP協議實現跨平臺遠程增刪改查數據庫;采用MQTT協議實現多終端M2M數據傳輸。
(3)系統功能豐富:包含家居環境實時監測、家電設備智能控制、家庭能源動態監控、家居安防智能告警、家庭智能影音娛樂、遠程視頻監控等系統。
(4)人機交互界面友好:物聯網網關、WEB監控端、移動端三方軟件系統均采用圖形圖像化交互界面,增加操作的便利化和直觀性。
1. 智能環境監控
系統采用溫濕度、光照度、二氧化碳等各種傳感器對室內居住環境的狀態進行實時監測,監測數據通過無線ZigBee網絡傳輸到智能網關,可以實時顯示在智能網關、Android移動終端、Web集中監控端的界面上。系統可設置傳感器和控制設備的聯動,通過預置的上下限,自動控制空調扇(通風扇)、加濕器、窗簾、照明燈等設備的狀態,調節居室環境。
2. 智能安防報警
采用煙霧探測器、燃氣探測器、門磁探測器、紅外人體感應探測器對居室內煙霧火情、煤氣泄漏、離家模式下的非法人員入侵等進行監測。如遇煙霧超過安全閾值、燃氣泄漏、或陌生人入侵,立即進行本地報警,啟動聯動開啟排風系統、關閉燃氣閥門、報警聲嚇退入侵者。同時警情數據通過ZigBee網絡傳輸到智能網關,并推送給用戶的移動端,提醒用戶自動連接視頻監控像頭查看現場情況。警情處理后,用戶可通過Android移動端解除警情。

3. 智能家電控制
系統支持交流強電類、紅外轉發類、無線射頻類等電器的控制,提供手動控制與自動控制兩種方式。
手動控制,主要通過手動點擊網關控制端、Android移動終端、Web監控端界面上家電控制按鈕,實現對照明燈、警笛等進行開關控制,對電視、音響、空調等紅外轉發控制,對窗簾進行射頻轉發控制。
自動控制,通過設置傳感器與家電設備的聯動,一旦傳感器檢測數據達到上、下閾值,就觸發家電設備自動動作。具有居家模式、離家模式、模式一、二等多種,用戶可設置多種自動控制系統,實現智能燈光控制系統、智能溫度調節系統、智能濕度調節系統。
4. 智能能源監控
系統采用電表傳感器、水表傳感器實時監測家庭用電、用水狀況,通過zigbee網絡傳輸給網關??梢詫崟r顯示在智能網關、Android移動終端、Web集中監控端的界面上。

5. 智能可視門禁
系統安裝有指紋識別傳感器、電插鎖控制器、可視門鏡等設備,可實現指紋錄入、指紋對比、指紋開門、可視對講等功能。
6. 智能影音娛樂
安裝多媒體播放器、音響、電視,營造家居客廳溫馨氛圍,均通過紅外轉發控制器接入zigbee網絡,由智能網關統一管理。用戶可通過網關、WEB端、Android端控制播放器、電視等的開關狀態,可以收聽音樂,觀看電視。
7. 智能遠程監控
系統支持Android移動端、Web集中監控端等多終端通過http協議以及MQTT協議與智能家居網關進行通信,實現遠程數據交互。WEB集中監控平臺可以顯示所有接入家居網關的信息、各個網關管理的傳感器數據、設備狀態;可查閱歷史數據,導出數據文件;可在線編輯傳感器與控制設備的控制策略,實現聯動; 采用網絡攝像頭對家居環境進行實時監控,攝像頭通過WIFI接入互聯網,支持WEB監控端、移動端遠程視頻查看,實現遠程視頻監控功能。

課程目標:1.認識智能家居系統功能。2.掌握智能家居系統組成及常用設備的安裝。3.掌握智能家居綜合布線能力與功能調試。4.通過場景模擬體驗智能家居項目工作場景。
課程簡介:本課程基于實際工作情景的理念進行編寫,以項目實訓驅動知識教學,培養專業技能。課程共分為8個項目。每個項目均由若干任務組成,每個項目根據知識點設計工作情境,循序漸進地培養學生對智能家居工程項目的安裝與調試技能的掌握。
課程目錄:
章節
|
課程
|
設備簡介
|
平臺認知
|
智能家居工程實訓
|
智能照明系統的安裝與調試
|
智能光照系統安裝與調試
|
智能溫控系統安裝與調試
|
智能安防系統的安裝與調試
|
智能影音系統的安裝與調試
|
智能門禁系統安裝與調試
|
智能環境監控系統安裝與調試
|
智能家居聯動場景系統設置與調試
|