別墅全屋智能家居設計及應用分析

朱厚錦 畢雨婷

1 項目概述及需求分析

某別墅為4 層建筑，包括負1 層及1 ～3 層，總面積約為500 m2。負1 層主要設有車庫、健身房、影音室及陽光房；1 層為客廳、餐廳、廚房、衛生間以及前后玄關；2 層為老人房、榻榻米臥室、書房、兒童活動室及衛生間；3 層則是主臥室、主衛、衣帽間、兒童房以及閣樓。

此別墅主要作為家庭居住用途，家庭成員包括老少三代人共同居住。因此在如此大的居住空間中，智能化的控制顯得尤為重要。客戶選擇智能化的主要原因在于其對安全、節能及方便性的高度重視。通過智能化的設計，不僅能夠提高居住的舒適度與便捷性，還能有效確保家庭成員的安全，并達到節能減排的環保目標。

2 關鍵設備簡介

智能家居系統作為現代家居生活的重要組成部分，融合了眾多先進的設備和技術。這些設備和技術相互協作，共同為用戶打造了一個舒適、便捷且智能化的居住環境[1]。

2.1 家庭網關

家庭網關是智能家居系統的核心樞紐，不僅能夠將家庭內部的各種智能設備連接在一起，實現設備間的信息交換和控制，還能作為家庭內部網絡和外部網絡的橋梁，讓用戶能夠隨時隨地對家中設備進行遠程訪問和控制[2]。通過家庭網關可以方便地調節室內溫度、控制燈光亮度、查看安防監控等，實現智能家居的便捷管理。

2.2 多媒體智能網關

多媒體智能網關是家庭網關的升級版，除了具備家庭網關的基本功能外，還集成了多媒體處理能力。它支持音頻、視頻等多媒體內容的傳輸和播放，能夠為用戶提供高質量的音視頻體驗。通過多媒體智能網關，用戶可以輕松享受家庭影院般的視聽盛宴，豐富家居生活[3]。

3 智能家居系統

3.1 系統簡介

本項目中智能家居方案包括3 個子系統—寬帶電視子系統、家電控制子系統、三表抄報子系統。

多媒體智能網關—TFT 液晶彩色觸摸屏，支持多通道遠程訪問。可通過觸摸屏控制家中燈光、安防、窗簾、電器、場景及背景音樂等。

三表抄報—采用光電譯碼直讀表，可直接抄讀三表數據；總線制方式布線簡單，具備遠程抄表、管理及分析等強大功能。

3.2 寬帶電視子系統

光纖信號經樓宇光分器，到用戶側（Optical Network Unit，ONU） 設備，再分離出有線電視（Cable TV，CATV）、寬帶、電話3 種信號，接到家庭網關，家庭網關分別與電視、寬帶、電話相連接。本設計系統選擇的HG-10P 型家庭網關集有線電視機頂盒、無線Wi-Fi 路由、寬帶電力貓、電話交換機多種功能于一體，輕松實現看電視、上網、打電話功能。無線路由或電力載波寬帶使用戶無需鋪設有線線路即可輕松上網，方便至極[4]。此外，其RJ45 網絡接口與家居智能控制器相連接，使得家居智能控制實現遠程控制功能。

3.3 家電控制子系統

系統主要分為：綜合控制部分、燈光控制部分、窗簾控制部分、家用電器控制部分、智能安防部分、背景音樂部分、智能監控部分、數字樓宇對講部分和智能傳感部分等該系統具有以下特點：第1，采用先進的ZigBee 傳輸技術，控制靈敏、可靠。第2，可遠程通過網絡和手機進行控制，系統可以進行升級。第3，為住戶提供家庭安防功能。第4，設備地址自動獲取，方便設備的添加。第5，低功耗設計、距離遠，抗干擾強，適應范圍大。第6，外觀大方、簡約，有多種色系，可適用多種墻面要求。第7，信息終端提供豐富的多媒體娛樂功能，如電子相框、收音機、MP3 播放、影視欣賞等供人使用與娛樂。第8，用戶終端設備可以使用狀態檢測功能來檢查防區探頭設置是否工作正常，既方便、快捷，又提高了安全性。第9，可快速查詢本機的配置信息，如具體分配的網絡IP 號、房號以及系統版本信息，為工程的安裝、維護提供方便。第10，信息終端設備系統自動檢測最新軟件版本信息，并可自動進行更新升級。

4 主要功能設計內容及其應用意義

4.1 全屋燈光控制

4.1.1 全屋燈光控制的設計思路

充分考慮用戶的實際需求和使用習慣，通過對4 層所有房間的燈光進行集中控制，以及對房前屋后的小夜燈進行定時開關設置，實現了集中控制、自動調節與感應控制等多項功能。此外，還特別關注老人和兒童的使用安全，通過感應控制、上下樓梯感應等設計，為他們提供了更加舒適和安全的照明環境。

4.1.2 全屋燈光控制的應用意義

全屋燈光控制能夠有效提高居住者的生活質量和便利性，通過集中控制和定時開關功能，用戶無需手動操作每個房間的開關，即可輕松實現對整個家居照明的控制。感應控制和調光功能能夠根據環境和使用需求自動調節燈光亮度和開啟時間，為用戶創造更加舒適和個性化的照明環境[5]。

具體來說，開關功能使得用戶能夠方便地控制各個房間的燈光，無論是回家還是離家，都能一鍵操作。感應控制則使得燈光能夠根據人的活動自動開啟或關閉，不僅提高了生活的便利性，也避免了忘記關燈造成的能源浪費。上下樓梯感應的設計則特別關注了老人的安全，通過自動感應開啟燈光，為老人提供了更加安全的行走環境。衣帽間的感應燈光則體現了對細節的關注，讓用戶在挑選衣物時能夠享受便捷的照明體驗。而兒童房和書房的調光功能，則能夠根據閱讀和學習的需求調整燈光亮度，保護視力，營造舒適的學習氛圍。

4.2 全屋無線覆蓋

4.2.1 全屋無線覆蓋的設計思路

針對4 層別墅無線Wi-Fi 信號覆蓋不佳的問題，采用了全屋無線覆蓋的設計方案。通過業務經理和技術人員的現場實地測量，精確確認了信號的覆蓋范圍，并在地下1 層、1 層、2層與3 層樓梯間各放置1 個無線接入點，以確保全屋范圍內的無線信號穩定覆蓋。同時，采用基于局域網的供電系統（Power Over Ethernet，POE）供電方式，在客戶設備間路由設備位置安裝POE 電源，既簡化了布線，又提高了系統的穩定性和可靠性。

4.2.2 全屋無線覆蓋的應用意義

通過全屋無線覆蓋，用戶可以在別墅任何角落都能夠享受到穩定、高速的無線網絡服務，無論是手機、平板還是電視機等上網設備都能夠輕松連接，實現無縫的上網體驗。隨著智能家居的普及和發展，越來越多的設備需要接入無線網絡，全屋無線覆蓋為這些設備的連接提供了有力的支持。

4.3 電器智能控制

4.3.1 電器智能控制的設計思路

電器智能控制的方案通過智能控制系統，實現對影音室、健身房、客廳以及主臥室等關鍵區域的電器設備的統一管理和控制，能夠滿足客戶家中主要區域電器控制的便捷性和舒適性需求。

在影音室的設計中，注重投影、幕布及燈光等設備的聯動控制。通過智能控制系統，用戶可實現一鍵啟動觀影模式，自動調整投影設備、放下幕布、調節燈光至適宜亮度，對于客戶家中預定的空調和新風系統，也實現了統一控制，如通過智能控制系統，根據室內環境和個人需求，調節空調溫度和新風量。此外，智能控制系統中還有遠程控制功能，用戶在外出時也能通過手機等設備對家中電器進行遠程操控，實現智能家居的便捷體驗。

4.3.2 電器智能控制的應用意義

電器控制功能的應用，不僅提升了客戶家居生活的便捷性和舒適度，更體現了智能家居的先進性和實用性。通過統一控制和管理，用戶能夠輕松實現對家中電器的個性化設置和智能調節，提高了生活品質。

4.4 監控功能

4.4.1 監控功能的設計思路

根據客戶的需求和家中的實際布局，精心選擇監控點位。雖然整體點位不多，但每一個都經過深思熟慮，確保能夠覆蓋到關鍵區域，如前后門、老人房和兒童活動室等。安裝采用立桿的方式，將監控設備穩固地安裝在合適的位置。

為了方便客戶實時查看和語音對話，在前后門、老人房和兒童活動室等重要區域安裝了云臺監控。云臺監控具有可旋轉和對講功能，客戶可以通過手機或電腦隨時查看這些區域的實時畫面，并與家人或訪客進行語音交流。

4.4.2 監控功能的應用意義

通過安裝監控系統，客戶可以實時了解家中的情況。云臺監控的可旋轉和對講功能使得客戶能夠更加方便地與家人或訪客進行溝通，提高了生活的便捷性和舒適度。

通過監控系統與其他智能家居設備的聯動，客戶可以實現更加智能化、個性化的家居管理。例如，當客戶外出時可通過手機實時查看家中的情況，并通過智能控制系統調整家中的電器設備狀態，確保家中的安全和舒適。

4.5 安防功能

4.5.1 安防功能的設計思路

在前后門的設計上，采用了嵌入式門磁。一旦有非法入侵者嘗試打開房門，門磁會立即觸發報警機制，通過智能控制系統向客戶發送報警信息，確保客戶能夠第一時間了解家中的安全狀況。

為了全方位監控窗戶的安全，所有窗戶配備了紅外幕簾探測器。探測器能夠實時監測窗戶區域的動態，一旦探測到非法入侵者的活動，便會立即啟動報警程序，有效防止潛在的安全風險。

廚房設計中，安裝煙霧傳感器和燃氣傳感器。傳感器能夠實時監測廚房內的煙霧和燃氣濃度，一旦超過安全閾值，便會自動觸發報警系統，并通過智能控制系統向客戶發送報警信息，確保客戶能夠及時處理安全隱患。

4.5.2 安防功能的應用意義

通過嵌入式門磁、紅外幕簾探測器、煙霧傳感器和燃氣傳感器的綜合應用，可以為客戶打造一個全方位、無死角的安防系統。安防系統能夠實時監測家中的安全狀況，在發生異常情況時迅速作出反應，確保客戶能夠及時了解并處理安全隱患。

此外，安防功能的應用還體現了智能家居的先進性和實用性。通過智能控制系統的整合，安防系統能夠與其他智能家居設備實現聯動，為客戶提供更加便捷、高效的安全管理體驗。例如，當安防系統觸發報警時，智能控制系統可以自動啟動家中的照明設備，為客戶提供清晰的視野，便于其觀察和處理異常情況。

4.6 天棚簾功能

4.6.1 天棚簾功能的設計思路

針對3 層閣樓的空間特性設計了天棚簾功能，配備鏈條式開窗器，由系統語音控制及對應的APP 控制。閣樓作為休閑、閱讀或娛樂的私密空間，采光與通風需求尤為關鍵。天窗上配備的鏈條式智能開窗器，使得天窗的開啟和關閉變得輕松便捷。

4.6.2 天棚簾功能的應用意義

天棚簾功能的應用，有效調節了閣樓的采光和遮陽，使得室內光線柔和舒適，避免了過強的陽光直射對室內家具和裝飾造成的損害。天棚簾與鏈條式開窗器的結合，大大提升了閣樓的通風性能，有助于改善室內空氣質量，減少潮濕和霉變等問題。這一設計增強了閣樓的實用性和美觀性，使得空間更加靈動、開放，滿足了客戶對于舒適、健康、美觀的居住環境的追求。

4.7 背景音樂功能

4.7.1 背景音樂功能的設計思路

在健身房的設計中，考慮到健身時營造氣氛的重要性，因此特別安裝了背景音樂系統。通過精心挑選的動感音樂，能夠激發客戶的健身熱情，增強運動效果。在老人房的設計中，考慮到老人平時習慣聽個小曲兒，也安裝了可以聯網的背景音樂系統。

4.7.2 背景音樂功能的應用意義

背景音樂功能的應用主要是為了提升家居的舒適度和品味，更在多個方面為客戶帶來實際價值。在健身房中，背景音樂能夠有效激發客戶的運動熱情，使健身過程更加愉悅和輕松，輔助運動。在老人房中，背景音樂功能為老人提供了一個舒適、愉悅的生活環境。老人可以通過收聽喜愛的音樂，緩解孤獨感，提高生活質量。

4.8 訪客對講與指紋鎖系統

4.8.1 訪客對講與指紋鎖系統的設計思路

進門處安裝可視對講主機，可以確保家庭成員在不開門的情況下，與來訪者進行視覺和語音交流，確認來訪者的身份。每層設置1 臺可視分機，進一步擴大對講系統的覆蓋范圍，使家中的每個成員都能及時、清晰地了解訪客情況。

門口還安裝了指紋鎖。指紋鎖可以解決住戶忘帶鑰匙的常見問題，通過指紋識別技術，住戶可以輕松地開鎖進門，無需擔心鑰匙丟失或忘記攜帶的困擾。指紋鎖還具備高度的安全性，能夠有效防止非法入侵。

4.8.2 訪客對講與指紋鎖系統的應用意義

通過可視對講系統，家庭成員可以實時了解來訪者的身份和意圖，避免不必要的麻煩和安全隱患。也為家庭成員提供了一個便捷的溝通方式，可以在不開門的情況下，與來訪者進行友好的交流。指紋鎖的應用解決了老人忘帶鑰匙的問題，也方便家人日常便捷出行。

5 結語

智能家居系統作為現代科技與家居生活的完美結合。經過多年的技術積累與市場沉淀，已經逐步從概念化走向實用化，從單一功能走向多元化、智能化。家庭網關、無線通信技術、人工智能等關鍵技術的不斷創新與突破，為智能家居系統的發展提供了強大的動力。

當前，智能家居系統已經滲透到人們生活的方方面面，從智能照明、智能安防到智能家電，無一不體現著智能家居帶來的便利與舒適。同時，隨著物聯網、大數據、云計算等技術的深入應用，智能家居系統正朝著更加智能化、個性化及協同化的方向發展，為用戶提供了更加精準、高效的服務。