别墅全屋智能家居设计及应用分析

朱厚锦 毕雨婷

1 项目概述及需求分析

某别墅为4 层建筑，包括负1 层及1 ～3 层，总面积约为500 m2。负1 层主要设有车库、健身房、影音室及阳光房；1 层为客厅、餐厅、厨房、卫生间以及前后玄关；2 层为老人房、榻榻米卧室、书房、儿童活动室及卫生间；3 层则是主卧室、主卫、衣帽间、儿童房以及阁楼。

此别墅主要作为家庭居住用途，家庭成员包括老少三代人共同居住。因此在如此大的居住空间中，智能化的控制显得尤为重要。客户选择智能化的主要原因在于其对安全、节能及方便性的高度重视。通过智能化的设计，不仅能够提高居住的舒适度与便捷性，还能有效确保家庭成员的安全，并达到节能减排的环保目标。

2 关键设备简介

智能家居系统作为现代家居生活的重要组成部分，融合了众多先进的设备和技术。这些设备和技术相互协作，共同为用户打造了一个舒适、便捷且智能化的居住环境[1]。

2.1 家庭网关

家庭网关是智能家居系统的核心枢纽，不仅能够将家庭内部的各种智能设备连接在一起，实现设备间的信息交换和控制，还能作为家庭内部网络和外部网络的桥梁，让用户能够随时随地对家中设备进行远程访问和控制[2]。通过家庭网关可以方便地调节室内温度、控制灯光亮度、查看安防监控等，实现智能家居的便捷管理。

2.2 多媒体智能网关

多媒体智能网关是家庭网关的升级版，除了具备家庭网关的基本功能外，还集成了多媒体处理能力。它支持音频、视频等多媒体内容的传输和播放，能够为用户提供高质量的音视频体验。通过多媒体智能网关，用户可以轻松享受家庭影院般的视听盛宴，丰富家居生活[3]。

3 智能家居系统

3.1 系统简介

本项目中智能家居方案包括3 个子系统—宽带电视子系统、家电控制子系统、三表抄报子系统。

多媒体智能网关—TFT 液晶彩色触摸屏，支持多通道远程访问。可通过触摸屏控制家中灯光、安防、窗帘、电器、场景及背景音乐等。

三表抄报—采用光电译码直读表，可直接抄读三表数据；总线制方式布线简单，具备远程抄表、管理及分析等强大功能。

3.2 宽带电视子系统

光纤信号经楼宇光分器，到用户侧（Optical Network Unit，ONU） 设备，再分离出有线电视（Cable TV，CATV）、宽带、电话3 种信号，接到家庭网关，家庭网关分别与电视、宽带、电话相连接。本设计系统选择的HG-10P 型家庭网关集有线电视机顶盒、无线Wi-Fi 路由、宽带电力猫、电话交换机多种功能于一体，轻松实现看电视、上网、打电话功能。无线路由或电力载波宽带使用户无需铺设有线线路即可轻松上网，方便至极[4]。此外，其RJ45 网络接口与家居智能控制器相连接，使得家居智能控制实现远程控制功能。

3.3 家电控制子系统

系统主要分为：综合控制部分、灯光控制部分、窗帘控制部分、家用电器控制部分、智能安防部分、背景音乐部分、智能监控部分、数字楼宇对讲部分和智能传感部分等该系统具有以下特点：第1，采用先进的ZigBee 传输技术，控制灵敏、可靠。第2，可远程通过网络和手机进行控制，系统可以进行升级。第3，为住户提供家庭安防功能。第4，设备地址自动获取，方便设备的添加。第5，低功耗设计、距离远，抗干扰强，适应范围大。第6，外观大方、简约，有多种色系，可适用多种墙面要求。第7，信息终端提供丰富的多媒体娱乐功能，如电子相框、收音机、MP3 播放、影视欣赏等供人使用与娱乐。第8，用户终端设备可以使用状态检测功能来检查防区探头设置是否工作正常，既方便、快捷，又提高了安全性。第9，可快速查询本机的配置信息，如具体分配的网络IP 号、房号以及系统版本信息，为工程的安装、维护提供方便。第10，信息终端设备系统自动检测最新软件版本信息，并可自动进行更新升级。

4 主要功能设计内容及其应用意义

4.1 全屋灯光控制

4.1.1 全屋灯光控制的设计思路

充分考虑用户的实际需求和使用习惯，通过对4 层所有房间的灯光进行集中控制，以及对房前屋后的小夜灯进行定时开关设置，实现了集中控制、自动调节与感应控制等多项功能。此外，还特别关注老人和儿童的使用安全，通过感应控制、上下楼梯感应等设计，为他们提供了更加舒适和安全的照明环境。

4.1.2 全屋灯光控制的应用意义

全屋灯光控制能够有效提高居住者的生活质量和便利性，通过集中控制和定时开关功能，用户无需手动操作每个房间的开关，即可轻松实现对整个家居照明的控制。感应控制和调光功能能够根据环境和使用需求自动调节灯光亮度和开启时间，为用户创造更加舒适和个性化的照明环境[5]。

具体来说，开关功能使得用户能够方便地控制各个房间的灯光，无论是回家还是离家，都能一键操作。感应控制则使得灯光能够根据人的活动自动开启或关闭，不仅提高了生活的便利性，也避免了忘记关灯造成的能源浪费。上下楼梯感应的设计则特别关注了老人的安全，通过自动感应开启灯光，为老人提供了更加安全的行走环境。衣帽间的感应灯光则体现了对细节的关注，让用户在挑选衣物时能够享受便捷的照明体验。而儿童房和书房的调光功能，则能够根据阅读和学习的需求调整灯光亮度，保护视力，营造舒适的学习氛围。

4.2 全屋无线覆盖

4.2.1 全屋无线覆盖的设计思路

针对4 层别墅无线Wi-Fi 信号覆盖不佳的问题，采用了全屋无线覆盖的设计方案。通过业务经理和技术人员的现场实地测量，精确确认了信号的覆盖范围，并在地下1 层、1 层、2层与3 层楼梯间各放置1 个无线接入点，以确保全屋范围内的无线信号稳定覆盖。同时，采用基于局域网的供电系统（Power Over Ethernet，POE）供电方式，在客户设备间路由设备位置安装POE 电源，既简化了布线，又提高了系统的稳定性和可靠性。

4.2.2 全屋无线覆盖的应用意义

通过全屋无线覆盖，用户可以在别墅任何角落都能够享受到稳定、高速的无线网络服务，无论是手机、平板还是电视机等上网设备都能够轻松连接，实现无缝的上网体验。随着智能家居的普及和发展，越来越多的设备需要接入无线网络，全屋无线覆盖为这些设备的连接提供了有力的支持。

4.3 电器智能控制

4.3.1 电器智能控制的设计思路

电器智能控制的方案通过智能控制系统，实现对影音室、健身房、客厅以及主卧室等关键区域的电器设备的统一管理和控制，能够满足客户家中主要区域电器控制的便捷性和舒适性需求。

在影音室的设计中，注重投影、幕布及灯光等设备的联动控制。通过智能控制系统，用户可实现一键启动观影模式，自动调整投影设备、放下幕布、调节灯光至适宜亮度，对于客户家中预定的空调和新风系统，也实现了统一控制，如通过智能控制系统，根据室内环境和个人需求，调节空调温度和新风量。此外，智能控制系统中还有远程控制功能，用户在外出时也能通过手机等设备对家中电器进行远程操控，实现智能家居的便捷体验。

4.3.2 电器智能控制的应用意义

电器控制功能的应用，不仅提升了客户家居生活的便捷性和舒适度，更体现了智能家居的先进性和实用性。通过统一控制和管理，用户能够轻松实现对家中电器的个性化设置和智能调节，提高了生活品质。

4.4 监控功能

4.4.1 监控功能的设计思路

根据客户的需求和家中的实际布局，精心选择监控点位。虽然整体点位不多，但每一个都经过深思熟虑，确保能够覆盖到关键区域，如前后门、老人房和儿童活动室等。安装采用立杆的方式，将监控设备稳固地安装在合适的位置。

为了方便客户实时查看和语音对话，在前后门、老人房和儿童活动室等重要区域安装了云台监控。云台监控具有可旋转和对讲功能，客户可以通过手机或电脑随时查看这些区域的实时画面，并与家人或访客进行语音交流。

4.4.2 监控功能的应用意义

通过安装监控系统，客户可以实时了解家中的情况。云台监控的可旋转和对讲功能使得客户能够更加方便地与家人或访客进行沟通，提高了生活的便捷性和舒适度。

通过监控系统与其他智能家居设备的联动，客户可以实现更加智能化、个性化的家居管理。例如，当客户外出时可通过手机实时查看家中的情况，并通过智能控制系统调整家中的电器设备状态，确保家中的安全和舒适。

4.5 安防功能

4.5.1 安防功能的设计思路

在前后门的设计上，采用了嵌入式门磁。一旦有非法入侵者尝试打开房门，门磁会立即触发报警机制，通过智能控制系统向客户发送报警信息，确保客户能够第一时间了解家中的安全状况。

为了全方位监控窗户的安全，所有窗户配备了红外幕帘探测器。探测器能够实时监测窗户区域的动态，一旦探测到非法入侵者的活动，便会立即启动报警程序，有效防止潜在的安全风险。

厨房设计中，安装烟雾传感器和燃气传感器。传感器能够实时监测厨房内的烟雾和燃气浓度，一旦超过安全阈值，便会自动触发报警系统，并通过智能控制系统向客户发送报警信息，确保客户能够及时处理安全隐患。

4.5.2 安防功能的应用意义

通过嵌入式门磁、红外幕帘探测器、烟雾传感器和燃气传感器的综合应用，可以为客户打造一个全方位、无死角的安防系统。安防系统能够实时监测家中的安全状况，在发生异常情况时迅速作出反应，确保客户能够及时了解并处理安全隐患。

此外，安防功能的应用还体现了智能家居的先进性和实用性。通过智能控制系统的整合，安防系统能够与其他智能家居设备实现联动，为客户提供更加便捷、高效的安全管理体验。例如，当安防系统触发报警时，智能控制系统可以自动启动家中的照明设备，为客户提供清晰的视野，便于其观察和处理异常情况。

4.6 天棚帘功能

4.6.1 天棚帘功能的设计思路

针对3 层阁楼的空间特性设计了天棚帘功能，配备链条式开窗器，由系统语音控制及对应的APP 控制。阁楼作为休闲、阅读或娱乐的私密空间，采光与通风需求尤为关键。天窗上配备的链条式智能开窗器，使得天窗的开启和关闭变得轻松便捷。

4.6.2 天棚帘功能的应用意义

天棚帘功能的应用，有效调节了阁楼的采光和遮阳，使得室内光线柔和舒适，避免了过强的阳光直射对室内家具和装饰造成的损害。天棚帘与链条式开窗器的结合，大大提升了阁楼的通风性能，有助于改善室内空气质量，减少潮湿和霉变等问题。这一设计增强了阁楼的实用性和美观性，使得空间更加灵动、开放，满足了客户对于舒适、健康、美观的居住环境的追求。

4.7 背景音乐功能

4.7.1 背景音乐功能的设计思路

在健身房的设计中，考虑到健身时营造气氛的重要性，因此特别安装了背景音乐系统。通过精心挑选的动感音乐，能够激发客户的健身热情，增强运动效果。在老人房的设计中，考虑到老人平时习惯听个小曲儿，也安装了可以联网的背景音乐系统。

4.7.2 背景音乐功能的应用意义

背景音乐功能的应用主要是为了提升家居的舒适度和品味，更在多个方面为客户带来实际价值。在健身房中，背景音乐能够有效激发客户的运动热情，使健身过程更加愉悦和轻松，辅助运动。在老人房中，背景音乐功能为老人提供了一个舒适、愉悦的生活环境。老人可以通过收听喜爱的音乐，缓解孤独感，提高生活质量。

4.8 访客对讲与指纹锁系统

4.8.1 访客对讲与指纹锁系统的设计思路

进门处安装可视对讲主机，可以确保家庭成员在不开门的情况下，与来访者进行视觉和语音交流，确认来访者的身份。每层设置1 台可视分机，进一步扩大对讲系统的覆盖范围，使家中的每个成员都能及时、清晰地了解访客情况。

门口还安装了指纹锁。指纹锁可以解决住户忘带钥匙的常见问题，通过指纹识别技术，住户可以轻松地开锁进门，无需担心钥匙丢失或忘记携带的困扰。指纹锁还具备高度的安全性，能够有效防止非法入侵。

4.8.2 访客对讲与指纹锁系统的应用意义

通过可视对讲系统，家庭成员可以实时了解来访者的身份和意图，避免不必要的麻烦和安全隐患。也为家庭成员提供了一个便捷的沟通方式，可以在不开门的情况下，与来访者进行友好的交流。指纹锁的应用解决了老人忘带钥匙的问题，也方便家人日常便捷出行。

5 结语

智能家居系统作为现代科技与家居生活的完美结合。经过多年的技术积累与市场沉淀，已经逐步从概念化走向实用化，从单一功能走向多元化、智能化。家庭网关、无线通信技术、人工智能等关键技术的不断创新与突破，为智能家居系统的发展提供了强大的动力。

当前，智能家居系统已经渗透到人们生活的方方面面，从智能照明、智能安防到智能家电，无一不体现着智能家居带来的便利与舒适。同时，随着物联网、大数据、云计算等技术的深入应用，智能家居系统正朝着更加智能化、个性化及协同化的方向发展，为用户提供了更加精准、高效的服务。