智能家庭网络及其控制技术

第1章　家庭网络技术基础　1 1.1　家庭网络的产生与发展　1 1.1.1　家庭网络产生的背景　1 1.1.2　部分国家和地区的发展情况　2 1.1.3　国内发展状况　3 1.1.4　家庭网络的演进与发展趋势　4 1.1.5　家庭网络带来的崭新生活　5 1.2　家庭网络的基本概念和指标体系　6 1.2.1　相关概念和基本定义　7 1.2.2　家庭网络的业务与应用　8 1.2.3　家庭网络的功能和系统构成　11 1.2.4　特点和性能指标　13 1.3　家庭网络体系结构　14 1.3.1　家庭网络的两种常用结构　14 1.3.2　家庭网络的体系结构　15 1.3.3　家庭主网及其分层结构　17 1.3.4　家庭主网的联网技术与标准　18 1.3.5　家庭控制子网及其分层结构　19 1.3.6　家庭控制子网的联网技术与标准　24第2章　智能家庭网络联网技术　26 2.1　家庭网络互联技术简介　26 2.2　家庭网络相关接入技术　27 2.2.1　接入网的概念与结构　27 2.2.2　接入技术与标准简介　29 2.2.3　ADSL接入技术　29 2.2.4　HomePNA接入技术与规范　30 2.2.5　光接入网　35 2.2.6　混合光纤同轴电缆(HFC)接入技术　38 2.2.7　3G和4G移动接入技术　39 2.2.8　无线局域网WLAN接入　41 2.3　蓝牙无线接入技术　42 2.3.1　蓝牙概述　42 2.3.2　蓝牙家庭网络的系统结构　43 2.3.3　蓝牙的协议体系　46 2.3.4　蓝牙家庭网络的外网接入方式　47 2.3.5　蓝牙家庭网络的联网方式　48 2.4　近程双向无线联网Zigbee技术　50 2.4.1　Zigbee技术简介　50 2.4.2　Zigbee在家庭网络中的应用　52 2.5　电力线联网技术与规范　53 2.5.1　电力线联网概述　53 2.5.2　电力线联网的系统结构　54 2.5.3　正交频分复用(OFDM)在电力线联网中的应用　57 2.5.4　电力线HomePlug技术　60 2.5.5　通用的X10家庭网络电力载波协议与技术　63 2.6　IEEE 1394无缝接口技术　65 2.6.1　IEEE 1394概述　65 2.6.2　IEEE 1394拓扑结构　66 2.6.3　IEEE 1394连接器与电缆结构　67 2.7　家庭网络中间件技术　69 2.7.1　中间件的基本概念　69 2.7.2　通用即插即用UPnP技术与协议　71 2.7.3　家庭音/视频互操作HAVi技术与规范　74 2.7.4　无缝联网技术——Jini　75 2.7.5　开放服务平台OSGi技术　78第3章　家庭网络的主要信息设备　81 3.1　家庭网络中的信息家电　81 3.1.1　信息家电的概念与功能　81 3.1.2　信息家电的特征属性　82 3.1.3　家庭网络设备及其分类　83 3.1.4　形形色色的信息家电及其家庭网络系统　84 3.1.5　信息家电的结构　89 3.1.6　信息家电的发展趋势与展望　93 3.2　传感器的基本知识　93 3.2.1　传感器简介　93 3.2.2　传感器的类型与发展趋势　95 3.2.3　传感器与家电　97 3.2.4　红外线传感器　98 3.2.5　气敏传感器　101 3.2.6　生物传感器　103 3.2.7　智能传感器　105 3.3　遥控器　109 3.3.1　遥控器的概念、发展与分类　109 3.3.2　红外遥控器　109 3.3.3　信息家电万能遥控器　112 3.3.4　学习型遥控器　114 3.3.5　即插即用遥控器基本原理与技术实现　116 3.3.6　几种新颖别致的信息家电遥控器　119 3.4　家庭网关　121 3.4.1　家庭网关的概念、要求和特点　121 3.4.2　家庭网关的分类与功能模型　122 3.4.3　家庭网络网关的系统结构　123第4章　家庭网络控制系统的主要技术　126 4.1　集散控制系统　126 4.1.1　集散控制系统简介　126 4.1.2　集散控制系统的主要组成　127 4.1.3　集散控制系统的硬件结构　128 4.1.4　集散控制系统的实例——ECHO 2000　130 4.2　现场总线控制系统　132 4.2.1　现场总线控制系统的概念与特点　132 4.2.2　当前流行的几类现场总线　133 4.2.3　现场总线控制网络模型　135 4.2.4　10种经典的现场总线控制系统的体系结构　136 4.3　无线射频识别技术　143 4.3.1　无线射频识别基本知识介绍　143 4.3.2　射频识别系统的基本原理　145第5章　家庭智能控制系统　147 5.1　家庭智能控制系统的基本知识　147 5.1.1　家庭智能控制系统概述　147 5.1.2　家庭网络控制系统的控制方式　149 5.2　智能家居控制系统的软硬件结构　151 5.2.1　智能家居控制系统逻辑结构　151 5.2.2　智能家居控制系统体系结构　151 5.2.3　远程控制系统的硬件结构　152 5.2.4　控制系统的软件结构　153 5.3　家庭网络控制器件　155 5.3.1　家庭网络控制器件简介　155 5.3.2　智能家居控制器　157 5.3.3　智能控制开关　159 5.3.4　电话远程控制器　164 5.4　几种典型的家庭网络控制系统　166 5.4.1　使用因特网构建智能家庭网络控制系统　166 5.4.2　一类采用无线GSM的家庭智能控制系统　168 5.4.3　利用LonWorks组建家庭智能控制网络　171 5.5　家电的远程控制系统　175 5.5.1　家电的远程控制方式　176 5.5.2　建立在电话网基础上的家电远程控制系统　177 5.6　家庭智能照明控制系统　181 5.6.1　照明的基本知识　182 5.6.2　住宅照明所考虑的因素　183 5.6.3　照明系统控制方式　184 5.6.4　利用电力线组建照明控制系统　186 5.7　远程自动抄表系统　189 5.7.1　远程抄表系统的方式　189 5.7.2　远程抄表系统的组成及工作原理　190 5.7.3　系统逻辑框图和实现的功能　193 5.7.4　远程自动抄表系统的解决方案　194 5.8　智能电动窗帘控制系统　195 5.8.1　智能电动窗帘控制系统概况　195 5.8.2　智能电动窗帘系统能做到的事　196 5.8.3　电动窗帘系统控制方案　197 5.8.4　智能电动窗帘控制系统的接线方法　197第6章　家庭安全防范与智能监控技术　200 6.1　家庭安全防范概况　200 6.1.1　基本概念和功能　200 6.1.2　家庭安防系统分类和结构　202 6.1.3　家庭安防系统的组成　203 6.2　探测器与报警控制器　204 6.2.1　探测器的分类　204 6.2.2　常用的入侵探测器原理与简介　206 6.2.3　报警控制器　210 6.3　家庭报警系统　213 6.3.1　入侵报警探测技术　214 6.3.2　家庭防盗入侵报警系统　215 6.3.3　家庭火灾自动报警系统　218 6.3.4　紧急呼救报警系统　225 6.4　出入口安防系统　227 6.4.1　出入口控制与门禁管理系统　227 6.4.2　出入口可视对讲系统　231 6.5　家庭智能远程视频监控系统　236 6.5.1　视频监控系统的模块结构与组成　236 6.5.2　三代视频监控系统与发展趋势　238 6.5.3　视频监控系统的主要设备　241 6.5.4　视频监控系统功能应用及特点　244第7章　智能家庭网络的应用设计与经典案例　247 7.1　智能家庭网络的技术设计　247 7.1.1　智能家庭网络的典型架构　247 7.1.2　智能家庭网络的协议分层结构　249 7.1.3　智能家庭网络的软件结构　249 7.1.4　智能家庭网络软件的组成　250 7.1.5　智能家庭网络软件主程序的运行流程　254 7.1.6　家庭控制网络系统的配置与维护软件　255 7.1.7　信息家电平台软件体系结构　256 7.2　家庭网络智能控制应用方案　257 7.2.1　数字家居智能终端系统控制方案　257 7.2.2　利用有线电视HFC网建设智能小区和家庭网络的应用方案　259 7.2.3　基于家庭总线系统的智能家居控制系统应用方案　259 7.3　智能家庭网络的整体解决方案　261 7.3.1　智能家庭网络解决方案1　261 7.3.2　智能家庭网络解决方案2　266 7.3.3　某四室两厅智能住宅控制系统解决方案　269 7.4　智能家庭网络的经典案例　274 7.4.1　别墅智能家庭网络应用案例　274 7.4.2　三室两厅方案经典配置案例　278 7.4.3　单身公寓智能化案例　282 7.4.4　某公寓两室一厅户型智能家庭案例　283 7.4.5　智能家庭网络解决方案套件　284 7.4.6　会议室智能控制方案　289缩略语　292参考文献　298

第1章　家庭网络技术基础　1 1.1　家庭网络的产生与发展　1 1.1.1　家庭网络产生的背景　1 1.1.2　部分国家和地区的发展情况　2 1.1.3　国内发展状况　3 1.1.4　家庭网络的演进与发展趋势　4 1.1.5　家庭网络带来的崭新生活　5 1.2　家庭网络的基本概念和指标体系　6 1.2.1　相关概念和基本定义　7 1.2.2　家庭网络的业务与应用　8 1.2.3　家庭网络的功能和系统构成　11 1.2.4　特点和性能指标　13 1.3　家庭网络体系结构　14 1.3.1　家庭网络的两种常用结构　14 1.3.2　家庭网络的体系结构　15 1.3.3　家庭主网及其分层结构　17 1.3.4　家庭主网的联网技术与标准　18 1.3.5　家庭控制子网及其分层结构　19 1.3.6　家庭控制子网的联网技术与标准　24第2章　智能家庭网络联网技术　26 2.1　家庭网络互联技术简介　26 2.2　家庭网络相关接入技术　27 2.2.1　接入网的概念与结构　27 2.2.2　接入技术与标准简介　29 2.2.3　ADSL接入技术　29 2.2.4　HomePNA接入技术与规范　30 2.2.5　光接入网　35 2.2.6　混合光纤同轴电缆(HFC)接入技术　38 2.2.7　3G和4G移动接入技术　39 2.2.8　无线局域网WLAN接入　41 2.3　蓝牙无线接入技术　42 2.3.1　蓝牙概述　42 2.3.2　蓝牙家庭网络的系统结构　43 2.3.3　蓝牙的协议体系　46 2.3.4　蓝牙家庭网络的外网接入方式　47 2.3.5　蓝牙家庭网络的联网方式　48 2.4　近程双向无线联网Zigbee技术　50 2.4.1　Zigbee技术简介　50 2.4.2　Zigbee在家庭网络中的应用　52 2.5　电力线联网技术与规范　53 2.5.1　电力线联网概述　53 2.5.2　电力线联网的系统结构　54 2.5.3　正交频分复用(OFDM)在电力线联网中的应用　57 2.5.4　电力线HomePlug技术　60 2.5.5　通用的X10家庭网络电力载波协议与技术　63 2.6　IEEE 1394无缝接口技术　65 2.6.1　IEEE 1394概述　65 2.6.2　IEEE 1394拓扑结构　66 2.6.3　IEEE 1394连接器与电缆结构　67 2.7　家庭网络中间件技术　69 2.7.1　中间件的基本概念　69 2.7.2　通用即插即用UPnP技术与协议　71 2.7.3　家庭音/视频互操作HAVi技术与规范　74 2.7.4　无缝联网技术——Jini　75 2.7.5　开放服务平台OSGi技术　78第3章　家庭网络的主要信息设备　81 3.1　家庭网络中的信息家电　81 3.1.1　信息家电的概念与功能　81 3.1.2　信息家电的特征属性　82 3.1.3　家庭网络设备及其分类　83 3.1.4　形形色色的信息家电及其家庭网络系统　84 3.1.5　信息家电的结构　89 3.1.6　信息家电的发展趋势与展望　93 3.2　传感器的基本知识　93 3.2.1　传感器简介　93 3.2.2　传感器的类型与发展趋势　95 3.2.3　传感器与家电　97 3.2.4　红外线传感器　98 3.2.5　气敏传感器　101 3.2.6　生物传感器　103 3.2.7　智能传感器　105 3.3　遥控器　109 3.3.1　遥控器的概念、发展与分类　109 3.3.2　红外遥控器　109 3.3.3　信息家电万能遥控器　112 3.3.4　学习型遥控器　114 3.3.5　即插即用遥控器基本原理与技术实现　116 3.3.6　几种新颖别致的信息家电遥控器　119 3.4　家庭网关　121 3.4.1　家庭网关的概念、要求和特点　121 3.4.2　家庭网关的分类与功能模型　122 3.4.3　家庭网络网关的系统结构　123第4章　家庭网络控制系统的主要技术　126 4.1　集散控制系统　126 4.1.1　集散控制系统简介　126 4.1.2　集散控制系统的主要组成　127 4.1.3　集散控制系统的硬件结构　128 4.1.4　集散控制系统的实例——ECHO 2000　130 4.2　现场总线控制系统　132 4.2.1　现场总线控制系统的概念与特点　132 4.2.2　当前流行的几类现场总线　133 4.2.3　现场总线控制网络模型　135 4.2.4　10种经典的现场总线控制系统的体系结构　136 4.3　无线射频识别技术　143 4.3.1　无线射频识别基本知识介绍　143 4.3.2　射频识别系统的基本原理　145第5章　家庭智能控制系统　147 5.1　家庭智能控制系统的基本知识　147 5.1.1　家庭智能控制系统概述　147 5.1.2　家庭网络控制系统的控制方式　149 5.2　智能家居控制系统的软硬件结构　151 5.2.1　智能家居控制系统逻辑结构　151 5.2.2　智能家居控制系统体系结构　151 5.2.3　远程控制系统的硬件结构　152 5.2.4　控制系统的软件结构　153 5.3　家庭网络控制器件　155 5.3.1　家庭网络控制器件简介　155 5.3.2　智能家居控制器　157 5.3.3　智能控制开关　159 5.3.4　电话远程控制器　164 5.4　几种典型的家庭网络控制系统　166 5.4.1　使用因特网构建智能家庭网络控制系统　166 5.4.2　一类采用无线GSM的家庭智能控制系统　168 5.4.3　利用LonWorks组建家庭智能控制网络　171 5.5　家电的远程控制系统　175 5.5.1　家电的远程控制方式　176 5.5.2　建立在电话网基础上的家电远程控制系统　177 5.6　家庭智能照明控制系统　181 5.6.1　照明的基本知识　182 5.6.2　住宅照明所考虑的因素　183 5.6.3　照明系统控制方式　184 5.6.4　利用电力线组建照明控制系统　186 5.7　远程自动抄表系统　189 5.7.1　远程抄表系统的方式　189 5.7.2　远程抄表系统的组成及工作原理　190 5.7.3　系统逻辑框图和实现的功能　193 5.7.4　远程自动抄表系统的解决方案　194 5.8　智能电动窗帘控制系统　195 5.8.1　智能电动窗帘控制系统概况　195 5.8.2　智能电动窗帘系统能做到的事　196 5.8.3　电动窗帘系统控制方案　197 5.8.4　智能电动窗帘控制系统的接线方法　197第6章　家庭安全防范与智能监控技术　200 6.1　家庭安全防范概况　200 6.1.1　基本概念和功能　200 6.1.2　家庭安防系统分类和结构　202 6.1.3　家庭安防系统的组成　203 6.2　探测器与报警控制器　204 6.2.1　探测器的分类　204 6.2.2　常用的入侵探测器原理与简介　206 6.2.3　报警控制器　210 6.3　家庭报警系统　213 6.3.1　入侵报警探测技术　214 6.3.2　家庭防盗入侵报警系统　215 6.3.3　家庭火灾自动报警系统　218 6.3.4　紧急呼救报警系统　225 6.4　出入口安防系统　227 6.4.1　出入口控制与门禁管理系统　227 6.4.2　出入口可视对讲系统　231 6.5　家庭智能远程视频监控系统　236 6.5.1　视频监控系统的模块结构与组成　236 6.5.2　三代视频监控系统与发展趋势　238 6.5.3　视频监控系统的主要设备　241 6.5.4　视频监控系统功能应用及特点　244第7章　智能家庭网络的应用设计与经典案例　247 7.1　智能家庭网络的技术设计　247 7.1.1　智能家庭网络的典型架构　247 7.1.2　智能家庭网络的协议分层结构　249 7.1.3　智能家庭网络的软件结构　249 7.1.4　智能家庭网络软件的组成　250 7.1.5　智能家庭网络软件主程序的运行流程　254 7.1.6　家庭控制网络系统的配置与维护软件　255 7.1.7　信息家电平台软件体系结构　256 7.2　家庭网络智能控制应用方案　257 7.2.1　数字家居智能终端系统控制方案　257 7.2.2　利用有线电视HFC网建设智能小区和家庭网络的应用方案　259 7.2.3　基于家庭总线系统的智能家居控制系统应用方案　259 7.3　智能家庭网络的整体解决方案　261 7.3.1　智能家庭网络解决方案1　261 7.3.2　智能家庭网络解决方案2　266 7.3.3　某四室两厅智能住宅控制系统解决方案　269 7.4　智能家庭网络的经典案例　274 7.4.1　别墅智能家庭网络应用案例　274 7.4.2　三室两厅方案经典配置案例　278 7.4.3　单身公寓智能化案例　282 7.4.4　某公寓两室一厅户型智能家庭案例　283 7.4.5　智能家庭网络解决方案套件　284 7.4.6　会议室智能控制方案　289缩略语　292参考文献　298
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