高职院校智能家居实训室建设的探讨与实践

夏长凤

(南通航运职业技术学院 机电系，江苏 南通 226010)

0 引言

随着经济的发展、科学技术的进步，以及人们对理想生活的不断的追求，智能家居于上个世纪80年代从日本和欧洲兴起，90年代末中国也开始发展智能家居。近几年来，城乡居民生活水平日益提高，对居住环境的要求也越来越高，智能家居也走进了人们的日常生活，智能家居系统的使用给人们提供了舒适和优雅的环境，也给人们的生活提供了方便。未来智能家居系统会随着物联网技术的发展将更加先进，同时也会普及到千家万户。这就需要学校培养相当多具有智能家居系统安装、调试、维修等方面的技能人才。

1 智能家居实训室建设定位

当前，智能家居系统方面现成的实验训练设备很少，智能家居方面的人才也很少，从老师到学生，需要一个多功能的实训室，学生可以在“做中学”的教学模式下，掌握相关的技能，和社会真正做到零距离接触;老师可以进行系统的开发研究，提高自己的业务素质。

1.1 实训室功能定位

实训室建设首先满足教学需要，使学生能够在“做中学”的教学模式下，学习智能家居控制系统的相关知识，并进行技能的训练，满足岗位工作的需求。实训室具有多媒体网络教学功能，学生可以通过相关书籍、录像、网络平台、产品设备等对智能家居控制系统有全面的认识。了解智能家居的定义，以及其包含的子系统如:灯光、幕布、家电、安防等子系统，并了解该控制系统的工作原理。在实训室里学生可以对智能家居控制系统进行设计，并能熟练地对各种智能家居产品进行安装和调试，通过这些技能的训练，增强学生的动手能力，提高职业岗位竞争力。

智能家居实训室的建设，除了满足教学功能外，还要能为教师提供一个开发环境，同时也是学生训练成果的展示平台。鉴于以上功能，实训室建设采用开放式的建设模式。

实训室建设综合考虑普通住宅和商业办公场所，普通住宅要考虑灯光、家电、安防、窗帘的控制等，商业办公场所要考虑照明节能、投影幕布等，因此，实训室配置智能家居系统涉及各个功能模块，配置多台电脑组成局域网，学生分组后通过网络，选择不同的情景模式进行编程训练和调试，每组同学共享功能模块，当同学们在自己亲手设计、调试的智能控制的家居环境中继续学习时，学生的成就感会油然而生，更大地激发学生的学习热情。教师可根据实训室配置的各个功能模块，进行开发研究，提高教师的职业能力和素质。

1.2 实训室设备定位

智能家居系统的产品多种多样，选择合适的智能家居产品才能使学生学有所用，同时也是培养学生综合能力的关键。

ABB i－bus KNX智能家居控制技术是现在广泛采用的技术，它符合欧洲标准化协会EN 90050，2007年成为中国国标控制网络(KNX/HBES)技术规范，也就是住宅和楼宇控制系统标准GB/Z 20965－2007。在公共建筑及住宅中，ABB i－bus KNX智能家居控制系统采用KNX总线标准，通过一条弱电总线将若干个分散的模块连接起来，每个模块均为智能模块，通过电脑编程，完成强电末端的设备的控制，各个模块既可独立完成控制工作，又可根据要求相互配合，实现多种功能，满足用户的需求［1］。图1为ABB i－bus灯光控制原理示意图，图中两组荧光灯通过两个SA/S4.10.1型开关驱动器驱动，驱动器如何动作受智能面板和

图1 ABB i－bus灯光控制原理示意图

ABB i－bus KNX智能家居控制系统除了用于控制灯光控制外，还可以用于电动窗帘、HVAC设备及 AV设备以及进行安全防范提示和报警功能。控制方式多种多样如:有面板控制、时间控制、光线感测控制、红外遥控、移动感测控制、安防联动控制、网络和电话控制等，控制方便、灵活。因此，实训室建设时主要选择ABB i－bus KNX智能家居控制系统的相关产品［3］。

2 智能家居实训室建设方案

2.1 智能家居系统控制模块配置

实训室主要采用ABB i－bus KNX智能家居控制系统，并配置五个控制模块:灯光控制模块(包括开关和调光);电动窗帘和投影幕布控制模块;空调控制模块;音、视频设备和投影仪控制模块;安防探头控制模块。

各控制模块功能设置如下:

1)灯光控制模块

荧光灯的总数共为八盏灯，分为四组。调光灯一组。灯的控制要求:灯的控制进行单独、分组或总开/总关控制;调光可实现柔和开启、柔和关闭的效果。任何一个面板开关均可控制任何一处的灯光，可实现单、联动多种控制功能。灯光可以延时控制。每个按钮面板均有LED指示灯，为夜间开灯、关灯指示。四组灯可以模拟成客厅、楼梯间、庭院、房间里的灯，可以设置多种情景模式控制，如光感天暗时开庭院灯，天亮时关闭;楼梯间、卫生间移动感应有人开灯，没人关灯;定时开启家中的灯光，模仿家中有人情景。调光灯可以根据要求自动调节其亮度［4］。

2)窗帘、投影幕布控制模块

实训室中配置窗帘和投影幕布，窗帘有布帘和纱帘。窗帘、投影幕布的控制要求:每个窗帘可单独控制，也可对窗帘集中控制。窗帘在早晨自动打开只保留外层纱窗帘。光感可在天暗时自动将窗帘关闭。温感可在夏天室内温度过高时自动将窗帘移动感应器来控制，驱动器、智能面板和移动感应器通过总线相连，这样可以通过编程任意改变两组灯具的控制方法，而传统的灯光控制，一旦布线结束后，面板开关和灯具的控制方式是固定不变的。采用总线控制的这种方式，布线简单，搭积木式的设计方便灵活，容易修改、操作和维护［2］。关闭。

3)空调控制模块

实训室配置空调机，可以通过手机或固定电话将家中空调进行开启和关闭。

4)音、视频设备和投影仪的控制模块

实训室配置音响一套、电视机一台、投影仪一台。音、视频设备和投影仪的控制要求:可以通过电话、触摸屏等进行控制。

5)安防探头控制模块

安装门厅摄像头一台，可进行网络监控，并进行设防和撤防控制，设防时则进行有人非法入侵的监视和联动报警等。

2.2 智能家居系统控制方式

ABB i－bus KNX 智能家居控制系统的控制方式采用现场控制面板;定时控制，即通过定时器将灯或窗帘开启或关闭;光感控制，根据光线强弱自动控制窗帘、灯光;人体感应控制;触摸屏中央控制，对灯光、窗帘、空调、AV设备等进行集中监视和控制，并能模仿家中有人功能、留言功能、定时功能、逻辑功能、场景功能、安防功能、温度控制功能、红外遥控功能等;红外线遥控，即对空调、AV设备、投影仪等进行控制;电话遥控，通过固定电话将家中的灯、空调等打开或关闭;Internet控制，通过网络对家中的设备进行远程控制，并对家中的情况进行监视［5］。

3 智能家居实训室建设实践

3.1 实训室主要设备选型

根据智能家居实训室建设方案，智能家居控制系统主要设备型号选择如表1所示［6］。

表1 智能家居控制系统主要元件一览表

除了主要的控制元件外，还需配置常用电器设备，如电视机、音频播放器、功放机、空调机、投影仪各一台，音箱一套，布帘三块，纱帘三块，投影幕布一块，电话机一部，网络摄像机一部，安防报警模块一块。

3.2 智能家居实训室控制系统实践

智能家居实训室控制系统拓补图如图2所示，系统中IP路由器、调光驱动器、移动感应器、触摸屏、红外线发射控制器、电话网关、干接点模块、五联面板、灯光驱动器、窗帘驱动器、光感应器、定时器经过i－bus总线相连。灯光、窗帘、家电的控制可以通过中控触摸屏和智能面板进行，通过团组设置，进行总控、部分控制以及单独控制等情景模式设置。教师机和学生机组成局域网，通过IP路由器，在学生机和教师机上都可以进行控制系统的编程训练，包括物理地址修改，控制模式的改变，模块参数的设置等工作。根据情况，学生训练项目的难度可以由简单到复杂选择，即由单独控制到部分控制以及全控模式逐渐加强训练难度，锻炼学生的综合应用能力。通过internet网络，学生可以在校外对实训室中的相关设备进行控制。通过电话网关模块，电话控制驱动器工作，从而控制驱动器终端强电设备工作。

3.3 智能家居控制系统实训项目

学生采用小班教学模式，共分成6组，可进行硬件电路的设计，元器件安装、编程、调试训练，掌握所需的基本技能。主要实训的项目和课时分配如表2所示。

表2 实训项目一览表

图2 智能家居实训室控制系统拓补图

4 智能家居实训室建立的意义

高职院校实验室质量的高低直接影响着学生技能的高低，本文探讨的智能家居系统实训室的建设方法和思路具有前瞻性，选用的设备是当今社会工程上使用的高技术含量，并且是经过实践检验的、可靠的设备。这种开放、工程现场化模式的实训室的建设为学生提供了一个很好的理实一体化的教学环境，让学生深层次的接触智能家居系统，学习智能家居系统的应用案例，提高学生的动手和创新能力。开放的实训平台也是教师进行科研开发的有利保障，从而能充分发挥专业教师在技术上的优势，解决一些工程难题，通过试验、开发研究，进行产学研相结合，为进一步培养教师的双师型素质。这样，既回报了社会，还能提高教师的科研水平和教学水平。

5 结束语

2008年我院电气自动化专业(智能楼宇方向)，顺应社会人才培养的需求，建立了楼宇电气设备、楼宇自动化等相关实训室，使用效果很好。随着科技的发展以及社会的不断进步，智能家居是智能楼宇的又一重点发展方向，智能家居实训室建设也是楼宇自动化实训室的一个重要分支。智能家居实训室建成后已投入使用，实践证明，该实训室的建设方案是可行的，实训和开发项目设置合理，理论与实践结合性强，设备总体价格低，利用率高，深得学生和教师的好评，取得良好的教学和科研效果。

［1］ 徐雄.ABB i－bus EIB/KNX智能建筑控制系统简介及应用［J］.仪器仪表标准化与计量，2007，23(5):6－8.

［2］ 李汉国.ABB i－bus智能建筑控制系统在办公楼照明中的应用［J］.电气应用，2010，29(11):36 －39.

［3］ 汪大涛.ABB i－bus KNX智能建筑控制系统智能家居［J］.智能建筑电气技术，2008，2(4):51 －54.

［4］ 束中明.ABB i－bus EIB系统在公用建筑电气节能中的应用［J］.智能建筑电气技术，2007，1(3):72 －76.

［5］ ［EB］http://www05.abb.com/global/scot/scot209.nsf/veritydisplay/4fc2b7c45ae6e65048257a24002f880b/$file/1SXF500001M2005 _062012_ibus%20Design.pdf

［6］ 万重山.ABB i－bus EIB智能系统在楼宇自控中的应用［J］.智能建筑，2006，10(6):37－39.