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东芝空调预付费网关是一个由控制网络构成的家居自动化控制系统，实现家居生活的节能、智能、便利与时尚。构成智能家居控制系统现场网络的技术有二大类，一类是有线控制网络技术，即现场总线技术，另一类为无线通讯技术。有线控制网络技术在可靠性、稳定性方面要远胜于无线通信技术，但存在布线施工及维护等方面的成本及困难。无线通信技术构成的智能家居系统安装方便、维护成本低，功能扩展方便等优势。因而，现场总线技术和无线通信技术在智能家居市场应用中均得到了很好的应用。 本文介绍智能家居控制系统中各类现场总线技术的应用及特点。

二、东芝空调预付费网关智能家居现场总线概览

现场总线技术的主要特点是所有设备通信与控制都基于一条现场总线，属分布式控制网络技术，各节点设备具有双向通信能力，以及互操作性和互换性，节点设备都可以编程以实现不同控制功能。智能家居市场上主流现场总线技术有RS485、KNX、LonWorks、CAN、C－Bus、SCS－BUS等。基于现场总线技术的设备优势在于技术成熟、系统稳定、可靠性高，在工业及建筑领域应用广泛。

三、智能家居主流现场总线技术特色概述

1、RS－485总线技术

RS－485是大家熟知的一种非常常见的总线，在通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS－485串行总线标准。它采用平衡发送和差分接受，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。

市场上一般RS－485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态。因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS－485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS－485可以联网构成分布式系统，其允许并联32台驱动器和32台。

系统特色：

从智能照明发展的轨迹看，早的产品一般采用RS485的技术，这是一种串行的通讯标准，因为只是规定的物理层的电气连接规范，每家公司自行定义产品的通讯协议，所以RS485的产品很多，但相互都不能直接通讯。RS485一般需要一个主接点，通讯的方式采用轮询方式，模块之间采用“手拉手”的接线方式，因此存在着通讯速率不高（一般9．6Kbps），模块的数量有限等问题。同时，485总线抗干扰能力不足，易受到外界干扰，且存在因单个节点设备故障导致整条总线不能工作的缺馅。

2、KNX技术

KNX是Konnex的缩写。1999年5月，欧洲三大总线协议EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex协会，提出了KNX协议。该协议以西门子EIB为基础，兼顾了BatiBus和EHSA的物理层规范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等优点，提供了家庭、楼宇自动化的完整解决方案。

KNX是全球性的住宅和楼宇控制标准。在KNX系统中，总线接法是区域总线下接主干线，主干线下接总线，系统允许有15个区域，即有15条区域总线，每条区域总线或者主干线允许连接多达15条总线，而每条总线允许连接64台设备，这主要取决于电源供应和设备功耗。每一条区域总线、主干线或总线，都需要一个变压器来供电，每一条总线之间通过隔离器来区分。在整个系统中，所有的传感器都通过数据线与制动器连接，而制动器则通过控制电源电路来控制电器。所有器件都通过同一条总线进行数据通信，传感器发送命令数据，相应地址上的制动器就执行相应的功能。

此外，整个系统还可以通过预先设置控制参数来实现相应的系统功能，如组命令、逻辑顺序、控制的调节任务等。同时所有的信号在总线上都是以串行异步传输的形式进行传播，也就是说在任何时候，所有的总线设备总是同时接收到总线上的信息，只要总线上不再传输信息时，总线设备即可独立决定将报文发送到总线上。KNX有三种结构：线形、树形、和星形。

系统特色：

KNX既能用于的楼宇也能用于现有的楼宇，并且能用于住宅和楼宇控制中所有可能的功能／应用，包括：照明、多种安全系统的关闭控制、加热、通风、空调、监控、用水控制、能源管理、测量以及家居用具、音响及其他众多领域。除此以外，KNX更舒适更安全，并且为节约能源和气候保护作出了重大贡献，但KNX的成本较高。值得一提的是KNX技术于2007年被批准为中国标准GB／Z20965。

3、LonWorks总线技术

LonWorks总线由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO／OSI模型的全部7层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，在建筑领域，通常采用的是双绞线作为传输媒介，通讯速率为78kbps/s，通信距离可达2700m，被誉为通用控制网络。到2010年时已有9千万个设备使用LonWorks网络技术。

系统特色：

LonWorks总线技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron神经元的芯片中，并得以实现。在智能家居领域，其的特点就是不像别的智能家居总线系统，必须有一个类似大脑的主机。LonWorks总线技术不需要主机，它采用的是神经元网络。每个节点都是一个神经元，这些神经元连接到一起的时候就能协同工作，并不需要另外一个大脑来控制，同时，每个神经元芯片均与总线通过隔离变压器进行连接，所以安全性和稳定性较其他总线大大提高。LonWorks总线可采用总线型、星形、树形、环形、自由拓扑等结构，LonWorks双绞线无极性，给布线施工带来了极大的便利。LonWorks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺；虽然由于LonWorks依赖于Echelon公司的Neuron芯片，它的完全开放性也受到一些质疑，但对比KNX模块，甚至于ZigBee、Z-Wave无线通讯模块成本，Neuron芯片价格并非不可接受。因此，基于LonWorks总线技术的智能家居必将成为市场重要力量。

4、CAN总线技术

CAN总线期初是德国BOSCH公司于1983年为现在汽车应用推出的一种多主机局部网，属于现场总线（FieldBus）的范畴，由于其、高可靠性、实时性等等优点现在已广泛应用于智能家居系统中。1993年11月，ISO正式颁布了控制器局域网CAN国际标准，为控制器局域网标准化、规范化推广铺平了道路。CAN总线协议的一个特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码。

采用这种方法的优点可使网络内的节点个数在理论上不受限制，数据块的标识码可由11位或29位二进制数组成，因此可以定义2或2个以上不同的数据块。这种数据块进行编码的方式，还可使不同的节点同时接收到相同的数据，这一点在分布式控制系统中非常有用。

数据段长度为8个字节，可满足通常工业领域中的控制命令、工作状态及测试数据的一般要求。同时，8个字节不会占用总线时间过长，从而保证了通信的实时性。

系统特色：

CAN总线协议采用CRC检验并可提供相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性，CAN总线的特性、极高的可靠性和独特的设计，已越来越受到各界的重视，并已公认为有前途的总线之一。CAN总线与485具有相同的缺陷，不能连接树状总线，信号线要像有线电视一样连接，它常常作为大系统的分支连线。

一、小户型网络架构 （满足基本上网等网络需求）

目前小户型经常采用的无线网络一般是，电信光猫下面接家用无线路由器。考虑信号覆盖广点，会选择更多天线的无线路由器。如果家庭面积更大，也会考虑几个无线路由器作为桥接，或者采用电力猫等解决方案。

整体看，小户型这个方案基本能用，但大户型别墅采用这个方案就不适合。因为这个方案的弱点就是网络不稳定，没办法无缝漫游，每个设备都要单独设置，一出问题排查问题很麻烦。在无线路由器附近的区域信号很强，离远点的区域就信号漂浮不定，上网体验差。

东芝空调预付费网关无线路由器即使天线多，放在客厅总感觉太过夸张，影响美观。如果放在弱电箱里面，又因为信号差，导致到信号变弱。而且这种家用型的无线方案接入数一般比较小，像现在的智能设备越来越多，尤其物联网的发展，很多家用电器也需要依赖wifi，那这种家用的无线路由器会变得不堪重负。当然，如果户型比较小，这个方案可以胜任。

如果是大户型别墅等场景，不但要考虑产品好用易用，还要考虑与装修风格融于一体，所以大户别墅用户选择企业级无线解决方案就很有必要。

二、大户别墅企业级无线解决方案

结构图如下：

1、大户别墅用户需求

房子的任何区域信号强，覆盖广

移动到任何区域上网顺畅，无缝漫游，不用人工切换热点

不会破坏房子的装修风格，要求简洁美观

看网络视频的占比比较大，要求看视频速度快、稳定

安装必须简单便捷，维护方便

对家庭网络能可视可控，家里有小孩，能针对性的对网络进行策略性调整

手机可以直观打开管理页面，对网络数据有直观感受

因为房子的装修一般需要几十年，要求设备能满足千兆网络，避免重复投资，可以采用企业级的流控路由器，牌子华为、h3c、锐捷都可以的，多WAN口的设计可以提供多个外网连接，上网速度翻倍。主交换机采用POE千兆交换机，能满足大型数据传输的稳定高速传输要求，无线网络覆盖可以采用支持千兆网络的无线AP， 采用6类网线直接接到千兆POE交换机，不需要单独连接电源。

考虑到以后千兆网络的普及，建议网络线材选购用6类网线，一般百兆网都用的五类线和超五类线。千兆网至少要用超五类线。六类布线的传输性能远远高于超五类标准，适用于传输速率为1Gbps的应用。六类线的特点是线中间有个十字骨架。

三、超大型别墅型无线覆盖方案 （满足家用所有的网络需求）

结构图如下：

在跃层别墅型的网络系统中，核心网络的出口路由器跟千兆交换机都十分重要，所以一般都采用企业级的网络产品，稳定性及性能都比家用级的好很多。无线网络全部采用的无线AP进行网络覆盖，通过POE交换机直接用网线供电，安装在吊顶内或空调检修口处，通过AC无线控制器可以统一管理无线AP，实现网络的漫游功能，稳定性也非常高。

东芝空调预付费网关智能家居系统的主要子系统有：家居布线系统、家庭网络系统、智能家居集成控制管理系统、家居照明控制系统、住宅安防系统，这些是智能家居配置的必备系统，还有家庭影音系统、家庭环境控制系统，家庭门窗窗帘自动控制系统、家庭宠物喂养控制系统、家庭智能单品电器等是智能家居系统配置的可选系统。

、智能家居系统功能解说

本方案针对别墅三层智能家居系统规划有可视对讲门禁系统、远程访问控制系统、定时控制系统、远程监控及安防报警系统、灯光控制系统、家电控制系统等六大子系统。以下针对各系统作系统功能组成说明：

(一) 、可视对讲门禁系统

访客来访，您在家时的情境

(1)访客可直接透过别墅门口机呼叫室内机做可视对讲，确认访客身份开门。

(2)当呼叫时，您不在室内主机旁，您不用再急急忙忙地跑到对讲管理主机接听，只要拿起家用的电信分机即可与来访客人对讲/开门。

(3)您也可以使用室内对讲分机，做访客呼叫对讲/开门。

(4)您也可以拿起的遥控器控制开门。

访客来访，您不在家时的情境

(1)当您外出时，可于智能控制管理主机设定外出转接，当客人来访时，系统会作呼叫转移，您可以用与来访客作对讲。

(2)若是您的家人忘了带锁匙时，可直接于上透过3G网络做远程控制开门。或者使用短消息发送关键词密码方式，经系统辨识确认后，也可以开门。

(3)当您外出时，可于智能控制管理主机设定外出转接，当客人来访时，系统会作呼叫转移，您可以直接用与门口访客做对讲。

主人回到家时的情境

(1)主人回家时，可直接在门口机使用密码/感应卡等方式做开门，或透过指纹锁作指纹辨识后开门。

(2)主人回家时，透过门口机可做身分识别，做不同的欢迎回家情景模式，如播放不同类型的背景音乐；连动不同的场景模式作灯光照明等。

(3)您也可以安装人脸辨识设备做身分辨识后开门，让重要的门禁系统更加安全与智慧。此外，更可以依身分做进门后的各种不同场景模式，如：结合背景音乐做不同的音乐拨放、开灯、开电视、控制智能插座等等，让居家生活更佳个性化。

(二) 、远程访问控制系统

透过手持装置APP软件做远程控制

使用iPad、iPhone、安卓等智能透过APP软件的安装，即可透过4G网络在软件平台上做居家智能设备的远程控制。

透过Web网页浏览做远程控制

任何品牌均可通过Web网页(Internet)访问，达到居家智能设备的远程控制。

透过发送短消息做远程控制

在网络不及之处，您也可以使用发送短消息关键词方式作居家智能设备的远程控制。让您的居家生活控制，更多层地便利，无所不在的远程控制服务。

本智能家居系统所有的开关设备均具有实时双向反馈功能，您可以直接从上实时看到家里的开关设备状态，包括灯光、窗帘、空调、电视、多媒体等设备状态。

(三) 、灯光定时控制系统

时段管控系统

(1)任何的智能灯光控制开关皆能实现排定时段控管灯具的开或关，例如：地下室等区域在晚上10点到早上六点间，禁止该灯具的开或关等功能，因此在此时段内，任何人便无法透过灯控开关做开或关的功能。

(2)每一智能灯光开关皆能支持两个时段的控管功能。

定时控制系统

可选择设定时段内的定时控制功能(同时设定起始时间及结束时间)，或单点时段(仅设定起始时间不设定结束时间)

(1)任何智能开关设备能实现排定各单元的时程控制，如：早上8点开窗帘，晚上10点关窗帘等。

(2)例如客厅的灯在晚上六点后就自动开启，关灯时则需要手动关灯或使用场景开关做官灯。

(3)设定时段让地暖、新风系统做定时运作，让您回到家即可享受温暖舒适的家居生活。

受控传感器控制系统

(1)可设定开关设备受控于传感器做动作，例如：在某一时段内，受各式传感器的管控，如：照度计的管控，白天照度足够时，禁止作开灯动作，照度不足时，才可做开灯动作。

(2)在楼梯间/卫生间/更衣室区域，均设有红外线感应灯设置，进入感应区触发红外线人体感应器后做照明, 再延迟关闭。须长时间使用灯光时，只要长按开关键，灯光就会常亮，不再受到人体感应器的控制而关灯，再按下开关按键将灯关闭，又会回复到原有的感应设置。

(四) 、远程监控安防报警系统

远程监控系统

在重要区域或需远程监控点，可设置高清百万像素网络红外线摄像机进行远程监控，主人可随时查看居家状况，其可设定多方位自动巡航，实现告警拍照和告警录像存储，支持移动侦测、报警输出抓拍，E- mail邮件传送抓拍图片报警，并配合系统传送短消息至告警。

安防报警系统

本系统于对外门户：如车库内安装红外摄像头、对外门口安装门磁/窗磁、厨房安装可燃气体探测器及烟雾探测器、在各卫生间内及长辈房床头安装紧急求救按钮，作为居家安全防护系统。

(1)智能管理主机可提供各式的安防设定与报警，如：紧急求救、火警、外漏、大门、后门、门窗等安防设定。

(2)本系统的可搭配1DI/1DO多功能应用控制模块作为各种传感器的安防回路设置，回路数目不受限制。

(3)警情发生时主机会主动发送短消息通知业主，可设定达4组传送手号，达到多报齐发等功能。

(4)安防报警时，可搭配设定灯控开关作灯光闪烁作报警。

(5)外漏探测器侦测到外漏时，系统可以透过机械手臂控制阀自动关闭燃气管道阀，.甚至可以设情景模式：(1)外出模式时，直接将燃气管道阀关闭；(2)居家模式时，自动打开燃气管道阀；(3)淋浴模式时，自动打开燃气管道阀，设定1小时候自动关掉燃气管道阀；(4)烹饪模式，自动打开燃气管道阀，设定2小时候自动关掉燃气管道阀；(5)睡眠模式，自动关掉燃气管道阀。以上诸多设计，主要在于让生活更安全便利。

(五)灯光控制系统

在灯光控制系统上，各智能灯控开关均可受控于传感器作动作。对此作别墅内重要区域灯光控制功能说明如下：

1.定时控制设置：

设定别墅花园、入堂门口灯具，定时于入夜后自动开启，及自动关闭的时程控制。

2.感应灯光设置：

(1)在楼梯间及卫生间，设置感应灯装置，实现人来灯亮，人去灯灭等功能。

(2)在衣帽间内，设置感应灯装置，让主人进房时，能自动开灯，不用摸黑进房。

3.调光灯控开关：

(1)在餐厅等区域设置调光灯具配合调光开关，可以作不同用餐场景模式的灯光照明，营造场景气氛。如：宴客模式、烛光晚餐模式等。

(2)在客厅、主人房等区域设置调光开关，可以作不同餐场模式的灯光照明，营造场景气氛。如：会客模式、卧房的浪漫模式等。

4.场景模式开关：

(1)在各层楼设置场景开关，可以作该层楼的灯具群开／群关等功能。

(2)在客厅、餐厅、卧房、影音室等处，可以作不同的场景模式控制居家的灯光、空调、电视、多媒体等场景状态控制。例如：客厅的会客模式、餐厅的用餐模式、卧房的睡眠模式、影音室的剧院模式等。

5.自动学习场景模式开关(选配)：

(1)传统的智能家居系统都是预先设定好场景模式，一旦定案后，业主就无法再依需求自行再作更改。

(2)本系统可提供设置市场上功能强的”自动学习场景模式开关”，业主可依需要自定场景模式，业主只要长按开关键时，就会起动自学功能，业主只要针对家里各式开关设备，开开关关，系统会自动记忆开关设备的后开或关状态。

6.东芝空调预付费网关智能居家场景遥控器

(1)居家只要透过一只东芝空调预付费网关智能居家场景遥控器就可以开启任一场景模式，作各式灯光、空调、窗帘、家电、多媒体系统等控制。

(2)智能居家场景遥控器为RF射频没有方向限制，使用方便，操控更灵活。