1、通用技术智能家居应用设计普通高中教科书定价：7.36元选择性必修选择性必修66广东教育出版社广东科技出版社广东教育出版社广东科技出版社批准文号：粤发改价格2017434号 举报电话：12315选择性必修6智能家居应用设计普 通 高 中 教 科 书主 编 刘琼发广东教育出版社广东科技出版社广 州图书在版编目（CIP）数据通用技术选择性必修6：智能家居应用设计刘琼发主编广州：广东教育出版社：广东科技出版社，2021.6（2021.12重印）普通高中教科书ISBN 978-7-5548-4127-3.通.刘.通用技术高中教材.G634.931中国版本图书馆CIP数据核字（2021）第114298号编
2、 写 单 位：广东教育出版社广东科技出版社主编：刘琼发副主编：李 榕 周卫星 朱美健 席春玲本 册 主 编：谢胜利 周卫星本册副主编：肖 明 毛润政编 写 人 员：凌星星 曹宏钦 朱志琦 刘 方出 版 人：朱文清责 任 编 辑：林 雁 李誉昌责 任 技 编：许伟斌装 帧 设 计：友间文化（广州市环市东路472号12-15楼）邮政编码：510075网址：http：/广东新华发行集团股份有限公司经销广州市彩源印刷有限公司（广州市黄埔区百合3路8号邮政编码：510700）890毫米1240毫米16开本6印张132 000字2021年6月第1版2021年12月第2次印刷 ISBN 978-7-5548
3、-4127-3定价：7.36元批准文号：粤发改价格2017434号举报电话：12315著作权所有请勿擅用本书制作各类出版物违者必究如有印装质量或内容质量问题，请与我社联系调换质量监督电话：020-87613102邮箱：gjs-购书咨询电话：020-87772438TONGYONG JISHU XUANZEXING BIXIU 6 ZHINENG JIAJU YINGYONG SHEJI 通用技术选择性必修6智能家居应用设计广东教育出版社广东科技出版社 出版前 言01清晨，天慢慢亮了，卧室自动响起轻柔的音乐把你唤醒；房间亮起柔和的灯光；智能卫浴会为你自动调整洗浴水温；智能厨房会为你自动烹饪早餐你
4、是不是觉得这样的智能生活离我们还很遥远？然而，在我们这个科技高速发展的时代，这种带有科幻色彩的生活场景，现在已经逐渐走进了人们的生活。小到智能电灯、智能门锁，大到智能卧室、智能厨房，各种各样的智能产品已经渐渐地融入了我们的生活中，这些就是同学们将在本书学习的内容智能家居。本书共四章。第一章从与学生生活密切相关的典型实例开始，通过调查、讨论等活动，使同学们了解智能家居的系统特征及技术标准，感悟智能科技应用对家庭生活方式的影响，形成亲近、运用智能科技的积极情感。第二章通过对物联网技术的技术构成、结构特征、技术标准及传感器的介绍，使同学们了解物联网通信标准在智能家居领域的应用，并通过简单的物联网系统
5、的设计，了解物联网的应用，理解智能家居与物联网的关联性。第三章通过实例，展示了各种智能家居产品，并让同学们亲历一个智能家居产品的设计过程，掌握简易智能家居产品的安装与调试，同时理解组网、通信和传感器等的原理和功能。02第四章是一个较为完整的智能家居的设计、优化与搭建过程，通过情景描述的方式，使同学们掌握与用户进行沟通的方法，并学会需求分析。通过本章的学习，同学们还会学到智能家居的设计原则及对方案进行优化的方法。本书始终强调实践，在书中设置了“讨论”“分析”“思考”“知识窗”等栏目。这些栏目的设置，为同学们自主学习、合作学习和探究学习提供了方便。智能家居融合了物联网、人工智能、大数据、建筑材料、
6、自动控制等先进技术，意在创设一种智慧感知、协调控制、智能互联、方便快捷的家居生活环境。本书旨在带领同学们感受先进技术在家庭生活的运用，给同学们提供一个集通信、计算、控制等技术于一体的应用性学习窗口。第一章智能家居架构与功能01第一节 走进智能家居世界 02一、丰富多彩的智能家居生活 02二、智能家居与传统家居的比较 04第二节 智能家居的功能 05一、基本功能 05二、系统特性 06第三节智能家居的架构 09一、系统分类 09二、系统架构 10三、相关技术标准 11本章回顾与评价 15目 录01第二章智能家居与物联通信16第一节 认识物联网 17一、物联网的概念和特征 17二、物联网的体系结构
7、 18三、物联网与智能家居 21第二节 传感器介绍 23一、传感器工作原理 23二、温湿度传感器 25三、光传感器 27四、烟雾传感器 28第三节 简易物联网设计 30一、需求分析 30二、简易设计 31三、优化改进 33本章回顾与评价 34第三章智能家居简易产品设计35第一节 琳琅满目的智能家居产品 36一、智能家居互联网设备 37二、控制终端 39三、传感器 40四、受控设备 41第二节 产品方案设计 43一、可行性分析 43二、关键技术 44三、产品方案 45第三节 产品方案实现 46一、产品制作 46二、产品测试 59本章回顾与评价 6102第四章智能家居系统设计与实现62第一节 确定
8、需求 63一、需求分析 63二、功能规划 65第二节 方案设计与优化 71一、方案设计 71二、方案优化 75第三节 系统搭建与实现 77一、智能电动窗帘的搭建与实现 77二、智能家电系统的搭建与实现 80三、智能安防报警系统的搭建与实现 83本章回顾与评价 8803随着科技的发展和人们对美好生活的向往，智能家居逐渐走入了我们的日常生活。在这一章中，我们将介绍智能家居的功能、特性以及与传统家居的不同，概述智能家居的架构和技术标准。目的是让同学们通过本章的学习，能对智能家居有初步的认识和体验，感受智能科技给我们生活方式带来的影响。智能家居架构与功能第一章02通用技术智能家居应用设计选 择 性 必
9、 修 第 一 节 走进智能家居世界学习目标 理解智能家居的含义。通过对比智能家居与传统家居的不同之处，感悟智能科技应用对家庭生活方式的影响，形成亲近、运用智能科技的积极情绪。一、丰富多彩的智能家居生活智能家居也叫智能住宅，在英文中常用Smart Home表示。智能家居是融合了物联网、人工智能、大数据处理、自动控制、计算机技术等先进技术的家居控制系统。一方面，智能家居能使用户以更方便的手段来管理家庭设备，如通过触摸屏、无线遥控器、手机、互联网或者语音识别技术控制家用设备，进行场景操作，使多个设备形成联动；另一方面，智能家居内的各种设备之间可以通信，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给
10、用户带来最大程度的智能、高效、便利、舒适与安全。案例智能家居生活的一天清晨，轻柔的音乐自动响起并逐步增大音量，窗帘自动地徐徐打开，清晨的第一缕阳光将你唤醒，新的一天开始了。进入卫生间洗漱，灯光及音乐自动开启。当你洗漱完毕，走出卫生间后，灯光及音乐自动关闭。进入厨房，咖啡已经煮好，面包已经加热完毕，边看新闻边享受早餐。用完早餐，开始准备出门去上班，走到家门口轻轻按随身的遥控器或玄关的智能面板“离家”场景键，离家模式启动。屋内所有灯光关闭，窗帘自动关闭，安防系统启动，你可以安心去上班了。中午在办公室，用手机或者电脑就可以查看家中的宠物，并能远程控制喂食器给它们喂食物，让你的宠物不再挨饿。下班回家的
11、路上，用手机把空调提前开启，环境监测系统根据环境数据，通过新风系统、空调、加湿器等设备自动调节房间环境。若是在冬天，可以用手机提前把暖气开启，同时把热水器启动。03第一章智能家居架构与功能1到家后，门厅灯感应开启，启动回家模式，感受适宜的温湿度及干净清新的空气，听着舒缓的背景音乐，客厅电动窗帘缓缓拉开，夜色美景尽在眼前。晚餐后，来到家庭影院，只需说出想看的频道，电视机就会自动打开并调整为相应的频道，灯光自动调节至合适的亮度，音响系统自动启动。夜晚10点半，你准备睡觉休息，轻按床头智能面板的“休息”场景键，开启睡眠模式。家里的其他灯都熄灭了，只留床头灯亮着；大门锁好，安防系统开始忠实地守卫你的家
12、园（图1-1）。图1-1 智能家居开启睡眠模式立即行动调查当地的智能家居体验中心，周末和家人一起体验智能家居生活。通过“智能家居生活的一天”的案例，我们可以看出，智能家居意在创设一种智慧感知、协调控制、智能互联、方便快捷的家庭居住环境，让家居生活更加智能、高效、便利、舒适和安全。放下窗帘，遮挡窗外的光线关闭所有灯光，只留下床头灯上床睡觉之前，锁好所有房门窗帘照明门锁04通用技术智能家居应用设计选 择 性 必 修 二、智能家居与传统家居的比较传统意义上一般认为智能家居只是带来生活品质的提升，其实智能家居正在改变这些观点，最显著的变化就是实用、方便、易整合。每一个家庭中都存在着各种电器，例如冰箱、
13、空调、电灯等，在传统家居里，它们一直都是独立工作的。从系统角度来看，它们都是零碎、混乱、无序，并不是一个有机的可组织的整体。作为家庭，面对这些杂乱无章的电器，人们耗费的时间成本、控制成本通常都是很高的。与传统家居生活相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，还能提供舒适、安全、高品位且宜人的家庭生活空间，而且将家居生活由原来的被动静止结构转变为具有能动性的智慧工具。能为我们提供全方位的信息交换功能，帮助家庭与外部保持信息交流通畅，优化人们的生活方式，辅助我们有效地安排时间，增强家居生活的安全性，降低能源的消耗。立即行动在表1-1中列出传统家居与智能家居生活的实现方式，比较它们的不同，并讨论智能家居
14、生活有什么优缺点。表1-1 不同家居生活实现方式的比较项目传统家居生活智能家居生活开、闭窗帘背景音乐播放照明控制咖啡机使用宠物喂食空调、热水器等电器控制家庭影院家居安防习 题1调查并搜集资料，有哪些家用智能产品可以帮助人们解决家居生活中的问题？2智能化家居产品一般费用比较高，因此有人认为这是高消费，是贪图享乐的行为，你怎么看待这种观点？05第一章智能家居架构与功能1第 二 节 智能家居的功能学习目标 认识智能家居系统的基本功能。了解智能家居系统的特性。一、基本功能一般来说，智能家居系统主要具有以下功能：智能照明控制；智能环境监测；智能家电控制；智能安防报警；智能门窗控制；智能背景音乐控制。根据
15、用户的不同需求，人们会选择不同的功能组合。随着人们对生活体验的个性化要求越来越高，家庭内部影音系统、家庭内部环境、医疗健康等需求也越来越高，智能家居也会在这些方面更多地满足人们的需求。立即行动1图1-2中列举了部分居家环境因素和家用设备，请你结合自己的生活经历，填写空白处后，将图中有关联的内容用线连接起来。温度空调居家环境家用设备 图1-2 居家环境因素和家用设备关联图2除了上面正文所列智能家居系统的6个基本功能以外，你觉得智能家居还需要有哪些功能呢？3通过互联网或图书馆等途径查阅资料，查找实现上述功能的智能家居产品，并填入表1-2中。06通用技术智能家居应用设计选 择 性 必 修 表1-2
16、智能家居产品及其功能相关的智能家居产品实现的功能二、系统特性智能家居系统具有以下特性：1安装简易性安装是否简单直接关系到智能家居系统的成本、可扩展性和易维护性。如智能开关、智能插座与普通的电源开关、插座规格一样，均按国际电工标准86式墙壁开关外形设计；单线（相线）智能开关不需接零线，不需对灯具等改动任何配件；双线智能开关则只需多布设一根零线到开关。普通电工只需看简单的说明书就可以迅速组装好整套智能家居系统。2操作灵活性智能家居的操作灵活性主要表现在：一是操作方式的多样化，可以用智能触摸屏控制，也可以用情景遥控器控制，还可以用手机或平板电脑控制；二是智能家居在任何时间、任何地点、任何情况下都可对室内外任何设备实现及时、全面地了解和控制。3服务便利性智能家居服务的便利性主要表现在智能家居能提供的服务项目与人们的日常生活息息相关，如照明控制、家电控制、温度控制、安防报警等。用户终端设备保持与互联网、物联网、无线宽带网的随时相连，为在家办公提供了方便。4功能扩展性智能家居的控制主机软件系统可在线升级，控制功能也可不断完善。除能实现智能照明控制、家电控制、安防报警、背景音乐、视频共享、门窗控制和