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未来智能生活 篇三：智能家居设计师如何打造全屋智能-智能别墅案例
2023-09-22 17:12:11
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文章目录：
项目概况
系统介绍
设计施工
安装调试
交付试运行
项目总结
GIRA KNX系统集成Apple Homekit智能家居别墅设计案例
1.项目概况
1.1 项目介绍
这套智能别墅的项目案例是在宁波, 通过前期的沟通,客户的需求也很明确: 智能家居系统使用德国进口的吉徕GIRA-KNX智能家居系统以及整合苹果的Homekit智能家居平台, 要求控制全宅的灯光,窗帘,暖通,门禁等系统, 使用GIRA的可视对讲系统以及配套的GIRA-G1中控屏实现全屋智能控制和可视对讲功能;
监控系统还是使用海康威视的方案,无线网络系统使用美国UBNT公司的UniFi无线WiFi解决方案,有线网络系统则是使用H3C的商用网络设备,后期客户需要自行增加软路由设备,这套网络系统也是非常灵活.
整套智能家居系统既可以使用GIRA原厂的Gira Smart Home 软件APP进行控制也可以使用苹果的‘家庭APP’集成到Homekit系统进行控制,本地控制使用了GIRA的KNX智能温控面板, 一块面板集成控制了灯光/窗帘/空调/地暖/场景的控制,使得房间墙面非常干净整洁,是极简主义者的福音.
1.2项目流程
很多客户向我咨询做智能家居时，对整个项目的流程都不太清楚，根据我十多年做项目的经验总结了一下整个智能家居工程的施工流程，方便客户整体把握整个装修工程的进度安排以及了解智能家居的各个施工环节以及流程。
2.系统介绍
我们这套智能别墅案例设计使用了以下这些系统,简单做一下介绍:
2.1智能系统介绍
a.智能照明系统 (包含灯光场景，灯具调光，智能插座控制，德国GIRA KNX智能系统)
b.智能遮阳系统 (包含电动窗帘，电动卷帘控制，德国GIRA KNX智能系统)
c.智能温控系统 (包含水机中央空调，地暖控制，德国GIRA KNX智能系统)
d.对讲门禁系统 (包含可视对讲系统以及车库门控制，德国GIRA DCS对讲系统)
e.安防监控系统 (包含高清视频监控系统，中国Hikvision监控系统)
f.无线网络系统 (包含无线WiFi覆盖以及基础网络系统，美国UBNT & 中国H3C网络系统)
KNX智能系统
KNX 系统是一套针对楼宇控制技术的智能化解决方案.
KNX系统是全球唯一的,开放式的住宅和楼宇自动化控制的国际标准.
KNX 组织全球拥有 500 多个会员，占欧洲销售的住宅和楼宇控制设备的 80% 以上.
包括施耐德、博世、西门子和 GIRA 在内的数百家制造商已根据该标准发布了解决方案.
通过 KNX 系统可轻松控制照明、百叶窗、暖通设备或音响设备并实现自动化控制,智能方案可显著提高居住舒适度，同时提高安全性并降低能源成本——住宅和办公楼均适用。
GIRA吉徕的公司历史可以追溯到 1905 年，在总部德国拉德福姆瓦尔德的生产制造已有100多年的历史,是业内领先且知名的开关面板供应商,也是KNX智能设备的专业厂商.
a.智能照明系统
KNX系统控制了家里的包括灯光，空调，地暖，窗帘，车库门等所有设备，每层有一个智能配电箱，每层需要控制的灯光回路的控制线全部引入智能配电箱的控制模块上，各个区域的智能控制面板以及感应器等设备通过KNX总线（弱电信号线）也连接到智能配电箱的控制模块上，所有楼层配电箱再通过KNX总线连接在一起，就组成了整个住宅的KNX总线智能系统.
智能照明系统的灯具不仅可以开关控制(灯光的开闭),还可以调光控制(灯光的明暗), 最近还有可以调色温的双色温驱动控制器, 在一些主要的生活空间(比如客厅,卧室等)设计一些调光灯具,可以大大增加房间舒适性, 现在主流的调光方式有三种: 1.可控硅调光 2.1-10V调光 3. DALI调光, 各种调光方式控制的灯具必须使用配套的调光驱动,而且布线方式也不一样,我们这套案例使用的是布线最简单的可控硅调光.
b.智能遮阳系统
智能遮阳系统主要控制家里的电动窗帘,电动百叶以及电动卷帘这类的遮阳产品,有些高端的电动门窗也都可以集成控制, 像是电动百叶使用的是DC24V的直流电机,我们可配套相应的直流窗帘模块集成控制.当然不同类型的电动窗帘电机控制原理也都不同,现在主流的窗帘电机控制方式有三种: 1. 直接交流电(或直流电)控制电机 2. 通过内置的干结点信号控制 3. 使用内置的485信号控制. 我们这套案例使用的是直接交流电控制窗帘电机的方案.
c.智能温控系统
智能温控系统主要为房屋提供恒温的控制,分为地暖控制(制热)和空调控制(制冷),用户在不同季节通过智能温控面板设定好想要的舒适温度后, KNX温控系统可以自动判断当前的温度,在夏季时启动空调制冷并保持室内21度(设定的舒适温度)的恒温,在冬季时启动地暖的制热并保持室内23度(设定的舒适温度)的恒温.
在冬季即使您需要外出关闭了房间的温控系统, 系统也不会完全关闭而是启动防冻保护模式,使地暖的水温控制在7度以上以避免冻坏管道或水箱.
对地暖进行自动温度控制，温控面板可根据室内实际温度和设定温度的温差，自动控制地暖电热阀的开启或关闭，使住宅内保持恒温。
根据不同的空调系统选用不同的控制方案，国内一般就两种中央空调系统，一种是类似大金的VRV中央氟系统空调，一种是类似约克,特灵的风机盘管式的水系统空调。
这户采用的是水系统空调，所以设计方案使用KNX风机盘管模块控制空调的风机盘管内机.
家用空调的风机盘管系统一般都是2管制的系统,除了需要控制盘管的阀门,还要控制风机的档位, 现在主流的风机盘管风机有两种类型: 1. 传统的强电控制3档风速交流电机 2.新型的1-10V无极变速直流电机 . 我们这套案例业主使用的是传统3档风速交流电机空调.
d.对讲门禁系统
对讲门禁系统使用了吉徕原厂的 Gira G1 控制屏与 Gira DCS-IP 网关及配备彩色摄像机的 Gira System 106门口机联用. 门铃响起时, 显示屏中便会自动显示摄像机画面.手指点击便可启动对讲通信,开门或接通入口区域照明. 多台Gira G1 之间或与其他 Gira室内机可以进行语音通话.
模块化设计的 Gira System 106 可以根据您的要求配置对讲系统,它涵盖了门铃、摄像头、铭牌、入口门牌号等所有基本功能. 最基础的版本包括一个带有集成呼叫按钮的免提系统、一个高品质麦克风和一个防风雨扬声器. 还可以将指纹模块集成到 Gira System 106 门口站,用于安全开门，无需钥匙，只需指纹.
e.安防监控系统
安防监控系统通过各个重要点位的网络高清摄像头实现整个住宅别墅的安全监视防范，通过NVR录像机的画面设置移动侦测报警可以实时推送报警信息至手机APP , 弱电机柜的监控显示器或是智能手机可以随时查看监控画面，并且可以实时录像。
f.无线网络系统
无线网络系统采用的是UniFi无线网络方案,每个主要房间都安装了无线AP, 实现了全屋的WiFi覆盖.所有有线和无线网络均采用Cat6类标准的网线, 房间内的有线网络接入H3C的千兆接入交换机, 无线AP的网络接入UniFi的PoE交换机,由UniFi控制器统一管理, 路由器采用了H3C的企业级路由器,保证了网络的稳定可靠.
2.2 智能系统架构
把整个智能家居系统的架构通过图表展示出来. KNX系统是底层的控制系统,通过有线系统连接,可以非常稳定的独立运行, Homekit以及Gira Smart Home是用户层的控制系统,用户可以通过App控制底层的KNX设备,即使网络或是App系统出现问题,也不会影响KNX系统本地的控制运行,而且KNX系统本身的开放性,兼容性非常强,未来升级更先进的智能家居平台( 比如Matter )也是非常容易的事情.
3.设计施工
3.1 系统设计
根据客户的需求以及装修图纸，我们设计了全套的智能弱电施工图纸，包含智能面板点位图，智能灯光回路图，窗帘布线图，暖通布线图，弱电系统布线图以及智能弱电系统图，现场的施工人员以我们提供的智能弱电施工图进行布线施工.
▲上图为智能弱电系统结构图，清楚的说明了整个智能弱电系统的各个子系统如何放线，系统的拓扑结构如何，方便现场施工人员理解整个智能家居系统的架构；
▲上图为智能面板点位图，在图纸上标注了负一层各个智能面板，感应器以及配电箱的位置，每块面板的按键功能说明,还有KNX总线的走线情况，以及施工放线的注意细节和施工要点；在车库以及入户门厅都设计了智能感应器，夜间开车回家，车库的灯自动感应亮起，进入室内门厅的感应器会自动把门厅的灯开启，在进门的右边设计了一个带回家，离家等场景的6键智能面板.
▲上图为暖通系统布线图，图纸上表示出每层的各台空调内机以及地暖分水器的布线方式,以及预留的新风控制信号线.智能配电箱和弱电机柜之前也需要预留网线和KNX总线.
▲上图为弱电点位图,在图纸上标注了负一层的无线AP点位，监控点位，车库门控制点位,以及弱电机柜的布线施工细节与要点，车库门接入系统后方便业主使用智能开关或是APP控制.
3.2 布线施工
▲入场装修施工前，与电工进行现场施工放线交底，结合现场实际情况确定施工细节以及修订更新施工图纸，重新确定强弱电箱的位置，并与其他设备厂商比如空调,地暖等厂家进行现场沟通，确定最终的控制方案及技术对接等事宜；
▲装修公司施工放线的过程中到现场检查，主要查看灯光回路的线路，智能面板的点位，暖通系统的线路是否按照图纸要求敷设到位，以及解决电工施工过程中碰到的问题；
▲图中预埋的是欧标80底盒，因为我们采用的是德国进口的GIRA的智能面板，所以必须使用欧标的80底盒，底盒里的绿色线是KNX智能总线，通过这条总线把所有的面板串联起来，最后接到智能配电箱里；
▲室外庭院预留的无线AP以及监控的网线，所有房间的无线AP网线全部单独引入地下室的弱电机房，室内的无线AP一般都是跟随房间的空调检修口放置；
▲智能配电箱需要提前设计尺寸以及预埋安装，所有智能控制的灯光回路，插座回路，空调，地暖，窗帘的控制线全部引入本层的智能电箱，普通的插座及配电断路器以及智能控制模块全部统一放在智能电箱里；
4.安装调试
4.1弱电设备安装
▲房子的四周以及车库，庭院都安装了高清视频监控，监控摄像头全部采用网线PoE供电，摄像头内置红外线日夜转换功能，黑天也能清晰的拍摄录像，设置在车库以及出入口处的监控可以全程录像，方便随时查看人员进出情况；
▲全套的UniFi 无线网络套件，包含室内吸顶AP，室外壁装AP，PoE交换机以及AC控制器，这套无线网络系统全部由AC控制器管理，所以前端的路由器后期更换为软路由也完全不影响整个无线网络的运行；
▲弱电机柜放置在地下室的设备间里，家里所有的弱电网络线全部汇聚到这里，包括入户的电信光纤和有线电视网络，所有的网线全部都有线路标签方便后期维护。整个弱电机柜安装的设备有：监控显示器，海康NVR监控录像机，H3C企业路由器，H3C接入交换机，UniFi的PoE交换机，UniFi的AC控制器，以及门禁对讲的网关及电源设备；
4.2智能设备安装
▲安装智能面板前需要先安装面板耦合器，每块面板通过红黑的KNX总线串起来，黄白色的线作为备用线或是辅助供电线，面板的物理地址（1.1.59）需要与程序对应。欧标的面板都是采用模块化设计( 底座+边框+面板 ) 其中底座是通用的，边框和面板可以选择不同的材质或颜色，所以一块面板订货最少要订3个配件；
▲安装好智能面板按键底座后就可以编程调试了，等后期做完保洁，再把面板自带的临时透明保护盖去掉，安装上订购的黑色边框和面板按键就OK了，不得不佩服德国制造的严谨。
▲门厅入口处以及每层楼梯口都设计安装了人体感应器，感应器自带光线感应，当光线够暗时且有人出入时自动打开门厅或楼梯灯，延时过后可自动关闭；根据不同区域的感应需求，分为吸顶安装和墙壁安装两种，壁装的感应器主要是可以控制探测方向及角度，避免不必要的人体走动干扰；
▲安装电动窗帘轨道，如果需要纱帘和布帘都安装电动的话，窗帘盒的宽度最少需要预留200mm，尺寸太小的话后期纱帘和布帘间距太近容易摩擦卡住。控制窗帘电机的信号线直接在智能模块端供电以及控制信号，所以窗帘盒这边没有预留电源插座；
▲空调和地暖模块的安装接线，与暖通厂家沟通好空调与地暖的接线顺序后，就可以把控制线接到智能空调和地暖模块上测试了，空调就是控制风机的三档风速和阀门，地暖控制分水器的阀门，手动控制成功的话就可以接入电脑编程调试了；
▲每个KNX智能设备都有一份几十到100多页的产品技术资料，如果是进口设备的话资料全部是英文的，专业的技术人员都要仔细阅读过才能了解设备详细的功能参数及使用方法；
▲灯光及窗帘的控制线路需要按照图纸的标号接入一一对应的控制模块上，需要调光的灯具就接入KNX调光模块，不需要跳过的灯具就接入KNX开关模块，电动窗帘接入KNX窗帘模块，所有的控制线路都接好后，就可以开始编程调试控制程序了；
▲车库门电机也要接入智能系统，之前放线的时候预留了一根网线作为控制信号线，接入电机的控制电路以后，通过可视对讲门禁或是手机APP软件都可以控制开关门；
▲测试运行Gira DSC 可视对讲系统，之前没用过Gira的这套对讲系统，所以先把设备拿来测试研究一下，测试及使用无误后再到现场安装调试；
▲当本地的智能面板功能编程调试完毕后，开始集成调试GIRA Smart Home 和 APPLE Homekit 智能家居系统，GIRA Home 使用X1网关集成KNX系统到APP控制，提供支持Android和iOS 两个平台，Apple Home 使用第三方Pairot网关集成KNX系统到APP控制，支持苹果全系统平台（iPhone，iPad，Mac，Watch，HomePod，Siri语音）；
5.交付试运行
▲安装在门外的GIRA 对讲门口机（当时少了一颗螺丝所以临时用红色胶布固定一下），当门外有访客或是快递呼叫时，室内机可弹出视频画面并语音通话，主人确认后即可打开门锁（有些业主为了安全也可以不联动门锁，手动过来开锁）；
▲入户门厅处，顶部角落安装有吸顶感应器，傍晚回家开门时会自动打开门厅的照明，门边的智能面板自带彩色指示灯，绿色的按键是回家场景，红色的按键时离家场景，按下回家场景时会打开预设的公共及主要区域照明，人员离开几分钟过后人体感应器会自动关闭门厅的照明；
▲厨房顶部的射灯采用可调光的灯具，一个温馨的场景让灯光慢慢暗下来，做饭时也是非常享受，可调光的灯具采用软启动方式，灯是慢慢从暗变亮或是从亮变暗的，旁边墙面智能面板不仅可以控制灯光场景，还集成了空调地暖的温控功能，连旁边的卷帘也能一起控制；
▲这块GIRA G1控制屏位于餐厅边，可以控制家中所有的灯光，窗帘，温控，场景等功能，可作为可视对讲室内机使用，还可以控制Sonos音乐系统，功能十分强大；
▲整个客厅区域只有一块智能面板，墙面干净整洁，搭配极简的装修很合适，传统的客厅墙面最少有2块灯光面板，1块空调面板，1块地暖面板，有些还需要一个窗帘面板。智能面板上的功能也非常简单，日常/会客/电视/离开 几个场景一键切换，客厅的灯光也是可调光设计，不同的场景搭配不同的灯光明暗效果；
▲楼梯处安装智能感应器的一点细节，在这种房间交汇的区域（餐厅与梯厅）我们在设计的时候会设计使用壁装的感应器，壁装感应器的好处是可以灵活控制感应区域，我们使用者肯定不希望路过餐厅的时候楼梯的灯被感应亮了，而是希望真正进入梯厅区域的时候感应亮灯，如果在此处设计一个吸顶感应器，那么它的感应范围很大（360º覆盖），很难精准控制感应区域，而使用壁装感应器，原厂配有遮盖，如果位置设计合理，那么使用起来就很人性化；
▲当业主走到卧室门口准备回屋休息时，楼梯厅的智能面板设计了一个很实用的功能，就是可以一键把楼下公共区域（地下室区域，一层客厅，餐厅，梯厅等）的照明，空调全部关闭的功能，在智能面板的对面也设计有一个壁装感应器，人来灯亮，人走灯灭；
▲进入卧室门边的智能温控面板集成了房间里所有控制（灯光，温控，窗帘，场景），卧室门口的全关功能可以把卧室卫生间内的灯一起关闭，夏天打开恒温开关自动制冷并保持设定舒适温度，冬天打开恒温开关自动制热并保持设定舒适温度，使用起来非常简单。每个房间的无线AP都隐藏在空调风口内，不影响室内美观；
▲卧室床头采用智能复位面板与插座连体的设计（与智能面板同系列的产品），设计的功能有电视模式，睡眠模式，起夜模式，床头灯控制，起夜模式只打开卧室与卫生间的小夜灯，非常柔和不刺眼，睡眠模式则关闭卧室及卫生间所有的灯光以及窗帘；
6.项目总结
我们这套智能家居别墅项目采用了GIRA-KNX智能系统作为底层的智能控制系统，配合有线连接的KNX智能模块和面板实现了快速且稳定的本地使用体验（相对于无线系统无任何延迟或是掉线等情况），加之KNX系统本身的开放协议标准可以与任何其他智能家居平台进行整合，我们集成了GIRA Smart Home 和 苹果 Apple Home两套智能家居平台，极大的扩展了用户使用体验，也结合了各个智能系统的优势（比如Apple 全平台的设备都可以控制家庭APP），如果是极客爱好者更是可以把整个家里的KNX系统接入Home Assistant系统或是升级到Matter平台，随时迎接未来万物互联的时代，使科技完美融合入传统的家居生活；
整套的别墅智能家居系统非常复杂，涉及强电，弱电，暖通等系统也非常多，我们专业的智能家居系统集成商在整个项目的设计和实施期间也投入了大量的时间与精力去处理项目过程中的各种问题，包括作为资深的智能家居设计师我们也需要大量的学习新的知识和产品并把我们的经验应用到项目中，最后使整个项目完美的实现了设计与使用要求，客户对此也很满意，我们也从这个项目中收获了更多的经验，把整个智能化项目的过程与经验写出来与大家分享，也希望能帮助各位理解智能家居的理念与具体的功能，使智能家居真正的满足使用需求，提高生活质量。
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