资源简介

普 通 高 中 教 科 书
《通用技术》选择性必修6：智能家居应用设计
第四章　 智能家居系统设计与实现
第 三 节 系统搭建与实现
教学设计
教学背景
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……
你是不是觉得这样的智能生活离我们还很遥远？
实现人民对美好生活的向往是我们现代化建设的出发点和落脚点。随着国家坚持把发展经济的着力点放在实体经济上，推进新型工业化，加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国的进程，我国的科学技术得到了高速的发展。这种带有科幻色彩的生活场景，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，这些就是同学们将在本书学习的内容——智能家居。
教学目标：
知识与技能目标:
1.以模拟住宅为平台，以家用电器及家电设备为主要控制对象，利用网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等搭建环保节能的智能家居系统，并进行操作和远程控制。
教学内容分析:
第一章从与同学们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。
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。
学情分析:
学生对智能家居产品设计设计和实现认识有限，他们需要学习有关智能家居产品设计的知识。
智能家居综合设计是整个项目实施的关键环节，需要整合用户需求分析、功能选项、设备选项、系统集成、数据采集、信息传输、施工实施等多方技术、方式、方法，从而达到满足用户智能家居生活需求的目的。
智能家居系统设计与实现的流程包括用户需求分析、功能设计、方案设计、方案优化、系统搭建实现等。
教学重难点:
以模拟住宅为平台，以家用电器及家电设备为主要控制对象，利用网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等搭建环保节能的智能家居系统，并进行操作和远程控制。
教学策略:
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。
教学准备:
展示用的图片、其他技术产品、多媒体课件。
教学过程:
情景导入:
老师：本节课我们学习《通用技术》选择性必修6：智能家居应用设计　第四章智能家居系统设计与实现 第 三 节 系统搭建与实现。
第三章已对简单智能照明系统的搭建进行了阐述，本节主要介绍简单智能电动窗帘、简单智能家电系统、简单智能安防报警系统等的搭建与实现。
一、智能电动窗帘的搭建与实现
对图4-6（参见教材P74）所示智能家居系统设计进行分解，智能电动窗帘系统如图4-7（参见教材P77）所示，系统需要用到的设备与材料清单如表4-6所示，实物如图4-8（参见教材P78）所示
表4-6 设备与材料清单
设备名称 数量 备注
电动窗帘遥控器 1个
电动窗帘电机 1个
路由器 1个 第三章方案2已使用
家居网关 1个 第三章方案2已使用
移动终端 1个 手机或平板电脑
网线、电源线 　1批
本次任务主要内容如表4-7所示。
表4-7 任务主要内容
工作任务 具体任务描述
设备安装 将窗帘电机与导轨等器件组装，并固定在实训架上
线路连接 为窗帘电机通电
设备调试 1. 将窗帘遥控器与电动窗帘对码 2. 将窗帘遥控器与家居网关及APP关联
1．设备安装与线路连接
（1）将窗帘杆顶部的安装码和侧面的安装码用螺丝固定，把窗帘杆安装在实训架上。
（2）将窗帘电机和主传动箱位置对接后，完成窗帘电机的安装，如图4-9（参见教材P78）所示。
（3）将窗帘遥控器的安装底板固定在实训架上，再将窗帘遥控器卡入安装底板。电动窗帘设备安装完成效果如图4-10（参见教材P78）所示。
2．设备调试
（1）为电动窗帘通电，给窗帘遥控器装上电池。
（2）将电动窗帘设备与遥控器对码。先用小号的螺丝刀顶住窗帘电机下方的对码孔，长按3秒直到对码指示灯变红（图4-11）（参见教材P79）；找到窗帘遥控器背面的对码按钮，用螺丝刀按下（图4-12）（参见教材P79）。对码成功后，用窗帘遥控器控制窗帘的开合，测试成功则表示对码成功，否则重复以上操作。
（3）在家居网关的APP上添加窗帘遥控及设置遥控属性（图4-13）（参见教材P79）。打开APP界面，向右滑动屏幕，点击“遥控”按钮，单击上方的“新建遥控”按钮，在新建遥控界面将遥控开关命名为“电动窗帘”，类型选择为“开关”，设备选择为对应的家居网关，选择对应的背景图片。
（4）进入按钮界面后，向左滑动窗口，进入按钮编辑模式。先删除默认的圆形开关按钮，然后分别添加三个方形按钮，可分别设置其背景图片为窗帘开启、窗帘闭合、窗帘暂停。
（5）单击“窗帘开启”按钮，在弹出的菜单中选择“学习”→“学习433M射频码”（图4-14）（参见教材P80），待家居网关的学习指示灯变红色后，将窗帘遥控对准家居网关设备，长按遥控面板的“开启窗帘”按钮，直到家居网关的红色指示灯熄灭，完成窗帘遥控器与家居网关的对码，如图4-15（参见教材P80）所示。“窗帘闭合”“窗帘暂停”按钮同理设置，并进行测试。
二、智能家电系统的搭建与实现
对图4-6（参见教材P74）所示智能家居系统设计进行分解，智能家电系统如图4-16（参见教材P81）所示，系统需要用到的设备与材料清单如表4-8所示。
表4-8 设备与材料清单
设备名称 数量 备注
设备名称 数量 备注
红外线中继转发器 2个
电视机 1台
空调 1台
路由器 1个 第三章方案2已使用
家居网关 1个 第三章方案2已使用
移动终端 　1个 手机或平板电脑
本次任务主要内容如表4-9所示。
表4-9 任务主要内容
工作任务 具体任务描述
设备安装 将红外线中继转发器放在能与空调、电视机通信的合适位置
设备调试 1. 在APP上添加红外线中继转发器 2. 使用APP通过红外线中继转发器学习如何控制空调和电视机
设备安装与调试
（1）为红外线中继转发器安装电池。
（2）进入家居网关APP界面，向左滑动界面，点击“我的设备”，并选择“添加设备”，选择“物联中继”。用竹签按下对接空调的红外线中继转发器的复位键，当红外线中继转发器的蓝灯闪烁时按下APP的扫描键，完成设备的添加（图4-17）（参见教材P82）。重复本步骤完成对接电视机的红外线中继转发器的添加。
（3）将两个红外线中继转发器摆放到空调与电视机能接收到信号的位置，建议红外线中继转发器与接收信号设备间距离不超过3 m，安装位置可参考图4-18（参见教材P82）。
（4）在APP中添加“空调遥控”。在新建遥控界面中分别填入参数，如名称（空调）、类型（空调码库）、设备（选择空调对应的红外线中继转发器）等；选择码库后，进入码库选择界面，选择空调对应的品牌，然后反复点击“测试下一个”直到空调控制成功为止，点击“下载”码库，完成空调的学习，如图4-19（参见教材P83）所示。
（5）在APP中添加电视机遥控，在新建遥控界面中分别填入参数，如名称（电视机）、类型（电视机、机顶盒）、设备（选择电视机对应的红外线中继转发器）。完成参数设置后进入电视机控制界面，单击其中的开关电视机按钮，选择“学习红外码”。待弹出学习界面后，将电视机遥控对准家居网关，并轻按遥控器中的开关按钮完成学习，如图4-20（参见教材P83）所示。其他的按钮学习方法与开关键学习方法相同。
（6）通过APP对空调和电视机进行控制测试。
三、智能安防报警系统的搭建与实现
对图4-6所示智能家居系统设计进行分解，智能安防报警系统如图4-21（参见教材P84）所示，系统需要用到的设备与材料清单如表4-10所示，实物如图4-22（参见教材P84）所示。
表4-10 设备与材料清单
设备名称 数量 备注
家庭型红外报警系统 1套 包括红外报警主机、红外探测器、警笛等设备
IP摄像头 1个
家居网关 1个 第三章方案2已使用
路由器 1个 第三章方案2已使用
移动终端 1个
工具及耗材 1批
本次任务主要内容如表4-11所示。
表4-11 任务主要内容
工作任务 具体任务描述
设备安装 将报警主机、红外探测器、IP摄像头安装在实训架上
线路连接 为报警主机、红外探测器、IP摄像头通电
设备调试 1. 在APP中创建设防、解防相关界面 2. 为设防、解防等相关功能“学习”编码 3. 实现在APP中添加摄像头、查看监控视频
知识窗
网络摄像头，又称IP摄像头，是一种结合传统摄像头与网络技术所产生的新一代摄像头。网络摄像头对比模拟摄像头具有很多优势（表4-12），网络摄像头除了具备一般传统摄像头所有的图像捕捉功能外，机内还内置了数字化压缩控制器和基于WEB的操作系统，使得视频数据经压缩加密后，通过局域网、互联网或无线网络送至终端用户。远端用户可在计算机上使用标准的网络浏览器，根据网络摄像头的IP地址，对网络摄像头进行访问，实时监控目标现场的情况，并可对图像资料实时编辑和存储，同时还可以控制摄像头的云台和镜头，进行全方位的监控。
表4-12 网络摄像头和模拟摄像头对比
比较参数 网络摄像头 模拟摄像头
图像 网络摄像头可以达到100万、200万以上像素图像的输出。如1 080P百万高清网络摄像头，内置100万像素CMOS传感器，支持高达1 080P的高清分辨率 主要以720P的40万像素为主
整合方式 网络摄像头内置操作系统。使用任何一台计算机上的标准WEB浏览器，都能够管理和查看图像，并且可以和多画面的管理软件共用，实现多路监控，路数不受限制，不增加硬件的成本 模拟摄像头要与硬盘录像机相连，其路数有一定的限制。硬盘录像机接满后，再增加摄像头还要增加硬件的成本
存储方式 网络摄像头可将图像资料存储在远程的硬盘上，易于搜寻，易于存储，不会被破坏。网络摄像头还支持内置SD卡 录像资料只能本地存储，也不能远程查看
安装方式 只需将网络摄像头连接到最近的网络，并分配一个IP地址就可以。它可以利用现有的网络作为传输平台，不用再去布线 将同轴电缆连接到每一个摄像头，并连接到控制平台。每增加一路摄像都要重新布线，并且没有现成的网络可以利用
管理方式 可以进行远程管理，如录像设置、云台控制、报警设置、双向对讲、升级管理等 只能本地观看图像，进行本地管理
1．设备安装和固定
（1）将红外报警主机用螺丝固定在实训架上，用螺丝固定好红外探测器的支架，并将红外探测器安装在支架上；将报警扬声器用扎带固定在实训架上，将扬声器的线缆插头插入红外报警主机背面的“警笛”接口，如图4-23（参见教材P86）所示。
（2）用螺丝固定网络摄像头的支架，并将摄像头安装在支架上，然后为摄像头、红外报警主机通电，用网线连接IP摄像头至路由器，如图4-24（参见教材P86）所示。
2．红外报警器调试
（1）运行家居网关APP，在主界面中向右滑动屏幕，在弹出的菜单下方选择“遥控”，然后单击菜单上方的添加遥控按钮“+”。
（2）在新建遥控界面将遥控开关命名为“安防监控”，类型选择为“开关”，设备选择为对应的家居网关。
（3）进入按钮界面后，向左滑动窗口，进入按钮编辑模式。分别添加两个开关按钮，并命名为“设防”“解防”。
①单击“设防”按钮，在弹出的菜单中选择“学习”→“学习315M射频码”。
②待家居网关的学习指示灯变红色后，将红外报警遥控对着家居网关，长按遥控面板上的“设防”按钮，直到家居网关的指示灯熄灭。
③“解防”按钮学习操作过程与“设防”按钮相同。
（4）通过家居网关APP，测试红外报警器的“设防”与“解防”功能。
3．网络摄像头调试
运行家居网关的APP，添加摄像头，如图4-25（参见教材P87）所示。向左滑动窗口，选择“摄像头”。在弹出的窗口中选择“新增摄像头”，在设备设置窗口中点击“搜索”找到设备，若找不到设备可通过扫描条码的方式解决。输入UID和密码（默认为admin）后点击“确定”，添加设备成功后，即可查看摄像头的监控图像。
学习评价
　　　　　　　　　评价内容 评价方式
自评 互评 师评
掌握与用户进行智能家居设计沟通的方法，学会需求分析，制作用户需求表
能结合用户的需求及其家庭基本情况，学会智能家居的功能规划
掌握智能家居的设计原则，设计智能家居系统方案
能从不同的方向出发，对智能家居系统方案进行优化
能搭建简单的环保节能智能家居系统，并进行操作和远程控制
说明：A—优秀，B—良好，C—合格，D—待改进
通过本章的学习，你的核心素养得到了哪些发展？
板书设计
第四章 智能家居系统设计与实现
第 三 节 系统搭建与实现
一、智能电动窗帘的搭建与实现
二、智能家电系统的搭建与实现
三、智能安防报警系统的搭建与实现
1．设备安装和固定
2．红外报警器调试
3．网络摄像头调试
教学反思
通用技术
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
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
广东教育出版社
广东科技出版社

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