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智能家居系统平台连万家

2011-05-06 14:58:15 作者:www.cps.com.cn 责任编辑: yangchuncps 收藏本文
  智能家居平台犹如智能家居系统的“心脏”,通过它用户可以和多个子系统进行快速联通。近年来,随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现及不断改进,智能家居平台系统也有了长足的发展,迈入新台阶。   在智能家居系统平台中,各个子系统在脱离平台时能够独立运行,如楼宇对讲、家庭报警、各种电器控制、门禁、家庭娱乐等等。同时,各子系统在系统交互平台的管理下运行,平台能采集各个子系统的运行数据,实现系统的联动。

  智能家居平台犹如智能家居系统的“心脏”,通过它用户可以和多个子系统进行快速联通。近年来,随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现及不断改进,智能家居平台系统也有了长足的发展,迈入新台阶。


  在智能家居系统平台中,各个子系统在脱离平台时能够独立运行,如楼宇对讲、家庭报警、各种电器控制、门禁、家庭娱乐等等。同时,各子系统在系统交互平台的管理下运行,平台能采集各个子系统的运行数据,实现系统的联动。


  通常家庭需求的变化往往是前端设备的变化,智能家居系统平台能适应各种变化,如设备的品牌、功能、控制逻辑、操作习惯等,这将为丰富智能家居硬件产品和系统功能起到极大的推动作用。


  本期我们推荐几个优秀的智能家居系统构建方案,从系统搭建到平台设计,再到功能特点,这里一一展现,供读者参考运用。


  方案一:Bticino智能家居系统平台


  智能家居是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,是集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。与普通家居相比,智能家居不仅具有传统的居住功能,提供舒适安全,高品位且宜人的家庭生活空间,还由原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具,提供全方位的信息交换功能,帮助人们有效安排时间,增强家居生活的安全性,甚至为各种能源节约资金。


  智能家居可以定义为一个过程或者一个系统,利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术,将与家居生活相关的各种子系统有机结合在一起,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全、有效。


  智能家居系统平台就是利用计算机技术、微电子技术、通信技术,使智能家居建立在一个统一的平台上,并通过家庭智能终端及其系统软件进行统一操作与管理。


  一、家居智能系统平台的构成


  我们将智能家居系统平台的设备分成控制器、执行器及被控制设备三个部分。从使用功能的角度来说,我们可以将家居智能系统平台分为家庭安防系统、家居自动化系统、家庭网络通信等分支体系。


  1.家庭安防系统


  安全是居民对智能家居的首要要求。家庭安防系统主要包括访客可视对讲系统、防盗、防灾及求助报警系统、环境监测技术报警系统、监控系统等。


  (1)监控系统:业主可以对每个房间及室外出入口进行24小时监控录像和存储,从而实现对整个家庭安防环境的控制。通过Bticino智能家居系统平台,业主还可以使用手机或计算机远程访问家中任意一个摄像头,查看被控区域的图像。


  (2)报警系统:Bticino智能家居系统平台利用多种探测器构成立体的安全防范体系,业主可以选择自动或手动报警,及是否与管理中心联动。例如,业主可在各功能房中窗户安装有红外幕帘,入口走廊、楼梯、露台安装有人体红外感应器,并安装有烟感、瓦斯以及紧急报警按钮,业主通过密码或刷卡进行撤布防。当处于布防状态时,红外探头探测到家中有人走动,就会自动报警,除了通过蜂鸣器和语音等传统方式外,还可联动智能家居系统,打开灯光和背景音乐发出声音等方式进行本地报警;同时,报警信息报到物业管理中心。


  (3)可视对讲系统:业主及访客在小区大门口、楼梯口可于户内业主实现可视对讲及通话,业主可直接控制开启相应区域的门锁,层层把关。室内终端之间也可进行呼叫和对讲。业主与管理中心可实现双向通话,在第一时间与物业取得联系的同时,物业也将第一时间反馈业主的需求。


  一段时间以来,设计者往往将上述各子系统分散设计,独立管理。但对于生活起居的家庭空间来说,各子系统分散极易造成布线过多、过杂、终端操作设备过多,使用方式过多,不利于非专业人员的日常使用。在这种情况下,可以将可视对讲系统作为主要系统,以其独特的通讯、音频、视频传输平台,将其它安防子系统集成在一起,将各种探测前端联接到室内终端上,只在一个设备上进行操作,用户只需熟悉一个操作界面,信息也能传输到物业中心的同一软件上进行管理。


  这此情况下,可视对讲室内终端不仅需要具有传统的对将功能,还需要实现实现智能家居的各项功能。可视对讲室内终端就演化成作为智能家居系统平台的核心设备之一:家庭智能终端。例如,当访客使用可视对讲室外主机呼叫业主时,业主可以使用家庭智能终端接听呼叫,无需另设置室内分机。通过Bticino智能家居系统平台,业主还可以控制设定区域内的智能家居系统,通过背景音乐扬声器进行广播访客声音,或在电视机上接听呼叫。家庭智能终端可查看监控摄像头和布撤防防区。业主还可以通过使用软件定制的功能来控制智能家居系统中其他所有设备:如控制灯光及卷帘窗帘的开关、改变个别房间的温度和情景模式的实现等。


  2.家居自动化系统


  家居自动化是智能家居的一个非常重要的系统,是智能家居的核心之一,指利用电子技术,来集成或控制家中的电子电器产品或系统,例如:照明灯、电动门窗、咖啡炉、空调、热水器、电脑设备、保安系统、暖气及冷气系统、视讯及音响系统等。自动化系统采用集中或者分布式控制方式。


  例如,通过Bticino智能家居系统平台,业主可以在本地或通过网络远程控制方式控制家庭内部设备,使用户可以根据自己的生活习惯把家居生活变得更为舒适。业主可以对家中区域进行调光处理,营造温馨舒适的居家氛围:在父母房和父母房卫生间使用调光灯,可以防止老人在起夜时,忽然增亮的灯光对其眼睛产生刺激,影响后续的睡眠质量。在车库、走廊、楼梯等区域采用带有光感红外人体感应控制,方便公共区域的照明。业主还可以对家中的电动门窗进行多种方式的控制,如院门别墅小门口机呼叫后,通过分机打开电动院门和车库卷闸门。通过室外风力和温湿度传感器自动控制天窗。周一至周五早上7:00,系统可以自动打开指定卧室背景音乐。每个房间根据用户喜好可播放不同的声源,独立进行开关、音量和音源控制。系统会根据每个房间不同的设置,自动控制空调和新风系统,调节室内温度,改善空气质量。还可以对水、电、气的量进行实时监测,减少能源浪费。


  用户可以使用多种方式来控制自动化系统的众多功能:可以轻触一下按键就可以控制灯光的亮度,或者使用各种尺寸的触摸屏来操作,也可以坐在扶手椅子上通过遥控器和红外接收器来控制,还可以设置场景模式,将各种控制加以集成联动,如舒适模式--打开客厅的主要灯光设备,调光灯调至60%,温度调节到21℃,播放舒缓的背景音乐,并将音量调节到合适的大小。


  3.网络通信系统


  网络通信是智能家居集成系统的重要组成和支持部分,是家庭信息的交通枢纽。


  通过统一的网络通信平台,将网络与智能家居设备相连,实现家用电器的远程监控、故障远程诊断等功能。


  例如,通过Bticino智能家居系统平台,业主离家出差或外出度假,只需要一台能接入英特网的掌上电脑、移动电话或计算机,通过IE或其它的浏览器验证的身份证后,就可以实施灯光的开关、视频监控、启动和终止花园浇水系统,并控制门锁。或者当业主在家中时,也可利用手中的媒体播放器或平板电脑,如ipod或ipad来管理家中的设备。


  目前主流的智能家居组网方式有有线主机集中控制式、分布式现场总线式和分布式智能网关式等。这些组网方式再通过与互联网的连接实现家电的远程控制。


  有线主机集中控制是从控制中心引出多种控制与数据线,连接到住宅中所有需要实施控制或者获取数据的监控节点,但每个监控节点并不具备任何数据处理能力,只是单纯地完成对继电开关等电气设备的控制。


  分布式现场总线是将控制功能下放到各个现场节点,不需要一个中央控制单元来集中控制和操作,现场设备各自完成控制和通信任务。此类控制系统无需中央控制器,与家庭室内终端设备基本无关。


  分布式智能网关式,是要求现场设备均为智能化设备,控制与测量功能分布在现场节点中,不需要一个中央控制单元来集中管理和操作,由智能模块完成控制和数据采集任务。


  Bticino智能家居系统平台的采用分布式现场数字总线为主设计,辅以智能网关式和红外遥控的方式。系统采用2芯双绞线,所有设备通过2芯双绞线以星形或串形结构连接,连接不分极性,布线简单;2芯双绞线可同时传输电源信号、控制信号、音频信号和视频信号,并可实现多通道传输,互不干扰;含有丰富的外界通信接口如:RS232、USB、TCP/IP接口等。


  Bticino智能家居系统所采用的协议为具有自主知识产权的SCS BUS协议,该协议在欧洲现场总线控制领域具有较高的知名度,与EIB协议一样有着广泛的合作应用。该协议是一种开放式、数字化、多节点通信的控制系统网络,该协议具有通信效率高、报文短、实时性好、纠错能力强以及控制简单、扩展能力强等特点。可以与电脑及IP网络进行转换通信,节点数量可以自由扩展,支持各种总线联接方式,不受传输线材上的分布参数影响,最长传输距离在不加中继的情况下可达2Km。


  随着网络技术的普遍应用,网络家电的逐步成熟。智能家居的许多功能将融入到这些新产品中去。为此,Bticino系统平台采用基于TCP/IP的开放式网络协议Openwebnet,将其集成在智能网关中,可以和多种网络接口协议对接。客户也可以根据开源的Openwebnet来实现自定义的功能。


  网络通信还有一个功能就是通过家庭智能终端和物业管理中心的联网,来对住户发布信息,住户可通过家庭智能终端的交互界面选择物业管理公司提供的各种服务。


  科技以人为本。智能家居是按照用户的需求来发展的,同时为人们创造新的生活。随着技术的日益发展,市场的逐渐成熟,用户的更加关注,智能家居产业发展日益兴旺。智能家居系统平台是智能家居研究的主要内容之一。物联网兴起给智能家居发展带来的新机遇。随着RFID技术的兴起,传感技术与有线、无线宽带网及3G网络的融合,下一代互联网、云计算、电子支付等技术领域广泛合作和市场化运作,家居设备的存储、互发现和智能组网的能力大大提高,必将促进新一代基于物联网技术的智能家居系统平台的发展。如何根据信息技术的最新发展和用户需求的不断变化,在此方面作出更近一步的优化,以及针对不同的产品改进个性化设计等各个方面的应用研究还有很多的工作要做。


  二、智能家居系统平台功能设计


  盛行于欧美日等发达国家的智能家居,目前在我国亦逐渐进入居民的视野中。此前对于很多消费者而言,智能家居似乎还很陌生、很遥远,但是近两年来,在高端住宅示范单位、高交会、安防博览会等现场,市民已可亲身体验智能化的高科技所带来的舒适、体贴、便捷的家居生活。智能家居正以一种崭新的姿态服务于我们生活的方方面面。


  智能家居又称智能住宅,它是以住宅为平台,利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成,构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理系统,提升家居安全性、便利性、舒适性和艺术性,并实现环保节能的居住环境。小到楼梯、过道的红外自动感应电灯,大到体育馆、演播厅的集中控制系统,都不乏智能家居的身影。下面笔者从应用领域、电器种类、终端形式及远程控制四个方面谈谈智能家居的种类及功能。


  1.智能家居的应用领域


  智能家居可应用于家庭、酒店、酒吧、多功能宴会厅、体育馆、演播厅等主要领域,从生活起居到舞台灯光控制都可以控制自如。下面先以家庭为中心,展开家居控制给我们的生活带来的一部分体验。


  (1)家庭


  以居家生活一天为例,早晨,温馨的背景音乐代替闹钟由弱到强缓缓响起,在美妙的音乐中,一天的好心情油然而生;此时,电动窗帘慢慢打开,窗外明媚的阳光一缕缕洒进来,一下子让整个房间焕发生机;洗浴间的灯光悄然亮起,当主人走到镜子前,一旁的电子相册点亮屏幕向主人问好并播报当天的天气,天冷时会提醒主人多添衣物,天热时提醒注意防晒;走到厨房,微波炉中的面包已经热好、料理机中的牛奶也已经温好,就等着主人用餐啦。出门上班,轻按入户屏摸分机上的“离家”情景,家中所有电器自动关闭,电动窗户自动关上,家中防区自动布防,就连电梯都召唤到本层待命啦。身在办公室,不放心家中小孩,可用电脑登录家居网站监看家中的网络摄像头,家中的情景一目了然。出门在外,没人在家,手机响起,原来是有客人在家里的单元门口机呼叫,在手机上有视频可以看到来访者,此时摘机后可以对讲还可以为客人远程开门呢。下班回家路上,通过手机软件就能提前打开家里的空调,还可以预约电饭煲煮饭、电热煲汤炉熬汤呢。回到家门口,入户花园的灯光渐渐亮起,通过人脸识别自动打开家门,此时,入户分机将切换到“在家”情景模式,防区撤防,主要的灯光自动打开,新风系统启动,而空调及地暖早已经在路上就调节好了,回到家就可以吃饭啦。饭后想看看大片,坐在沙发上点击家居控制器上的“影院”模式,则大厅灯光会慢慢调暗、投影机打开、蓝光播放机自动播放影碟,而自己就品着咖啡享受震撼的音响视听吧。准备洗澡了,只需点击一旁iPad上的家居控制界面就可以给浴缸放水,水满后自动停止并在iPad上予以提示呢。入厕时,坐垫总是恒温的,一旁的音响系统还会自动播放美妙的音乐,人走后会自动冲厕。睡觉啦,点击床头小液晶屏的“就寝”模式,则所有家电将会关闭,窗帘缓缓收起,空调也会自动调到“睡眠”模式。就这样,一天过去了,智能家居服务于生活的每一个环节、每一个细节,让你在潜移默化中提升生活品质,享受生活带来的种种乐趣。


  (2)酒店


  可以在控制台集中控制所有客房的温度、湿度、地暖、新风、灯光、电源等设备,也可以在客房内的控制面板单独控制室内的各种电器,实现对酒店灯光环境、遮阳环境、温度环境的最佳一体化控制,除了提高酒店的服务素质,使客人有居家的感觉外,还要兼顾节能及自动控制,如在VIP房的卫生间设有SPA模式及梳洗模式。


  (3)酒吧


  酒吧主要是音响播放及灯光控制,其次就是温度控制及风机盘管控制。大厅的音响播放可与灯光控制联动,如:刚入夜,客人不多时,以悠扬的音乐为主,此时搭配昏暗而稳定的霓虹灯,跳热舞时,强劲音乐响起,搭配闪烁的射灯及旋转灯,而嘉宾表演时又配以聚光灯为主等。


  (4)多功能宴会厅


  主要是灯光联动,还要与投影及影音播放系统联动,当然,温湿度及换气控制也是不可少的。从常规来说,至少要有迎宾、主角登场、宴会中、影院、散会等时段的相应情景。


  (5)体育馆


  以集中控制为主,如果功能定位为可举行开闭幕式晚会、演唱会表演等,则灯光、灯饰、显示屏、音响、舞台、机动、排水、风机等主要系统的联动将要求体现智能的同时,其稳定性、可靠性也将是一个极大的考验。


  (6)演播厅


  这是变化最多的一个场合,换而言知,对灯光、音响、舞台、烟雾、荧幕等设备的联动情景不能固化,要能根据不同的要求而定义新的模式,让舞台的变化层出不穷,在观众的眼里永远光彩夺目。


  2.终端形式


  要控制家居,首先就要输入指令,也就是让智能家居系统帮你做什么,而输入终端有两种,一种是主动感应的,也就是传感器,俗称探头,另一种则是常见的控制模块,要手动操作才会执行控制。


  (1)传感器


  传感设备可分为射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、声控、视频监控、超声波、温湿及气体感应等几个种类,通过这些传感器,人体或特定的物体只要进入其感应范围,就可以被其检测到,然后将信号处理并传输到控制系统,控制系统根据已经定义好的动作控制相应的执行模块,最后由执行模块来控制相应的家居设备,从而实现了无须人手操作即可自动感应并控制,也就实现了智能控制。如下雨啦,下雨感应器会把指令发给控制系统,控制系统会让窗户控制器关闭窗户。


  (2)控制模块


  控制模块可分为对讲分机、无线遥控器、平板电脑、子控制模块、功能按钮、PDA、智能手机、集中控制系统等终端。对讲分机是楼宇对讲系统的户内分机,一般安装在入户门内的墙壁上,由于一个家庭可能有多个房间甚至多层,所以还可以在每层或每一个房间安装从分机,从而让用户在室内通过身边最近的分机来控制家居;尽管如此,分机多是有线的且固定在墙壁上,不能移动,给控制带来诸多不便,所以还可以通过专用的无线遥控器来补充,外形跟电视遥控器差不多,功能繁多的带有小液晶屏,几乎可以控制所有家居,简单的甚至就只有一个按钮;像iPad一样的平板电脑跟遥控器一样可以随意移动,但比遥控器更形象直观,因为它有一个大屏幕,可以显示家庭实景,而所有可以控制的家居就放置在实景画面里,引导式的操作让你无需查看说明书;此外,为了代替原有的普通开关,还有家居控制子模块可以选择,这些模块就跟我们普通的开关一样大小,但可以带有小液晶屏,那样就可以显示温湿度;为了照顾长者,在卫生间、床头等地方还可以安装特殊的功能按钮,以实现紧急求救、召唤等功能;另外,在PDA或智能手机上安装家居控制软件也可以实现家居控制,由于手机随身携带,从而让操作更灵活;最后当然就是集中控制系统,一般为电脑或服务器,应用于大型的公共场所。


  3.电器种类


  智能家居能控制的都是带电的设备,也就是电器,但是把家居经过改造,也可以把原本不能控制的家居变成可控制,如,窗户有电动窗户,窗帘有电动窗帘。因此,几乎家里的所有电器设备都可以连入家居控制系统,如:电灯、电风扇、空调、电视、DVD、插座、电饭煲、电动窗帘、电动窗户、电动门、地暖、新风系统、空气湿度调节器、天燃气阀门、水龙头阀门、水箱阀门、抽风机、音响、电冰箱、洗衣机、电梯等等,能实现对这些家居控制并不是最终目的,而实现联动控制,一键控制、随时随地控制、自动感应控制才是“智能”所在,如:


  (1)电灯


  采用红外感应,当人走近的时候自动点亮,当人走远的时候,慢慢调暗,直到熄灭,这样实现节能环保。


  (2)空调


  采用温度传感器,当天气热的时候,自动打开制冷功能,天气凉的时候可以打开制热功能。


  (3)电动窗户


  采用下雨传感器,当下雨时,会自动关闭窗户。


  (4)新风系统


  采用空气质量传感器,当空气质量优时,可以调低新风系统的转速或关闭;如果空气质量差,则启动新风系统或提高转速。


  (5)天燃气阀门


  采用毒气传感器,当检测到有燃气泄漏时,可以关闭天燃气阀门,同时还会启动报警系统,也可以联动新风系统,电动窗户等一起清除毒气。


  (6)水龙头阀门


  采用红外感应,当人手靠近水龙头,会自动打开电磁阀门而出水,离开后会自动关闭,自动冲厕的实现原理也差不多。


  (7)电梯


  通过智能控制系统的“离家”模式,或通过巧妙安装在入户花园出门处的红外感应器,一旦有人要出门,即自动召唤电梯,当人走到电梯口的时候,电梯已经在等候啦。


  (8)电动门


  无需钥匙,无需智能卡,也不需要指纹等接触感应,而是通过人脸识别系统,只要你走近大门,就会启动识别系统,如果是合法授权的主人,则可以自动开门请进,如果是“陌生人”,则无法开门,如果一直在门前徘徊,则会触发报警。


  此外,还可以在控制终端上加入医疗、电视直播、视频点播、订购消费、交费还款、社区服务等增值业务,让家居控制终端不仅仅限于实现家居控制。


  4.远程控制方式


  上文提到家庭内的控制终端种类繁多,但是,如果身在办公室、在朋友家、在酒店、在公共场所、在户外,甚至在国外,能否也能控制自己的家居呢?答案是肯定的,而且途径挺多。可以通过电话语音、电脑上网、手机短信、手机上网、手机软件等方式来实现远程控制。


  电话语音,无论是固定电话还是手机,只要能拨通家里或小区的家居控制语音网关,就可以通过语音提示一步一步实现家居控制。


  电脑上网,无论你在办公室、朋友家,还是在麦当劳,只要你能电脑上网,然后打开小区的家居控制网站,就可以一目了然、随心所欲地控制自己的家居,如果家里安装了网络摄像机,还可以通过视频实时看到家里的一切。


  手机短信,手指动两下,按照指定的格式发出家居控制指令到小区或家里的短信平台,就可以实现控制了。


  手机上网,跟电脑上网一样,但手机专用的wap网站更小巧、更快捷。


  手机软件,在智能手机上安装智能家居控制软件,手机就变成一个家居控制遥控器,通过3G或异地的WIFI接入Internet,就可以远程控制家居了,由于控制界面都已经安装在手机终端,所以这种方式是目前最理想、响应速度最快、最稳定、最便捷的一种远程控制方式。


  通过以上介绍,相信大家对家居控制并不陌生了,但是文字所表达的毕竟是抽象的,只有通过亲身体验才能够进一步认识智能家居给我们生活所带来的品质的提升,而你能体验到的家居控制未必有上文那么全面。但是,只要在生活的某一方面用好智能控制,它同样会让我们感动不已,最重要的是它能让我们从“被生活所累”转变成享受生活。


  三、AH8000数字化智能家居系统平台构建


  目前国内各种智能化系统和产品虽然很多,但系统间更多的是相互独立、集成度比较低、没有统一控制平台。目前已经有更多的智能家居厂商把重心放在了智能家居平台的研究上。近年来,随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现而不断改进,智能家居系统平台也有了长足的发展。这里就冠林智能家居系统平台中运用的技术以及实现的功能和读者进行分析和探讨。


  1.系统平台介绍

 
  AH8000数字化智能家居系统是冠林公司推出的全数字系统,系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、多媒体技术、数字技术以及无线技术等多种传输控制技术,不仅可以实现简单的家庭可视对讲、安防报警、门禁、信息发布等功能,同时还可以实现家电控制、流媒体控制等智能化控制功能。智能家居所涉及的这些技术的灵活运用,将家庭智能控制、信息交流及消费服务、小区安防监控等各个子系统有效地结合起来,既可实现本地化控制,又可通过电脑、电话、手机对家庭内相关设备进行远程控制。在传统“智能小区”的基础上实现了智能化管理向家庭的延伸,创造出高效、舒适、安全、便捷的个性化住宅空间。增强家居生活的安全性,甚至为各种能源费用节约资金。


  2.智能家居系统平台构建


  AH8000数字化智能家居系统平台是一个包括对讲、安防、信息、家电控制、家庭数字影音、Internet接入、Internet远程监控以及物业管理等的数字家居智能控制为一体的智能化家居管理控制综合平台,系统总平的传输主要采用当前最为普遍的TCP/IP传输方式;前端主控制设备(智能终端)采用海思HI3510多媒体芯片视频编解码解决方案,海思HI3510芯片是一款基于ARM9、DSP双处理器内核以及硬件加速引擎的高集成、可编程、支持MPEG-4及AVC/H.264等多协议的高性能通信媒体处理器。硬件上不仅要进一步提高产品的运行性能,同时还适应多种芯片解决方案;软件开发平台我们以Linux嵌入式操作系统作为开发平台,Linux嵌入式操作系统是一个多任务、多用户操作系统,同时,Linux嵌入式操作系统具有很强的兼容性,不仅很多的嵌入式设备都采用Linux系统,而且很多后端的服务器也都采用Linux操作系统,同时Linux操作系统最大的特点还在于它的开源性,这就使家居的很多控制子系统功能可以不断的增加,系统的处理能力也能得到保证。


  3.功能实现及采用的技术方案


  AH8000(2.0)数字化智能家居系统为住户提供了一个智能化管理的平台,它集成了多个领域子系统的功能。接下来重点对系统如何实现本地控制管理以及如何实现远程控制管理两种功能控制管理模式的实现过程所采用的技术方案进行分析:


  (1)本地控制管理功能模式技术解决方案


  本地控制管理功能,按照用户的使用率来讲,通常集中于可视楼宇对讲功能、家庭报警功能、家电控制功能以及多媒体控制功能等,首先我们了解一下这些主要功能如何实现。


  ①可视对讲功能


  在通讯控制方面,首先我们采用信令传输TCP/IP-UDP方式(UDP协议基本上是IP协议与上层协议的接口);若要进行流媒体实时传输,则采用RTP、RTCP等音频和视频的标准数据包格式传递技术;其次,音频编解码技术方案:音频编解码采用G.711A协议,同时支持唇音同步、回波抵消、噪声抑制、自动增益控制等音频处理功能,保证通话双方的语音质量;最后在视频编解码技术方案:我们选用H.264 Baseline标准通讯协议,编解码可以达到30fps@CIF;同时,在视频传输过程中,我们还对图像进行图像增加、缩放等功能调整,保证图像的清晰度。


  ②安防报警功能


  报警功能主要通过前端探测器及室内终端控制主机两大块组成。前端探测器的通讯技术选择性比较广,运用RF幅移键控(ASK)技术,ASK是一种被广泛使用在许多低频射频应用中的数字通信调制技术,它具备功耗低、性能稳定等特点;在遥控控制管理方面主要采用滚动码遥控技术,滚动码遥控技术具有可编程的密码字和序列数,同时具有跳变码、发送码、固定码等不同属性,而且它可以在传输代码之前用滚动码加密算法对原始代码进行非线性加密,从而产生高度保密的滚动码,使得每次传输的代码都是唯一的,绝不重复,使得捕捉和扫描跟踪的手段都难以凑效。由于滚动码编码方式,每次发送的码都不相同,所以具有高度安全性(传统固定码遥控极易被复制或扫描)。


  ③家电控制功能


  在通讯控制方面,选用TCP/IP以及RS485这两种常用通讯技术,这既可保证其稳定性,又可以保证其兼容性;同时在与家电控制输入单元之间的通讯方面,我们可以支持多种常用的通讯协议,比如:我们可以支持无需布线、只要有电线即可实现的X10电力载波技术;同时还可支持当前已成熟、稳定、规范的KNX/EIB欧洲总线技术等等;在实现功能控制上,我们采用WIFI无线网络传输和ZigBee无线传输等多种技术方案,这些技术方案的引用,将使功能应用更加灵活,用户操作起来也更加轻松自如……


  ④多媒体控制功能


  多媒体控制功能不仅可以通过图像捕获技术将捕获的图像,经过增强、压缩、缩放、降噪处理、存储等各种技术以及使用JPEG图像压缩算法,实现留影留言、电子拍照、电子相册等功能, 同时还可利用ACC、MP3、AMR、WAV、MP4等多种音频编码格式的解析、解码技术,实现室内终端具有播放MP3、MP4以及铃声设置等个性功能。为进一步提升室内终端机的多媒体控制功能效果,我们还采用高级视频解码技术,实现支持1080P的HDMI高清输出接口功能。


  家庭本地控制除上述具体功能实现的描述之外,还集成了很多的控制管理功能,比如通过NAT UDP穿透技术以及PSTN DTMF双音多频可实现电话功能,通过文件传输、多媒体播放技术,可以接收中心发来的图片、音乐等多媒体信息等便携E生活功能。


  (2)远程控制管理功能模式技术解决方案


  远程控制管理功能,主要是指用户可以通过电话、手机、电脑等通讯网络,实现对住户家居内的对讲、报警、家电等功能进行远程的控制与管理。要实现这些控制功能,必须有相对应的网络运营平台作为基础,通过PSTN、GSM、Internet等网络平台的支持,可以分别实现电话、手机、电脑的远程控制。接下来,将逐一对这三种不同方式的控制管理模式的实现原理及所采用的技术解决方案进行介绍:


  ①如何通过电话实现远程管理控制功能


  电话功能是基于所采用的PSTN公共交换电话网络,是一种全球语音通信电路交换网络。如今,除了使用者和本地电话总机之间的最后连接部分,公共交换电话网络在技术上已经实现了完全的数字化。当要实现智能家居系统与远程电话互联时,采用DTMF双音多频技术,可快速拨号给对方,然后通过NAT UDP穿透技术实现不同网络间(外网与内网)主动联接,UDP经过路由时会转换成路由的某个端口,然后用转换后的路由器端口通讯以获得连接成功,同时采用RTP、RTCP多媒体数据流传输协议实现时间信息流的同步。


  ②如何通过手机实现远程管理控制功能


  相比于电话的远程管理控制功能,手机的远程控制管理功能的覆盖面更广、适应性更强,而且所应用的技术也比较多。从手机的控制方式来说,可以分别通过SMS短信、手机WAP以及手机HTTP三种控制模式来实现远程控制功能。我们选用GSM网络做为运营平台的支持,三种控制模式的实现都具有其差异性。


  ·SMS短信控制功能,需要在小区建立一个管理服务器软件平台,软件平台支持GPRS短信接、收发功能。当用户需要进行手机短信控制时,将短信息发送到管理服务器,管理服务器在接收到手机信息时,会将控制命令发送到绑定的用户户内的智能终端上,并通过智能端实现控制功能。


  ·手机WAP、手机HTTP两种模式的控制方式,均可以独立形成控制模式。针对不同的手机类型用户(智能手机、非智能手机)可以采用不同的手机控制方式,这两种方式,前提是要求手机能通过GPRS访问广域网络,在广域网络中我们首先需要自建一个服务器管理平台(通常由智能终端设备供应商建立),手机上网后,访问指定的IE服务器网站,通过服务器的验证并进行中转,即可直接访问对应的用户户内智能终端,以实现远程控制管理功能。相比手机WAP控制模式,采用手机HTTP控制模式时,需要在用户手机上安装对应的客户端管理软件,采用客户端软件,用户可以直接在客户端软件上实现远程控制功能,免去了输入URL地址的麻烦。


  接下来,我们简单地介绍一下,要实现上述手机远程控制功能,需要应用到哪些开发平台,采用什么样对应的开发软件,以及需要什么样的一些低层通讯技术方可实现。


  ·手机的客户端软件,我们采用J2ME(Java Platform,Micro Edition )做为语言平台,同时采用CLDC应用程序架构,以保证手机在资源有限的情况,均能实现远程控制。


  ·自建的服务器管理平台,我们采用ASP.NET全新的服务器端脚本语言开发技术,ASP.NET是一种使嵌入网页中的脚本可由因特网服务器执行的服务器端脚本技术。自建的服务器管理平台,可以实现WAP、WEB、HTTP等多种控制模式的中转。


  ③如何通过PC(电脑)实现远程管理控制功能


  PC远程控制管理功能,现在已在大多领域得到应用和推广,智能家居系统自开始走向市场发展到如今的推广期,PC远程管理控制模式,已被越来越多的用户认可和接受。从技术角度来说,主要有两方面:从服务器建立方面,大多厂家都选用ASP.NET服务器端脚本语言开发技术;从数据的传输方面,采用UDP数据包做为数据流的传输方式,在小数据量的传输方面,UDP传输具传输快的特点,更适合智能家居的远程控制模式。


  在控制功能实现方式上,大都要经过以下几个步骤:首先,登录指定管理服务器平台网站(大多由厂家自行建立)进行用户注册,在经过服务器审核验证后即可进入网站;接着,进行用户的设备注册(注册用户对应终端的序列号或者验证码);最后设置需要控制的功能,比如家电控制、报警控制等。在以上步骤完成之后,用户就可以实现PC远程管理控制功能,让您能随时随地,借助身边的任何一台互联网PC设备轻松掌控家中的家电、报警及远程监视功能。


  结束语


  如今的智能家居系统平台已经成为一个涵盖了安防、对讲、信息、家电控制、家庭数字影音为一体的智能化家居综合管理平台,结合先进的嵌入式技术,产品的处理能力已经得到显着提升,以往无法处理的多媒体信息和增值服务都可以得以实现。由于采用专门的显示引擎,所以界面也更加美观,家电控制等各项智能化控制功能也趋于完善。而随着智能家居技术的不断提升和发展,智能家居系统平台的产品和功能亦将日益丰富和完善,基于此平台的智能家居系统必将为人们带来更多安全、舒适、便捷、新奇、有趣的生活体验。
 



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