1.需求分析

隨著人類社會的進步和科學技術的迅猛發展，人類開始邁人以數字化和網絡化為平臺的智能化社會，人們對工作、生活等環境的要求也越來越高，其中正在興起的基于物聯網技術的智能家居則是依照人體工程學原理，融合個性需求，將感應器嵌入到與家居生活有關的各個子系統如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯動、地板采暖等中，通過現有網絡鏈接、控制和管理，實現“以人為本”的全新家居生活體驗。

但由于體制、行業利益等方面的原因，我國目前的三表遠程計量、住戶安全監控、小區管理等系統大都自成體系，獨立設備、獨立線路結構、獨立的管理運營模式．在該模式下，無疑會造成人員和設備的極大浪費，同時會給住戶帶來使用上的極大不便及增加維護、維修的工作量。基于以上考慮，本著以下五個原則設計了本智能監控系統：

1）充分利用好住宅區現有的信息化資源，盡可能保護住戶的現有信息化軟硬件設備投資。

2）采用先進成熟的技術和標準．在構建小區智能監控系統時采用符合業界標準的、先進的、成熟的技術，避免短期重復建設和技術落后，充分借鑒其它行業的成功經驗，吸取其失敗教訓，少走或避免走彎路，做成一項精品工程。

3）高度的安全性．全面有效監控家居安全，無論是家庭防盜，還是住戶的水、電、氣使用及其它家用設施的安全，包括網絡的自身安全。

4）可擴充性．在滿足住戶現有設備安全監控的前提下，對小區及住戶未來的發展需求作總體規劃，便于在進行監控網構建時軟硬件上留下一定的擴充余地。

5）操作界面友好，提供在線幫助，操作簡單。

2.系統架構

2.1系統的整體結構

圖1.系統整體結構示意圖

如圖l所示，從網絡結構上看，系統主要由三層網絡組成，最底層網絡使用CAN現場總線將住戶所有用電設備連接到各住戶的智能分站上；各智能分站通過以太網模塊或GPRS模塊連接到物聯網或移動網。用戶通過電腦或手機訪問和操控自己家里的用電設備，如空調的開關、溫度的調節，實時調閱水電氣表的讀數，查看冰箱里食物的儲存情況等．為確保安全和效能，小區通信系統采用有線和無線

互為備份的方式，確保住戶監控數據的安全可靠傳輸。

2.2功能子系統

采用基于LonWorks［6-7］控制網的家居智能控制集成系統產品，系統具有模塊化擴展功能．

2.3多媒體系統

每戶配置一個多媒體接線箱，用于電話、數據、有線電視等線纜人戶并跟戶內各信息插座對接，戶內信息點的數量和位置由住戶自己確立。

2.4可視對講系統

在樓宇單元入口處電控安全防盜門上設置訪客編碼式可視對講門口機，別墅配置獨戶型可視對講門口機，戶內設置可視對講室內機，管理中心配置對講管理主機。系統具有感應卡和鑰匙開起電控鎖功能，室內電話機可以對講開門，單元門口機可復用為巡更系統的巡更點，門禁卡可與停車消費等系統實現一卡通。

2.5家庭安防系統

戶內設置燃氣泄露報警、火災報警、防非法入侵和緊急求救報警功能。每戶在廚房安裝1只煤氣泄露報警探測器和聯動電磁閥，在客廳設置1只煙感探測器、1個紅外探測器，一、二層和頂層住戶每個窗戶、陽臺加裝1對紅外柵欄．系統具有編程設定不同防區類型及報、接警方式，通過電話遠程遙控設防，本地現場報警、電話語音報警和向小區管理中心報警等多種報警方式，在家庭控制鍵盤上能夠對近期操作記錄和報警信息查詢，中心接警機也有警情記錄和報警住戶信息自動顯示功能。

2.6智能照明控制系統

智能照明控制系統利用的是計算機、通訊及數字調光技術，核心技術是集散控制技術。方案可采用基于現場控制總線的智能照明控制系統（如C—BUS系統或i—BUS系統）。系統主要由智能控制面板、場景控制面板、開關控制模塊、調光控制模塊及相應傳感器等組成，使照明系統自動化、智能化。

例如，可在室內布置多路照明回路，通過對每一回路亮度及可發出不同顏色光的燈具調整后達到某種燈光氣氛來預先設置可營造出多種不同的燈光的場景，且切換場景時的淺入淡出時間，使燈光柔和變化來增加環境藝術效果進而營造出舒適的環境，從而實現夢幻燈光的控制效果；人體及移動傳感器可通過開關控制模塊對人體紅外線檢測達到對燈光人來燈亮和人走燈滅的自動控制，亮度傳感器可通過調光控制模塊根據室外光線的強弱調整室內光線，此外用戶也可用紅外遙控器對燈光直接進行控制。

因此該智能照明模塊設置的時鐘控制器，使燈光呈現晝夜規律性的變化，并采用的緩慢開啟及淺入淡出調光控制，可避免對燈具的冷態沖擊，從而延長燈具壽命，此外燈光強度的自動調節和移動傳感器的使用還可達到節能的目的。

2.6.1信息交換功能

系統具有物管中心與住戶進行信息交換功能，通過小區總控主機向每戶家庭的智控鍵盤發布短信息，如天氣預報、通知等。用戶通過智控鍵盤查閱接收到的文字信息，也可以向中心總控主機發送代碼信息，如服務請求等，以便于物管有計劃處理。

2.6.2三表抄送系統

系統具有將住戶水、電、煤氣等表具數據自動抄送至小區管理中心的功能，同時用戶也可通過智控鍵盤查看煤、水、電等的使用狀況。

2.7家電控制系統

家電智能控制系統主要提供兩種控制方式：本地集中控制。通過智控鍵盤家中電話機集中對被控家用電器進行操作控制，如家里配置子母電話機，利用子機可以實現遙控操作；遠程電話控制。業主在外通過電話或手機撥打家里電話號碼，若家中無人應答時，智能控制系統自動接聽電話，并通過語音提示業主完成相應操作。被控家電為客廳的空調，衛生間的電熱水器。

3.軟硬件設計過程

3.1硬件平臺

中央處理器選用三星ARMll處理器S3C6410（主頻667MHz）{sl；內存512MMobileDDR；2GNANDFLASH。采用WI—FI無線上網模塊：***USI公司模塊WM—G．MR．09，芯片為Marvell88W8686，全面兼容IEEE802．1lb／g［虱際標準，SDIO接口；IEEE802．119：54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps、6Mbps速率自動調節；IEEE802．1lb：11Mbps、5．5Mbps、2Mbps、1Mbps速率自動調節。

GPS模塊采用SiRFStarIIIGSC3F／LP．7979模塊，靈敏度要求追蹤時為159dBm，捕獲時為144dBm。I／f‘VGA接口：采用超強專用芯片，芯片內集成16Mbit內存，可連接各種VGA接口的CRT顯示器或液晶顯示器，可軟件調節對比度，輸出分辨率為1280“1024，典型支持1024”768，可播放高清視頻。4個USBHOST接口，可同時接各種USB設備，滿足平臺擴展需要；接口符合USBRevl．1標準，支持全速（12Mbps）或低速（1．5Mbps）傳輸。使用10／100M以太網接口：一路IOM／IOOM有線網口采用DM9000AE，帶聯接和傳輸指示燈；另一路10M有線網口采用CS8900，帶聯接和傳輸指示燈。1個攝像頭接口：底板上內置一個130萬像素的CMOSCamera模組，可直接攝影并在液晶屏幕上顯示，有一個2．0mm間距雙排插座用于攝影機擴充，該擴充接口可連接其它型號CMOSSensor攝影機，支持標準為ITU．RBT．601／656YCBCR8一bitstandard．

1個CAN總線接口，全面支持CAN2．0A和CAN2．0B協議。

3.2軟件平臺

操作系統選用Windows Embedded CE6．0R2—1；設備驅動（Device Driver）為SD／MMC驅動，支持高速SD／MMC卡，最大支持8G；網口驅動為10M／100M自適應網口驅動；LCD驅動為支持默認分辯率800x480；AUDIO驅動支持AC97；CAMERA驅動支持OV9650攝像頭模塊；WI—FI驅動支持802．11b／g；GPS驅動支持SIFIII全球定位；MFC驅動為MultiFormatCODEC（H．264／MPEG4／VC1）；Post processor驅動為Video Post Processor；JPEG驅動為JPEG CODEC；Tv OUT驅動為NTSC，PAL TVout（withImage Enhancement）；2D驅動為2D Graphics driver；3D驅動為3D Graphics；VGA驅動支持分辨率640x480；USB HOST驅動U盤；UART驅動；2G NAND FLASH驅動；512M DDR驅動；TOUCH驅動為四線電阻式觸摸屏驅動；Key pad驅動支持8x8鍵掃描；RTC驅動支持實時時鐘；支持MP3播放和MP4視頻播放，支持多種網絡應用，如HTTP等。

4.系統優勢及推廣價值

智能家居可以定義為一個目標或一個系統，利用計算機技術、數字技術、網絡通信技術和綜合布線技術，將于家庭生活密切相關的防盜報警系統、家電控制系統、網絡信息服務系統等各子系統有機地結合在一起，通過中央管理平臺，讓家居生活更加安全、舒適和高效。

近年來，物聯網成為全球關注的熱點領域，被認為是繼互聯網之后最重大的科技創新。物聯網通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議把任何物品與互聯網連接起來進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理。

物聯網的發展也為智能家居引入了新的概念及發展空間，智能家居可以被看作是物聯網的一種重要應用。基于物聯網的智能家居，表現為利用信息傳感設備將家居生活有關的各種子系統有機地結合在一起，并與互聯網連接起來，進行監控、管理信息交換和通訊，實現家居智能化。面對龐大的家庭市場，物聯網也有很大的市場空間，用戶也需要適合家庭的物聯網應用和業務。目前，我國已將建設智能化小康示范小區列入國家重點發展方向。按照國家建設部計劃，2010年60%以上的新房就具有一定的―智能型家居功能。

目前，在智能家居領域比較著名的企業包括西門子、ABB、Honeywell、三星等。西門子在智能電氣安裝產品方面是全球領先的廠商，通過同西門子樓宇科技集團（SBT）、光源集團（OSRAM）、家電集團（BSH）、移動通訊集團（ICM）的合作，西門子電氣安裝部能提供強大的智能電氣安裝系統解決方案。西門子產品知名度極高，但是價格因素在一定程度上限制了其在中國市場的推廣。