1.需求分析

隨著人類社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類開始邁人以數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化為平臺的智能化社會(huì)，人們對工作、生活等環(huán)境的要求也越來越高，其中正在興起的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居則是依照人體工程學(xué)原理，融合個(gè)性需求，將感應(yīng)器嵌入到與家居生活有關(guān)的各個(gè)子系統(tǒng)如安防、燈光控制、窗簾控制、煤氣閥控制、信息家電、場景聯(lián)動(dòng)、地板采暖等中，通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)鏈接、控制和管理，實(shí)現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗(yàn)。

但由于體制、行業(yè)利益等方面的原因，我國目前的三表遠(yuǎn)程計(jì)量、住戶安全監(jiān)控、小區(qū)管理等系統(tǒng)大都自成體系，獨(dú)立設(shè)備、獨(dú)立線路結(jié)構(gòu)、獨(dú)立的管理運(yùn)營模式.在該模式下，無疑會(huì)造成人員和設(shè)備的極大浪費(fèi)，同時(shí)會(huì)給住戶帶來使用上的極大不便及增加維護(hù)、維修的工作量。基于以上考慮，本著以下五個(gè)原則設(shè)計(jì)了本智能監(jiān)控系統(tǒng)：

1)充分利用好住宅區(qū)現(xiàn)有的信息化資源，盡可能保護(hù)住戶的現(xiàn)有信息化軟硬件設(shè)備投資。

2)采用先進(jìn)成熟的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn).在構(gòu)建小區(qū)智能監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)采用符合業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的、先進(jìn)的、成熟的技術(shù)，避免短期重復(fù)建設(shè)和技術(shù)落后，充分借鑒其它行業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)，吸取其失敗教訓(xùn)，少走或避免走彎路，做成一項(xiàng)精品工程。

3)高度的安全性.全面有效監(jiān)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(shè)施的安全，包括網(wǎng)絡(luò)的自身安全。

4)可擴(kuò)充性.在滿足住戶現(xiàn)有設(shè)備安全監(jiān)控的前提下，對小區(qū)及住戶未來的發(fā)展需求作總體規(guī)劃，便于在進(jìn)行監(jiān)控網(wǎng)構(gòu)建時(shí)軟硬件上留下一定的擴(kuò)充余地。

5)操作界面友好，提供在線幫助，操作簡單。

2.系統(tǒng)架構(gòu)

2.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

如圖l所示，從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上看，系統(tǒng)主要由三層網(wǎng)絡(luò)組成，最底層網(wǎng)絡(luò)使用CAN現(xiàn)場總線將住戶所有用電設(shè)備連接到各住戶的智能分站上;各智能分站通過以太網(wǎng)模塊或GPRS模塊連接到物聯(lián)網(wǎng)或移動(dòng)網(wǎng)。用戶通過電腦或手機(jī)訪問和操控自己家里的用電設(shè)備，如空調(diào)的開關(guān)、溫度的調(diào)節(jié)，實(shí)時(shí)調(diào)閱水電氣表的讀數(shù)，查看冰箱里食物的儲存情況等.為確保安全和效能，小區(qū)通信系統(tǒng)采用有線和無線

互為備份的方式，確保住戶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的安全可靠傳輸。

2.2功能子系統(tǒng)

采用基于LonWorks[6-7]控制網(wǎng)的家居智能控制集成系統(tǒng)產(chǎn)品，系統(tǒng)具有模塊化擴(kuò)展功能.

2.3多媒體系統(tǒng)

每戶配置一個(gè)多媒體接線箱，用于電話、數(shù)據(jù)、有線電視等線纜人戶并跟戶內(nèi)各信息插座對接，戶內(nèi)信息點(diǎn)的數(shù)量和位置由住戶自己確立。

2.4可視對講系統(tǒng)

在樓宇單元入口處電控安全防盜門上設(shè)置訪客編碼式可視對講門口機(jī)，別墅配置獨(dú)戶型可視對講門口機(jī)，戶內(nèi)設(shè)置可視對講室內(nèi)機(jī)，管理中心配置對講管理主機(jī)。系統(tǒng)具有感應(yīng)卡和鑰匙開起電控鎖功能，室內(nèi)電話機(jī)可以對講開門，單元門口機(jī)可復(fù)用為巡更系統(tǒng)的巡更點(diǎn)，門禁卡可與停車消費(fèi)等系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一卡通。

2.5家庭安防系統(tǒng)

戶內(nèi)設(shè)置燃?xì)庑孤秷?bào)警、火災(zāi)報(bào)警、防非法入侵和緊急求救報(bào)警功能。每戶在廚房安裝1只煤氣泄露報(bào)警探測器和聯(lián)動(dòng)電磁閥，在客廳設(shè)置1只煙感探測器、1個(gè)紅外探測器，一、二層和頂層住戶每個(gè)窗戶、陽臺加裝1對紅外柵欄.系統(tǒng)具有編程設(shè)定不同防區(qū)類型及報(bào)、接警方式，通過電話遠(yuǎn)程遙控設(shè)防，本地現(xiàn)場報(bào)警、電話語音報(bào)警和向小區(qū)管理中心報(bào)警等多種報(bào)警方式，在家庭控制鍵盤上能夠?qū)诓僮饔涗浐蛨?bào)警信息查詢，中心接警機(jī)也有警情記錄和報(bào)警住戶信息自動(dòng)顯示功能。

2.6智能照明控制系統(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)利用的是計(jì)算機(jī)、通訊及數(shù)字調(diào)光技術(shù)，核心技術(shù)是集散控制技術(shù)。方案可采用基于現(xiàn)場控制總線的智能照明控制系統(tǒng)(如C—BUS系統(tǒng)或i—BUS系統(tǒng))。系統(tǒng)主要由智能控制面板、場景控制面板、開關(guān)控制模塊、調(diào)光控制模塊及相應(yīng)傳感器等組成，使照明系統(tǒng)自動(dòng)化、智能化。

例如，可在室內(nèi)布置多路照明回路，通過對每一回路亮度及可發(fā)出不同顏色光的燈具調(diào)整后達(dá)到某種燈光氣氛來預(yù)先設(shè)置可營造出多種不同的燈光的場景，且切換場景時(shí)的淺入淡出時(shí)間，使燈光柔和變化來增加環(huán)境藝術(shù)效果進(jìn)而營造出舒適的環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)夢幻燈光的控制效果;人體及移動(dòng)傳感器可通過開關(guān)控制模塊對人體紅外線檢測達(dá)到對燈光人來燈亮和人走燈滅的自動(dòng)控制，亮度傳感器可通過調(diào)光控制模塊根據(jù)室外光線的強(qiáng)弱調(diào)整室內(nèi)光線，此外用戶也可用紅外遙控器對燈光直接進(jìn)行控制。

因此該智能照明模塊設(shè)置的時(shí)鐘控制器，使燈光呈現(xiàn)晝夜規(guī)律性的變化，并采用的緩慢開啟及淺入淡出調(diào)光控制，可避免對燈具的冷態(tài)沖擊，從而延長燈具壽命，此外燈光強(qiáng)度的自動(dòng)調(diào)節(jié)和移動(dòng)傳感器的使用還可達(dá)到節(jié)能的目的。

2.6.1信息交換功能

系統(tǒng)具有物管中心與住戶進(jìn)行信息交換功能，通過小區(qū)總控主機(jī)向每戶家庭的智控鍵盤發(fā)布短信息，如天氣預(yù)報(bào)、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(jī)發(fā)送代碼信息，如服務(wù)請求等，以便于物管有計(jì)劃處理。

2.6.2三表抄送系統(tǒng)

系統(tǒng)具有將住戶水、電、煤氣等表具數(shù)據(jù)自動(dòng)抄送至小區(qū)管理中心的功能，同時(shí)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(tǒng)

家電智能控制系統(tǒng)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(jī)集中對被控家用電器進(jìn)行操作控制，如家里配置子母電話機(jī)，利用子機(jī)可以實(shí)現(xiàn)遙控操作;遠(yuǎn)程電話控制。業(yè)主在外通過電話或手機(jī)撥打家里電話號碼，若家中無人應(yīng)答時(shí)，智能控制系統(tǒng)自動(dòng)接聽電話，并通過語音提示業(yè)主完成相應(yīng)操作。被控家電為客廳的空調(diào)，衛(wèi)生間的電熱水器。

3.軟硬件設(shè)計(jì)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(nèi)存512MMobileDDR;2GNANDFLASH。采用WI—FI無線上網(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)，SDIO接口;IEEE802.119：54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps、6Mbps速率自動(dòng)調(diào)節(jié);IEEE802.1lb：11Mbps、5.5Mbps、2Mbps、1Mbps速率自動(dòng)調(diào)節(jié)。

GPS模塊采用SiRFStarIIIGSC3F/LP.7979模塊，靈敏度要求追蹤時(shí)為159dBm，捕獲時(shí)為144dBm。I/f‘VGA接口：采用超強(qiáng)專用芯片，芯片內(nèi)集成16Mbit內(nèi)存，可連接各種VGA接口的CRT顯示器或液晶顯示器，可軟件調(diào)節(jié)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(gè)USBHOST接口，可同時(shí)接各種USB設(shè)備，滿足平臺擴(kuò)展需要;接口符合USBRevl.1標(biāo)準(zhǔn)，支持全速(12Mbps)或低速(1.5Mbps)傳輸。使用10/100M以太網(wǎng)接口：一路IOM/IOOM有線網(wǎng)口采用DM9000AE，帶聯(lián)接和傳輸指示燈;另一路10M有線網(wǎng)口采用CS8900，帶聯(lián)接和傳輸指示燈。1個(gè)攝像頭接口：底板上內(nèi)置一個(gè)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(gè)2.0mm間距雙排插座用于攝影機(jī)擴(kuò)充，該擴(kuò)充接口可連接其它型號CMOSSensor攝影機(jī)，支持標(biāo)準(zhǔn)為ITU.RBT.601/656YCBCR8一bitstandard.

1個(gè)CAN總線接口，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議。

3.2軟件平臺

操作系統(tǒng)選用Windows Embedded CE6.0R2—1;設(shè)備驅(qū)動(dòng)(Device Driver)為SD/MMC驅(qū)動(dòng)，支持高速SD/MMC卡，最大支持8G;網(wǎng)口驅(qū)動(dòng)為10M/100M自適應(yīng)網(wǎng)口驅(qū)動(dòng);LCD驅(qū)動(dòng)為支持默認(rèn)分辯率800x480;AUDIO驅(qū)動(dòng)支持AC97;CAMERA驅(qū)動(dòng)支持OV9650攝像頭模塊;WI—FI驅(qū)動(dòng)支持802.11b/g;GPS驅(qū)動(dòng)支持SIFIII全球定位;MFC驅(qū)動(dòng)為MultiFormatCODEC(H.264/MPEG4/VC1);Post processor驅(qū)動(dòng)為Video Post Processor;JPEG驅(qū)動(dòng)為JPEG CODEC;Tv OUT驅(qū)動(dòng)為NTSC，PAL TVout(withImage Enhancement);2D驅(qū)動(dòng)為2D Graphics driver;3D驅(qū)動(dòng)為3D Graphics;VGA驅(qū)動(dòng)支持分辨率640x480;USB HOST驅(qū)動(dòng)U盤;UART驅(qū)動(dòng);2G NAND FLASH驅(qū)動(dòng);512M DDR驅(qū)動(dòng);TOUCH驅(qū)動(dòng)為四線電阻式觸摸屏驅(qū)動(dòng);Key pad驅(qū)動(dòng)支持8x8鍵掃描;RTC驅(qū)動(dòng)支持實(shí)時(shí)時(shí)鐘;支持MP3播放和MP4視頻播放，支持多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，如HTTP等。

4.系統(tǒng)優(yōu)勢及推廣價(jià)值

智能家居可以定義為一個(gè)目標(biāo)或一個(gè)系統(tǒng)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù)，將于家庭生活密切相關(guān)的防盜報(bào)警系統(tǒng)、家電控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)系統(tǒng)等各子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)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(lián)網(wǎng)成為全球關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域，被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后最重大的科技創(chuàng)新。物聯(lián)網(wǎng)通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。

物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也為智能家居引入了新的概念及發(fā)展空間，智能家居可以被看作是物聯(lián)網(wǎng)的一種重要應(yīng)用。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居，表現(xiàn)為利用信息傳感設(shè)備將家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，并與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行監(jiān)控、管理信息交換和通訊，實(shí)現(xiàn)家居智能化。面對龐大的家庭市場，物聯(lián)網(wǎng)也有很大的市場空間，用戶也需要適合家庭的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和業(yè)務(wù)。目前，我國已將建設(shè)智能化小康示范小區(qū)列入國家重點(diǎn)發(fā)展方向。按照國家建設(shè)部計(jì)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(lǐng)域比較著名的企業(yè)包括西門子、ABB、Honeywell、三星等。西門子在智能電氣安裝產(chǎn)品方面是全球領(lǐng)先的廠商，通過同西門子樓宇科技集團(tuán)(SBT)、光源集團(tuán)(OSRAM)、家電集團(tuán)(BSH)、移動(dòng)通訊集團(tuán)(ICM)的合作，西門子電氣安裝部能提供強(qiáng)大的智能電氣安裝系統(tǒng)解決方案。西門子產(chǎn)品知名度極高，但是價(jià)格因素在一定程度上限制了其在中國市場的推廣。