時間：2022-10-05 02:29:57
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇智能家居控制系統(tǒng)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關(guān)鍵詞：家庭控制器 自動監(jiān)控 安全防范
l 引言
隨著國民經(jīng)濟和科學技術(shù)水平的提高，特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)的迅猛發(fā)展與提高，促使了家庭實現(xiàn)了生活現(xiàn)代化，居住環(huán)境舒適化、安全化。這些高科技已經(jīng)影響到人們生活的方方面面，改變了人們生活習慣，提高了人們生活質(zhì)量，家居智能化也正是在這種形勢下應(yīng)運而生的。
2 智能家居控制系統(tǒng)概述
智能家庭控制系統(tǒng)是以HFC、以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線、公共電話網(wǎng)、無線網(wǎng)的傳輸網(wǎng)絡(luò)為物理平臺，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為技術(shù)平臺，現(xiàn)場總線為應(yīng)用操作平臺，構(gòu)成一個完整的集家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范等功能的控制系統(tǒng)。
智能家居控制系統(tǒng)的總體目標是通過采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)和集成技術(shù)建立一個由家庭到小區(qū)乃至整個城市的綜合信息服務(wù)和管理系統(tǒng)，以此來提高住宅高新技術(shù)的含量和居民居住環(huán)境水平。
系統(tǒng)通常由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(各種模塊)、各種路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、交換機、通訊器、控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等主要部分組成。
3 智能家居控制系統(tǒng)功能
智能家庭控制系統(tǒng)的主要功能包括家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范三個方面。
3．1家庭通信
家庭通信可采用電話線路、計算機互聯(lián)網(wǎng)、CATV線路、無線局域網(wǎng)等方式。
(1)電話線路
通過電話線路實現(xiàn)雙向傳輸語音信號和數(shù)據(jù)信號。
(2)計算機互聯(lián)網(wǎng)
通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)信息交互、綜合信息查詢、網(wǎng)上教育、醫(yī)療保健、電子郵件、電子購物等。
(3)CATV線路
通過CATV線路實現(xiàn)VOD點播和多媒體通信。
(4)無線局域網(wǎng)
通過無線收發(fā)器、天線、各種無線終端，實現(xiàn)雙向傳輸數(shù)據(jù)信號。
3．2家庭設(shè)備自動監(jiān)控
家庭設(shè)備自動監(jiān)控包括電器設(shè)備的集中、遙控、遠距離異地(通過電話或Internet)的監(jiān)視、控制及數(shù)據(jù)采集。
(1)家用電器的監(jiān)視和控制
按照預先所設(shè)定程序的要求對熱水器、微波爐、視像音響等家用電器進行監(jiān)視和控制。
(2)熱能表、燃氣表、水表、電度表的數(shù)據(jù)采集、計量和傳送根據(jù)小區(qū)物業(yè)管理的要求所設(shè)置數(shù)據(jù)采集程序，通過傳感器對熱能表、燃氣表、水表、電度表的用量進行自動數(shù)據(jù)采集、計量，并將采集結(jié)果遠程傳送給小區(qū)物業(yè)管理系統(tǒng)。
(3)空調(diào)機的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制
按照預先所設(shè)定的程序，根據(jù)時間、溫度、濕度等參數(shù)對空調(diào)機進行監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制。
(4)照明設(shè)備的監(jiān)視、調(diào)節(jié)和控制按照預先設(shè)定的時間程序，分別對各個房間照明設(shè)備的開、關(guān)進行控制，并可自動調(diào)節(jié)各個房間的照度。
(5)窗簾的控制
按照預先設(shè)定的時間程序，對窗簾的開啟／關(guān)閉進行控制。
3．3家庭安全防范
家庭安全防范主要包括多火災報警、可燃氣體泄漏報警、防盜報警、緊急求救、多防區(qū)的設(shè)置、訪客對講等。家庭控制器內(nèi)按等級預先設(shè)置若干個報警電話號碼(如家人單位電話號碼、手機電話號碼、尋呼機電話號碼和小區(qū)物業(yè)管理安全保衛(wèi)部門電話號碼等)，在有報警發(fā)生時，按等級的次序依次不停地撥通上述電話進行報警(可報出家中是哪個系統(tǒng)報警了)。同時，各種報警信號通過控制網(wǎng)絡(luò)傳送至小區(qū)物業(yè)管理中心，并可與其它功能模塊實現(xiàn)可編程的聯(lián)動(如可燃氣體泄漏報警后，聯(lián)動關(guān)閉燃氣管道上的電磁閥)。
(1)防火災發(fā)生
通過設(shè)置在廚房的感溫探測器和設(shè)置在客廳、臥室等的感煙探測器，監(jiān)視各個房間內(nèi)有無火災的發(fā)生。如有火災發(fā)生家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。家庭控制器還可以根據(jù)有人在家或無人在家的情況，自動調(diào)節(jié)感溫探測器和感煙探測器的靈敏度。
(2)防可燃氣體泄漏
通過設(shè)置在廚房的可燃氣體探測器，監(jiān)視燃氣管道、灶具有無燃氣泄漏。如有燃氣泄漏家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并聯(lián)動關(guān)閉燃氣管道上的電磁閥，同時通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。
(3)防盜報警
防盜報警的防護區(qū)域分成兩部分，即住宅周界防護和住宅內(nèi)區(qū)域防護。住宅周界防護是指在住宅的門、窗上安裝門磁開關(guān)，在對外的玻璃窗、門附近安裝玻璃破碎探測器；住宅內(nèi)區(qū)域防護是指在主要通道、重要的房間內(nèi)安裝被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器。當家中有人時，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)設(shè)防，住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)撤防。當家人出門后，住宅周界防護的防盜報警設(shè)備(門磁開關(guān)、玻璃破碎探測器)和住宅內(nèi)區(qū)域防護的防盜報警設(shè)備(被動紅外探測器或被動紅外／微波雙技術(shù)探測器)均設(shè)防。當有非法侵入時，家庭控制器發(fā)出聲光報警信號，并通知家人及小區(qū)物業(yè)管理部門。另外，通過程序可設(shè)定報警裝置的等級和報警器的靈敏度。
(4)訪客對講
住宅的主人通過訪客對講設(shè)備與來訪者進行雙向通話或可視通話，確認是否允許來訪者進人。住宅的主人利用訪客對講設(shè)備，可以對大樓入口門或單元門的門鎖進行開啟和關(guān)閉控制。
(5)緊急求救
當遇到意外情況(如疾病或有人非法侵入)發(fā)生時，按動報警按鈕向小區(qū)物業(yè)管理部門進行緊急求救報警。緊急求救信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸中具有最高的優(yōu)先級別，由于是人在緊急情況下的求救信號，其誤報的可能性很小。
4 智能家居控制系統(tǒng)類型
4．1系統(tǒng)類型
智能家庭控制系統(tǒng)可分成采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、KS485的智能家庭控制系統(tǒng)、無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)等類型。
4．2基本特點、功能、適用范圍
(1)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計
·基本特點：家庭智能控制器內(nèi)配置了與電話線連接的收發(fā)器，利用電話網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了與電話線連接的收發(fā)器)、路由器、收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，利用原有的電話線就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的共網(wǎng)傳輸。
(2)采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)
采用HFC的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計
·基本特點：家庭智能控制器內(nèi)配置了CableModem，利用有線電視的HFC網(wǎng)絡(luò)作為信息傳輸網(wǎng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
HFC網(wǎng)絡(luò)采用共享方式，其共享帶寬為36Mbps。當上網(wǎng)人數(shù)較多時，上網(wǎng)的速度會變慢。由于Cable Modem設(shè)備費用較高，用戶網(wǎng)絡(luò)的開通費用高。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器(內(nèi)置了Cable Modem)、路由器、電纜調(diào)制解調(diào)器頭端設(shè)備CMTS、有線電視傳輸網(wǎng)絡(luò)、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成o
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，僅將原有的有線電視HFC網(wǎng)絡(luò)進行雙向改造，就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的共網(wǎng)傳輸。
(3)采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)
采用以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計
·基本特點：家庭智能控制器內(nèi)配置了以太網(wǎng)網(wǎng)卡，利用以太網(wǎng)作為信息傳輸網(wǎng)。以太網(wǎng)同時支持住戶計算機和智能家庭控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且大大地簡化了布線，可以節(jié)省布線的投資。
以太網(wǎng)傳輸速率較高，傳輸速率有10Mbps、100Mbps等。根據(jù)傳輸距離的要求，由小區(qū)物業(yè)管理中心至各樓交換機采用5類以上4對對絞線、多模光纜或單模光纜，由交換機至家庭控制器采用超5類4對對絞電纜。
·系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建和改造的智能化住宅(小區(qū))工程，用以太網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖像信號的雙向傳輸。
(4)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計《智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計施工圖集如3X602第21、22、23頁。
·基本特點：采用一個覆蓋全部ISO／OSI標準七層通信協(xié)議、開放性的LonWork總線技術(shù)，一臺系統(tǒng)服務(wù)器最多可連接127臺LONWorks路由器，一臺LonWorks路由器最多可連接63臺家庭控制器。每臺家庭控制器為LonWork一個通道上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點包括有神經(jīng)元(NEURON)芯片、振蕩器、電源、一個通過媒介通信的收發(fā)器和與監(jiān)控設(shè)備接口的I／O設(shè)備(電路)、存儲器等。
LonWorks直接通信距離可達2700m(雙絞線、78Kbps)，其通信傳輸速度最大可達1．25Mbps(此時有效傳輸距離為130m)。LonWorks路由器至小區(qū)物業(yè)管理中心線路長度超過2700m時，需在總線上加裝中繼器。傳輸線通常采用雙絞線，根據(jù)需要也可采用同軸電纜或電力線。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、LonWorks路由器、交換機、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(5)采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)
采用KS485的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計03X602第18、19、20頁。
·基本特點：KS485串行接口總線為主從式網(wǎng)絡(luò)，它的通信為半雙工、采用雙向單信道連接方式。RS485串行接口總線的傳輸介質(zhì)采用雙絞線，它可以高速地進行遠距離傳輸，傳輸速度與傳輸距離的技術(shù)指標如下：傳輸速率為10Mbit／s時，最大傳輸距離是12m；傳輸速率為1Mbit／s時，最大傳輸距離是120m；傳輸速率為100kbit／s時，最大傳輸距離是1200m。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、路由器、通訊器、控制器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)特別適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程。
(6)采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)
采用無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計03X602第24、25頁。
·基本特點：利用無線作為信息傳輸網(wǎng)，該系統(tǒng)不僅在功能上能完全滿足要求，而且從系統(tǒng)服務(wù)器至家庭控制器、家庭控制器至各種現(xiàn)場末端裝置均采用無線傳輸方式，小區(qū)、樓內(nèi)、戶內(nèi)無需布線，施工簡單，可以節(jié)省施工的投資。
無線網(wǎng)的工作頻率符合IEEE802．11b標準要求。
·系統(tǒng)組成：由系統(tǒng)服務(wù)器、家庭控制器、無線收發(fā)器、各種探測器、各種傳感器、各種執(zhí)行機構(gòu)、打印機等組成。
·系統(tǒng)功能：實現(xiàn)家庭通信、家庭設(shè)備自動控制、家庭安全防范。
·適用范圍：該系統(tǒng)適用于新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，且特別適用于改造的智能化住宅(小區(qū))工程，不用敷設(shè)線路就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)信號的傳輸。
5 系統(tǒng)設(shè)計及產(chǎn)品選用要點
5．1智能家庭控制系統(tǒng)類型的選用
新建、擴建的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用LonWorks的智能家庭控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)或采用RS485的智能家庭控制系統(tǒng)。改造的智能化住宅(小區(qū))工程，宜采用公共電話網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)、HFC的智能家庭控制系統(tǒng)或無線網(wǎng)的智能家庭控制系統(tǒng)。
5．2家庭控制器的選用
家庭控制器的選用主要包括功能、總線技術(shù)及模塊化設(shè)計、擴展功能、可按用戶的基本要求進行配置等方面的選用要求。
(1)家庭控制器功能的選用
家庭控制器通常具有以下功能：
·家庭防盜報警；
·家庭火災報警；
·家庭燃氣泄露報警；
·家庭緊急求助；
·遠程設(shè)防與撤防；
·遠程報警；
·訪客對講；
·家用電器監(jiān)控；
·家用表具數(shù)據(jù)采集及處理；
·空調(diào)機監(jiān)控；
·接入網(wǎng)接口；
·小區(qū)電子公告；
·信息查詢；
·家用設(shè)備報修等。
(2)家庭控制器功能的選擇
在工程設(shè)計中，家庭控制器功能的選擇可參見下表所示。
5．3總線技術(shù)及模塊化設(shè)計
·家庭控制器要求采用總線技術(shù)，如LonWorks、R5485、BACnet、C^NBlls、CEBus、X一10；
·家庭控制器要求采用模塊化設(shè)計，以便用戶可以根據(jù)需求選擇不同的模塊完成不同的功能。
5．4擴展功能
家庭控制器要有一定的擴展功能，考慮能適應(yīng)今后發(fā)展的需要。
5．5可按用戶的基本要求進行配置應(yīng)能根據(jù)用戶提出有哪些被控設(shè)備及監(jiān)視控制要求(功能要求)等因素，來對家庭控制器組成進行配置，包含模塊種類的選擇和各種模塊數(shù)量的選擇。 6 設(shè)備的安裝
6．1交換機、路由器、控制器、放大箱、分配箱、電話分線箱
康居住宅家庭控制器功能設(shè)置表
級嗣
消防
安防
訪客對講
家電監(jiān)控
表具數(shù)據(jù)遠傳
基本級(1A)
1．在住戶內(nèi)安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報警探測器。
具有語音對講及控制開啟樓道人口處防盜門功能。
1~2點
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄收及遠傳、超限判斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
提高級(2A)
在室內(nèi)安裝可燃氣體泄
漏自動報警裝置。且能就地
發(fā)出聲光報警信號。
1．在住戶內(nèi)兩處安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報警探測器，在戶門、及用臺、外窗安裝
人侵報警裝置。
具有語音對講及控鑭開啟樓道人口處防盜門功能?？蓪?/p>
現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點以上
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄
收及遠傳、超限爿斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
先進級(3A)
1．在室內(nèi)安裝可燃氣體泄漏自動報警裝置，當燃氣體泄漏報警后能自動切斷氣源、打開捧氣裝置，且能就地發(fā)出聲光報警信號。
2．在住戶內(nèi)設(shè)置火災自動報警裝置。
1．在住戶內(nèi)不少于兩處安裝緊急按鈕開關(guān)。
2．在住戶內(nèi)安裝入侵報警探測器，在戶門及陽臺門、外窗安裝入侵報警裝置。
具有語音、可視對講及控翻開啟樓道入口處防盜門功能，可實現(xiàn)住戶與安防監(jiān)控中心的直接聯(lián)系。
2點以上
熱能表、燃氣表、水表、電度表的自動抄收及遠傳、超限判斷、自動檢查、分時計費、實時計量、管理功能。
這些設(shè)備均應(yīng)安裝在電氣豎井內(nèi)或公共走道的墻上(內(nèi))。
6．2家庭控制器
暗裝(或明裝)在墻內(nèi)(上)，其底邊距地面1．4m左右。家庭控制器應(yīng)設(shè)置在住戶大門附近(宜距戶門0．5m以內(nèi))，且容易操作(包括設(shè)防與撤防)的地方。
6．3可燃氣體探測器
安裝在廚房內(nèi)的燃氣管道、灶具附近，當住戶使用的是天然氣，燃氣探測器吸頂棚安裝在距頂棚300ram以內(nèi)的地方；當住戶使用的是液化石油氣，燃氣探測器安裝在距地面300mm以內(nèi)地方。
6．4感溫探測器設(shè)置在廚房內(nèi)，它吸頂棚安裝。
6．5感煙探測器設(shè)置在起居室、臥室等房間內(nèi)，它吸頂棚安裝。
6．6緊急按鈕開關(guān)
設(shè)置在起居室沙發(fā)和主臥室床頭附近的墻上，及衛(wèi)生間的墻上。緊急按鈕開關(guān)暗裝在墻內(nèi)，其底邊距地面0．5m~1．2m。
6，門(窗)磁開關(guān)
安裝在門扇和門框內(nèi)或窗扇和窗框內(nèi)。
6．8玻璃破碎探測器
安裝在窗戶和玻璃門(陽臺)附近的墻上或吸頂棚安裝。
6．9被動紅外侵入探測器和被動紅外／微波雙技術(shù)探測器
安裝在住戶的主要通道、重要的房間內(nèi)，它吸頂棚安裝或安裝在頂棚的墻角處。
6．10紅外遙控器
安裝在被控電器設(shè)備正面附近的墻上，距離不能超過紅外線工作范圍，且與電器設(shè)備之間沒有遮擋。
7 工程設(shè)計實例
以二室戶型為例介紹戶內(nèi)的智能家庭控制系統(tǒng)設(shè)計，設(shè)計標準采用康居住宅先進級(3A)。采用以太網(wǎng)的家居控制系統(tǒng)，家庭控制器與戶內(nèi)各模塊之間采用R．$485總線，家庭控制器可通過電話線或計算機網(wǎng)絡(luò)接收控制指令、發(fā)出信息，所選用的家庭控制器具有可視訪客對講功能。家居控制系統(tǒng)圖參見國家建筑標準設(shè)計03X602第17頁，二室戶型家居控制平面圖參見圖1、2所示，家庭控制器與室內(nèi)設(shè)備的連接參見圖3所示。
在起居廳、臥室設(shè)置了感煙探測器，廚房設(shè)置了感溫探測器、可燃氣體探測器，各房間的窗戶、陽臺推拉門上及附近設(shè)置了門(窗)磁開關(guān)和玻璃破碎探測器，起居廳設(shè)置了被動紅外侵入探測器，起居廳、臥室、衛(wèi)生間設(shè)置了緊急按鈕開關(guān)。對電、水、燃氣進行計量；可對餐廳、起居廳、臥室的燈進行控制；當可燃氣體探測器探測到有燃氣泄漏后，聯(lián)動控制關(guān)閉燃氣管道上電磁閥、開啟排煙風機；當有各種探測器報警后，聯(lián)動警報發(fā)聲器發(fā)出報警聲音。
家庭控制器共提供13路輸入：電度表(電度表安裝在照明配電箱內(nèi))、燃氣表、熱能表、可燃氣體探測器、感溫探測器、感煙探測器、緊急按鈕開關(guān)、被動紅外侵入探測器、玻璃破碎探測器各1路，水表、門(窗)磁開關(guān)各2路。
家庭控制器共提供7路輸出：警報發(fā)聲器控制1路、燃氣管道上電磁閥控制1路、排煙風機控制1路、照明控制4路。
三室戶型、復式結(jié)構(gòu)、別墅的智能家庭控制平面圖及家庭控制器與室內(nèi)設(shè)備的連接參見國家建筑標準設(shè)計
關(guān)鍵詞：智能家居控制系統(tǒng) C-Bus Toolkit PICED
中圖分類號：TU855 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（c）-0032-01
基于C-Bus總線的智能家居控制系統(tǒng)（Wiser Home Controller）將原本相互獨立的各種電器融入到一個簡單而友好的界面中，實現(xiàn)統(tǒng)一操控。用戶可以通過觸摸屏、光開關(guān)、計算機、手機、甚至平板電視在任何時間任何地點控制照明、消防報警等系統(tǒng)。比如用戶可以通過手機，在回家的路上打開家里的空調(diào)，或者在上班的時候通過Internet網(wǎng)絡(luò)檢查家里的所有電器是否已經(jīng)關(guān)閉。同時也可以對房屋進行遠程監(jiān)控和控制。這種方式，不僅增加了安全系數(shù)，而且不會打斷用戶的工作。
1 硬件組成
智能家居控制系統(tǒng)由以下幾部分組成，如圖1所示。
其中，C-Bus總線與C-Bus網(wǎng)絡(luò)接口（CNI）連接時，按圖2要求連接。
2 軟件部分
智能家居控制系統(tǒng)由C-Bus Toolkit和PICED兩個軟件組成。
2.1 C-Bus Toolkit軟件
C-Bus Toolkit是一款基于總線網(wǎng)絡(luò)配置和用于客戶解決方案的實用編程軟件。它允許用戶進行如下操作：（1）構(gòu)建一個或多個C-Bus系統(tǒng)；（2）直接將PC連接到C-Bus總線單元同步邏輯接口，并實時傳輸數(shù)據(jù)；（3）定義客戶現(xiàn)場總線架構(gòu)，確保總線單元可以互相通信；（4）利用C-Bus單元的特點和功能處理用戶方案；（5）保存、備份和恢復站點。
2.2 PICED軟件
PICED軟件通過模擬化的圖形用戶界面，針對用戶需求，對不同的房間不同位置設(shè)置不同的場景，設(shè)置完成后，將程序傳入到C-Bus總線上，各模塊根據(jù)程序?qū)?yīng)響應(yīng)，實現(xiàn)智能控制。具體步驟為：（1）創(chuàng)建工程，建立一個新的項目，并根據(jù)用戶要求對該項目屬性進行設(shè)置；（2）添加組件，創(chuàng)建場景；如需要可添加上電子郵件和RSS源；（3）保存項目并傳輸程序給C-Bus模塊；（4）對該項目進行測試。在建立過程中，要求IP地址為192.168.2.1，網(wǎng)絡(luò)連接類型為CNI。進入測試頁面的用戶名與密碼均為admin。
3 工程示例
表1為一棟房屋內(nèi)各房間要實現(xiàn)的功能及所用模塊的接口，圖3為所得網(wǎng)絡(luò)界面，通過觸摸屏、手機或Internet網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)相應(yīng)操作。
4 結(jié)語
基于C-Bus的智能家居控制系統(tǒng)（Wiser Home Controller），涵蓋了從空調(diào)系統(tǒng)、消防報警系統(tǒng)到綜合保安管理系統(tǒng)（包括閉路監(jiān)控、保安巡更、防盜報警、門禁系統(tǒng)）以及完善的計算機網(wǎng)絡(luò)和通信系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對家居的遠程控制，達到管理智能化和操作簡單化。而當用戶要求對某一場景進行改變時，不需改變實際線路，只需根據(jù)需要改變相應(yīng)的程序即可。達到了靈活適應(yīng)未來布局和控制方式變更的要求，提升了居住環(huán)境的品質(zhì)。滿足用戶各種需求的同時，確保在建筑物里工作和生活群體的舒適和健康。
自1985年以來，美國的HAI公司一直致力于智能家居控制系統(tǒng)的研發(fā)，在安防保護、溫度控制和燈光自動控制方面提供簡捷、可靠、安全的操作。電力載波協(xié)議在燈光和電器控制上的應(yīng)用更是簡化了工程布線。二十年來，HAI的智能家居控制系統(tǒng)遍及世界各地，國際化的經(jīng)銷商及其分支機構(gòu)給用戶帶來了周到的服務(wù)和強有力的技術(shù)支持。2004年，HAI推出了完整的系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品都是基于三個完美的操作平臺：OmniLT、Omni II和Omni ProII。每一個操作平臺都包括了一套完整的系列產(chǎn)品，具有很高的性價比。一支力量雄厚的技術(shù)支持隊伍隨時為客戶服務(wù)，以優(yōu)質(zhì)的服務(wù)贏得用戶的信賴。
1. 四大功能
安防
Omni系列智能家居控制系統(tǒng)的安防功能是無限的，可以無縫兼容安防領(lǐng)域的全部傳感器/探測器。從煙霧探測器、移動探測器到保險箱感應(yīng)器、紅外對射探測器，從防水、防凍到防火、防盜，為可接入175組各類傳感器/探測器的Omni智能家居控制系統(tǒng)提供全方位的保護?；ヂ?lián)網(wǎng)報警、電話報警、數(shù)字接警中心報警等多種報警方式，第一時間將警訊傳到固定電話、手機、接警中心，使您和接警中心同時掌握報警出處和類型，并迅速作出反應(yīng)。
防盜報警功能將在警報出現(xiàn)后打開全部燈光和警笛，并閃爍室外燈光以提示警員、嚇退盜賊。防火報警功能將在警報出現(xiàn)后打開所有通道燈光并調(diào)到最佳亮度，以利人員疏散；溫控器關(guān)閉所有空調(diào)的風機盤管，防止火借風勢蔓延。當全家外出度假時，燈光控制功能可以模擬正常居住的燈光效果，防止梁上君子的光臨。遍布各處的攝像機可以隨時觀察重要部位的安防情況，當有警報發(fā)生時，打開相應(yīng)位置的燈光為攝像機提供照明，并錄下當時的情景。
燈光
隨心所欲的燈光效果、即插即用的電源控制，電力載波協(xié)議帶來的是簡單與方便。無需了解控制原理，也無需了解編程語言，您所需的僅僅是一鍵控制。夜晚就寢前，不必到處查看，只需一鍵就可關(guān)閉所有房間的燈光。晚宴開始前，不必為每盞燈單獨調(diào)光，只需一鍵就可營造出溫馨的氛圍。全家圍坐在電視前，無需其它操作，只需一鍵就可打開電視、調(diào)節(jié)燈光、放下投影幕。有客人來訪時，無需手忙腳亂，只需一鍵就可得到輕松的談話氣氛。夜幕開始降臨時，無需到處走動、無需任何操作，智能控制系統(tǒng)將自動啟動夜間燈光模式，拉上窗簾，別墅瞬間亮起您所喜愛的燈光效果。
系統(tǒng)主要由兩部分組成：發(fā)射和接收（就控制指令而言）?？刂浦噶钜詮V播的形式在電力線上傳送，在理想狀態(tài)下可以達到21公里。但是由于電力線上帶有很多負載設(shè)備，所以控制指令會有所衰減，一般距離可達200米?？刂浦噶畹膬?nèi)容包括地址碼和執(zhí)行碼，如A1_ON， A1_OFF等等。
溫度控制
Omni系列溫控器內(nèi)置溫度傳感器，可以隨時檢測周邊的室內(nèi)溫度，為控制系統(tǒng)的自動恒溫控制功能提供準確的數(shù)字依據(jù)。溫控器內(nèi)核的微電腦處理器根據(jù)溫度傳感器傳回的信息自動控制制冷/加熱時的空調(diào)檔位。當室內(nèi)溫度與理想溫度差距過大時，啟動高檔模式快速到達理想溫度；而在保持恒溫狀態(tài)時則啟動低檔保溫模式。精確的智能控制既保持了一種舒適的室內(nèi)溫度，又節(jié)約了能源和相應(yīng)開支。
Omni系列溫控器的LCD屏幕上可以顯示溫控器周邊的溫度、室外溫度、時間、制冷/制熱狀態(tài)、風扇狀態(tài)、自動/保持工作模式。通過這些數(shù)據(jù)可以方便了解相應(yīng)空調(diào)的工作狀況并就近作一些簡單的手動操作，如啟動風扇、溫度保持等。
通過4蕊總線，可以有64個不同型號的溫控器與Omni智能控制系統(tǒng)相連。通過64個不同地址，智能控制系統(tǒng)可以給每個溫控器發(fā)出不同的控制信息。根據(jù)模式（白天，夜間，無人）、房間使用狀況、設(shè)備要求和室外溫度，控制系統(tǒng)發(fā)出不同的溫度設(shè)定參數(shù)和工作模式指令。對溫控器發(fā)出的指令信息，可以是溫控器本身的按鍵，也可以是Omni控制面板和觸摸屏，也可以通過本地局域網(wǎng)或遠程互聯(lián)網(wǎng)，還可以通過電話或PDA。
影音
欣賞輕柔的背景音樂，營造出晚會的效果，或者把大型比賽的音效分送到每個房間，這是一種令人愜意的生活方式。使用智能家居的影音分布系統(tǒng)，無論是將電視、DVD、CD機等多媒體設(shè)備集中放置，還是分布于不同的房間，都可以實現(xiàn)在多個房間同時接收多種不同的影音信號。您可以在一個房間欣賞爵士樂，在另一個房間收看電視節(jié)目；也可以將多媒體視頻信號傳送到家里的每一個電視機，或者把出入?yún)^(qū)和嬰兒室的安全監(jiān)視錄像發(fā)送到某個特定的電視上。智能家居系統(tǒng)更可配合不同房間的影音狀況，將燈光、空調(diào)或窗簾等調(diào)節(jié)到預定的模式。安裝了綜合布線系統(tǒng)，就可輕松實現(xiàn)上述功能所需。
使用智能家居系統(tǒng)的多媒體控制軟件，您可以從電視屏幕上控制背景音樂、電視以及電子像簿，與家人一起分享家庭相片帶來的快樂。它可以放映、暫停和重新播放電視節(jié)目、DVD或CD，儲存您喜歡的歌曲、影像和照片，瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、電子郵件。不僅如此，它還包含了所有的智能家居控制功能，您可以使用遙控器通過電視屏幕控制家中的燈光、安防、溫度、宏按鈕、事件日志和其它編制的功能。
2. 認證
UL Residential Fire and Burglary UL住宅防火和防盜認證
UL Commercial BurglaryUL商業(yè)防盜認證
FCC(USA)FCC（美國）
ICCS-03(Canada)ICCS-03（加拿大）
California State Fire Marshall加州防火協(xié)議
EN50081-1, EN50082-1, EN50130-4, EN55022電磁兼容 Emissions and Immunity(CE)
3. 榮譽
4. X10電力載波協(xié)議和UPB通用電力總線
在燈光和電器的控制上，HAI有X10技術(shù)和UPB通用電力總線兩種方式。這兩種方式大為簡化了系統(tǒng)的綜合布線，降低了由于線路原因而引起的系統(tǒng)故障。什么是X10技術(shù)呢？X-10是國際上通用的電力載波協(xié)議（即一種通訊“語言”）。用這種“語言”的兼容產(chǎn)品可以通過電力線互相說話，而不需要重新鋪設(shè)控制線路。電力線在提供電流的同時又可以像網(wǎng)線一樣傳送控制指令，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的控制。在系統(tǒng)中為了識別網(wǎng)絡(luò)中的不同設(shè)備而采用了2位16進制編碼，稱之為地址碼，這樣系統(tǒng)中的所有被控制設(shè)備都被賦予一個唯一地址碼，就像給人起名字一樣。2位16進制編碼分別用字母（A、B、C...P）和數(shù)字（1、2、3...16）來表示，對應(yīng)為根碼和子碼。它們兩者之間的組合共有256種，因此系統(tǒng)可容納256 個不同地址，可以執(zhí)行的指令包括：開、關(guān)、漸暗、漸明、全開、全關(guān)等。
UPB通用電力總線是由美國PCS公司推出的一種類似于X10的協(xié)議，可以說是X10技術(shù)的升級版。它無論是穩(wěn)定性（可達到99.8%）還是可傳輸范圍都有了質(zhì)的飛躍。
5. HAI智能控制系統(tǒng)的組成
6. 報警網(wǎng)絡(luò)
7. 主要功能
一體化的安全系統(tǒng)、燈控系統(tǒng)和溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)；
LCD控制面板和觸摸屏控制面板均為中文菜單顯示；
內(nèi)置語音提示電話存儲功能；
內(nèi)置modem，適宜遠程編程和監(jiān)控；
內(nèi)置RS232接口；
內(nèi)置以太網(wǎng)接口（僅為OmniproⅡ）；
防盜和火災報警；
可設(shè)定的安全區(qū)域，易于擴展；
多級防護等級；
支持2和4線的煙霧探測器；
防護區(qū)管理、電池管理，并設(shè)有振鈴回路；
內(nèi)置數(shù)字電話交換機；
報警自動撥號；
安全和控制回路完全隔離（僅為OmniⅡ和OmniproⅡ）；
以時間和日期為序的事件日志；
按時間和用戶定義的用戶密碼；
故障信息顯示；
先進的控制編程（ACP）：HAI獨有的簡易編程語句“when-command-if”，可根據(jù)時間表和實時事件進行相應(yīng)的邏輯編程；
多樣式燈光控制：場景，等級，漸暗/明，亮度調(diào)節(jié)；
遠程控制防區(qū)，燈光和室內(nèi)溫度；
用控制面板和計算機實現(xiàn)控制程序的編制；
燈光、溫度、安全模式、控制輸出等功能可以通過在程序中編制時間、日出、日落、日期或每周固定時刻等條件來實現(xiàn)。當然，也可以通過系統(tǒng)的觸發(fā)事件來實現(xiàn)（物體移動，門開，模式轉(zhuǎn)換等）；
連續(xù)無故障操作，阻斷失誤報警；
周期校驗煙霧探測器并確認報警；
系統(tǒng)通過讀取獨立輸入點的電阻值來判斷防護區(qū)的探測器是否被啟動以及火災探測器是否發(fā)出報警信號；
脈沖的計算特點排除了由于靜電噪音、瞬時觸發(fā)和燈光噪音所產(chǎn)生的錯誤報警；
可編程的延時功能排除了由于用戶操作失誤而帶來的報警故障；
所有的輸入和輸出點都是防電磁干擾的；
自保護時間、EEPROM存儲所有的程序、自診斷軟件、低電壓切斷電池電源、電源自保護等功能都保障了系統(tǒng)的安全可靠。
二、居室方案
1. 智能家居電氣布置圖
根據(jù)本居室面積和房間的特點，我們采用美國HAI公司的Omni II智能控制系統(tǒng)對居室內(nèi)部的安防、溫度、燈光實現(xiàn)統(tǒng)一控制，同時具備免維護、模塊化、層次化特點。通過增加影音控制系統(tǒng)、Windows Media Center Edition 2005，還可以實現(xiàn)包括影音在內(nèi)的統(tǒng)一管理，并可使用遙控器來控制。
2. 實現(xiàn)功能描述
回家
雖然每組燈光都安裝了墻壁手動開關(guān)，但整套單元房的燈光控制根本無需手動操作，智能家居控制系統(tǒng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)各房間的燈光效果。當傍晚您回到家時，在出入?yún)^(qū)的控制面板上輸入正確密碼撤銷安防狀態(tài)后，客廳、餐廳的主燈及走廊的照明燈自動打亮，并將亮度調(diào)為100%，以方便剛回家后的您換鞋、更衣。同時啟動咖啡壺、熱水器，并將空調(diào)的溫度設(shè)定從16度提高到22度（或在夏天時從30度降到20度）。這樣，等您更衣完畢后，已經(jīng)可以在舒適的溫度下喝上一杯香噴噴的咖啡，然后沖一個熱水澡了。當然，咖啡壺和熱水器等家用電器的啟動、空調(diào)的溫度設(shè)定也可以在您到家之前進行，或以時間編程自動實現(xiàn)（如在下午五點定時啟動），或當您駕車擁堵在路上時通過手機以電話命令方式啟動，或當您在辦公室時打開IE瀏覽器從互聯(lián)網(wǎng)啟動。后兩種遠程控制方式執(zhí)行的前提是智能家居控制系統(tǒng)驗證并接受了您遠程輸入的密碼。
晚餐
晚餐時間到了，您只需輕點觸摸屏上的晚餐圖標，智能家居控制系統(tǒng)將為您關(guān)閉客廳的主燈，打開暗光源，并將走廊、臥室和衛(wèi)生間的燈光調(diào)到30%的亮度以節(jié)約能源。同時，所有房間的窗簾、百葉窗都將關(guān)閉。而在餐廳里則關(guān)閉暗光源，將主燈調(diào)為50%，以營造出溫馨的進餐環(huán)境。
娛樂
新聞聯(lián)播開始了，您只需輕點觸摸屏上的娛樂圖標，智能家居控制系統(tǒng)將帶您進入娛樂時光：關(guān)閉客廳主燈，將四周的射燈調(diào)節(jié)為30%的亮度，降下電視幕簾，啟動電視節(jié)目至中央一套的新聞聯(lián)播。
您還可以將新聞聯(lián)播的影音信號傳送到任何一個安裝了揚聲器、電視或監(jiān)視器的房間?；蛘?，當您在看電視時，您的孩子在自已的房間觀看喜愛的DVD電影，而您的夫人在主臥里欣賞優(yōu)美的MP3歌曲。只要將您的房間鋪設(shè)了綜合布線，就可以實現(xiàn)DVD、CD、MP3和錄像機等影音設(shè)備的集中安放，而信號卻可以傳送到所有房間。
休息
夜深了，您已經(jīng)上床就寢了。您只需輕點床頭觸摸屏的“休息”圖標就可以關(guān)閉所有燈光，安然入睡了。此時，您的智能家居系統(tǒng)開始了夜間的工作模式。伴隨著燈光的全部關(guān)閉，智能家居控制系統(tǒng)將您的家中設(shè)為夜間安防狀態(tài)：所有的門/窗磁傳感器、幕簾傳感器都已進入工作狀態(tài)，餐廳、客廳的紅外移動探測器也進入了安防狀態(tài)。這時，除臥室和衛(wèi)生間外，其它區(qū)域一旦有人活動或門窗被打開，都將啟動智能家居的報警系統(tǒng)，如開啟所有的燈光起到威懾作用、閃爍大門外面的照明燈光以提示保安人員、物業(yè)中心接到報警信號并打入證實電話、撥打8部預置的電話號碼報警。
夜里，您可能感到口渴想到廚房取杯飲料，只需輕點觸摸屏的“忽略”圖標，就可以撤銷廚房的安防設(shè)置。當您重新回到臥室后再點擊“恢復”圖標，廚房就又開始進入了安防狀態(tài)。
起床
清晨，伴隨著電子鬧鐘的悠揚樂曲，您應(yīng)該起床了。抬手在床頭的觸屏上輕點“清晨”圖標，關(guān)掉電子鬧鐘，打開電視至早間新聞，在洗漱、進餐的同時了解天氣和路況信息。當您輕點“清晨”圖標時，您也同時通知智能家居系統(tǒng)，啟動咖啡壺、電飯堡等廚房電器，為您準備早餐。如果是在冬季，當您輕點“清晨”圖標時，智能家居系統(tǒng)還啟動了車庫的加熱設(shè)備，為您的出行用車做好準備。
上班
現(xiàn)在，您就要離家上班了。無需到處查看，只需在出入?yún)^(qū)的控制面板上點擊“上班”快捷鍵，再輸入您的密碼就可以放心上班去了。智能家居系統(tǒng)在設(shè)防的同時將會根據(jù)預先設(shè)定關(guān)閉所有的燈光和相應(yīng)的電器電源，并將空調(diào)設(shè)為節(jié)能模式。
度假
當您外出度假時，智能家居系統(tǒng)會擔負起照顧居室的重任：監(jiān)控家中所有的安防傳感器，在異常狀態(tài)時發(fā)出報警；管理家中空調(diào)的室內(nèi)外機，控制相應(yīng)的出風口，在冬季保護水管道以防凍裂；根據(jù)日光和降水狀態(tài)來控制綠地的澆灌時間；在火情發(fā)生時適時切斷煤氣管道閥門；在自來水管道漏水時或溫度降至0度以下時關(guān)閉閥門；當有傳感器被觸發(fā)時啟動相應(yīng)位置的攝像頭記錄下當時的情景；系統(tǒng)還將在夜間按您的作息時間表進行燈光的開、關(guān)，模擬有人在家的效果，防止夜賊的光顧。
當您度假結(jié)束將要返程時，可以通過電話或互聯(lián)網(wǎng)發(fā)出指令，智能家居系統(tǒng)將會適時地啟動相應(yīng)設(shè)備，使您到家時有一個熟悉的環(huán)境，就好像從未離開一樣。
三、HAI主要設(shè)備介紹
1. Omni II智能家居系統(tǒng)
4路溫度控制器
8個控制面板（含觸摸屏）
64路燈光/電器控制
16防區(qū)、可擴展至48防區(qū)
500條編程容量
外型尺寸：
330w×330h×114dmm
2. 控制面板
主要用于智能控制系統(tǒng)的本地監(jiān)控，也可以設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)、編制程序。每套系統(tǒng)必須至少有一個控制面板，以進行布/撤防操作。控制面板通過4條通信總線從Omni控制系統(tǒng)獲得電源。
11A00-2
用于齊平安裝的控制面板，時尚藍色LCD背景光，亞光前面板，通訊連接電纜，說明書。產(chǎn)品尺寸： 142×140×30.5mm
11A00-9
用于表面安裝的控制面板，時尚藍色LCD背景光，亞光前面板，通訊連接電纜，說明書。產(chǎn)品尺寸： 142×140×30.5mm
3. 觸摸屏控制面板
通過OmniTouch觸摸式控制面板的本地一鍵操作，Omni智能家居控制系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)家庭的安防、溫度、燈光、音樂和其他智能功能的控制。觸摸屏通過四蕊總線從Omni控制器獲得電源，該觸摸屏為彩色，有圖形圖標和菜單界面，可從圖上查出位置和數(shù)量。
32A00-1
OmniTouch彩色觸摸屏控制面板，平面安裝盒，白色、米色和淺黃褐色前面板，通訊連接電纜，說明書。
尺寸為147w×114h×59dmm
4. 溫濕傳感器
31A00-1室內(nèi)/外溫度傳感器
用于探測室內(nèi)外的溫度。這種高精度溫度探測器的表面涂了一層密封膠來抵抗室外潮氣的侵蝕，而溫度的測量無需刻度。該產(chǎn)品可以通過溫度激活控制程序來調(diào)節(jié)閣樓、車庫、花房、地下室、酒窖和冷卻器的溫度，溫度可以顯示在控制面板上、使用Web-link II互聯(lián)網(wǎng)軟件的計算機上或通過電話語音傳遞。它可以在某些情況下發(fā)生報警，如當室外達到結(jié)冰溫度、高于Omni系統(tǒng)程序設(shè)定的最高溫度點或低于系統(tǒng)設(shè)定的最低溫度。該產(chǎn)品適用于室內(nèi)、外區(qū)域，當在戶外使用時，需要采取防護措施以避免陽光直射和雨淋。在使用時需占用Omni控制系統(tǒng)上的一個防區(qū)輸入點。
外形尺寸：71w×71h×25dmm
32A00-2室內(nèi)外溫度和濕度傳感器
在溫度監(jiān)測方面和31A00-1型一樣，另外還包括一個測量范圍為0-100%的用來報告室內(nèi)外相對濕度的濕度傳感器。可以根據(jù)情況設(shè)置濕度的高低，如在濕度過高時可以打開浴室的通風扇或在濕度過低時打開加濕器等；也可以報告居室、花房、酒窖、冷卻器等地方的濕度情況。
控制濕度有助于在居室范圍內(nèi)防止真菌的繁殖，比如浴室、地下室、閣樓等。當用于室外時，需要采取防護措施以避免陽光直射和雨淋。在使用時需占用Omni控制系統(tǒng)上的兩個防區(qū)輸入點。
外形尺寸：71w×71h×25dmm
5. Omnistat溫度控制器
RC系列是集設(shè)定與顯示于一身，即可以通過HAI的智能家居系統(tǒng)來設(shè)定和控制，也可以從溫度控制器的面板上直接輸入?yún)?shù)和控制溫度。RC系列包括常規(guī)單組冷暖、單組泵、兩組泵和兩組溫度控制。B系列Omnistats裝有“酷藍”的LCD背景燈。
RC-122雙檔熱/冷溫控器
智能家居在國內(nèi)外都是一個很流行的名詞，智能家居又稱智能住宅，在國外常常使用smarthome表示。智能家居是以住宅作為平臺，利用綜合布線技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，安全防范技術(shù)，自動控制技術(shù)，音視頻技術(shù)等將家居生活有關(guān)的設(shè)備進行集成化，自動化，構(gòu)建高效的住宅設(shè)施與家庭日常事務(wù)的智能管理，提升家居安全性，便利性，舒適性，藝術(shù)性，并實現(xiàn)環(huán)保節(jié)能的家居環(huán)境。20世紀80年代初，隨著大量采用電子技術(shù)的家用電器面市，住宅電子化（HE，HomeElectronics）出現(xiàn)。80年代中期，將家用電器，通信設(shè)備與安保防災設(shè)備各自獨立的功能綜合一體后，形成了住宅自動化概念（HA，HomeAutomation）。80年代末，由于通信與信息技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了對住宅中各種通信，家電，安保設(shè)備通過總線技術(shù)進行監(jiān)視，控制與管理的商用系統(tǒng)，這在美國被稱為SmartHome，也就是現(xiàn)在智能家居的原型。
2系統(tǒng)設(shè)計
本系統(tǒng)由飛思卡爾的kinetis系列的K60FX512VLQ15（以下簡稱K60）芯片作為控制核心，K60是飛思卡爾公司設(shè)計的一款性能卓越的芯片，主要用于汽車電子，在全國大學生智能車競賽“飛思卡爾杯”中為核心控制芯片之一。該芯片內(nèi)部自帶電源管理模塊，有低功耗模式，在智能家居中作為主控芯片很合適。其次，作為一款32位的單片機，擁有很多IO線，片內(nèi)集成各種通信模塊，系統(tǒng)安全模塊，有利于提高智能家居系統(tǒng)的安全性。
2.1電源模塊
本系統(tǒng)采用6~8V的電源為系統(tǒng)供電，但系統(tǒng)使用的電壓為5V，芯片使用的是3.3V的電壓，因此需要設(shè)計電源電路將電源電壓轉(zhuǎn)換為5V和3.3V電壓供電路正常工作。使用TPS76850穩(wěn)壓芯片組成系統(tǒng)穩(wěn)壓電源模塊輸出的電壓穩(wěn)定，電壓大小為+5V，滿足系統(tǒng)的正常使用，TPS76850所需的元件較少，電路內(nèi)部還有過流，過熱保護以及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠性高，方便，而且價格便宜。由于K60需要3.3V電壓才能穩(wěn)定工作且能夠設(shè)計工作在低功耗模式下，因此還需采用3.3V穩(wěn)壓模塊，ams1117-3.3是比較常用的三端穩(wěn)壓器，而且價格便宜，而且滿足系統(tǒng)設(shè)計的要求，于是采用該穩(wěn)壓器穩(wěn)定輸出3.3V電壓保證芯片正常工作。電路圖如圖1所示。
2.2繼電器模塊
繼電器是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統(tǒng)和被控制系統(tǒng)之間的互動關(guān)系。通常應(yīng)用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。繼電器是具有隔離功能的自動開關(guān)元件，廣泛應(yīng)用于遙控、遙測、通訊、自動控制、機電一體化及電力電子設(shè)備中，是最重要的控制元件之一。由于控制芯片是工作在低壓范圍而家居環(huán)境通常是220v的電壓，在控制過程中只能采取繼電器來控制家庭電網(wǎng)絡(luò)。
2.3紅外射頻模塊
紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。發(fā)射部分的主要元件為紅外發(fā)光二極管。它實際上是一只特殊的發(fā)光二極管，由于其內(nèi)部材料不同于普通發(fā)光二極管，因而在其兩端施加一定電壓時，它便發(fā)出的是紅外線而不是可見光。紅外遙控的特點是不影響周邊環(huán)境、不干擾其它電器設(shè)備。由于其無法穿透墻壁，故不同房間的家用電器可使用通用的遙控器而不會產(chǎn)生相互干擾；電路調(diào)試簡單，只要按給定電路連接無誤，一般不需任何調(diào)試即可投入工作；編解碼容易，可進行多路遙控。而且紅外接收發(fā)送管的價格便宜，性能優(yōu)異，在很多家用電器中都有使用，在智能家居系統(tǒng)中添加紅外接收發(fā)送模塊將大多數(shù)家庭設(shè)備巧妙的聯(lián)系在一起，配合軟件編程讓紅外接收發(fā)送模塊自學習紅外碼將釋放大量的遙控器以及減少電池的使用?？紤]到設(shè)備可能在不同的房間內(nèi)會面臨信號接收不到的問題，因此采用多個紅外收發(fā)傳感器，在形成多方面接收信號，以擴大控制范圍，在測試過程中是可行的。
2.4通信模塊
串口wifi無線模塊是將無線AP的wifi信號轉(zhuǎn)換為串口的即插即用模塊，該系統(tǒng)使用的是SSC-WiFi-03。SSC-WiFi-03是上海迅瞻電子科技第三代串口WLAN模塊產(chǎn)品，該產(chǎn)品是基于標準UART接口符合IEEE802.11b/g模式的WiFi無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式模塊。模塊內(nèi)置無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.11協(xié)議棧以及TCP/IP協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換。通過SSC-WiFi模塊，傳統(tǒng)的串口設(shè)備也能輕松接入無線網(wǎng)絡(luò)。模塊采用高性能低功耗IEEE802.11b/g無線通信芯片，片內(nèi)集成了高性能微處理器實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的透明傳輸，工作于2.4GHz全球開放ISM頻段免許可證使用，可廣泛應(yīng)用于各種場合的短距離無線通信、工業(yè)控制領(lǐng)域。產(chǎn)品本身可將自己的串口接到計算機后用配置程序進行通信速率、格式、編碼等的設(shè)定，無須其它任何編程裝置。使用該模塊大大簡化了系統(tǒng)的編程，可以直接使用uart模塊接收來自wifi的信息從而對系統(tǒng)進行控制，而且wifi可以遠距離，聯(lián)網(wǎng)操作。擴大了系統(tǒng)的實用性，方便性。
2.5溫度傳感器模塊
該系統(tǒng)采用DS18B20溫度傳感器，測量室內(nèi)溫度，當用戶切換到家庭自動控制模式時，只要錄入家庭空調(diào)的遙控編碼，會自動的根據(jù)測得的溫度調(diào)控室內(nèi)的溫度從而避免室內(nèi)過冷過熱，也可以達到節(jié)電。DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域，這有利于系統(tǒng)的設(shè)計。
2.6顯示模塊
考慮到系統(tǒng)省電節(jié)能，又需要顯示模塊，于是采用OLED顯示，OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板，當有電流通過時，這些有機材料就會發(fā)光，而且OLED顯示屏幕可視角度大，并且能夠節(jié)省電能。OLED的成本相對其他顯示模塊成本低廉，而且控制系統(tǒng)不需要華麗的視覺，主要目的是智能化的家居以及節(jié)能，而且OLED的編程較其他顯示模塊簡單，因此采用OLED是最合適不過的了。
3軟件設(shè)計模塊
本系統(tǒng)基思卡爾的K60芯片的智能家居系統(tǒng)的工作流程如下：系統(tǒng)上電復位，程序初始化，顯示界面初始化設(shè)置，按鍵進行操作，錄入家庭內(nèi)部的設(shè)備紅外編碼，保留紅外編碼。設(shè)置wifi配對信息，安全信息等一系列的系統(tǒng)初始化進程。以保證設(shè)備能夠完美運行，掉電后恢復后也可以運行。初始化完成后系統(tǒng)進行中斷執(zhí)行程序，如果有用戶的操作指令被檢測到，執(zhí)行用戶的指令，前期設(shè)計中沒有設(shè)計自己的app，使用的是代碼指令，可能會令用戶感到不滿意，在后期的軟件實現(xiàn)中會加入app功能，直接用手機app操作智能系統(tǒng)，即使出門在外只要有網(wǎng)絡(luò)就可以控制家庭的設(shè)備?，F(xiàn)在實現(xiàn)的功能是只要用戶輸入相應(yīng)的指令后即可控制家庭的用電設(shè)備的開關(guān)，各種紅外設(shè)備的啟動還有各種操作，如果用戶設(shè)置智能模式，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定的模式進行執(zhí)行實現(xiàn)智能控制，達到家居生活的舒適與便攜。
4結(jié)語
智能照明控制系統(tǒng)是最先進的一種照明控制方式，它采用全數(shù)字、模塊化、分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過五類控制線將系統(tǒng)中的各種控制功能模塊及部件連接成一個照明控制網(wǎng)絡(luò)，它可以作為整個建筑物自動化管理系統(tǒng)（BA系統(tǒng)）的一個子系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)軟件接入BA系統(tǒng)，也能作為獨立系統(tǒng)單獨運行，在照明控制實現(xiàn)手段上更專業(yè)、更靈活，可實現(xiàn)對各種照明燈的調(diào)光控制或開關(guān)控制，是實現(xiàn)舒適照明的有效手段，也是節(jié)能的有效措施。
一、邦奇智能照明控制簡介
邦奇電子智能照明控制系統(tǒng)，通常由調(diào)光模塊、開關(guān)模塊、控制面板、液晶顯示觸摸屏、智能傳感器、編程插
口、時鐘管理器、手持式編程器、監(jiān)控軟件（網(wǎng)橋)等部件構(gòu)成，將上述各種具備獨立功能的控制模塊或部件用一條五類數(shù)據(jù)通訊線（四對雙絞線）按手牽手鏈方式連接起來，形成一個Dynet控制網(wǎng)絡(luò)。
二、邦奇智能照明控制系統(tǒng)的特點
可靠性
邦奇電子照明控制系統(tǒng)中控制模塊的每個功能都獨立地貯存于相應(yīng)的模塊中，不因斷電而丟失，這也意味著，若某個模塊出現(xiàn)故障，只是與該模塊相關(guān)的功能失效，而不影響網(wǎng)絡(luò)其它模塊的正常運行，從維護的觀點來看這種“獨立貯存”的概念，既有利于快速故障定位，又提高了大型照明控制系統(tǒng)的“容錯”水平。
設(shè)計、安裝、布線易操作性
電氣工程師只要閱讀本公司相關(guān)技術(shù)資料無需專門培訓就能設(shè)計大型照明控制系統(tǒng)，安裝時只需將“調(diào)光/開關(guān)”模塊取代原有空氣開關(guān)或其他開關(guān)和保險絲，將可編程控制面板取代原有的手動開關(guān)，模塊與面板之間用五類四對屏蔽數(shù)據(jù)線實施低壓控制聯(lián)接，即安全，又簡化布線工程。
系統(tǒng)開放性和擴張性
邦奇電子照明控制系統(tǒng)可在任何時候進行擴展，不必更改原有線路，只需將增加的模塊用數(shù)據(jù)線接入原有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)便可。
邦奇電子照明控制系統(tǒng)可以與其他自動化設(shè)備相聯(lián)（如：視/聽、舞臺照明控制、安保和BAS等）提供如下接口：干簧繼電器、RS232、RS485、DMX512。還可針對BAS系統(tǒng)提供一個高級接口，該接口由Dynalite提供一個插入BAS程序中的Active控制軟件來實現(xiàn)，完成無縫連接。
控制方式多樣性
邦奇電子照明控制系統(tǒng)控制功能強、方式多、范圍廣、自動化程度高，通過實現(xiàn)場景的預制設(shè)置和存儲后，操作時只需按一下控制面板上某一個鍵即可啟動一個燈光場景模式，各照明回路就能自動轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的狀態(tài)，也可以通過其他界面如遙控器、就地控制、場景控制、定時控制、紅外探測和紅外遙控、就地控制、中央監(jiān)控、群組組合控制、與其他系統(tǒng)聯(lián)動、廣域控制等。
三、智能照明設(shè)計方案
客廳
客廳是全家活動的場所，沒有其他任何一個房間可以如此通用。我們可以在其中款待客人，看電視，讀書，聽音樂，開派對，或者僅僅是放松自己。所以，客廳的照明要求很高。照明可以為客廳營造生動引人且適合不同需求的氛圍。通常，相對于其他房間類型，我們在客廳中活動的時間比較長而且類型比較多。
書房
工作室需要通過照明將您的精力集中在工作上。聚焦在您的書本和文件周圍的明亮光線可以使閱讀容易而減緩疲勞。另外，你需要確保房間的其余部分被良好的總體背景光所照亮，這將使房間更加舒適，提高您的工作效率，讓靈感源源不斷。
廚房
廚房一直是家庭溫暖、明亮的中心。那里不僅是烹調(diào)和就餐的地方，它還是交談、學習、工作和娛樂的地方。無論您“做什么飯菜”，您都應(yīng)確保有恰當?shù)摹罢彰鞑俗V”。 用基本照明照亮整個區(qū)域和利用局部功能照明來準備食物的組合能提供最佳結(jié)果。
餐廳
飯廳照明必須使吃飯與交談輕松而自如。它必須為家具，餐桌設(shè)置和食物添彩。它還要有足夠的亮度以滿足實際之需。
作為招待的一般規(guī)則，您的客人應(yīng)該能夠看見您正在準備的食物。您可以通過由調(diào)光器控制的各種照明為任何宴會創(chuàng)造輕松、優(yōu)雅的格調(diào)。餐廳的照明，要求色調(diào)柔和、寧靜，有足夠的亮度，不但使家人能夠清楚地看到食物，而且要與周圍的環(huán)境和餐桌、椅子、餐具等相匹配，構(gòu)成一種視覺上的美感。
臥室
臥室照明需滿足多方面的要求：柔和、輕松、寧靜、浪漫。但同時又要滿足裝扮、著裝，或者睡前閱讀的需求。
睡覺大多在黑暗中進行。然而，臥室也是早晨穿衣與打扮，晚上讀書與看電視的地方。各種照明的微妙組合提供了完美的臥室設(shè)計所需要的平衡。
主臥室
出發(fā)點是總體照明的主要源。它應(yīng)該是中性的且令人放松的，并通過使用一個以上的照明點而最好地得以實現(xiàn)。然后考慮實際的照明需要：梳妝臺和衣柜需更明亮的光，以及床周圍的閱讀照明。最后需要考慮的是柔光燈泡，它可以豐富您的設(shè)計，并與用來突出一個特別的物體或特性的聚光燈相組合，為設(shè)計提供增強氣氛的線索。適合使用調(diào)光開關(guān)的頭頂照明提供您調(diào)解照明強度的靈活性以匹配您的情緒。當為您的梳妝臺布光時，要保證來自鏡子兩側(cè)的光線均勻。這將避免在臉上投射陰影。這一區(qū)域的光可以比總體照明亮一些。
浴室
白天，浴室應(yīng)整潔、清新，而且明亮。晚上，則需創(chuàng)造輕松、閑靜而親密的格調(diào)。同時燈具需要有防水防塵的特點。
浴室需要室內(nèi)整體上有良好的常規(guī)照明，還需要對鏡子等的局部照明。
來自安裝在頂棚上的燈具的常規(guī)照明能夠提供基本的背景照明。在用于剃須和化妝的鏡子周圍增加安裝在邊上的燈將提供來自兩邊的明亮而均勻的光。這樣就可避免當光源安置在鏡子上面時投射在臉上的陰影。
四、智能照明控制
集中控制和多點操作功能：
在任何一個地方的終端均可控制不同地方的燈；或者是在不同地方的終端可以控制同一盞燈。
軟啟功能：
開燈時，燈光由暗漸漸變亮，關(guān)燈時，燈光由亮漸漸變暗，避免亮度的突然變化刺激人眼，給人眼一個緩沖，保護眼睛。而且避免大電流和高溫的突變對燈絲的沖擊，保護燈泡，延長使用壽命。
燈光明暗調(diào)節(jié)功能：
無論您是在會客、看電視、聽音樂、或與家人在一起、或獨自思考、甚至在品嘗威士忌時，調(diào)節(jié)不同燈光的亮度，更能為您創(chuàng)造舒適、寧靜、和諧、溫馨的氣氛、更深的體會生活，柔和的光線能給您一個好心情，少而暗的光幫助您思考，多而亮的光使氣氛更加熱烈。而這些操作時非常方便的，你可以按住本地開關(guān)來進行光的調(diào)亮和調(diào)暗，也可以利用集中控制器或者是遙控器，只需要一按按鍵，就可以調(diào)節(jié)光的明暗亮度。
全開全關(guān)和記憶功能：
整個照明系統(tǒng)的燈可以實現(xiàn)一鍵全開和一鍵全關(guān)的功能。當您在入睡或者是離家之前，你可以按一下全關(guān)按鈕，全部的照明設(shè)備將全部關(guān)閉。免除了您跑遍全部房間的煩惱。
定時控制功能：
比如說每天早上七點鐘，您床邊的臺燈會亮起，晚上12點的時候您家里的燈會自動熄滅。
場景設(shè)置：
對于固定模式的場景、您無需逐一地開關(guān)燈和調(diào)光，只進行一次編程，就可以按一個鍵控制一組燈，這就是場景設(shè)置功能。當您在書房讀書累了的時候，需要小憩一會，只要按動一個鍵，轉(zhuǎn)入書房休息模式，燈光將由明亮漸漸的轉(zhuǎn)入昏暗，您就可以舒舒服服的瞇上一會了。
智能照明系統(tǒng)的燈光設(shè)計還可以與其他智能家居系統(tǒng)連動，將更加人性的功能展現(xiàn)在您的面前，當您的家里開舞會的時候，只要您按一下舞會模式的按鈕，您的音響就會開啟，播放您最最喜歡的曲子，燈光將變暗，閃爍，空調(diào)將自動設(shè)定為一種比較合適的溫度，來營造一種熱烈，舒適的娛樂環(huán)境。或者當您看電視的時候，您客廳中的燈會變暗，其他房間的等全部關(guān)閉。其中，場景的變化是可以隨意設(shè)定的，可以發(fā)揮您自己豐富的想象力，來創(chuàng)造一種夢幻般的環(huán)境，它會給您帶來更大的樂趣和舒適。
控制方式
1） 本地開關(guān)：可以按照平常的習慣直接控制本地的燈光；根據(jù)您的需求，開關(guān)可以任意設(shè)定所需控制對象，比如門廳的按鈕可以用來關(guān)閉所有的燈光；這樣，當您離家時，輕輕一按即可關(guān)閉所有燈光，既節(jié)能，安全，又非常方便。
2） 紅外、無線遙控：在任一個房間，用紅外手持遙控器控制所有聯(lián)網(wǎng)燈具（無論燈具是否處在本房間內(nèi)）的開關(guān)狀態(tài)和調(diào)光狀態(tài)；您不需要進入房間后在開燈，在您進入任一間居室前您就可以用遙控器打開燈光，從此您再也不用在黑暗中尋找燈的開關(guān)了。
3） 電話遠程控制：通過任何一部普通電話或手機，實現(xiàn)對燈光或場景的遠程控制。此功能可以用在晚歸前模擬主人在家的燈光狀況，以迷惑可能的竊賊。
4） 計算機/互聯(lián)網(wǎng)控制：通過本地計算機或者INTERNET上的一臺計算機，可以遠程控制燈光狀態(tài)。
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；控制系統(tǒng)設(shè)計
中圖分類號： S611 文獻標識碼： A
引言
隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)、自動控制和計算機技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域，不僅明顯地提高了企業(yè)的運營效率，而且在很大程度上改變了人們的生活方式。如今的人們更加注重家居環(huán)境的舒適、便捷、健康和安全，嵌入式智能家居可控制系統(tǒng)使傳統(tǒng)家居發(fā)展為數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的新型家居。本文分析了基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計問題。
一、物聯(lián)網(wǎng)與智能家居
1、物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵
物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等數(shù)據(jù)通信為一式，按約定的協(xié)議，將萬物互聯(lián)或連接在一起進行信息和通信交換的一種網(wǎng)絡(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)將人與人、人與機、機與物、物與物相互連接，把感應(yīng)器嵌人到一切日常?；畹奈锲分校惯@此物品可識別。物體之間的互聯(lián)不再單純依靠互聯(lián)網(wǎng)，而是強調(diào)將互聯(lián)網(wǎng)、無線傳感網(wǎng)和移動通信網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)融為一體。通過這此物體網(wǎng)絡(luò)連接組成物聯(lián)網(wǎng)，以此為一便人類的工作和?；?，形成一個高度智能化的網(wǎng)絡(luò)、
2、智能家居的定義
智能家居是指將家庭中各種與信息有關(guān)的通信設(shè)備、家用電器和安防設(shè)備通過HBS（Home Bus system，家庭總線技術(shù)）連接到家庭智能系統(tǒng)上進行集中監(jiān)視、控制和管理，以建立舒適、安全與和諧的住宅環(huán)境、隨著國民經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展，僅僅舒適安全的普通家居已經(jīng)不能滿足人們的期望，人們渴望的是一個其有智慧的家庭環(huán)境，于是，智能家居應(yīng)運而牛、比爾?蓋茨在《未來之路》中提到，在不遠的未來，沒有智能家居系統(tǒng)的住宅會像今天不能上網(wǎng)的住宅一樣不符合潮流?，F(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已成為智能家居重要的核心技術(shù)支撐，而智能家居則是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在家庭中的最好體現(xiàn)為方式。面向物聯(lián)網(wǎng)的智能家居應(yīng)用，是兩者功能特點與技術(shù)優(yōu)勢的有機結(jié)合。
二、系統(tǒng)的方案設(shè)計
本文主要從系統(tǒng)的低耗性、經(jīng)濟性、簡單性、適用性和易維護性等出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，提出該基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居遠程控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)方案。本智能家居系統(tǒng)由ARM模塊，ZigBee模塊，以太網(wǎng)模塊，GSM模塊組成，其中ARM模塊為中心控制單元，通過各個傳感器采集室內(nèi)各信息，將數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)實時反饋到客戶終端及手機終端。同時，用戶可經(jīng)過客戶終端及手機終端遠程操作家居，可達到實時監(jiān)控與操作的目的。系統(tǒng)總體設(shè)計圖如圖1所示。
本系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能：
（1）遠程警報
當家庭突發(fā)火災或是煤氣泄漏時，相應(yīng)傳感器將檢測到情況，立刻通過室內(nèi)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)，將采集到的信號發(fā)送到ARM主控制器，再經(jīng)過控制器處理，最后將警報信息通過GSM模塊以短消息的方式發(fā)送到主人的手機上，從而實現(xiàn)了家庭的遠程警報功能。
（2）遠程控制
當我們需要遠程控制家用電器的開關(guān)時，只要用手機發(fā)送指定命令的短信息，通過GPRS模塊的接收，井將短信息翻譯成為可以識別的命令傳輸給ARM控制器，控制器經(jīng)過處理，通過ZigBee模塊的無線傳輸將命令發(fā)送到與家電相連接的ZigBee智能開關(guān)上，以實現(xiàn)了對家電的控制。
（3）遠程監(jiān)控
當朋友或是陌生人來訪時，門禁系統(tǒng)開始工作，攝像頭采集來訪者的頭像信息，并傳至ARM控制器，經(jīng)過控制器處理，通過以太網(wǎng)模塊傳至云端，主人可以訪問因特網(wǎng)查看來訪者的信息；同時房子內(nèi)部也可以安裝攝像頭，主人在外出時，通過電腦或是手機可以實時查看房間的情況，從而實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的遠程監(jiān)控。
三、系統(tǒng)硬件總體設(shè)計
本文采用S3C2440微處理器芯片作為家庭網(wǎng)關(guān)AMR模塊的控制器，其主要特點是低價格、低功耗、高性能，提供大量的寄存器，指令執(zhí)行速度更快。在穩(wěn)定性、通用性、完備性、可擴展能力等特點方面具有一定的優(yōu)勢。家庭網(wǎng)關(guān)模塊是整個物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)的核心部分，它是家庭外部通訊網(wǎng)絡(luò)（Internet、GSM）和家庭內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)（ZigBee）之間一個橋梁。因此，家庭網(wǎng)關(guān)必須滿足以下兩方面的要求：第一，要實現(xiàn)Internet遠程訪問，家庭網(wǎng)關(guān)必須支持TCP/IP協(xié)議并且能夠提供Web服務(wù)。第二，要實現(xiàn)內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)對物聯(lián)網(wǎng)智能家居中的智能終端設(shè)備進行監(jiān)控和管理，家庭網(wǎng)關(guān)必須支持內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)和家庭外部通訊網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議和信息等轉(zhuǎn)換功能。家庭內(nèi)部控制網(wǎng)絡(luò)模塊使用的是ZigBee作為其通信模塊。ZigBee模塊采用CC2430，其優(yōu)點是低成本、靈敏度高、抗干擾能力強、功耗低；在ZigBee網(wǎng)絡(luò)中存在三種邏輯設(shè)備類型：Coordinator（協(xié)調(diào)器），Router（路由器）和End-Device（終端設(shè)備）。以太網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)中一個很重要的功能模塊，可以實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程登錄，系統(tǒng)的資源分享和管理，以及完成系統(tǒng)的更新下載等功能。本系統(tǒng)以太網(wǎng)模塊采用DM9000芯片完成網(wǎng)絡(luò)接口的功能，其優(yōu)點是DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的專用的以太網(wǎng)MAC控制器，它支持8位、16位、32位的接口來訪問內(nèi)部存儲器，以滿足不同處理器的需求。DM9000物理協(xié)議層接口完全符合IEEE802.3u規(guī)格，并且還支持IEEE802.3x全雙工流量控制，GSM模塊采用高性能TC35芯片，模塊符合GSM0705和GSM0707標準，能夠通過AT指令來進行控制，提供標準的RS232接口，提供安全穩(wěn)定的雙頻（GSM900/GSM1800）短消息數(shù)據(jù)通信，TC53芯片主要由GSM基帶處理器、GSM射頻部分、電源電路和FLASH存儲部分組成。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
四、系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)具體工作流程為，首先系統(tǒng)各模塊初始化，傳感器對各種參數(shù)進行采樣。通過數(shù)模轉(zhuǎn)換將其送入數(shù)據(jù)處理模塊進行判斷。若超出標準范圍，判斷故障類型，則由ARM控制中心控制蜂鳴器進行報警并發(fā)送警報短信。當戶主接到發(fā)出的報警短信后，可以通過手機發(fā)送控制短信到GSM模塊，ARM控制中心發(fā)送讀取短信的AT指令到GSM模塊讀取收到的短信，并判斷短信的指令是否符合標準。若不符合標準，則提醒用戶重新發(fā)送，若指令正確，根據(jù)短信內(nèi)容向ZigBee協(xié)調(diào)器發(fā)出相應(yīng)的控制信息。協(xié)調(diào)器接收到信息后，將其傳送到指定的ZigBee節(jié)點，節(jié)點根據(jù)信息的指示做出控制或者獲取傳感器信息，并將控制結(jié)果或傳感器信息發(fā)送到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將其傳給ARM控制中心。ARM控制中心根據(jù)收到結(jié)果信息后，發(fā)送AT指令控制GSM模塊回復短信到用戶，對用戶的控制結(jié)果進行回復。ZigBee節(jié)點控制的煤氣和人體感應(yīng)傳感器如果檢測到煤氣或有人入侵，會直接發(fā)送報警信息到協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器將報警信息傳送至服務(wù)器，服務(wù)器控制GSM模塊將報警信息發(fā)送到控制者的手機上。系統(tǒng)工作流程圖如圖3所示。
結(jié)束語
本文提出了智能家居系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，討論了智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，采用ZigBee組網(wǎng)、GSM無線通信技術(shù)及嵌入式的網(wǎng)關(guān)服務(wù)器，實現(xiàn)了家居安防和家居遠程控制。通過本系統(tǒng)能夠隨時隨地控制家電開關(guān)、對火災和外人入侵進行報警，讓家居更安全方便。并具有實現(xiàn)簡單、性能穩(wěn)定、成本低、適用范圍廣、安全可靠等優(yōu)點，可以廣泛應(yīng)用于家庭住宅中，具有廣泛的應(yīng)用前景。隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的快速發(fā)展，通信技術(shù)、自動控制和計算機技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在各個領(lǐng)域，不僅明顯地提高了企業(yè)的運營效率，而且在很大程度上改變了人們的生活方式。如今的人們更加注重家居環(huán)境的舒適、便捷、健康和安全，嵌入式智能家居可控制系統(tǒng)使傳統(tǒng)家居發(fā)展為數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的新型家居。
參考文獻
[1]曾松偉，章云，邱偉強.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計[J].現(xiàn)代電子技術(shù).2011（09）.
【關(guān)鍵字】安卓，智能家居
引言
隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)逐漸成熟，為人們的生活、工作及學習帶來了極大便利的同時，也為物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展帶來嶄新的機遇。特別是智能手機與移動通信業(yè)務(wù)的快速發(fā)展，為物聯(lián)網(wǎng)的實現(xiàn)提供了成熟的平臺。人們可以利用通用的智能手機在任何時間、任意地點遠程控制著家中的任意電器。如果你覺得，晚上站在家門口找電燈開關(guān)很費勁，請拿出你的手機打開你的電燈開關(guān)。如果你認為燒開水需要花很長時間，而你又不想苦苦等待，請拿出你的手機打開熱水器的開關(guān)。如果你厭煩了燒飯的話，也請拿出你的手機，讓它幫助你解決煩惱。這就是數(shù)字化智能家居控制系統(tǒng)為我們帶來的福利。另外，如果你是一個孝子，但是卻無法陪伴在老人身邊，你可以利用手機控制遠程視頻，讓老人看到你。同時智能家居擁有的報警、遠程監(jiān)控等功能，在出現(xiàn)險情時能夠第一時間獲得消息，從而采取進一步行動。由此可見智能家居是移動互聯(lián)的產(chǎn)物，是時展的必要趨勢，是現(xiàn)代化社會進步的標志。
1控制系統(tǒng)整體設(shè)計
該智能家居控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。本系統(tǒng)包括android手機端的智能家居控制系統(tǒng)客戶端，中心控制單片機服務(wù)器，以及各個電器的WIFI接收終端模塊。程序設(shè)計包括基于安卓的智能家居系統(tǒng)控制軟件，以及通過WIFI傳輸過程中用戶協(xié)議的制定。該android客戶端程序采用JAVA語言編寫，老人通過觸摸手機/平板電腦上的按鈕進行操作可以控制連接在家庭網(wǎng)關(guān)上的電燈、窗簾等設(shè)備的開關(guān)，老人安全如廁檢測的紅外設(shè)備，智能床的翻轉(zhuǎn)設(shè)備。若檢測到老人處于危險狀態(tài)下，可以利用平板電腦中的GSM短信模塊為固定的號碼發(fā)送報警信息，讓子女第一時間了解到老人的狀態(tài)。
2通信協(xié)議設(shè)計
2.1通信協(xié)議簡介
通信協(xié)議是指雙方實體完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。在系統(tǒng)中的通信協(xié)議是指手機客戶端與中控服務(wù)器間的規(guī)則。系統(tǒng)中的協(xié)議工作方式如下：用戶通過軟件客戶端的觸摸發(fā)送相應(yīng)電器控制命令，經(jīng)過無線信道（WIFI）的傳輸，中控服務(wù)器接收到控制命令，對命令中的關(guān)鍵字進行識別后將命令發(fā)送給對應(yīng)的的電器控制端，達到控制功能，電器工作完成后，將返回的響應(yīng)命令傳送給服務(wù)器，進而傳送給軟件客戶端，把結(jié)果顯示在UI上。至此完成整個協(xié)議的通信過程。
2.2通信協(xié)議總覽
本通信協(xié)議是由8Byte的16進制數(shù)據(jù)構(gòu)成，該協(xié)議是由狀態(tài)標志字（Sta），數(shù)據(jù)標志字（Tid），發(fā)送標志字（Sed），操作代碼位（Opt），電器標志字（ID），數(shù)據(jù)校驗位（Sum）等六部分構(gòu)成。其格式為： <Sta><Tid><Sed><Opt><ID><Sum>。其字段含義、長度及定義等詳細信息如表2-1所示。
2.3通信協(xié)議詳解
2.3.1電燈控制協(xié)議
電燈協(xié)議實現(xiàn)的功能為控制電燈單開和全開，只需改變操作碼中對應(yīng)的電燈（此處只有3個電燈），每次控制成功與否都將返回響應(yīng)數(shù)據(jù)，將電燈的狀態(tài)顯示在軟件的UI上，詳細協(xié)議列表如表2-2所示。
2.3.2如廁檢測協(xié)議
如廁檢測協(xié)議主要接收紅外監(jiān)控設(shè)備發(fā)送的協(xié)議命令，并對數(shù)據(jù)進行解析識別，并顯示在對應(yīng)的燈泡上。剛進入廁所會經(jīng)過紅外設(shè)備1再經(jīng)過紅外設(shè)備2，此時兩盞燈泡在手機UI上亮起，并計時，超過指定時間將通過平板電腦發(fā)送報警信息。出廁所時會先經(jīng)過紅外設(shè)備2再經(jīng)過設(shè)備1，此時計時停止并重置。詳細的協(xié)議如表2-3所示。
2.3.3窗簾控制協(xié)議
窗簾控制協(xié)議主要控制窗簾上升、下降、停止的功能，利用軟件的三個按鈕點擊可發(fā)送相應(yīng)命令，同時接收返回的數(shù)據(jù)響應(yīng)，將狀態(tài)顯示在UI界面上。 詳細的協(xié)議如表2-4所示。
2.3.4智能床控制協(xié)議
智能床控制協(xié)議主要控制智能床的翻轉(zhuǎn)功能，主要通過軟件的切換模式實現(xiàn)，軟件上有兩個按鈕，分別為普通模式和睡眠模式，在睡眠模式下進行智能床翻轉(zhuǎn)的控制，進入睡眠模式后，軟件檢測智能床的狀態(tài)，如果一段時間智能床沒有發(fā)送響應(yīng)命令，軟件將發(fā)送智能床的翻轉(zhuǎn)指令，指令包括：開啟睡眠模式、開啟普通模式、左右翻身、左右翻身停止、左右放平等。通過智能床的護理功能可以幫助老人在睡覺的時候避免同一姿勢保持時間太長導致的疾病。智能床控制協(xié)議詳細信息如表2-5所示。
3.安卓控制系統(tǒng)設(shè)計
3.1安卓設(shè)計流程圖
安卓程序設(shè)計流程圖如圖3-1所示。首先是通過TCP/IP連接中控服務(wù)器端，需增加IP及端口的編輯功能，線程的初始化需要對線程進行開發(fā)，線程初始化完畢等待用戶操作，用戶需要交互則需設(shè)計UI，用戶觸摸相應(yīng)開關(guān)按鈕，則打包相應(yīng)的命令，通過已連接的IP傳送到服務(wù)器對應(yīng)端口完成控制，之后接收響應(yīng)命令，對命令進行解析，解析完成再進行軟件UI的更新，等待用戶的下一次操作。
3.2安卓程序客戶端設(shè)計
3.2.1客戶端設(shè)計簡介
安卓客戶端采用java語言編寫，運行于android 2.2及以上版本。
該軟件針對老人特別對頁面進行單頁化設(shè)計，字體放大設(shè)計，方便老人的操作與查看。軟件實現(xiàn)了電燈的單開與全開功能，窗簾的上升、下降控制功能，如廁安全檢測功能，智能床模式控制、翻轉(zhuǎn)控制功能。軟件在設(shè)計過程中加入線程機制，每次觸摸屏幕發(fā)送指令時都將要開辟新的線程，這樣保證了程序指令在傳輸過程的可靠性，網(wǎng)絡(luò)連接使用TCP協(xié)議也是為了提高程序的可靠性。
3.2.2客戶端設(shè)計分析
按照程序的設(shè)計流程，我們將對主要模塊功能進行設(shè)計，其中包括IP及端口的連接、線程開辟與處理、命令的打包與解析、UI界面更新四部分?？蛻舳私缑嫒鐖D3-2所示
1、IP及端口連接
在服務(wù)器與客戶端之間需要建立一種聯(lián)系通道，在本系統(tǒng)中需要利用TCP/IP協(xié)議，經(jīng)過無線電磁播傳輸介質(zhì)建立連接，此連接非常穩(wěn)定不易丟失，確保連接穩(wěn)定性。TCP的連接有一個特點就是在同一時間同一線程不能建立一個以上的連接，因此建立連接之前需要對Socket連接進行判斷是否之前有建立，接著將端口和地址轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)識別的形式，并嘗試連接，同時建立線程，閱讀傳送的數(shù)據(jù)。因此實現(xiàn)該主要功能代碼片段為：
if（socket.isClosed（）） socket=new Socket（）;
SocketAddress remoteAddr=new InetSocketAddress（ip，port）;
socket.connect（remoteAddr， 2000）;
socket=new Socket（）;
this.readThread=new ReadThread（hOptMsg， sData，socket）;
readThread.start（）;
代碼中主要調(diào)用的是系統(tǒng)自帶Socket類的功能，閱讀線程涉及到用戶自定義的ReadThread類的功能，該類中涉及到響應(yīng)過程中數(shù)據(jù)命令的解析。
2、線程開辟與處理
線程是配合主線程，能夠在不堵塞UI主線程的情況下，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送與處理功能的。本系統(tǒng)中開啟線程后等待用戶選擇指令，指令發(fā)送完畢后又進行響應(yīng)數(shù)據(jù)的接收和處理。實現(xiàn)該主要功能代碼片段為：
ReadThread構(gòu)造方法：
public ReadThread（HandleMsg hmsg，byte[] sData，Socket socket） { hOptMsg=hmsg;
this.sData=sData;
this.socket=socket;}
連接時開啟線程：
this.readThread=new ReadThread（hOptMsg， sData，socket）;
readThread.start（）;
線程中的數(shù)據(jù)處理：
while（state）
{rlRead=socket.getInputStream（）.read（sData）;//從輸入流中讀取數(shù)據(jù)
if（rlRead>0）
{unpackageCmd（sData，rlRead）;//解開接收到的數(shù)據(jù)命令}
else { state=false; hOptMsg.sendEmptyMessage（DataProcess.CLOSETCP）;//HandleMassage
break; }
}
在代碼中通過線程的處理可以有效地解決響應(yīng)的數(shù)據(jù)的處理，只要連接是處于連接狀態(tài)，即state=1，則一直讀取輸入流中的數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理。
3、命令打包與解析
通過命令的封裝，并加入檢驗機制可以有效地檢測傳送的數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)的有效性，增加了數(shù)據(jù)的可靠性。打包時并非簡單的協(xié)議羅列而是在用戶單擊按鈕時，對應(yīng)id控件將自身信息傳送給打包命令的方法，執(zhí)行該方法后可以獲得更加有效的指令字符串，每次打包時的頭部數(shù)據(jù)為0x55。解析數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)頭部進行識別，為0x22為響應(yīng)數(shù)據(jù)，在進行數(shù)據(jù)解析再進行下一步操作。實現(xiàn)該主要功能代碼片段為：
打包代碼：
byte[] cmd=new byte[]{0x55，0x01，0x01，0，0，0，0，0};
if（id==9）
{ cmd[2]=0; }
else if（id==0）//全開電燈
{ cmd[3]=opt; cmd[4]=opt; cmd[5]=opt; cmd[6]=0x01; }
else if（id==4||id==5||id==6）
{ cmd[6]=0x03; cmd[id-1]=opt;
}else if（id==7||id==8）
{ cmd[6]=0x04; cmd[id-4]=opt;
}else if（id<4&&id>0）
{ cmd[2+id]=opt; cmd[6]=0x01; }
cmd[7]=（byte）（cmd[0]+cmd[1]+cmd[2]+cmd[3]+cmd[4]+cmd[5]+cmd[6]）;
數(shù)據(jù)解析代碼片段：
if（cmd[i]==sum）
{ if（hOptMsg==null） return;
Message msg=new Message（）;
msg.what=DataProcess.RELAYSTATE; msg.arg1=cmd[i-1]*1000+cmd[i-2]*100+cmd[i-3]*10+cmd[i-4]; hOptMsg.sendMessage（msg）; }
在代碼中打包和解析數(shù)據(jù)中包含了多種語句，包括循環(huán)語句、選擇語句等，簡單的邏輯可以實現(xiàn)強大的功能，這是算法的重要性。
4、UI更新
本系統(tǒng)為UI界面定義了UIProcess類，專門用于UI的更新使用，利用msg.what與msg.arg1實現(xiàn)解析出數(shù)據(jù)數(shù)組的子線程與UIProcess類之間的數(shù)據(jù)傳送。由于msg.arg1傳送的數(shù)據(jù)為整形，則需通過簡單計算將數(shù)據(jù)進行分組。實現(xiàn)該主要功能代碼片段為：
state_l[3]=（byte）（state/1000）;
state_l[2]=（byte）（（state%1000）/100）;
state_l[1]=（byte）（（state%100）/10）;
state_l[0]=（byte）（state%10）;
setOpt（state_l）;
更新UI代碼片段：
public void setOpt（byte[] state）
{ byte id=state[3];
if（id==0x01）//開燈的反饋
{ setRelayOnoff（im1，state[0]）;
setRelayOnoff（im2，state[1]）;
setRelayOnoff（im3，state[2]）;
}
else if（id==0x02）//如廁的反饋
{ ……. }
else if（id==0x03）//窗簾的反饋
{ ……. }
…….
}
在該段代碼中，實現(xiàn)了主要的控制設(shè)備的界面更新，特別是如廁控制先進入紅外設(shè)備1后進入紅外設(shè)備2開啟計時，出來時先進入紅外設(shè)備2再進入紅外設(shè)備1取消計時的功能及代碼較為復雜，可以完成如廁檢測的功能。
4小結(jié)
經(jīng)試驗證明通過安卓客戶端連接中控服務(wù)器端，在人機交互的過程中可以很好的傳輸命令，可以控制電燈單開與多開、窗簾的升降，可以實現(xiàn)如廁計時，智能床的翻轉(zhuǎn)等功能。
該項目的優(yōu)點如下：
（1）軟件采用單界面化設(shè)計，方便老人的操作。
（2）軟件添加如廁報警裝置，有效防止如廁時老人發(fā)生危險的幾率。
（3）軟件采用 Android 平臺，較為通用，具有穩(wěn)定，高效，快速的特點。
（4）軟件通過 Wifi 為家用電器發(fā)送各種指令由單片機接收指令進行控制，節(jié)約了成本。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能家居；控制系統(tǒng)
中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 10-0000-01
自從上個世紀的80年代，智能家居的控制系統(tǒng)開始興起于歐美和日本，在90年代開始進入中國。國內(nèi)外的智能家居控制大多都是采用有線的方式進行布局，這其中存在很大的麻煩，例如布線困難，無法進行有效的維護，以及如果發(fā)生停電事件，就會造成系統(tǒng)的整個癱瘓。根據(jù)出現(xiàn)的這一系列問題，本文提出基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)，作為最近全球廣為關(guān)注的熱點領(lǐng)域和話題，物聯(lián)網(wǎng)能夠通過全球定位系統(tǒng)等傳感設(shè)備的研究，根據(jù)協(xié)議將物品和互聯(lián)網(wǎng)進行鏈接溝通，從而實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的信息交換和通信，最終達到智能化識別和管理的終極目標。
一、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居簡介
（一）智能家居的內(nèi)涵
智能家居又叫Smart Home。是相對于普通家居而言的一大類產(chǎn)品的統(tǒng)稱。Smart Home一般以家庭住宅為平臺，利用各種現(xiàn)代化的傳感器技術(shù)、遠程控制技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及云端技術(shù)等手段，，將家中的各種設(shè)備（如音視頻設(shè)備、照明系統(tǒng)、窗簾、空調(diào)控制、安防系統(tǒng)甚至水電氣表）連接到一起，提供多樣化的家電控制、照明控制、窗簾控制、防盜報警、環(huán)境監(jiān)測等功能，從讓我們的生活變得更加方便、舒適[1]。
（二）物聯(lián)網(wǎng)的定義
最早在1999年提出物聯(lián)網(wǎng)的概念，它的英文名是Internet of Things（IOT），也有人將其翻譯為Web of Things。所謂物聯(lián)網(wǎng)，就是能夠通過各種傳感信息設(shè)備，將裝置和技術(shù)進行關(guān)聯(lián)，通過對光、聲、熱等基本信息的收集，能夠聯(lián)合實際物品形成一個巨大的網(wǎng)絡(luò)，從而完成物體與物體，物體與人之間的鏈接，從而更好地實現(xiàn)識別和管理、控制工作流。在智能家居領(lǐng)域還沒有一個聯(lián)盟組織能夠提出市場接受的一個完整的技術(shù)標準體系，還存在著多技術(shù)體系并存的狀況，這一方面當然是制約市場發(fā)展的一個因素，從另一個方面也充分說明智能家居還處于發(fā)展初期多技術(shù)競爭階段[2]。因此將智能化家居和物聯(lián)網(wǎng)進行結(jié)合，就是一個全新的發(fā)展課題，能夠?qū)ξ磥淼募揖咝袠I(yè)產(chǎn)生很大的影響。
二、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居綜合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居綜合控制系統(tǒng)就是要在居室內(nèi)進行智能終端控制，并通過家庭網(wǎng)關(guān)、ZigBee無線通信而進行組織，可以通過圖1所示的工作原理圖進行展現(xiàn)。將家庭的家居和互聯(lián)網(wǎng)通過電器組成一個網(wǎng)絡(luò)，并交換信息，從而達到一個門禁控制以及防盜報警的目標，保證家居的安全。在室內(nèi)會通過傳感器而安全ZigBee無線通信模塊，如果一旦居室內(nèi)發(fā)生異常，那么就會收到信號，讓 ZigBee無線通信技術(shù)對控制器進行控制，保證能夠?qū)π盘栕龀鱿鄳?yīng)的處理。用戶能夠?qū)τ嬎銠C進行遠程操作，從而監(jiān)控室內(nèi)的基本狀態(tài)[3]。如果不方便使用計算機，那么就可以GPRS網(wǎng)絡(luò)，用手機進行遠程操控?？刂葡到y(tǒng)能夠具有良好的人機界面反映，可以對系統(tǒng)的運行信息進行查詢，并展現(xiàn)在使用者面前。
通過模塊化的設(shè)計而實現(xiàn)智能化家居控制系統(tǒng)軟件，從而更加清晰還能夠調(diào)試系統(tǒng)的功能擴展區(qū)域，讓處理器的執(zhí)行效率更高。通過開發(fā)的工具，基本能夠?qū)崿F(xiàn)對用戶界面的維護，讓系統(tǒng)的設(shè)置和控制能夠保證基本的實時操作。系統(tǒng)完成初始化工作之后，就可以進行相對應(yīng)的子程序，而用戶通過打開GPRS設(shè)備能夠進行設(shè)置，如果一些參數(shù)發(fā)生錯誤，那么就能夠通過短信報警。基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居綜合控制系統(tǒng)十分安全，能夠讓家用電器保持一個獨立的節(jié)點，并通過ZigBee協(xié)議進行無線通信的聯(lián)通，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的實時信息反饋。
基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居綜合控制系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的基本需求而運用于不同的領(lǐng)域之中，此外，還能十分便捷地進行修改，減少成本的公式完善嵌入式系統(tǒng)。Linux社區(qū)中具有很多可以開發(fā)的項目，能夠借鑒優(yōu)點，而加入一些全新的溝通，讓用戶更加便捷地完成自己的智能家居開發(fā)。作為未來發(fā)展的主流，家居智能化需要有更加優(yōu)良的系統(tǒng)予以支持，不僅可以支持自己品牌的各種家電，甚至可以實現(xiàn)跨品牌的多產(chǎn)品品類互聯(lián)互通。這樣才能保證用戶所提出的基本訴求：安全、便捷、舒適，才能讓智能化家居的未來發(fā)展更好。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：紅外人體感應(yīng)；單片機；GSM；智能家居
中圖分類號：TP271+.4文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012) 02-0473-03
Smart Home Based on SCM Remote Control System Design and Implementation
XU Wen-bin, SUN Guang-da, HUANG Jian, HE Xian-yang, YAN Xi
(GuangZhou College of South China University of Technology, Guangzhou 510800, China）
Abstract: Home remote control system was implemented in this paper, can be achieved the widows opening and shutting by send? ing messages , water heaters warming up, rice cooker cooking; besides controlling the public light through the Infrared body sensor.
Key words: Infrared body sensor; SCM; GSM; smart home
智能家居是通過綜合采用先進的計算機、通信和控制技術(shù)（3C），建立一個由網(wǎng)絡(luò)服務(wù)系統(tǒng)和家庭自動化系統(tǒng)組成的家庭綜合服務(wù)與管理集成系統(tǒng)，從而實現(xiàn)全面的安便利的通訊網(wǎng)絡(luò)以及舒適的居住環(huán)境的家庭住宅。為了實現(xiàn)智能家居，提高生活質(zhì)量，在工作回家時也可以預先預熱熱水器、煮飯，特殊天氣情況下，在外也可以遠程控制窗戶的開關(guān)。人離燈亮的這個問題一直困擾著很多人，就如公共樓梯的路燈，如果沒人的時候，路燈可以熄滅，節(jié)省電力，當有路人經(jīng)過時，路燈自動點亮，人走了，路燈再熄滅，這樣就能夠很好的節(jié)省了電力資源，而且不影響正常的使用。
1總體設(shè)計
本文設(shè)計的系統(tǒng)總體功能如圖1所示。該智能家居是通過終端控制器發(fā)出控制指令，經(jīng)過無線信號傳輸?shù)街鳈C，處理后再由不同指令控制家居中不同的設(shè)備。本設(shè)計系統(tǒng)的工作流程為：通過發(fā)送短信到GSM模塊上，GSM模塊輸出信號到單片機，利用單片機控制熱水器的預熱功能，另外，給普通的電飯鍋安裝上預約的功能，通過單片機接收到GSM模塊輸出的信號，實現(xiàn)預先煮飯的功能；在落地窗戶的兩邊安裝一個電機，通過滑輪與落地窗的底滑輪連接，通過單片機接收GSM模塊輸出的信號，在窗戶的兩端安裝行程開關(guān)，實現(xiàn)開關(guān)窗戶的功能。
圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
2系統(tǒng)硬件設(shè)計
2.1硬件總體設(shè)計
本論文設(shè)計中，采用到STC12C5A60S2單片機、TC35iGSM模塊、直流電機、繼電器、人體感應(yīng)模塊HC-SR501等硬件來實現(xiàn)功能。系統(tǒng)硬件連接原理圖如圖2所示。
系統(tǒng)總體功能如下：
①在電飯鍋電路板連接上繼電器，繼電器連接到電飯鍋的開關(guān)上，單片機控制繼電器開關(guān)。
②把直流電機與落地窗的滑輪連接，利用電機的正反轉(zhuǎn)控制窗戶的開與關(guān)。
③路燈的開關(guān)與獨立的繼電器相連，單片機控制繼電器開關(guān)。
④熱水器的開關(guān)與獨立的繼電器相連，單片機控制繼電器開關(guān)。
2.2單片機控制系統(tǒng)設(shè)計
本項目采用51的單片機，是高速/低功耗/超強抗干擾
的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S),針對電機控制，強干擾場合。如圖3所示是單片機最小系統(tǒng)。
2.3人體感應(yīng)系統(tǒng)設(shè)計
人體的溫度與環(huán)境溫度不同，一般要高于環(huán)境溫度，而溫度不同發(fā)出的紅外線也不同，開關(guān)內(nèi)部有熱釋電傳感器，它能準確檢測到人體所發(fā)出的特定波長的紅外線，經(jīng)電路放大過濾處理后就可以用于控制開關(guān)。
2.4 GSM TC35I模塊
TC35I通信模塊具備GSM無線通信的全部功能，并提供標準的UART串行接口，支持GSM07.05所定義的AT命令集的指令因此，MCU能夠非常方便地通過UART接口與GSM模塊連接，并直接使用AT命令就可以方便地實現(xiàn)短信息的收發(fā)、查詢和管理。單片機與GSM模塊的連接圖如圖4所示。
2.5電機控制
當窗戶上的撞塊撞擊帶有滾輪的撞桿時，撞桿轉(zhuǎn)向右邊，頂下推桿，使微動開關(guān)中的觸點迅速動作，開關(guān)馬上輸出信號到單片機上，命令電機停止轉(zhuǎn)動。當運動機械返回時,在復位彈簧的作用下,各部分動作部件復位，輸出信號到單片機上，命令電機工作。發(fā)送短信到GSM模塊上，通過識別短信的內(nèi)容，輸出信號到單片機上，單片機分析后，控制電機工作正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)（開窗/關(guān)窗），當連接在窗上的行程開關(guān)觸碰到窗框，立即反饋信號到單片機，單片機控制電機停止工作。其原理圖如圖5所示：
圖2系統(tǒng)原理圖
圖3單片機最小系統(tǒng)
圖4單片機與GSM模塊的連接圖
圖5電機正反轉(zhuǎn)控制原理圖
3軟件設(shè)計方案
3.1 AT指令
用手機發(fā)送指定的短信息到GSM模塊上，實現(xiàn)遠程控制功能，以下是指定的AT指令。
發(fā)送指令步驟：
1）輸入AT+CMGF=1(設(shè)置短信文本)
返回OK后
2）輸入AT+CMGS=“13912340010”(設(shè)置對方號碼)
指令：
①AT+CMGC=“0x00”（開窗）
②AT+CMGC=“0x01”（關(guān)窗）
③AT+CMGC=“0x02”（煮飯）
④AT+CMGC=“0x03”（熱水器預熱）
3.2串口通信
串口通信是將數(shù)據(jù)字節(jié)分成一位一位的形式在一條傳輸線上逐個地傳送，此時只需要一條數(shù)據(jù)線，外加一條公共信號地線和若干控制信號線。因為一次只能傳送一位，所以對于一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，至少要分8位才能傳送完畢。發(fā)送時，要把并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)發(fā)送到線路上去，接受時，要把穿行信號變成并行數(shù)據(jù)，這樣才能被計算機及其它設(shè)備處理。以下是部分通信程序：
void init_serialcom( void )
{SCON = 0x50 ;
TMOD |= 0x20 ;
PCON |= 0x80 ;
TH1 = 0xFD ;
IE |= 0x90 ;
TR1 = 1 ;
TI=1; }
void send_char_com( unsigned char ch)
{ SBUF=ch;
while (TI== 0);
TI= 0 ; }
3.3單片機程序設(shè)計
采用C語言，通過Keil軟件進行編程。C語言既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點，應(yīng)用范圍廣泛，具備很強的數(shù)據(jù)處理能力。C語言對編寫需要硬件進行操作的場合，明顯優(yōu)于其它高級語言，有一些大型應(yīng)用軟件也是用C語言編寫的與函數(shù)配合功能。部分函數(shù)如下：
TMOD=0X20; //設(shè)定T1定時器工作方式2
TH1=0Xfd；//T1定時器裝初值
TL1=0Xfd；//T1定時器裝初值
TR1=1；//啟動T1定時器
REN=1；//允許串口接收
SM0=0;//設(shè)定串口工作方式
EA=1;//開總中斷
ES=1;//開串口中斷
4結(jié)束語
通過本設(shè)計，能夠?qū)崿F(xiàn)遠程控制家居的功能，有效地體現(xiàn)了智能家居的實用性與可靠性，為未來人們的家居生活質(zhì)量提高了一個新的層次。通過實驗測試，本系統(tǒng)運行穩(wěn)定。
參考文獻：
[1]連翔,張小軍.基于GSM模塊TC35i的機房溫度測控系統(tǒng)[J].電子工程師,2008(9).
[2]吳文通,蔣達國.8051單片機教學的思考與探索[J].井崗山醫(yī)專學報,2001(6).
[3]徐敏,盧周平.單片機原理及應(yīng)用課程教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索,2006(1).
隨著科技的進步和人們生活水平的提高，現(xiàn)在智能家居系統(tǒng)已經(jīng)走進很多普通人家里，它為我們的生活提供了很多的便利，大大提升了人們的生活品質(zhì)！
那么什么是智能家居系統(tǒng)？其實智能家居系統(tǒng)是一個綜合智能家居網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺，這個平臺通過綜合布線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、 安全防范技術(shù)、自動控制技術(shù)、音視頻技術(shù)將家居生活有關(guān)的設(shè)施全部整合在一起。用戶可以使用平板、手機等設(shè)備訪問這個平臺，對常見的家居設(shè)備進行無線、遠程訪問，從而實現(xiàn)對家居設(shè)備的隨時隨地、隨心所欲的控制。
智能家居的秘密——認識智能家居系統(tǒng)工作原理
大家知道我們常見的家居設(shè)備本來都是獨立運行的，比如空調(diào)我們要用遙控器開啟，電燈我們要通過開關(guān)閉合，那么智能家居系統(tǒng)是通過什么控制這些家居設(shè)備的？家居設(shè)備又是怎么接收命令完成操作的？
智能家居控制系統(tǒng)的核心主要由兩部分組成，即命令發(fā)射系統(tǒng)與命令執(zhí)行系統(tǒng)。命令發(fā)射系統(tǒng)主要是通過家居系統(tǒng)控制中樞發(fā)射各種控制命令，控制命令主要是由用戶發(fā)出的。比如智能燈控系統(tǒng)，用戶使用手機接入控制片平臺后通過點擊“關(guān)燈”命令，家居控制系統(tǒng)就會向控制開關(guān)面板發(fā)出關(guān)閉指令。當然對于特定操控系統(tǒng)，命令觸發(fā)也可以由家居設(shè)備自動觸發(fā)，比如家庭煤氣泄漏監(jiān)控系統(tǒng)，它有一個煤氣檢測探頭，在房間煤氣達到一定濃度時就會自動激活系統(tǒng)自帶的機械手將煤氣出口關(guān)閉。
命令執(zhí)行系統(tǒng)則主要是借助家居設(shè)備上的控制電路實現(xiàn)，比如現(xiàn)在家居系統(tǒng)中的電燈都是使用智能控制開關(guān)面板，它主要由傳感器和智能控制電路組成，這種開關(guān)在面板上可以標示具體燈的位置或名稱，它的傳感器和控制電路則集成在面板里。
傳感器用來接收控制命令，現(xiàn)在家居系統(tǒng)普遍使用的是模塊式無線遙控模組，因此都是使用無線方式接收控制命令，智能控制電路在收到傳感器接收的控制命令后會對電路進行開關(guān)或者閉合操作，從而實現(xiàn)用戶對電燈的無線控制。
雖然上述操作只是以燈光控制為例，實際上其他家居控制系統(tǒng)的原理類似。對于類似空調(diào)、電視、DVD本身已經(jīng)帶有遙控接收裝置的設(shè)備，家居控制系統(tǒng)可以接管遙控系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對這類設(shè)備的直接控制。對于類似窗簾、煤氣監(jiān)測控制器的控制，則需要加裝額外的物理控制設(shè)備，比如自動窗簾需要加裝電路和電動卷軸設(shè)備，在窗簾的一端安裝感應(yīng)器，這樣當感應(yīng)器接收到開關(guān)命令時，立刻驅(qū)動電動窗簾電機馬達的對應(yīng)電路接通或斷開，這樣就實現(xiàn)對窗簾的開關(guān)控制。此外如數(shù)字安防模塊，傳感器在收到控制命令后，會轉(zhuǎn)成對應(yīng)的語音信號撥打給預設(shè)的電話號碼報警，或者執(zhí)行其他預設(shè)的動作。
智能家居——改變你我生活
智能家居的強大智能性，讓我們的生活品質(zhì)有了很大的提高，以前很多需要手動操作，或者無法遠程操控的操作，現(xiàn)在借助智能家居系統(tǒng)即可輕松完成，給我們的生活帶來極大的便利。
化繁為簡，一鍵控制家居設(shè)備。生活中很多時候我們在做某項操作時，經(jīng)常需要執(zhí)行多個操作。比如白天在客廳開啟投影播放電影時，就需要關(guān)閉客廳電燈、拉起窗簾、打開投影儀等，現(xiàn)在利用家居系統(tǒng)的家庭影院模式，只要點擊一下即可完成上述操作。
遙控統(tǒng)一管。每個家庭有很多的電器如空調(diào)、電視都有遙控器，是不是經(jīng)常弄不清哪個是哪個的遙控？智能家居中的萬能遙控，只要一個遙控，便可控制所有電器，免去篩選、貼標的麻煩。
享受自動化的舒適生活?，F(xiàn)在控制系統(tǒng)都能自動感知周圍環(huán)境的變化，實現(xiàn)各種自動化控制。比如智能家居系統(tǒng)可以通過外接各種人體感應(yīng)器、環(huán)境光線傳感器等，對室內(nèi)環(huán)境溫度、濕度、光照等進行監(jiān)測和采集，實現(xiàn)對室內(nèi)燈光、窗簾等設(shè)備的自動控制，使得室內(nèi)環(huán)境始終保持最佳狀態(tài)。
還會更智能——智能控制系統(tǒng)展望
背景音樂系統(tǒng)
展廳采用“HOPE向往”背景音樂系統(tǒng)，在展廳中您能看到壁掛音箱、吸頂音箱、防水音箱、嵌入音箱等音響產(chǎn)品。
壁掛音箱：壁掛音箱又稱壁掛音響，是由音源輸入設(shè)備、信號放大器（功放）和壁掛式揚聲器組成，是一整套的音響系統(tǒng)。
吸頂音箱：高品質(zhì)的材料，擁有高溫的聲音線圈和橡膠環(huán)繞的聚合錐形揚聲器耐用且提供穩(wěn)定的性能。不管您在家中的哪個房間，吸頂音箱的喇叭能帶給您具有震撼力的聽覺效果。
嵌入音箱：1.仿生結(jié)構(gòu)的振動膜：低音揚聲器以獨特的聚合物注入高分子材料仿生處理形成立體無序結(jié)構(gòu)的平板振動膜為特點。極輕的重量使其達到良好的穩(wěn)定性連同理想的內(nèi)部損耗和高彈性系數(shù)，使分割振蕩基本消除。
2.高效的驅(qū)動系統(tǒng)：因為采用了帶有直徑80mm鍶鐵氧體航天磁體、邊緣銀銅包鋁卷繞音圈、高線性度懸浮體和高強度框架的強力驅(qū)動系統(tǒng)，使低音單元產(chǎn)生出有縱深和高闊感的頻響。僅高25mm的高強度框架確保了聲音形象保持清晰、無失真。高線性的定心支片和12mm的寬邊絲質(zhì)折環(huán)形成良好的彈簧系數(shù)，提供了在低與高音量時的動態(tài)聲調(diào)。
3.高性能的高音單元：高性能的高音單元采納了鈦和蠶絲的卓越特性、鈦和蠶絲是一種輕質(zhì)、彈性的材料，提供了平滑的高頻響應(yīng)，并能以如此小的口徑輸出所需的大功率。神經(jīng)線和小號角使高頻定位更準確、音色更柔和。
4.仿流體技術(shù)支持的梯度式減振箱體：音箱以最小最薄的姿態(tài)出現(xiàn)，并將揚聲器動態(tài)運動中產(chǎn)生的巨大內(nèi)壓進行能量平衡，不再產(chǎn)生箱體混響以及箱染色，還原天籟色。
每一位來到智能家居旗艦店展廳中的顧客都能在這里切身體會到震撼的立體聲效果，也可以在這里享受到類似酒吧、情調(diào)餐廳不一樣的音樂氛圍，智能背景音樂可以讓您隨時隨地變換心情與場景。
燈光控制系統(tǒng)
展廳燈光控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)將智能場景開關(guān)與家中各種家具進行連接從而來達到場景控制。
在展廳中，每個參觀者都可通過智能照明系統(tǒng)的應(yīng)用來實現(xiàn)以下功能：
室內(nèi)場景控制：將居室的照明燈光、電動窗簾、背景音樂等多種元素有機組合成適合不同需求的場景模式，如最實用的回家模式以及出門模式，只需一個開關(guān)就能實現(xiàn)對家中所有產(chǎn)品的開啟與關(guān)閉。如就餐時餐燈燈光調(diào)節(jié)到就餐的亮度，溫度調(diào)節(jié)到最舒適狀態(tài)，背景音樂播放出愜意的就餐音樂。
4D高清影院系統(tǒng)
4D高清影院采用家庭影院，A/V線纜，投影幕與大屏幕電視，高清電視與高清影屏，喇叭音響，家庭背景音樂等產(chǎn)品來組成。通過以上設(shè)備可在展廳中搭建一個接近影院效果的可供欣賞電影也可享受音樂的系統(tǒng)。
一般來說，一套家庭影院需要3個部分：信號源、功放及終端。信號源包括VCD、DVD、藍光碟機、個人計算機、CD等等：終端包括顯示設(shè)備（平板電視機及投影機）和音箱，音箱本身要求回放質(zhì)量要好：功放對于家庭影院很重要，一般用專門的AV功放，AV功放主要由信號源選擇器、信號處理前置放大器和后級功率放大器組成，可以切換信號源，對信號處理，如杜比解碼、虛擬環(huán)繞、DSP等處理，調(diào)節(jié)音調(diào)音量；最后通過功率放大器驅(qū)動多個音箱。
無線智能家居系統(tǒng)
歐派克無線智能家居系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用以及各種信息家電來促使智能家居網(wǎng)絡(luò)在人們的生活中得到普及。
智能家居網(wǎng)絡(luò)是在一個家居中建立一個通信網(wǎng)絡(luò)，將各種家電設(shè)備互相連接起來，實現(xiàn)對所有智能家居網(wǎng)絡(luò)上的家電設(shè)備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、電視或數(shù)據(jù)等。智能家居網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)架包括家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、智能家居控制器以及智能家居網(wǎng)絡(luò)與外部Internet網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網(wǎng)絡(luò)的一個重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網(wǎng)絡(luò)通訊作用。它是通過家庭管理平臺與家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機結(jié)合的一個系統(tǒng)，也是連接家庭智能內(nèi)部和外部網(wǎng)絡(luò)的物理接口，完成家庭內(nèi)部同外部通信網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時還負責家庭設(shè)備的管理和控制。
如左圖所示，智能家居控制器為系統(tǒng)的核心，采用ARM嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，能夠自動運行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線管理和控制各控制終端。并且控制器通過GPRS模塊，實現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡(luò)的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機界面，方便用戶實現(xiàn)本地控制?？刂平K端為單片機組成若干小的控制系統(tǒng)控制各家用設(shè)備，并通過控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡(luò)，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。
關(guān)鍵詞 智能家居；ZIGBEE；GPRS
中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）104-0211-02
0引言
智能家居又稱智能住宅，在國外常用Smart Home表示[1]。近幾年，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展已經(jīng)全面展開。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通常要用到計算機、無線網(wǎng)絡(luò)通信（如ZigBee技術(shù)）、綜合布線、智能控制等技術(shù)，可以促進智能家居的發(fā)展，使智能家居更加安全、舒適且方便管理[2]。
1總體設(shè)計思想
本文設(shè)計的智能家居系統(tǒng)是一種物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)，在這里先對物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進行分析，這個物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)主要是由局域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)兩個部分組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)加快了智能家居發(fā)展的腳步，智能家居的發(fā)展也使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用得以推廣。
圖1 物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
而本文所設(shè)計的智能家居系統(tǒng)是在物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上建立起來的，所以本文所介紹的物聯(lián)網(wǎng)智能家居控制系統(tǒng)主要也是由互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)兩大部分組成[3]?；ヂ?lián)網(wǎng)這一塊通常有計算機、遠程客戶端服務(wù)器、手機和遠程監(jiān)控頁面等；局域網(wǎng)這一塊有末端數(shù)據(jù)采集裝置，末端控制設(shè)備和家庭智能網(wǎng)關(guān)。
本文在對智能家居系統(tǒng)進行設(shè)計時，所選擇的硬件從兩個方面去考慮，一個是成本，一個是性能。這里從嵌入式入手，因為嵌入式技術(shù)現(xiàn)在的發(fā)展現(xiàn)狀很好，有很好的性能，更強大的作用，可靠性穩(wěn)定性也更好。網(wǎng)絡(luò)連接方式分成有線和無線兩種。
網(wǎng)絡(luò)通信上采用ZigBee網(wǎng)絡(luò)，其具有雙向通訊的能力，非常適合用在安防報警等模塊，布線簡單，便于安裝也能夠節(jié)約成本，且ZigBee可以與其他的模塊或設(shè)備很好的兼容。智能家居系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖，如圖2所示。
圖2 智能家居系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)圖
本設(shè)計中所涉及的監(jiān)測目標有：溫度檢測，濕度檢測，室內(nèi)氣體成分的檢測，紅外探測（有非法入侵時可以及時發(fā)出警報），視頻監(jiān)測（便于主人在外工作時掌握家里的情況）。
軟件選擇上要以降低軟件的開發(fā)周期為目標，多使用庫函數(shù)，編寫程序時多采用模塊化，本文不多做介紹。
3硬件構(gòu)成概述
硬件主要有兩大模塊：中央處理器模塊和通訊模塊，對這兩個模塊在硬件選擇上作了如下的分析。
本文選用的微處理器MCU，是ARM cortex-M3處理器，是一個32位的核，它最大的優(yōu)勢是成本低、耗能少。最終選用的是STM32F103VET6，是增強型，是32位基于ARM核心的帶閃存、USB、CAN的微控制器，有7個16位定時器、兩個ADC、9個通信接口。2.0～3.6V供電電源，功耗低，有睡眠、停機和待機三種模式。電壓調(diào)壓器有主模式（MR）、低功耗模式（LPR）和關(guān)斷模式三種操作模式，在正常運行時是處于MR模式；停機時處于LPR模式；待機時處于關(guān)斷模式，這時的調(diào)壓器以高阻狀態(tài)輸出，無能耗。其實物圖與管腳圖如圖3（a）、（b）所示。
通訊模塊主要有：Zigbee模塊是局域網(wǎng)之間進行互聯(lián)的模塊；GPRS模塊是互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)之間進行互聯(lián)的模塊[4]。Zigbee模塊使用可編程Zigbee模塊XBee-PRO ZB，最大發(fā)射功率是50mW，決定著發(fā)射距離長短。XBee-PRO模塊內(nèi)部有發(fā)射（RF TX）緩沖器和接收（RF RX）緩沖器，每一個緩沖器提供100bytes暫時停靠的地方，數(shù)據(jù)可以從兩個方面同時抵達，即發(fā)射數(shù)據(jù)來自UART及接收數(shù)據(jù)來自RF鏈路經(jīng)天線而來。
根據(jù)需求選擇GPRS模塊，一是系統(tǒng)中有大量的無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，二是能耗，最終選擇了SIMCOM公司的SIM900A芯片，是GSM/GPRS模塊，用SMT進行封裝，性能強大，可內(nèi)置客戶應(yīng)用程式。具有以下特點：只有24*24*3mm的尺寸，非常小；便于客戶生產(chǎn)加工；功耗低，待機模式電流低于18mA、sleep模式低于2mA；支持GSM（900 MHz）/CPRS（1800MHz）的頻段；語音編碼，支持半速率、全速率、增強型速率；單電壓供電方式，范圍為3.4V-4.5V；省電，因為在SLEEP模式下電流1.0mA；支持SIM卡，1.8V、3V；支持實時時鐘；可以通過AT命令設(shè)置定時功能；可以通過調(diào)試口對軟件進行升級。其頂視和底視圖如圖4所示。
圖4 SIM900A頂視和底視圖
本設(shè)計主要使用無線的網(wǎng)絡(luò)連接方式，實現(xiàn)時會用到大量的傳感器，如對室內(nèi)溫濕度進行監(jiān)測的傳感器、對室內(nèi)氣體進行監(jiān)測的氣敏傳感器等，各傳感器就是一個簡單的功能模塊，而室內(nèi)還有一些智能家電或智能裝置，傳感器或家用電器盡量都通過無線組網(wǎng)的方式和末端采控節(jié)點連接[5]。末端采控節(jié)點有：末端采集節(jié)點，對數(shù)據(jù)或信息做收集、處理和傳輸?shù)裙ぷ鳎⑶矣行┕?jié)點具有路由的功能，對其他的節(jié)點傳輸過來的數(shù)據(jù)進行存儲和管理；另一種是末端控制節(jié)點，接收上層網(wǎng)絡(luò)傳輸來的控制指令，要求控制節(jié)點可以做決定，且自身集成的繼電器能夠驅(qū)動執(zhí)行部件對該指令做出反應(yīng)。整個系統(tǒng)還需要將收集到末端采控節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)利用一個傳輸網(wǎng)絡(luò)送到移動基站上，由網(wǎng)關(guān)來完成[6]。那么根據(jù)各節(jié)點所實現(xiàn)的功能不同也可以把系統(tǒng)分為末端采控節(jié)點、家庭網(wǎng)關(guān)節(jié)點、遠程監(jiān)控頁面三大模塊。
本文對智能家居系統(tǒng)的整體設(shè)計方案作了簡單的介紹，重點說明設(shè)計中所用的一些硬件設(shè)施：STM32F103VET6、Zigbee模塊XBee-PRO ZB、SIMCOM公司的SIM900A芯片。還對網(wǎng)絡(luò)連接方式作了一個簡單的介紹，若對整個系統(tǒng)進行深入研究，物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)會實現(xiàn)人們對住房智能化的更高的要求。
參考文獻
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[4]周雷.融合GPRS技術(shù)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)[J].通訊電子技術(shù)，2010，47：6.
