1.需求分析

隨著人類社會的進步和科學(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，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，融合個性需求，將感應(yīng)器嵌入到與家居生活有關(guān)的各個子系統(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、地板采暖等中，通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)鏈接、控制和管理，實現(xiàn)“以人為本”的全新家居生活體驗。

但由于體制、行業(yè)利益等方面的原因，我國目前的三表遠程計量、住戶安全監(jiān)控、小區(qū)管理等系統(tǒng)大都自成體系，獨立設(shè)備、獨立線路結(jié)構(gòu)、獨立的管理運營模式．在該模式下，無疑會造成人員和設(shè)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(shè)計了本智能監(jiān)控系統(tǒng)：

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

2）采用先進成熟的技術(shù)和標準．在構(gòu)建小區(qū)智能監(jiān)控系統(tǒng)時采用符合業(yè)界標準的、先進的、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，吸取其失敗教訓(xùn)，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(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，便于在進行監(jiān)控網(wǎng)構(gòu)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(tǒng)架構(gòu)

2.1系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

圖1.系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)示意圖

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)或移動網(wǎng)。用戶通過電腦或手機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)，實時調(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)控數(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)具有模塊化擴展功能．

2.3多媒體系統(tǒng)

每戶配置一個多媒體接線箱，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，別墅配置獨戶型可視對講門口機，戶內(nèi)設(shè)置可視對講室內(nèi)機，管理中心配置對講管理主機。系統(tǒng)具有感應(yīng)卡和鑰匙開起電控鎖功能，室內(nèi)電話機可以對講開門，單元門口機可復(fù)用為巡更系統(tǒng)的巡更點，門禁卡可與停車消費等系統(tǒng)實現(xiàn)一卡通。

2.5家庭安防系統(tǒng)

戶內(nèi)設(shè)置燃氣泄露報警、火災(zāi)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(lián)動電磁閥，在客廳設(shè)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(tǒng)具有編程設(shè)定不同防區(qū)類型及報、接警方式，通過電話遠程遙控設(shè)防，本地現(xiàn)場報警、電話語音報警和向小區(qū)管理中心報警等多種報警方式，在家庭控制鍵盤上能夠?qū)诓僮饔涗浐蛨缶畔⒉樵儯行慕泳瘷C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(tǒng)

智能照明控制系統(tǒng)利用的是計算機、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，且切換場景時的淺入淡出時間，使燈光柔和變化來增加環(huán)境藝術(shù)效果進而營造出舒適的環(huán)境，從而實現(xiàn)夢幻燈光的控制效果；人體及移動傳感器可通過開關(guān)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(diào)光控制模塊根據(jù)室外光線的強弱調(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行控制。

因此該智能照明模塊設(shè)置的時鐘控制器，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，此外燈光強度的自動調(diào)節(jié)和移動傳感器的使用還可達到節(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行信息交換功能，通過小區(qū)總控主機向每戶家庭的智控鍵盤發(fā)布短信息，如天氣預(yù)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(fā)送代碼信息，如服務(wù)請求等，以便于物管有計劃處理。

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)自動抄送至小區(qū)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(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(xiàn)遙控操作；遠程電話控制。業(yè)主在外通過電話或手機撥打家里電話號碼，若家中無人應(yīng)答時，智能控制系統(tǒng)自動接聽電話，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［虱際標準，SDIO接口；IEEE802．119：54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps、6Mbps速率自動調(diào)節(jié)；IEEE802．1lb：11Mbps、5．5Mbps、2Mbps、1Mbps速率自動調(diào)節(jié)。

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(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USBHOST接口，可同時接各種USB設(shè)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(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個攝像頭接口：底板上內(nèi)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(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（Device Driver）為SD／MMC驅(qū)動，支持高速SD／MMC卡，最大支持8G；網(wǎng)口驅(qū)動為10M／100M自適應(yīng)網(wǎng)口驅(qū)動；LCD驅(qū)動為支持默認分辯率800x480；AUDIO驅(qū)動支持AC97；CAMERA驅(qū)動支持OV9650攝像頭模塊；WI—FI驅(qū)動支持802．11b／g；GPS驅(qū)動支持SIFIII全球定位；MFC驅(qū)動為MultiFormatCODEC（H．264／MPEG4／VC1）；Post processor驅(qū)動為Video Post Processor；JPEG驅(qū)動為JPEG CODEC；Tv OUT驅(qū)動為NTSC，PAL TVout（withImage Enhancement）；2D驅(qū)動為2D Graphics driver；3D驅(qū)動為3D Graphics；VGA驅(qū)動支持分辨率640x480；USB HOST驅(qū)動U盤；UART驅(qū)動；2G NAND FLASH驅(qū)動；512M DDR驅(qū)動；TOUCH驅(qū)動為四線電阻式觸摸屏驅(qū)動；Key pad驅(qū)動支持8x8鍵掃描；RTC驅(qū)動支持實時時鐘；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)勢及推廣價值

智能家居可以定義為一個目標或一個系統(tǒng)，利用計算機技術(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)注的熱點領(lǐng)域，被認為是繼互聯(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)連接起來進行信息交換和通訊，以實現(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)有機地結(jié)合在一起，并與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行監(jiān)控、管理信息交換和通訊，實現(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)列入國家重點發(fā)展方向。按照國家建設(shè)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(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（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(tǒng)解決方案。西門子產(chǎn)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。