數字家居智能系統控制技術(shù)

　　1 ．引言

　　在數字家居智能終端系統上，國外廠(chǎng)商絕大多數仍以總線(xiàn)方式的可視對講為主要產(chǎn)品。近年來(lái)，韓國三星、PADO Systes、Commax、美國Honeywell等公司推出智能家居產(chǎn)品，其中PADO Systes、Commax、美國Honeywell均采用基于TCP/IP通信協(xié)議，說(shuō)明了基于TCP/IP通信的嵌入式智能終端系統是今后的研發(fā)方向。

　　上述產(chǎn)品均是在可視對講系統功能的基礎上，實(shí)現家居的安全、便利與節能，以及社區的物業(yè)管理功能。其中PADO Systes公司提出家居標準化功能配置如下：(1)Safty——安全(遠程煤氣閥控制、緊急呼救及發(fā)送手機短信);(2)Security——安防(火災探測、入侵報警);(3)Convenience——便利(遠程照明及其模式控制);(4)Energy Saving——節能(溫度控制、遠程抄表)。其照明、遠程抄表、環(huán)境溫度控制采用RS485總線(xiàn)接口方式，網(wǎng)絡(luò )家電主要解決了與LG、三星的互連。

　　現階段，該行業(yè)國內市場(chǎng)面臨國外產(chǎn)品的競爭，但國外產(chǎn)品主要面向家庭使用開(kāi)發(fā)，不太適合國內市場(chǎng)面向小區尤其是規模較大小區的網(wǎng)絡(luò )應用，今后還面臨與“e家佳”、“閃聯(lián)”等國內家庭網(wǎng)絡(luò )標準的兼容問(wèn)題，而且國外產(chǎn)品的價(jià)格局高不下也大大影響了其在國內市場(chǎng)的推廣與應用。

　　然而，國內的家居智能終端系統標準甚多且不規范、技術(shù)封閉、升級換代困難，不同廠(chǎng)家開(kāi)發(fā)出來(lái)的產(chǎn)品不能互聯(lián)且與其它弱電子系統也難以互聯(lián)。市場(chǎng)主流產(chǎn)品仍大量采用傳統模擬傳輸技術(shù)，其抗干擾能力差，當有干擾時(shí)常出現沒(méi)有信號或圖像不清晰等現象，因此，傳輸距離受限，距離遠時(shí)必需加視頻放大器，小區較大時(shí)聯(lián)網(wǎng)困難且成本高。采用總線(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品，戶(hù)戶(hù)對講通話(huà)時(shí)常占線(xiàn)。大部分產(chǎn)品功能單一僅限于通話(huà)、開(kāi)鎖等功能，設備使用率極低，僅少數廠(chǎng)家支持簡(jiǎn)單的文字信息發(fā)布功能，性能不夠穩定，安裝服務(wù)困難，不能共用小區綜合布線(xiàn)。

　　針對國內外數字家居智能終端系統研究與開(kāi)發(fā)的現狀及存在的不足，本公司在已開(kāi)發(fā)生產(chǎn)系列小區智能化系統產(chǎn)品的基礎上，應用最新的數字技術(shù)與嵌入式操作系統，成功地開(kāi)發(fā)研制出數字家居智能終端系統，并將開(kāi)發(fā)設計理念定位在：安全、穩定、實(shí)用、標準、開(kāi)放和時(shí)尚。

　　2 ．基于TCP/IP數字家居智能終端系統

　　本公司開(kāi)發(fā)的數字家居智能終端系統包括：數字家居智能終端、梯口智能終端、區口智能終端、管理員機、中心服務(wù)器、小區局域網(wǎng)等構成，其中，管理中心具備信息處理與發(fā)布功能，對外提供開(kāi)放的軟硬件接口，方便與其它廠(chǎng)商的軟硬件接入，為小區其它智能化系統提供綜合管理集成平臺。

　　該系統以數字家居智能終端、公用智能終端(梯口、區口智能終端)、小區局域網(wǎng)為基礎，基于TCP/IP通信協(xié)議，實(shí)現包括樓宇可視對講、安防報警、三表遠程抄收、電氣控制(空調、照明、窗簾等)、家電控制、信息管理(社區信息、訪(fǎng)客留言留影等)、電子像冊等的數字家居智能控制，并應用基于TCP/IP的小區總線(xiàn)集成與綜合管理平臺，實(shí)現對其它智能化系統(如周界報警、CCTV監控、車(chē)輛管理、建筑設備監控、電子巡更等)的綜合管理。

　　數字家居智能終端系統

　　2 ．1 數碼小區模型及其智能化編碼尋址技術(shù)

　　為了解決當前國內智能化小區普遍存在數據傳輸量小，不能實(shí)時(shí)傳輸大數據量的音視頻等信息，且在安裝設備時(shí)，必須為每一新增設備作一系列設置，設備線(xiàn)路不能重復利用，不能有效利用小區綜合布線(xiàn)，系統擴充困難等問(wèn)題。本系統采用TCP/IP通信協(xié)議，對接入小區局域網(wǎng)的智能終端進(jìn)行通信管理，根據小區總平結構、樓棟及住戶(hù)編號與IP地址的映射關(guān)系，提出“數碼小區模型及其智能化編碼尋址技術(shù)”。

　　數碼小區模型分六個(gè)層級：區、棟、單元、層、房間和設備，根據小區的分片區或分期習慣，提出區的概念，通過(guò)統一編碼解決了不同小區互聯(lián)互通的需求。該模型符合小區建筑總平的實(shí)際結構及樓棟、單元、層、房間的概念，可以進(jìn)行靈活的刪減，以適應不同情況的變化。如有些小區沒(méi)有單元概念，我們在編碼時(shí)就可以省略單元。此外，該模型提出設備層概念以適應一戶(hù)多個(gè)設備的需求，解決多家庭終端設備既能統一編碼，又得到唯一編碼的需要，為系統擴容升級提供理論基礎。

　　在上述數碼小區模型及編碼的方法的基礎上，提出一種基于IP的尋址通訊協(xié)議。它規劃了智能小區及數字家居的結構模型，給出了一種通訊單元的智能化尋址方法，并對該技術(shù)提出了一種基于IP的通訊協(xié)議，實(shí)現了由小區可訪(fǎng)問(wèn)單元到IP地址的查詢(xún)與反向查詢(xún)及相互通訊的問(wèn)題。這樣既適應了大規模、復雜總平結構的小區需求，也實(shí)現了地址編碼的唯一性，且具有小區管理層參與編碼的特點(diǎn)?；贗P的通訊協(xié)議通過(guò)mDHCP服務(wù)實(shí)現了小區終端設備IP等參數自動(dòng)分配和管理功能，通過(guò)mDNS服務(wù)實(shí)現了小區編碼和IP地址相互查詢(xún)功能。

　　2 ．2基于TCP/IP的全數字化通信傳輸與監控技術(shù)

　　采用PHILIPS PNX1300 媒體處理器和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統，其性能穩定可靠，圖像質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò )帶寬動(dòng)態(tài)可調，采用IGMP組播協(xié)議支持多個(gè)客戶(hù)端連接，不占用額外的網(wǎng)絡(luò )帶寬，可以通過(guò)五類(lèi)線(xiàn)、光纖或無(wú)線(xiàn)媒介在10/100Base-T網(wǎng)絡(luò )上以每秒25(PAL)幅畫(huà)面傳送高質(zhì)量圖像。其DVP(Digital Video Plateform)提供一個(gè)強大的智能終端開(kāi)發(fā)平臺環(huán)境，利用已經(jīng)包含的多種外設接口和方便的開(kāi)發(fā)環(huán)境、友好的SDK接口，可以快速開(kāi)發(fā)出包含最新音視頻壓縮和網(wǎng)絡(luò )傳輸技術(shù)產(chǎn)品，它還提供音頻、視頻、網(wǎng)絡(luò )的接口，利用DiskOnChip系統，使用者可以像在標準PC平臺一樣建立文件系統、存儲程序、設置數據等等，所提供的標準C/C++開(kāi)發(fā)工具，包含音頻輸入輸出、視頻輸入輸出、文本/圖形Overlay、網(wǎng)絡(luò )TCP/IP協(xié)議棧等各種模塊的庫函數接口以及例子原程序，可選的PSOS RTOS為多任務(wù)系統提供高效的任務(wù)系統調度以及各種信號的控制。

　　系統將智能終端的音視頻信號采用H.263/G.722壓縮協(xié)議的軟編碼/軟解碼，通過(guò)寬帶網(wǎng)絡(luò )或小區局域網(wǎng)，將編碼后的音視頻數據以IP包的形式傳送給多個(gè)遠端智能終端，實(shí)現音視頻信號的全數字化網(wǎng)絡(luò )傳輸、網(wǎng)絡(luò )監控和網(wǎng)絡(luò )存儲，同時(shí)可以支持遠程報警管理。

　　系統應用面向對象的設計方法，自主開(kāi)發(fā)了嵌入式系統的GUI庫，通過(guò)GUI圖形用戶(hù)接口實(shí)現智能終端系統主處理模塊MPM(Main Process Module)、通信處理模塊CPM(Communicate Process Module)、系統服務(wù)模塊SSM( System Service Module)之間的協(xié)調，實(shí)現智能化系統控制管理及基于TCP/IP智能終端系統控制管理。

　　此外，系統采用了獨特的Shell技術(shù)，在智能終端系統中，將軟件分成功能程序和一個(gè)Shell程序，通過(guò)Shell程序和計算機軟件通訊，傳輸新的功能程序，從而使系統實(shí)現遠程升級功能。

　　2 ．3 數字家居智能系統綜合管理平臺

　　系統在小區范圍內采用2層以太網(wǎng)絡(luò )，從網(wǎng)絡(luò )架構上分為家居智能終端、公用智能終端、管理員機與管理中心服務(wù)器，并提供與其它智能化系統的通訊接口。其中管理員機是一種仿真式的管理機，它采用PC結合管理軟件實(shí)現智能終端系統的管理功能;管理中心是數字家居智能終端系統的工作平臺，集成智能終端系統及其住戶(hù)管理子系統、事件管理子系統、設備管理子系統、參數管理子系統，還集成了安防管理子系統、信息發(fā)布子系統、電子相冊管理子系統，可在家居智能終端上進(jìn)行文字、圖片、多媒體、語(yǔ)音信息發(fā)布管理、便民信息發(fā)布、電子相冊管理、留言留影設置管理，并為整個(gè)居住小區設備如智能照明、安防報警、遠程抄表、建筑設備監控等提供一個(gè)集中管理的接入平臺，實(shí)現各種設備、資源的有效整合管理。

　　數字家居智能終端綜合管理平臺

　　3 ．結束語(yǔ)

　　本系統基于TCP/IP通信協(xié)議，將分布的嵌入式智能終端系統進(jìn)行集中管理，使各智能終端系統能通過(guò)網(wǎng)絡(luò )充分利用小區服務(wù)器的存儲及管理資源，如家居及公用智能終端軟件遠程升級、訪(fǎng)客留言留影、電子像冊、信息發(fā)布、Internet接入、Internet遠程監控以及物業(yè)管理等，從真正意義上實(shí)現任務(wù)共享、設備共享、資源共享的智能化集成。

　　因此，本公司開(kāi)發(fā)的數字家居產(chǎn)品，不僅在系統功能上實(shí)現了音視頻及控制信號的全數字化傳輸，而且在一定程度上實(shí)現了小區總線(xiàn)的集成，隨著(zhù)嵌入式系統及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的應用，基于TCP/IP通信傳輸在小區智能化系統應用的普及，冠林數字家居智能系統將以其“安全、穩定、實(shí)用、標準、開(kāi)放和時(shí)尚”理念，躋身社區、小區及家居的數字化應用前列。

　　參考文獻

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