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基于物联网的家庭智能抑制系统

发布时间:2018-12-21 01:06:08 文章来源:未来智讯    
    基于物联网的家庭智能抑制系统作者: 蒲竹君   【摘要】文章介绍了一种基于物联网的家庭智能抑制系统,从体系结构、通信过程以及应用层实现三个方面进行了阐述。该抑制系统运行在HTPC上,以电视机为主要显示设备,提供娱乐、电视网、信息处理、互联网和物联网服务,适用于家庭中的各类成员。
  【关键词】智能抑制系统 家庭自动化 物联网 HTPC 配置表
  1 引言
  近年来,物联网的迅速发展使得具有网络功能的设备进入家庭,家庭自动化技能得到空前发展,许多重大研讨已进入家园自动化领域。文献[1]介绍了一种基于Java的家园自动化系统,其抑制中心为一台高端PC机,价格昂贵。文献[2]介绍了一种基于蓝牙技能的家园自动化系统,由一个主抑制器和许多蓝牙子抑制器组成,众多设备共享单一蓝牙模块导致了访问延迟。文献[3]利用固定电话遥控家庭设备,不具有图形用户界面,给用户操作带来很大的不便。文献[4]介绍的抑制器使用了一种手套感应手势来连接系统,手势的不正确将导致系统无法阐释指令,且易导致用户疲劳。
  本文介绍的一种家庭智能抑制系统能有效地解决以上问题,实现成本低、界面友好及操作便捷。该抑制系统运行在HTPC(Home Theater Personal Computer)上,集电视播放、娱乐、信息处理、物联网设备管理和抑制于一体,主要分为电视、娱乐、信息处理、物联网设备管理、照明管理、家电抑制和安防管理模块,是智能家居系统的核心设备。该系统的优势在于利用原有的家用设备——电视机来实现灵活便捷的智能家居抑制,运行在该平台上的虚拟家园联合了真实环境,适用于家庭中的各类成员。
  2 系统事务原理
  2.1 系统体系结构
  该智能抑制系统的体系结构如图1所示,系统运行在HTPC上,通过与电视机显示器的连接输出电视信号可实现电视播放;通过IR(红外接收模块)接收来自遥控器的红外指令,实现遥控器对电视机的抑制;通过Wi—Fi与网关通讯,网关的作用是对来自异构网络的数据进行转发,实如今家庭智能抑制系统上对ZigBee终端设备的抑制与监测以及对网络状态的查询。
  图2中,
  ①HTPC发送消息到网关请求建立连接,将状态变为Send,等待网关回发消息,如果等候超时则将状态变为Fail;
  ②网关收到消息后发送确认消息,将状态变为Rev,等待HTPC发送数据;
  ③HTPC收到网关的确认消息后起初传输数据,最终一个数据包包含Fin标志消息,网关收到该消息后确认数据接收完成,并关闭连接。
  家庭智能抑制系统被动接受通信过程主要存在于通知、报警等场景,其过程如图3所示:
  图3中,
  ①网关发送消息到HTPC请求建立连接,如果超时则将状态变为Fail;
  ②HTPC收到消息后发送确认消息,等待网关发送数据;
  ③网关发送数据到HTPC。
  3 系统设计与实现
  3.1 系统硬件结构
  该系统硬件主板的选择基于以下几点要求:
  (1)为了实现原有的电视视频播放,系统要支持RCA视频输出,为电视机显示器提供视频输入;
  (2)为了满足高清电视的市场化需求,系统硬件主板需提供1080P硬解/编码;
  (3)为了在应用层实现虚拟仿真现实,要求硬件主板有较好的处理能力,具备足够的存储空间;
  (4)为了符合于家庭中的各类成员,系统需具备便捷的可控性和可操作性,该硬件主板要求支持辅助设备的接入,包括耳机、键盘、鼠标等。
  图4是该系统的主板硬件结构图[5],它不但能够很好地满足家庭智能抑制系统对硬件主板的要求,而且具有较低的成本。TCC9301选取ARM11内核,主频600MHz,提供1080P硬解/编码;主板支持1G的NAND闪存,有512MB DDR2的存储空间;主板提供多USB接口,可支持辅助设备的接入。
  3.2 功能实现
  该系统基于Android操作系统,从高层到低层分辨是应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层和Linux核心层,通过Android SDK(Android软件开发包)使用Java作为编程语言来开发应用程序。
  由于涉及的模块较多,本文仅介绍物联网局部。该局部主要实现家庭物联网设备与智能抑制系统的关联,在该系统平台上的操作可使物联网终端设备产生相应的响应,包括抑制终端设备以及提取状态等。主要通过以下几个步骤来建立关联:
  (1)程序启动时从网关读取设备配置表,初始化界面;
  (2)以向导的方式设置房间信息和设备配置,与硬件设备建立关联;
  (3)生成房间—设备配置表并发送到网关。
  图5中,左侧区域是房间的列表,右边是房间的预览图。预览图分上下两局部,上面是房间和已添加设备的图片,下面是设备列表。设备列表中的信息是预置的,包括不可调光灯、可调光灯、电视、空调等,每个设备从属于一种设备类型,对应一个模块。设备类型分为监测类、抑制类。监测类是只读取数据并上报到网关,主要应用于室内安防;抑制类是既发送状态数据也接收抑制指令,主要应用于家电的智能抑制。
  同时,该系统通过预设物联网场景实现一键智能抑制功能。通过人机界面程序生成多条场景记录的场景表,每条记录代表一个场景,每个场景包含多个触发条件和多个执行下令,程序调用Wi—Fi驱动通过无线网卡向网关发送场景配置表。网关接收场景配置表并保存,根据场景配置表自动判断是否满足触发条件,并发送相应的下令到物联网设备执行,下令分为抑制下令和监测下令。设备接收到监测下令后需读取数据再发送回网关,网关根据配置表的设定产生保存、发送到电视机屏幕显示或报警等行为。
  4 结束语
  本文介绍了一种基于物联网的家庭智能抑制系统,该系统将HTPC与家庭原有的电视机联合,构成了易于操作和交互的抑制系统;其联合了Wi—Fi技能与ZigBee技能,实现了家电的无线抑制。在具体实现过程中,配置表的建立以及与设备的关联是体现其智能化的重点,需要联合实际应用考虑。
  参考文献
  [1] 李中堂,王波. 基于Jini技能的智能家居系统集成研讨[J]. 建筑电气, 2007(12): 21—24.
  [2] 沙爽. 浅析蓝牙技能在智能家居系统中的应用[J]. 世界华商经济年鉴, 2009(4): 43—45.
  [3] 寇艳玲. 基于电话机的家用或办公室遥控器[J]. 集成电路应用, 2000(6): 41—44.
  [4] 任雅祥. 基于手势识别的人机交互发展研讨[J]. 计算机工程与设计, 2006,27(7): 1201—1204.
  [5] Telechips. TCC9301_CHIP_SPEC_V0.00[EB/OL]. [2010—05—17]. http://www.telechips.com/.
  [6] 靳岩,姚尚朗. Google Android开发入门与实战[M]. 北京: 人民邮电出版社, 2009.
  [7] 谢可. 娱乐中心开发整体设计[Z]. 2011.
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