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智能家居局域网系统分析

发布时间:2018-12-31 01:06:04 文章来源:未来智讯    
    智能家居局域网系统分析作者: 卢毅 冯天民   摘 要 智能家居系统是指选取计算机、网络通讯和传感器等技能,将家居生活有关电器设备与提供服务的网络主站有机地联合到一同,既能够在家庭内部实现资源共享、信息交互和操作抑制,又能够与家庭外部网络进行信息交互,实现对家居设备的远程抑制与管理。
  关键词 智能;家居;局域网
  中图分类号TP39 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2013)91-0235-02
  智能家居系统是指选取计算机、网络通讯和传感器等技能,将家居生活有关电器设备与提供服务的网络主站有机地联合到一同,既能够在家庭内部实现资源共享、信息交互和操作抑制,又能够与家庭外部网络进行信息交互,实现对家居设备的远程抑制与管理。
  智能家居系统应包括两局部:家庭局域网局部和网络服务主站两大局部。其中家庭局域网是必需局部,网络服务局部为可选局部。也便是说,如果一个家庭不需要服务主站提供的用电分析、网络抑制、网上监控等增值服务,可选择家庭局域网不通过其网关与互联网相联,在其家庭局域网范围内也同样具备智能抑制、告警监测等功能。本文就对智能家居的局域网局部通讯这一重要局部做大略的阐述和分析。
  1 智能家居局域网的组成
  家庭局域网内部家庭局域网是由智能家居系统家庭网关、智能家居设备管理模块、抑制器、智能家电抑制模块以及智能家电遵循统一的通讯协议组建而成的网络。智能家居局域网的组成框图如图1所示。
  图 1 智能家居系统局域网组成框图
  其中,对于有需要的家庭,比如别墅或多层住宅,家庭主网关下也可设多个子网关,各个子网关间的通讯可通过地址映射的方式。
  1.1智能家居系统家庭网关
  对于智能家庭网来说,家庭网关是最重要的局部之一,它是连接家庭局域网络与互联网,实现对智能家庭局域网络中的设备进行智能抑制、信息交互的设备。如果不考虑智能家庭网络与互联网的信息交互,智能家庭局域网的网关就非常于一个总线结构,将各个节点连接起来组成网络。
  1.2智能家居设备管理模块
  智能家居设备管理模块是智能家居设备系统的大管家,它负责给每一个智能家电设备或抑制器一个ID标识,并可生成家电设备列表,记录各家电设备的描述文件,描述文件包括家电类型、名称、型号、出厂日期、出厂序列号、状态参数、抑制参数及告警参数等一系列内容,以便于对智能家居设备进行监测和抑制。
  设备管理模块一般情况下可与智能家庭网关、智能家电抑制模块以集成在一个硬件产品中,共同组成一个中心抑制器,这个中心抑制器就非常于智能家居系统的大脑,是整个智能家居局域网的核心。
  1.3智能家电
  到底什么样的家电算是智能家电呢?所谓智能家电便是可利用嵌入式处理器,通过传感器或数据接口采集当前的环境参数、状态参数并进行自动分析检测,并自动抑制该设备进行事务的家电设备。相对于我们常见的传统家电而言,智能家电最大的特点便是我们能够通过一个数字通讯接口来实现对设备的全监控和全操作。智能家电出厂时在内部软件中都会存有设备的描述文件,有了这些描述文件,其它抑制器就能够通过数据输入口向其发送指令进行抑制操作。当前市场上各种品牌智能家电的描述文件和通讯接口协议没有一个统一的标准来对其进行规范,在组成智能家居网络时会有一定的兼容上的困难,这就需要相关组织尽快推出统一的技能标准来实现。
  1.4智能家电抑制模块
  对于我们大局部中国家庭来说,智能家居系统仍是一个较新的名词,智能家电虽然在近几年发展迅速,但市场上的家居电器设备也多以传统家电为主,智能家电因为其价格和推广力度不足,仍没有取代传统家电的地位。
  对传统家电来说,我们如果想将其接入智能家居系统,就需要通过一个智能家电抑制模块来实现。智能家电抑制模块常常以智能插座的形式制成产品,它能实现对普通家电进行通断电来实现对普通家电的大略抑制,并能实时监测普通家电的用电参数,如电压、电流、频率、有功功率、累计电量等。用户通过向智能家电抑制模块发送指令来间接监测传统家电的事务状态并加以抑制。智能家电抑制模块在智能家电取代传统家电过程中的起一个过渡作用,所谓的智能家电也能够理解为传统家电和一个抑制模块的集成。
  1.5人机交互抑制器
  人机交互抑制器是一个用户与智能家居系统进行信息交互的终端设备,该终端设备向用户反映当前智能家庭网络中的设备运行情况、状态参数、告警信息,并能将用户输入的抑制信息以指令的形式传递给受控设备。实际上,人机交互抑制器能够理解为是一个状态监控设备与智能家电抑制模块的物理集成。
  在智能家居局域网中,人机交互抑制器不是唯一的,每个人机交互抑制器也会由设备管理模块分配给一个设备ID。每个抑制器投入局域网时,都会从设备管理模块处获得一份家电设备列表以及各家电设备的描述文件,以掌握每个家电的ID及状态参数和抑制参数;当有新智能家电投入网络或有旧的智能家电退出网络时,设备管理模块应通知局域网内所有抑制器更新其掌握的设备列表及设备描述文件。
  2 智能家居系统的事务机制
  2.1智能家居系统各层通讯协议
  应用层的通讯协议,目前生界上已经有很多成熟的协议,如FTP、Telnet、SMTP、HTTP、RIP、NFS、DNS等,国内的应用层协议起步较晚,近来,国内闪联公司的GCCP标准刚获准通过成为中国智能家居的推荐标准。
  应用数据在网络中的传输活动,数据点到点、点到多点的传输,由物理层、数据链路层和网络层完成。承载智能家居系统局域网范围内的的物理层、数据链路层和网络层可选取任何已发布的标准协议,如:ZigBee、wifi等等。
  2.2组网过程
  新设备进入智能家庭局域网的组网过程:
  1)一般设备、抑制模块进入下行通讯网络时,最初通过配置模块进行设备配置,获得网络ID和设备ID;
  2)一般设备进入正常事务状态,发送设备宣告消息,宣告自己处于正常事务状态;
  3)抑制模块监听到一般设备的设备宣告消息,发现该设备;
  4)抑制模块请求一般设备传输它的设备描述文件,识别该设备;
  5)抑制模块依据一般设备的设备描述文件,抑制该设备。
  3 结论
  智能家居系统近几年飞速的发展,将自动化、现代通讯技能与我们的日常生活融合在一同,使我们的生活更加舒适、更加方便、更加绿色。未来几年内,智能家居必然会走入我们每一个家庭,当时我们只需在屏幕轻触几下,就自动可实现各种纷繁复杂的功能。
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