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智能家居终端系统的设计

发布时间:2018-05-09 11:32:00 文章来源:未来智库    
    【关键词】Zigbee;智能家居;分析设计
    中图分类号:S611文献标识码: A
    引言
    智能家居又称住宅智能化,是智能建筑的重要组成部分。它随着科技的高速发展和人们生活要求的不断提高而应运而生,成为21世纪的热点技术。智能家居可以定义为一个过程或者一个系统,该过程(系统)利用先进的计算机技术、网络通信技术、综合布线技术构建与家居生活有关的各种子系统,并将其有机结合在一起,通过统筹管理,将智能家居的被动静止结构转变为具有智慧的新动态,为住户生活提供全方位的信息交换功能,帮助家庭和外部、使用者与家庭环境之间保持信息交流畅通,优化人们的生活方式。
    一、智能家居系统结构图的介绍
    智能家居的系统组成:家庭网关、电动窗帘和门窗系统、家庭智能照明系统、家庭多媒体系统、可视门禁系统、安防周界系统、环境温度控制系统、视频监控系统等,其中家庭网关是智能家居系统的通信管理单元和子系统控制中心,在家庭网关通信管理体系下,可构建家庭网络通信系统。
    通过采用上述功能系统,实现家居智能化和自动化。相对传统家居而言,智能家居通过全新的3C技术(Computer Commun-ication Control Technology),提供了全方位的信息服务,赋予了家居生活安全、舒适、节能的特性。
    二、设计原则
    (1)功能需求。智能家居注重满足人们在方便性和舒适度方面的需求,如:遥控功能(遥控控制家居范围内所有的灯,窗帘及其他电气设备),网络化控制、场景控制,本地控制等。
    (2)高性价比。在系统设计中要充分考虑系统的性能和价格的要求,使系统在较低成本的条件下,尽可能满足用户需求。
    (3)通用性。目前所有的智能家居技术都处于发展阶段,所以系统设计时,要注意选择兼容性好,符合国际通用协议的技术。
    (4)兼容性和可扩展性。随着智能家居技术的不断发展,会有越来越多的家居智能化产品和技术的诞生,因此,在智能家居系统的设计之初,就必须考虑系统未来的兼容和发展。
    (5)布线简洁。易于安装,符合大多数人的习惯。
    (6)安全性。包括所进行设计运行过程的安全性和耐久性。
    基于以上原则,才能设计出一套完整的智能家居系统。
    三、设计依据
    设计依据主要有:《全国住宅小区智能化技术示范工程建设要点与技术导则》、《住宅小区安全技术防范综合报警服务系统设计导则》。
    四、设计要点
    能家居系统设计要点按功能可分为:硬件系统、软件系统、系统集成、控制中心四个方面。
    1.硬件系统
    硬件系统包括计算机、网络设备、智能家居控制箱、智能家居控制面板、计量仪表和电子器材等。系统硬件需便于升级在短期内不因技术陈旧被淘汰。系统稳定性要好且兼容性要好,便于系统产品更新维护。
    2.软件系统
    软件系统包括三表(水、电、气表)操作系统、报警网络系统、应用软件及实时监控软件等。软件系统应支持产品的更新,具有可扩充性、远程监测、维护和升级功能。
    3.系统集成
    根据对家居智能化系统要求的不同,可采取不同的集成技术。在家庭装修阶段制定采用的系统集成方案。提倡采用宽带接入网、控制网、有线电视网、电话网等融合技术,简化小区信息传输通道的布线系统,提高系统性能价格比。在规划阶段应将各子系统内功能模块的各种信息接口标准化。住宅内可采用集各种功能为一体的控制技术,逐步发展采用无线传输技术。
    4.控制中心
    智能化家庭的数据处理是控制中心的主要工作,这里包括了数据的保存、上传,数据的安全保护,自动报警和信息发布的功能,支持远程控制终端采用互联设备,如PC、PDA等,增加设备间的互操作特性,同时便于信息的传输和转换。
    五、设计内容
    从系统功能角度出发,智能家居系统设计包括了家庭通信网络系统(Home Commun-ication Network System,HCS)、家庭安全防范系统(Home Security System,HSS)、家庭设备自动化系统(Home Automation System)和家庭多媒体娱乐系统(Home Multimedia and Entertainment System)等。
    家庭通信网络系统包括的子系统有:有线电视网、数据信息网、家电控制网、程控交换网等。
    家庭安全防范系统包括的子系统有:门禁、可视对讲、瓦斯报警、火灾报警、红外报警、防盗报警、视频监控、紧急求救报警、周界防越报警等。
    家庭设备自动化系统包括的子系统有:信息家电、远程自动抄表、照明自动控制、窗帘自动控制等。
    家庭多媒体娱乐系统包括的子系统有:背景音乐等。
    六、总体方案设计
    对于智能家居系统进行总体方案的设计,主要包括四个部分:系统集成、通信方式选择、子系统规划、系统控制方法。
    1.系统集成是贯穿于设计始终的思想方法,是使各子系统相互融合的重要手段。因此,系统集成的设计会体现在智能家居的每一个环节,起到综合并优化系统性能的作用。
    2.通信方式选择。智能家居设备有无线和有线两种通信方式,无线方式以其便捷性、移动性和扩展性好的特点,适合旧房的智能化改造。有线方式相对于无线而言,具有稳定性好、建设成本低的特点,适合新建住宅的设计。
    3.子系统规划。首先,根据用户的要求进行子系统的来确定子系统,一般来说,均包括1.5小节的子系统。确定子系统功能类型以后,对子系统组成设备进行选型。选型要符合以下的要求:功能使用,性价比高,可扩展性强,可靠性、稳定好,软件升级便利。根据设计要求,对住宅进行总体系统规划,优化并确定节点数量和分布方式。
    4.系统控制方法。下面是每一种控制方式的具体控制形式:
    (1)按钮式控制器。可以通过设置到点控、区域控制、群控、总控等,另外根据控制模式可设置成开关型,单开、单关、窗帘双向开关等。
    (2)触摸屏控制器。可以控制整个系统的任何动作,如点控、区域控制、群控、总控、场景、调光等,通过与电脑连接后实现编程。
    (3)场景模块和场景控制器。场景可以在触摸屏上操作,也可以通过四场景控制器进行操作。
    (4)红外遥控接收器。通过手持遥控器可以实现点控、调光或者控制不同的场景,一个红外接收器可以设定4个场景。
    (5)温度检测模块:该模块的设计是通过CC2430的可编程I/O口P0-0与DS18B20的DQ连接,从而实现发送控制信息和接收数据信息的功能。本文选用DSl8B20的温度传感器是数字型的,采集到温度值后可以直接显示在LCD上。DS18B20与处理器的连接电路比较简单,并且温度传感器不需要外加电源。
    电磁阀控制模块:电磁阀是控制煤气开关的执行机构,本设计选用ZD―20型电磁阀,它是一种双稳态高效节能型电磁阀,由3.6 V锂电池供电,具有点开和点关的脉冲工作方式。一旦开启或关闭,可处于自保持状态,无须电源供电。通过电磁阀控制电路,单片机控制系统可以很方便地控制用户煤气的使用。
    报警模块:由LED灯和蜂鸣器组成。当室内温度超出规定范围、空气质量不好或电磁阀出现故障,CC2430会驱动LED灯亮并且蜂鸣器鸣响。
    参考文献
    [1] 吕京建,肖海桥.面向二十一世纪的嵌入式系统综述电子质量[M].2001,8:10-13.
    [2] 孙廷才.嵌入式系统与信息化[J].自动化博览,2005,12:6-8.
    [3] 邓磊.家庭网络技术与发展趋势一智能家居[J].2004,4(l):4-7.
    [4] 刘敢风,吴明光.家庭自动化几种主流网络协议[J].电子技术应用,2003,2:6-7.

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