智能监控系统在智能家居中的应用

一、需求分析

随着人类社会的进步和科学技术的迅猛发展，人类开始迈人以数字化和网络化为平台的智能化社会，人们对工作、生活等环境的要求也越来越高，其中正在兴起的基于物联网技术的智能家居则是依照人体工程学原理，融合个性需求，将感应器嵌入到与家居生活有关的各个子系统如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等中，通过现有网络链接、控制和管理，实现“以人为本”的全新家居生活体验。但由于体制、行业利益等方面的原因，我国目前的三表远程计量、住户安全监控、小区管理等系统大都自成体系，独立设备、独立线路结构、独立的管理运营模式．在该模式下，无疑会造成人员和设备的极大浪费，同时会给住户带来使用上的极大不便及增加维护、维修的工作量．基于以上考虑，本着以下五个原则设计了本智能监控系统。

1)充分利用好住宅区现有的信息化资源，尽可能保护住户的现有信息化软硬件设备投资．

2)采用先进成熟的技术和标准．在构建小区智能监控系统时采用符合业界标准的、先进的、成熟的技术，避免短期重复建设和技术落后，充分借鉴其它行业的成功经验，吸取其失败教训，少走或避免走弯路，做成一项精品工程。

3)高度的安全性．全面有效监控家居安全，无论是家庭防盗，还是住户的水、电、气使用及其它家用设施的安全，包括网络的自身安全。

4)可扩充性．在满足住户现有设备安全监控的前提下，对小区及住户未来的发展需求作总体规划，便于在进行监控网构建时软硬件上留下一定的扩充余地。

5)操作界面友好，提供在线帮助，操作简单。

二、系统架构

2.1 系统的整体结构

图1系统整体结构示意图

如图1所示，从网络结构上看，系统主要由三层网络组成，最底层网络

使用CAN现场总线将住户所有用电设备连接到各住户的智能分站上；各智能分站通过以太网模块或GPRS模块连接到物联网或移动网．用户通过电脑

或手机访问和操控自己家里的用电设备，如空调的开关、温度的调节，实时调阅水电气表的读数，查看冰箱里食物的储存情况等．为确保安全和效能，小区通信系统采用有线和无线互为备份的方式，确保住户监控数据的安全可靠传输。

2.2 功能子系统

采用基于LonWorks[6-7]控制网的家居智能控制集成系统产品，系统具有模块化扩展功能．

2.3 多媒体系统

每户配置一个多媒体接线箱，用于电话、数据、有线电视等线缆人户并跟户内各信息插座对接．户内信息点的数量和位置由住户自己确立．

2.4 可视对讲系统

在楼宇单元入口处电控安全防盗门上设置访客编码式可视对讲门口机，别墅配置独户型可视对讲门口机，户内设置可视对讲室内机，管理中心配置对讲管理主机．系统具有感应卡和钥匙开起电控锁功能，室内电话机可以对讲开门，单元门口机可复用为巡更系统的巡更点，门禁卡可与停车消费等系统实现一卡通．

2.5 家庭安防系统

户内设置燃气泄露报警、火灾报警、防非法入侵和紧急求救报警功能．每户在厨房安装1只煤气泄露报警探测器和联动电磁阀，在客厅设置1只烟感探测器、1个红外探测器，一、二层和顶层住户每个窗户、阳台加装1对红外栅栏．系统具有编程设定不同防区类型及报、接警方式，通过电话远程遥控设防，本地现场报警、电话语音报警和向小区管理中心报警等多种报警方式，在家庭控制键盘上能够对近期操作记录和报警信息查询，中心接警机也有警情记录和报警住户信息自动显示功能．

2.6 智能照明控制系统

智能照明控制系统利用的是计算机、通讯及数字调光技术，核心技术是集散控制技术]。方案可采用基于现场控制总线的智能照明控制系统(如C―BUS系统或i―BUS系统)j。系统主要由智能控制面板、场景控制面板、开关控制模块、调光控制模块及相应传感器等组成，使照明系统自动化、智能化。例如，可在室内布置多路照明回路，通过对每一回路亮度及可发出不同颜色光的灯具调整后达到某种灯光气氛来预先设置可营造出多种不同的灯光的场景，且切换场景时的浅入淡出时间，使灯光柔和变化来增加环境艺术效果进而营造出舒适的环境，从而实现梦幻灯光的控制效果；人体及移动传感器可通过开关控制模块对人体红外线检测达到对灯光人来灯亮和人走灯灭的自动控制，亮度传感器可通过调光控制模块根据室外光线的强弱调整室内光线，此外用户也可用红外遥控器对灯光直接进行控制。因此该智能照明模块设置的时钟控制器，使灯光呈现昼夜规律性的变化，并采用的缓慢开启及浅入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，从而延长灯具寿命，此外灯光强度的自动调节和移动传感器的使用还可达到节能的目的。

2.7 家电控制系统

家电智能控制系统主要提供两种控制方式：

1)本地集中控制．通过智控键盘家中电话机集中对被控家用电器进行操作控制，如家里配置子母电话机，利用子机可以实现遥控操作．

2)远程电话控制．业主在外通过电话或手机拨打家里电话号码，若家中无人应答时，智能控制系统自动接听电话，并通过语音提示业主完成相应操作．被控家电为客厅的空调，卫生间的电热水器．

2.7.1 信息交换功能

系统具有物管中心与住户进行信息交换功能，通过小区总控主机向每户家庭的智控键盘发布短信息，如天气预报、通知等．用户通过智控键盘查阅接收到的文字信息，也可以向中心总控主机发送代码信息，如服务请求等，以便于物管有计划处理．

2.7.2 三表抄送系统

系统具有将住户水、电、煤气等表具数据自动抄送至小区管理中心的功能，同时用户也可通过智控键盘查看煤、水、电等的使用状况．

三、软硬件设计过程

3.1 硬件平台

中央处理器选用三星ARMll处理器S3C6410(主频667MHz){sl；内存512M MobileDDR；2GNAND FLASH．

采用WI―FI无线上网模块：台湾USI公司模块WM―G．MR．09，芯片为Marvell88W8686，全面兼容IEEE802．1lb／g[虱际标准，SDIO接口；IEEE802．119：54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、9Mbps、6Mbps速率自动调节；IEEE802．1lb：11Mbps、5．5Mbps、2Mbps、1Mbps速率自动调节．GPS模块采用SiRFStarIIIGSC3F／LP．7979模块，灵敏度要求追踪时为159dBm，捕获时为144dBm．

I／f’VGA接口：采用超强专用芯片，芯片内集成16Mbit内存，可连接各种VGA接口的CRT显示器或液晶显示器，可软件调节对比度，输出分辨率为1280″1024，典型支持1024″768，可播放高清视频．4个USBHOST接口，可同时接各种USB设备，满足平台扩展需要；接口符合USBRevl．1标准，支持全速(12Mbps)或低速(1．5Mbps)传输．

使用10／100M以太网接口：一路IOM／IOOM有线网口采用DM9000AE，带联接和传输指示灯；另一路10M有线网口采用CS8900，带联接和传输指示灯．1个摄像头接口：底板上内置一个130万像素的CMOSCamera模组，可直接摄影并在液晶屏幕上显示，有一个2．0mm间距双排插座用于摄影机扩充，该扩充接口可连接其它型号CMOSSensor摄影机，支持标准为ITU．RBT．601／656YCBCR8一bitstandard．1个CAN总线接口，全面支持CAN2．0A和CAN2．0B协议．

3.2 软件平台

操作系统选用WindowsEmbeddedCE6．0R2―1；设备驱动(DeviceDriver)为SD／MMC驱动，支持高速SD／MMC卡，最大支持8G；网口驱动为10M／100M自适应网口驱动；LCD驱动为支持默认分辩率800×480；AUDIO驱动支持AC97；CAMERA驱动支持OV9650摄像头模块；WI―FI驱动支持802．11b／g；GPS驱动支持SIFIII全球定位；MFC驱动为MultiFormatCODEC(H．264／MPEG4／VC1)；Postprocessor驱动为VideoPostProcessor；JPEG驱动为JPEGCODEC；TvOUT驱动为NTSC，PALTVout(withImageEnhancement)；2D驱动为2DGraphicsdriver；3D驱动为3DGraphics；VGA驱动支持分辨率640×480；USBHOST驱动U盘；UART驱动；2GNANDFLASH驱动；512MDDR驱动；TOUCH驱动为四线电阻式触摸屏驱动；Keypad驱动支持8×8键扫描；RTC驱动支持实时时钟；支持MP3播放和MP4视频播放，支持多种网络应用，如HTTP等．

四、系统优势及推广价值

智能家居可以定义为一个目标或一个系统，利用计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术，将于家庭生活密切相关的防盗报警系统、家电控制系统、网络信息服务系统等各子系统有机地结合在一起，通过中央管理平台，让家居生活更加安全、舒适和高效。

近年来，物联网成为全球关注的热点领域，被认为是继互联网之后最重大的科技创新。物联网通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议把任何物品与互联网连接起来进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。物联网的发展也为智能家居引入了新的概念及发展空间，智能家居可以被看作是物联网的一种重要应用。基于物联网的智能家居，表现为利用信息传感设备将家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起，并与互联网连接起来，进行监控、管理信息交换和通讯，实现家居智能化。面对庞大的家庭市场，物联网也有很大的市场空间，用户也需要适合家庭的物联网应用和业务。目前，我国已将建设智能化小康示范小区列入国家重点发展方向。按照国家建设部计划，2010年60%以上的新房就具有一定的D智能型家居功能。