無線射頻技術(shù)構(gòu)建智能家居系統(tǒng)方案

現(xiàn)代家庭已經(jīng)從追求家居的豪華裝飾轉(zhuǎn)向家居智能化，享受智能化帶來的多元化信息，以及安全、舒適與便利的生活環(huán)境。特別是物聯(lián)網(wǎng)、3G移動(dòng)技術(shù)的發(fā)展，智能化生活讓您真正地體會(huì)到家永遠(yuǎn)在身邊。

智能家居系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以家為平臺(tái)，集自動(dòng)化、信息化、智能化于一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的家居居住環(huán)境。目前，智能家居生活的智能化程度取決于信息傳輸?shù)母咝院涂煽啃?，主要有有線傳輸和無線傳輸兩種。有線傳輸存在布線復(fù)雜、可擴(kuò)展性差、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一、施工困難等缺點(diǎn)，很難取得較大的市場(chǎng)空間。無線射頻技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術(shù)，因其無需重新布線，利用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的射頻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電燈光和其他設(shè)備的控制，并且安裝比較方便，控制方式簡(jiǎn)單，近年來在智能家居中被廣泛應(yīng)用。因此，基于無線射頻技術(shù)進(jìn)行信息傳輸實(shí)現(xiàn)智能化生活是當(dāng)前智能家居研究的重點(diǎn)，它將為人們提供高效、舒適、安全、便利的居住環(huán)境。

一、系統(tǒng)架構(gòu)

基于無線射頻技術(shù)構(gòu)建的智能家居系統(tǒng)主要包括一個(gè)家庭網(wǎng)關(guān)和若干個(gè)通訊子節(jié)點(diǎn)。在家庭網(wǎng)關(guān)和每個(gè)無線通訊子節(jié)點(diǎn)都配置無線收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)和控制信息就在網(wǎng)關(guān)和各子節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行傳送，實(shí)現(xiàn)相互間的信息流共享。無線通訊子節(jié)點(diǎn)主要包括智能遙控器、智能分控器、智能開關(guān)等組成。



家庭智能網(wǎng)關(guān)是系統(tǒng)的核心，采用32位精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)ARM處理器，構(gòu)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)，通過鍵盤或觸摸屏液晶顯示進(jìn)行狀態(tài)設(shè)置和查詢。智能網(wǎng)關(guān)與Internet和PSTN相連，可將接收到的控制命令（包括本地遙控器命令、遠(yuǎn)端電話語音命令、遠(yuǎn)端手機(jī)命令、遠(yuǎn)端計(jì)算機(jī)命令等）轉(zhuǎn)換成無線射頻信號(hào)，并通過射頻發(fā)送模塊發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)家居智能化控制。

智能遙控器一方面通過無線接口與家庭網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，另一方面具有紅外自學(xué)習(xí)功能，可對(duì)不同紅外遙控器所發(fā)出的紅外碼值進(jìn)行解碼、學(xué)習(xí)、存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)集多個(gè)紅外遙控器為一體。智能網(wǎng)關(guān)的液晶屏上的按鈕和智能遙控器的鍵盤在位置上一一對(duì)應(yīng)，用戶在智能遙控器的按鈕上定義不同的按鍵說明，綁定具有不同控制功能的紅外線編碼。智能遙控器通過無線發(fā)射模塊將學(xué)習(xí)到的紅外信號(hào)碼值發(fā)送到紅外智控中心或紅外分控中心上，實(shí)現(xiàn)紅外碼值在智能分控器上的注冊(cè)。智能網(wǎng)關(guān)上進(jìn)入智能家居控制界面，按下某一電器設(shè)備的控制按鈕時(shí)，將此碼值通過無線發(fā)射模塊進(jìn)行射頻信號(hào)傳輸；智能分控器將接收到的無線碼值在已建立的列表中進(jìn)行比對(duì)，將其轉(zhuǎn)換成紅外線信號(hào)發(fā)射出去，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的控制。智能開關(guān)可以接收智能網(wǎng)關(guān)或智能遙控器所發(fā)射的無線信號(hào)的碼值，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電設(shè)備的開關(guān)動(dòng)作。

二、特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

隨著數(shù)字化社區(qū)的不斷完善、3G技術(shù)的成熟以及安防市場(chǎng)的不斷發(fā)展，數(shù)字化智能家居系統(tǒng)逐漸成為樓宇對(duì)講系統(tǒng)的主流。廈門立林科技苦心鉆研，與多所知名高校攜手合作，系統(tǒng)地整合互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、射頻載波、安防、監(jiān)控、探測(cè)感應(yīng)、生物識(shí)別等前沿技術(shù)，采用通用的、完善的通信協(xié)議，保證系統(tǒng)的傳輸容量和可靠性，構(gòu)建集多種系統(tǒng)為一體的智能家居平臺(tái)。特別是基于無線射頻技術(shù)搭建智能家居系統(tǒng)，借助3G技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，大大改善人們的生活。

(1) 優(yōu)化H.264編解碼算法

基于無線射頻技術(shù)的數(shù)字智能家居系統(tǒng)，關(guān)鍵在于如何借助3G技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，特別是如何提高遠(yuǎn)程視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。針對(duì)這個(gè)問題，著重研究H.264編解碼算法，對(duì)H.264編碼過程中耗時(shí)最多的運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊作改進(jìn)，降低H.264編解碼器的計(jì)算復(fù)雜度，有效地提高H.264的編解碼效率，保證在低帶寬的情況下得到較好的視頻傳輸效果。

(2) 兩網(wǎng)合一

樓宇對(duì)講系統(tǒng)中一般采用專網(wǎng)專用，即構(gòu)建小區(qū)局域網(wǎng)，各住戶間通過局域網(wǎng)進(jìn)行相互通信。采用專網(wǎng)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，但同時(shí)增加了成本。立林科技的數(shù)字智能家居系統(tǒng)，將互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字樓宇對(duì)講系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行兩網(wǎng)合一，節(jié)約重新構(gòu)建小區(qū)局域網(wǎng)所帶來的各項(xiàng)成本。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)壓縮以及網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)谋Ｃ苄苑矫孢M(jìn)行改進(jìn)，盡可能降低數(shù)字樓宇對(duì)講系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)原有互聯(lián)網(wǎng)的影響，實(shí)現(xiàn)兩網(wǎng)合一、兩網(wǎng)共用。實(shí)際安裝使用時(shí)，住戶只需將數(shù)字終端設(shè)備連接到自家交換機(jī)上的某一端口，而將其他端口連接到住家PC機(jī)上，即可實(shí)現(xiàn)小區(qū)內(nèi)部的數(shù)字樓宇對(duì)講，同時(shí)保證住家PC機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)訪問。

(3) 系統(tǒng)集成、自成系統(tǒng)

智能家居可以與安防報(bào)警、可視對(duì)講、遠(yuǎn)程控制整合為一個(gè)綜合平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)彼此間的信息共享，達(dá)到聯(lián)動(dòng)控制的功能。同時(shí)智能家居可自成平臺(tái)，脫離系統(tǒng)時(shí)可獨(dú)立操作控制。采用這種設(shè)計(jì)方式，滿足在普通住宅中也可實(shí)現(xiàn)智能家居操作平臺(tái)。特別是基于無線射頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)各家居控制設(shè)備之間的通信，可以方便未預(yù)先鋪設(shè)線路的舊房子使用。

(4) 主網(wǎng)子網(wǎng)信息共享

家庭網(wǎng)關(guān)是家庭控制子網(wǎng)中的一種設(shè)備，子網(wǎng)關(guān)能夠與家庭控制子網(wǎng)中的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，同時(shí)為家庭控制子網(wǎng)內(nèi)的各種設(shè)備提供與家庭主網(wǎng)的接口，使各子網(wǎng)設(shè)備可以獲得各種服務(wù)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭控制子網(wǎng)的配置和管理。當(dāng)脫離家庭主網(wǎng)時(shí)，家庭控制子網(wǎng)內(nèi)各終端設(shè)備可正常工作。各終端設(shè)備可通過家庭控制子網(wǎng)相互間進(jìn)行信息共享以及控制功能。通過此機(jī)制，可實(shí)現(xiàn)任一控制面板控制整個(gè)家居。

(5)總線沖突避讓、單火取電

當(dāng)家庭主網(wǎng)與家庭控制子網(wǎng)同時(shí)控制終端設(shè)備時(shí)，采用總線沖突機(jī)制，通過優(yōu)先級(jí)別進(jìn)行避讓。特別是無線傳輸上，靈活地借鑒現(xiàn)場(chǎng)總線沖突避讓機(jī)制，有效地解決多設(shè)備同時(shí)發(fā)射無線信號(hào)避讓問題。數(shù)據(jù)傳輸采用雙向控制，提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，特別是在傳輸數(shù)據(jù)發(fā)生時(shí)，可以更加靈活地運(yùn)用總線沖突機(jī)制，進(jìn)行避讓。為兼顧未預(yù)先鋪設(shè)線路舊房子的方便使用，系統(tǒng)采用單火取電方式，方便客戶進(jìn)行安裝，保留原有布線結(jié)構(gòu)?？紤]到單火取電功率小的問題，系統(tǒng)平常狀態(tài)下進(jìn)入休眠模式，等待外部中斷觸發(fā)。無線接收模塊采用間歇性工作機(jī)制，微處理器進(jìn)行間歇性地判別，使得系統(tǒng)功耗降到最低，達(dá)到節(jié)能環(huán)保。

(6)組網(wǎng)方式靈活：有線無線結(jié)合

考慮到無線射頻信號(hào)傳輸時(shí)信號(hào)衰減等問題，系統(tǒng)在組網(wǎng)方式上采用有線無線結(jié)合。同一樓層采用無線射頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，跨樓層之間采用有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息全面地、高效地共享。

(7)互聯(lián)網(wǎng)、家庭主網(wǎng)、家庭控制子網(wǎng)三網(wǎng)合一

互聯(lián)網(wǎng)、家庭主網(wǎng)、家庭控制子網(wǎng)三網(wǎng)合一，內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)信息共享，基于嵌入式Web服務(wù)器的智能家居系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

結(jié) 語

基于無線射頻技術(shù)的智能家居系統(tǒng)將整合更多的平臺(tái)，采用TCP/IP傳輸協(xié)議，借助互聯(lián)網(wǎng)傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)彼此間的信息共享，著力于改善人們的生活水平。特別是在3G移動(dòng)通訊技術(shù)的推動(dòng)下，數(shù)字智能家居系統(tǒng)將走得更快、更高、更遠(yuǎn)。