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案例頻道1 智能家居系統(tǒng)組成及原理
1.1 智能家居網(wǎng)絡(luò)的基本組成
智能家居網(wǎng)絡(luò)是指在家庭內(nèi)部通過(guò)一定的傳輸介質(zhì)將各種電氣設(shè)備和電氣子系統(tǒng)連接起來(lái)，采用統(tǒng)一的通信協(xié)議，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享，對(duì)外通過(guò)網(wǎng)關(guān)與外部網(wǎng)互連進(jìn)行信息交換，為用戶提供設(shè)備監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)傳輸、安全報(bào)警和總和信息服務(wù)的局域網(wǎng)絡(luò)，也稱為智能家居系統(tǒng)[1]。由于家居環(huán)境的固有特點(diǎn)，以及家居設(shè)備安裝的隨機(jī)性，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出其局限性，使得無(wú)線家居網(wǎng)絡(luò)的研究成為了熱點(diǎn)。本文提出了一種基于藍(lán)牙無(wú)線通信技術(shù)的智能家居網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)解決方案。這種新型的智能家居網(wǎng)絡(luò)，將各種家用設(shè)備和家用監(jiān)控系統(tǒng)，如PC、PDA、電視機(jī)、空調(diào)機(jī)、洗衣機(jī)、傳真機(jī)、電腦、煤氣泄漏及安防報(bào)警系統(tǒng)等，通過(guò)快速、安全、可靠的無(wú)線鏈路連接到一個(gè)家庭計(jì)算機(jī)上，再由該計(jì)算機(jī)將智能家居局域網(wǎng)與互連網(wǎng)和PSTN相連，組成智能家居控制網(wǎng)，控制網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
（1）智能安防系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)家庭的防火、防盜和防煤氣泄漏。通過(guò)無(wú)線連接，在特定情況下由智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)電話網(wǎng)向主人報(bào)警或通過(guò)Internet向監(jiān)控中心報(bào)警。
（2）智能家居布線系統(tǒng)。將家庭內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)信息家電、三表系統(tǒng)、各類開(kāi)關(guān)、電話、傳真、電腦、煤氣泄漏及安防報(bào)警設(shè)備等，進(jìn)行有序的統(tǒng)一規(guī)劃，以便實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，使之功能更強(qiáng)大、使用更方便。
1.2 智能家居網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)計(jì)
基于藍(lán)牙技術(shù)的智能家居網(wǎng)絡(luò)，其硬件組成主要包括藍(lán)牙主設(shè)備和藍(lán)牙從設(shè)備兩大部分。所有的從設(shè)備都是內(nèi)嵌藍(lán)牙模塊和MCU的通信終端，它們以主設(shè)備為核心，借助藍(lán)牙無(wú)線電通道構(gòu)成無(wú)線家庭網(wǎng)絡(luò)。各從設(shè)備以無(wú)線方式與主設(shè)備通信，同時(shí)主設(shè)備又與PSTN接口相連，借助PSTN，采用DTMF數(shù)據(jù)手法技術(shù)即可實(shí)現(xiàn)家電遠(yuǎn)程控制，撥號(hào)自動(dòng)報(bào)警以及三表系統(tǒng)數(shù)據(jù)抄送的遠(yuǎn)程通信[3,4]。
藍(lán)牙主設(shè)備部分由藍(lán)牙模塊、MCU、外部RAM和家庭計(jì)算機(jī)等組成，如圖1所示。以MCU為中心，采用愛(ài)立信藍(lán)牙模塊ROK101007，通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線電通道與藍(lán)牙從設(shè)備相連。圖1中所示的緊急開(kāi)關(guān)供主人在室內(nèi)遇到緊急情況時(shí)使用。如果發(fā)生火災(zāi)、盜竊或煤氣泄漏等事件，則由藍(lán)牙模塊接收來(lái)自藍(lán)牙從設(shè)備的數(shù)據(jù)，由MCU對(duì)這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理之后，通過(guò)無(wú)線連接，由智能監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)PSTN（電話交換網(wǎng)）向主人報(bào)警或通過(guò)Internet向監(jiān)控中心報(bào)警。
藍(lán)牙從設(shè)備由藍(lán)牙模塊，MCU和內(nèi)嵌藍(lán)牙模塊的傳感器網(wǎng)絡(luò)和被控電器組成。傳感器網(wǎng)絡(luò)由紅外線傳感器或煙霧傳感器和三表傳感器構(gòu)成，該網(wǎng)絡(luò)對(duì)各種火災(zāi)、煤氣泄漏以及盜竊等災(zāi)情信號(hào)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集。系統(tǒng)中的藍(lán)牙從設(shè)備可分為三類：報(bào)警觸發(fā)類、三表類和被控電器類，這三類從設(shè)備都是內(nèi)嵌藍(lán)牙模塊和MCU的藍(lán)牙設(shè)備，因篇幅有限，本文將這三類設(shè)備畫在同一幅圖中。具體設(shè)計(jì)根據(jù)圖示結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即可，如圖2所示。
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
控制中心（也稱為上位機(jī)）負(fù)責(zé)各種不同類型子網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，完成智能家居網(wǎng)絡(luò)控制和Internet接入功能，如圖3所示。
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圖2 藍(lán)牙從設(shè)備結(jié)構(gòu)框圖 |
藍(lán)牙設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信是通過(guò)HCI分組來(lái)實(shí)現(xiàn)，HCI分組有數(shù)據(jù)分組、命令分組和事件分組。藍(lán)牙數(shù)據(jù)通信處理一般包括以下6個(gè)步驟，藍(lán)牙模塊初始化、HCI流量控制設(shè)置、查詢、建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和斷開(kāi)鏈接[5,6]。這部分程序主要借助愛(ài)立信的EBDK開(kāi)發(fā)包，在Windows XP環(huán)境下用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。藍(lán)牙數(shù)據(jù)處理流程圖，如圖4所示。
結(jié)束語(yǔ)
采用本方案設(shè)計(jì)的智能家居網(wǎng)絡(luò)，基于藍(lán)牙技術(shù)構(gòu)建，擺脫了布線系統(tǒng)的束縛，體高系統(tǒng)的抗干擾能力。并且通過(guò)Internet或電話網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制各種家用設(shè)備，使得人們的生活更加方便、快捷。實(shí)現(xiàn)表明該系統(tǒng)的通用性、可擴(kuò)充性很好。
參考文獻(xiàn)
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