Insteon :新的家庭智能网络协议

背  景
    Smarthome,世界领先的家庭智能产品提供商,开发出一种新的家庭智能网络协议Insteon(pron.“instee-on”),第一次将电力线信号和无线射频通讯技术包含到同一个网络中。Insteon被设计成为一种实事的标准——在家庭自动化设备中安全、快速、可靠的传输信息,这些设备包括:灯光、安防、娱乐系统、家电产品、空调等。

历  史
    在过去10年,几个工业联盟花费了数百万用于研发基于X10的家庭智能化网络技术——这种有着30年历史的家庭自动化标准。X10允许用户自动/远程控制家庭中的无数功能,从灯光场景到温度控制再到无线安防摄像机。但它从来没有被主流的客户所采用,因为它的可靠性不可预测。
    但是为什么X10一直被公认为工业标准?因为它是低价的。其他X10的替代标准并不成功,因为要么太过昂贵、要么不能隐式地兼容X10、要么就是安装调试过于复杂。

Insteon的开发
    这几年,Smarthome开始研发Insteon。因为它有着世界上最庞大的智能家居用户群,Smarthome非常适合开发下一代的家庭智能网络技术。自从12年前公司成立到现在,已经开发出超过150种的智能家居产品,每年销售量数以万计。
    Smarthome的工程师们牢记客户们的需求:可靠的、低成本、易安装和使用的、能兼容X10,并把这些作为关键的目标。
    在2004年6月,Smarthome正式启动Insteon。这种网络技术发送给家庭设备的速度是X10的30倍,并且允许新的音视频控制应用。每个Insteon设备都是一个收发器/转发器,因此信号可靠得被重复。另外,所有的通讯都要被确认,各个设备都有一个独立的标识,允许访问控制应用,比如锁定门和窗户。
    Insteon的名字是从它的“即时启用”(instant on)演变而来的。相比较X10传递一个消息需要1/16秒到几秒的时间,而Insteon只需要0.04秒,这个时间比人眼感觉到灯打开的时间都要短。
    Smarthome的工程师们独特地设计Insteon,它能够内置电力线和无线射频网络技术。包含电力线的原因是因为它是最廉价的家庭自动化网络技术,而RF则提供了距离的扩展和无线应用业务。这种组合,使得用户可以在屋子里的任何一个地方通过无线或者电力线发送信号,而信号可以通过电力线发送到设备上,或者直接发送到其他无线设备上。
    例如,同时使用电力线和RF,电池驱动的门锁就可以使用Insteon RF进行控制,如果室外的喷嘴连接在一个电源插座上,那么我们就可以在室内通过电力线控制它的开关。在其他情况下,这种技术需要确定采用什么样的传输方式。Smarthome同合作伙伴一起将Insteon整合到非常广泛的日常设备中,包括家电和其他家庭用具。
什么是Insteon?
    Insteon是一个功能强大的无线家庭控制网络技术,简单、低成本、可靠的整合系统,能够使家庭更加舒适、安全、方便和高效。
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功能:
灯光的场景控制和远程控制
安全警报界面和传感器
家庭传感器(比如:水、湿度、温度等)
访问控制(比如:门锁)
加热和降温(HVAC)控制和管理
音频-视频控制
电器管理
节约电能
网络拓扑

    Insteon是一个强力的双重冗余网络,包含了无线射频和电力布线。
    Insteon使用最新的技术建立一个真实的点到点的网状网络。每种设备都是一个点,不需要网络的管理,所以负责的网路控制器和路由器并不需要。

安  装
    用户使用Insteon,只需要简单的将RF访问节点插到他们的房间中,同时安装两个过滤器到电脑的插线板上。Insteon家庭自动化设备的安装遵循“Plug and Tap”(插入拧紧)流程。例如,要在楼上控制楼下的照明灯,用户需要这么做:
①将灯插入到楼下的一个电源插座上的Insteon模块上;
②将一个面板或者其他远程控制设备插到楼上,或者使用一个无线控制设备;
③拧紧楼上的面板的设置按钮;
④拧紧楼下Insteon模块的设置按钮;
⑤安装完成。
    Insteon设备可以通过PC进行程序控制,也可以由程序通过因特网进行控制。家庭智能控制软件可以控制到整个家庭,比如调暗灯、在晚餐时间打开立体声。

安装使用简单
    Insteon的插件产品可以在10分钟以内完成安装和调试。布线的设备一旦安装以后,调试很简单。
    Insteon设备的设置使用“Plug and Tap”方法。每个Insteon设备有自己的对立ID,不需要设置地址。连接两个Insteon设备很简单:在第一个设备上按下ON按钮并持续10秒,然后同样在第二个设备上做如此操作。
    Insteon的网络不需要PC或者智能控制器。当然,智能控制器也可以加入,以进行高级的家庭控制。

应  用
    Insteon的应用包括远程控制或者自动化,如灯光、家电、安防、空气调节等。宽带技术非常适合传输大的视频和音频数据,Insteon是一种窄带技术,适合于发送家居的自动化系统的控制信息。
    Insteon的设计目标是很容易的组合到OEM产品中,比如洗衣机、甩干机、洗碗机、空调设备、车库门禁等。例如,当内置了Insteon之后,洗碗机可以程控做到清洗的时候机器不能打开;当干衣机工作完成之后,可以远程地用悦耳的声音通知人们衣服洗完了,而不是发出巨大的嗡嗡声;当冰箱停止之后,业主的移动电话可以接收一个由Insteon设备发出的文本消息。

市场潜力
    根据权威调查,2008美国的家庭控制市场大概有4亿美元。使用了Insteon,就可以执行很多的家庭自动化操作,因为安全和可靠性原因,有些工作不能完整,用户可以建立程序控制Insteon设备执行程序来更好地适应他们的生活环境。

未来的智能家居——您所向往的科幻生活

    家庭自动化装置随手可得,但需要巨大的努力,才能使之最终成为一个遥控房子:而不是一个机器人伴侣。我们可以想象有一天我们可以让一个听话的房子关掉卧室的灯光,而不是煮了一锅热气腾腾的面条、再通知消防部门,然后启动了自毁装置。
    从一开始,孩子们就尽着所谓的智能家居中所有的职责:从冰箱中拿出啤酒、换电视频道。考虑到孩子们不可能永远都在我们左右,期待有更好的技术出现是很合理的。当然,我们都应该生活在有机器人的房子里,它们作为有意识的生活仆人,来满足我们所有的需求和愿望。
    20世纪50年代对于“家园的未来”的想象偏向于快速制造方面。当时设计未来的家将会是大规模生产、便利的运输以及快速建造而成的。其内部结构一律用无菌的白色塑料建成,并有内置式家具和一个小厨房。住在未来的家里,就像生活在一个瑞士军刀上。不过20世纪50年代的人们很少会知道,未来真正的房子其实和普通的看起来一样,只是它们有一个别的房子不具备的东西:大脑。
    那么使老房子拥有新功能的秘密是什么呢?方法之一是采用一个具有能自己决定做什么的思维的设施,同时加上未来的技术,比如语音识别。还有一整套家庭自动化工业提供能够集成成为一个无灵魂的自动家居的小器械。另一方面,人工智能往机器人技术的家注入活力,让它足够了解其居民的习惯以便预测他们的活动和癖好。将智能机器人技术融入家居的基础被称为普适计算。无论您选择家庭自动化或普适计算再或两者都选,在您的房子可以为一只鲭鱼做后空翻之前都不要停止。
    现在,“智能家居”技术在书店里都能找到;家庭自动化爱好者已经获取了各种工具,可以使生活更简单或更复杂。家庭自动化的关键目标是给居住者在任何地方以完全的控制权。大多数家庭自动化装置都需要一个中央个人计算机来控制与运行程序。
    举例来说,把10个模块插到墙上,然后与电脑连通,这样,人就可以通过网络开启或关闭灯光和电器。相当多的传感器,例如相机、运动探测器或水检漏仪都可以被用来监测谁在您的车道上、当人接近时打开室外灯或经常检查水管是否损坏。与此同时,效应器还可以用来自动浇水、遥控升高或降低百叶窗或者喂养您的宠物。任何人都可以创造最终的遥控房子,唯一的限制是您的钱包。
    遥控房子并不新鲜了,但智能环境又是另一回事。整个研究领域的重点都集中在把高科技电脑融入家庭环境。与一个放在桌上的电脑交流不同的是,未来的居民互动的对象是一个有用的、智能并且友好的机器人房子。
    可悲的是,为您取啤酒并不是智能家居优先考虑的。相反,最有前途的应用是帮助老人能安全和独立的居住。人口普查资料显示,20年内,整个美国的年龄构成将与佛罗里达现在的年龄构成相同。智能家居被设计时采用通用于家庭安全系统的简单传感器和先进的人工智能技术,以便弄清楚人在做什么(活动识别)和他们在何处(定位估算)。
    乔治亚科技意识家庭看起来像一个有两层楼的房子,但实际上是一个有传感仪器的实验室,包括天花板上的相机、墙壁中的话筒和门口安装的看不见的行程传感器。这个意识家庭和其他类似的实验室都是智能家居的最初原型,它们终有一天将帮助我们所有人摆脱家庭护理。
    第一系列的智能家居已经投放市场,以帮助高龄市民在自己家里能安全的生活。家庭安全公司ADT近日推出了称为“安静护理”的24小时的监测服务。这一系统使用了一个普通的家庭安全设施,这个设施由运动探测器和接触开关组成,除了防止盗贼进入外,该系统还密切注视屋内发生的一切。
    该系统一周7天,一天24小时不间断的把居民日常活动的信息传送给ADT。随着时间的推移,以日常活动为基础的基线建立起来,如果这个“日常路线”被打破,那么将会触动警报。“安静护理”的出现使照顾者和家庭能通过互连网与他们年老的亲戚进行一个虚拟的“检测”,听起来很舒服,不是吗?
    如果您害怕墙壁中的喇叭发出的空洞的声音,那么您可能想用一个移动机器人来完善您的智能房屋。在一次卡内基梅隆大学对Nursebot的实验中(Nursebot是一种垃圾筒大小的轮式机器人,用来分发药品及提醒病人吃药,研究人员发现用激光测距仪,机器人家居能够正确预测人通常会走的路径,并使移动机器人能够避开这条路。Nursebot可以用这种智能有效地迎合居住者的要求。Nursebot甚至设有扶手,使老年用户能够抓住把手站起来,这胜过了小型蹋板车。
    智能家居已经成为现实,但最尖端的研究还仅仅是使他们变成老人的保姆。家庭自动化装置随手可得,但需要巨大的努力,才能使之最终成为一个遥控房子:而不是一个机器人伴侣。我们可以想象有一天我们可以让一个听话的房子关掉卧室的灯光,而不是煮了一锅热气腾腾的面条、再通知消防部门,然后启动了自毁装置。

加利福尼亚州西湖村Bliss家庭影院和自动化系统

    当自动控制系统能够控制您浴室的蒸汽流量时,您一定拥有了一个高科技的家。
    以下是一个居住在科罗拉多州山脉的一个新建的32000平方英尺住宅的主人的例子。房子设计成一个复合的U形风格,并由几栋不同的建筑物组成。主室位于“U”形的中央,包括厨房、起居室和主卧;邻近的是客房和工人房;“娱乐”房包括影院室、台球室、游戏室和保龄球室;“马车室”包括额外的卧室、SPA室、桑拿室、蒸汽室、运动室和技术室。
    这栋住宅获得了今年快思聪“终极互联之家”的75万美元大奖,其视听系统的总成本为430万美元。该系统由位于加利福尼亚州西湖村的Bliss家庭影院和自动控制公司进行设计和集成。
    George Bliss——Bliss家庭影院的技术总监和该项目的系统设计师,解释说:“屋主在追求‘终极控制’,他想拥有当前所有的并且可在将来进行升级的自动控制,他还想通过现在的遍布每个房间的触摸屏来控制整个房子。”
    该系统的核心部分是两个快思聪RACK2控制器连同两个快思聪PRO2控制主机处理照明系统。后者控制97快思聪CLX调光器模块和11个infiNET调光器。155个CNX-B2按键面板可单独地控制所有的灯,或作为编程场景的一部分。
    William Brewer——Bliss家庭影院的系统工程师兼这个项目的程序员解释说,每一个照明处理器都位于不同的设备室。“由于房子尺寸的原因,我们不得不使用两个照明处理器,”他说。“有两个设备室。有些灯接到其中的一个设备室,而另一些灯则接到第二个设备室。我们不得不使用了大量的网络数据处理通信以使得所有的灯都能以一种粘结的方式工作。”
    通过8个大型的快思聪TPS-5000、6个TPS-6000触摸屏以及17个小型的TPS-2000和4个STX-1700CXP界面,可控制照明、亮度、采暖、通风与空调、接入控制和音频分配。
    内部通信系统的音频分配由快思聪C2N-IADS提供,它集成了所有大型触摸屏和5个门口对讲机。1个C2N-IVDS将视频分配到多个门口对讲机和所有的大型触摸屏上,这样就使得住户可以监控安防摄像头。
    现场有12个音频/视频系统,其中11个配置成环绕音效。这些系统的显示由液晶显示器和等离子电视机组成。这些系统通过快思聪STX-1700CXP、TPMC-10和ML-500界面来加以控制。等离子升降装置安装在主卧,以及客房的卧室和起居室。
    Robert Bliss——Bliss销售和设计主管设计了家庭影院。由数字式发射Is8-2K投影机获得的图像显示在Stewart电影屏幕上。7.1环绕声系统和D-Box Odyssee运动模拟器是由快思聪TPMC-10和TPS-6000界面控制,这两个界面安装在嵌入咖啡桌的机械化抽屉内。
    在保龄球室,具有“连接个人电脑”功能的TPS-6000控制着球童得分电脑,此外还控制了庭院强力灯、树林里轮子式的灯、闪光灯、烟机和音频/视频系统。
    屋主可通过一个由几个大型触摸屏集合而成的高清晰度PTZ相机观看山脉的景色和附近的滑雪活动。可以通过所有的大型触摸屏和Davis Pro II工具优势查看天气消息。
    屋主通过Crestron e-Control XPanel软件实现对家的遥控。
    Bliss指出其中一项最重要的安装挑战是如何铺设集成所有设备所需要的电线。“这是一所很大的房子,我们拉了大约96英里的电线,以满足我们目前的安装需要和未来的安装需要,”他说,“我们又辅设了大量的、可能在未来需要使用电线槽”。
    触摸屏的容量也要求设备整合人员仔细地作出计划。“大多数家里有一到两个大触摸屏,然后有几个小型的触摸屏,”Bliss说,“家里有很多个子系统,如带环绕声的等离子电视等”。
    Brewer指出,Crestron的广泛产品可以实现其它自动控制系统无法提供的全集成方案。“他们的产品涵盖各种应用场合,这使得集成起来非常容易,”他说。“他们的一些竞争对手没有这样广泛的产品线,所以您不得不将很多设备和第三方的设备集在一起。这样集成起来困难多了,而且效果也不太好。而使用快思聪设备,您将拥有更加平滑的界面,而且您也可以做得更多。”
    Bliss将这个住宅形容为一个真正的“智能化的”家。“在房子里没人的时候,这所房子将进入节能模式。房子还知道目前是一天当中的什么时候,而且将相应地调整亮度、灯光、采暖、通风与空调以节约能源,”他说。如果没有这项技术,一般大小的一所房子将需要一名管家;如果无法在一个源头上控制这些灯,那么每天的开灯、关灯将占用他很大一部分的时间。这所房子这么大,您需要专门聘请一个人来管理这个家,或者您也可以安装一套快思聪系统。这所房子需要一套自动控制系统,让它得到适当的控制。

基于ARM及GPRS的智能家居系统的实现

    本文主要介绍了一种基于嵌入式处理器ARM平台以及GPRS网络通信技术的智能家居系统。该系统核心部分主要包括住宅小区的家居安防监控,图像监控以及远程抄表的实现。利用当前较为成熟的GPRS技术实现对住宅小区用户进行集中的安防监控与管理,给出了系统的功能和结构以及硬件原理框图和软件设计思路。

引   言
    近年来,随着网络通讯技术、电子技术、计算机技术的迅猛发展,人们对生活质量提出了更高的要求,现代化的家居环境也备受人们的关注。目前,国内的智能家居系统主要集中在对单个住宅分散的子系统的控制上,这些子系统功能上比较单一,很难实现信息共享,不便于进行集中管理。本文针对目前国内智能家居系统的局限性,提出一种基于GPRS无线技术的智能家居系统,不仅能对小区多个住宅内的安全状况进行实时监控,还实现了“三表”(即水表、电表、燃气表)的远程抄送。

GPRS技术简介
    GPRS(General Packet Radio Service),即通用无线分组业务,是一种基于GSM系统的无线分组交换技术,面向用户提供移动分组的IP或者X.25连接。与GSM电路交换数据相比,GPRS在数据业务的承载和支持上具有非常明显的优势:资源共享,频带利用率高,用户只有在进行数据传输时才占有系统资源;数据传输率高,GPRS采用分组交换技术,每个用户能同时占用多个无线信道,同一无线信道又可由多个用户共享。理论上,GPRS最高传输率可达171.2kbit/s;支持X.25协议和IP协议,可与现有的数据网络进行互通互连;用户永远在线且按流量、时间计费,通信成本低。由此可见,将GPRS技术应用于智能家居系统的数据传输是最理想的选择。

系统功能及总体结构设计
1.系统实现的功能
    该系统主要是针对普通住宅小区家庭用户而设计的,它可以对小区内用户住宅内安全状况进行集中监控和管理,同时还实现了门禁及抄表功能。用户可以根据自己需要进行监控状态、监控参数的设置。系统实现了以下功能:
(1)家居安防监控
    当小偷闯入住宅或者有火灾、燃气泄漏等危急事件发生时,监控终端能实时地监测到险情,向监控中心发送告警信息,监控中心则以GSM短信的方式通知户主。
(2)家居安全状况远程实时监控与查询
    主人离家在外,可通过发送手机短信的方式来查询家中安全状况信息。
(3)现场图像抓拍功能
    在设防状态下,当红外传感器或者门磁触发告警时,系统将启动图像抓拍器,对现场进行拍摄,所拍摄的图像通过GPRS网络发送到监控中心的主机上进行备份。用户也可以通过发送手机短信的方式来启动图像抓拍的功能。
(4)“三表”远程自动抄送与门禁功能
    可以定时或主动读取用户家中的水表、电表、煤气表的用量,并根据相应价格计算费用。当有刷卡开门事件时,判断卡合法则允许进入。

2.系统总体结构
    智能家居系统由监控终端,GSM短信收发模块,监控主机三部分组成。监控终端硬件采用ARM7平台,软件采用嵌入式实时操作系统VxWorks。监控主机是一台运行监控管理软件的PC机,一般置于小区的物业管理中心。图1是整个系统架构图。
    系统工作时,监控终端循环检测安装在室内的门磁、红外、烟雾、燃气监测等传感器,当检测到有异常情况发生时,终端控制警笛发出告警声音,提醒户主及物业管理人员有险情发生并采取防范措施。另外,监控终端还通过GPRS网络向监控中心发送告警信息。当终端检测到门磁或红外告警时,将启动图像抓拍器,对用户室内现场进行连续拍照,拍摄到的图像终端先进行缓存,再通过GPRS网络发送至监控主机,监控主机将图像以文件的形式进行备份。
    监控终端还循环接收监控主机下发的数据请求命令,终端对这些命令进行解析。如果是查询传感器及门磁状态,监控终端对相应传感器的状态进行检测,向监控主机返回传感器的状态信息;如果是查询水表、电表或者煤气表的用量命令,监控终端根据“三表”的RS-485协议,构造查询帧命令,发送相应的查询命令,将“三表”返回的数据按照系统的通信协议打包,通过终端上内置的GPRS模块发送到监控主机。监控主机接收到终端发送的数据后,先对数据帧进行解析。若是告警信息,则监控主机将根据不同的告警播放相应的告警提示音,提醒管理员作出处理。当有告警发生时,监控主机通过RS232接口输出AT指令,控制外置GMS模块向系统预先设置好的住宅主人的手机号码发送告警短信,通知户主家中有警情发生。
    同时,监控主机还将把告警事件以日志的形式记录下来,以便事后对告警信息进行查询;当接收到的数据帧是抄表命令返回的数据时,主机将把数据写入到系统数据库。同时,在显示界面上弹出一个新窗口,显示户主信息、查询时间、表的用量、相应费用等信息。

系统硬件设计
    终端硬件采用的是嵌入式硬件平台,CPU选用三星公司的基于ARM7TDMI内核的S3C440X微处理器,该处理器是三星公司专为PDA和一般应用开发提供的高性价比和高性能的解决方案。经过性能与成本的综合考虑,GPRS模块选用明基公司的M22模块。该模块可工作在三种频率下:900/1800/1900MHz。支持语音通信,具有GPRS、USSD和CSD三种数据方式及SMS和FAX功能;内嵌TCP/IP协议,软件支持标准AT指令并遵循3GPP 27.07/27.05规范。
    S3C44B0的IO口的D口扩展了三个按键,它们是设防键、开门键、消告警键。按下设防键,CPU检测到IO口为低电平,系统进入监控状态。该状态下,系统将循检测门磁及所有已经安装的传感器。由于选用的传感器输出电平为0V或12V,而S3C44B0的外围接口电平为0V-3.3V,传感器的输出需经光耦隔离后连接至CPU的IO引脚。采用光耦隔离还有一个作用:在雷雨天气,传感器输出导线很容易引入雷电,导线上会有瞬时高压脉冲,用光耦将传感器的输出与CPU的IO口隔离后,起到保护CPU的作用。当监测到开门键按下,电控锁吸合,门将打开,此时为合法开门状态,不会产生告警。
    如果是在监控状态下,门被强行打开,则门磁输出由低电平变为高电平,CPU检测到门磁传感器输出高电平,产生告警,CPU控制GPD3口输出低电平,触发警铃产生告警音。告警发生时,CPU通过UART0发送AT指令来控制GPRS模块,经GPRS网络向系统监控主机发送告警信息,监控主机对告警信息进行分析处理。
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    M22模块与CPU采用115200bps的波特率进行通信。它们之间的接口比较简单,只需要将接收和发送两个引脚进行连接。考虑到本系统运行过程中需要保存大量的事件日志,如“三表”查询的数据、告警事件日志以及告警抓拍到的50张图像等,系统扩展了大容量的外部存储器HY57V641620(容量为8MB的SDRAM),SST39VF1601(2MB的FLASH)。其中SDRAM主要负责程序运行以及中间数据的保存,2MB的FLASH主要负责源程序的保存以及一些掉电需要保存的历史数据,事件日志、图像数据等。
    图像抓拍器的主要作用是当有盗情发生时,进行现场抓拍。目前在国内市场上已经有很多该类型的产品。我们选择了深圳安信阳光科技有限公司的彩眼HRM600GJ图像抓拍器。HRM600GJ自带以太网接口。HRM600GJ在接收到S3C44B0发来的拍照命令包后进行连续拍照,所拍摄的图像为静态JPEG格式图像,解析度为320×240,图像经过网口发送给ARM处理器等待处理。由于S3C44B0片内并不带以太网接口,因此必须扩展一片以太网接口芯片实现彩眼和ARM处理器之间的互连。这里我们选用比较常见的也是性价比相对较高的RTL8019AS作为以太网接口芯片。
    SN75LBC184是RS485驱动芯片。我们将S3C44B0的第二个串口(UART1)扩展为系统的RS485总线接口。该接口是CPU与“三表”及刷卡器等设备的通信接口。CPU按照主从模式与“三表”进行通信。CPU定义为主设备,“三表”为从设备。主从设备都有唯一的设备地址,通信时,主设备向指定地址的从设备发查询命令,从设备返回当前数据给主设备。

系统软件设计
1.终端软件
    传统的单片机程序设计基本上都采用顺序结构,实时性低且CPU对资源的利用率不高。这里,我们采用了嵌入式实时操作系统VxWorks,它是美国风河(WindRiver)公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(RTOS)。终端软件设计包括针对系统硬件平台进行的操作系统的移植和在VxWorks平台上应用程序的设计两部分。操作系统的移植的重点也即难点是BSP(Board Support Package)的设计。VxWorks本身提供了针对许多处理器的BSP,但针对S3C44B0的BSP并未提供。在设计系统BSP时,我们首先仔细研究了其中一种BSP代码范例,了解并掌握了BSP的结构,然后在风河公司针对ARM处理器提供给用户的BSP模板的基础上设计了本系统的BSP。
    监控终端的应用程序采用模块化的设计思想。由于VxWorks支持多任务,我们将每个功能模块以一个任务来实现。从时间上看,各个任务处于并行运行的状态,极大地提高了系统对事件响应的速度,有效地提高了CPU对资源的利用率。终端应用程序包含五个任务,分别是:消息处理任务、传感器检测任务、GPRS通信任务、   RS485总线设备通信任务、按键检测及处理任务。除消息处理任务以外,其它五个任务优先级相同。VxWorks中任务优先级从0到255,0为最高优先级,255为最低优先级。我们将消息处理任务优先级设定为90,其它四个任务优先级都设定为100。这样可使消息处理任务尽快的处理其它任务发送来的消息,提高系统对外部事件的响应速度。下面分别对各个任务所实现的功能进行简要的介绍。

(1)消息处理任务
    该任务循环检测自己的消息队列,当有其它任务发送来的消息时,读取消息,对消息进行解析,确定事件类型,然后调用事件相应的处理函数进行处理。本系统定义了多种事件类型,主要有如下几种事件:传感器告警事件、设置终端参数事件、传感器状态请求事件、刷卡开门事件、水表数据查询事件、电表数据查询事件、煤气表数据查询事件和按键设置事件。
(2)传感器检测任务
    在任务运行的时间片内,首先判断系统当前所处的状态,如果系统处于设防状态,那么CPU将对室内所有已安装传感器进行循环检测。如果系统工作在撤防状态下,那么只对烟雾、煤气传感器进行检测。当任务检测到某一传感器的输出达到系统设定的告警阈值时,将向消息处理任务的消息队列发送一条传感器告警消息,消息中包含传感器通道编号。
(3)GPRS通信任务
    此任务完成GPRS模块的初始化、终端与监控中心建立连接以及数据通信功能。
(4)RS485总线设备通信任务
    任务完成“三表”数据的读取以及用户刷卡检测功能。
(5)按键检测及处理任务
    该任务完成对终端上三个功能键的扫描。当其中某个按键被按下时,CPU检测到键值,向消息处理任务发送消息,消息任务将调用相应的处理函数进行处理。

2.监控中心软件
    监控中心软件采用Borland C++ Builder 6.0开发。它使用WinSock控件接收和发送数据。中心软件采用模块化的设计思想,分别实现系统参数设置、操作员权限管理、用户管理、告警事件处理、数据库的维护以及数据打印和系统帮助等功能。

结束语
    本系统实现了对住宅小区内多用户室内安全状况的集中监控与管理,还实现了对用户家中的水表、电表、煤气表的远程无线抄送。该系统在实用性、可靠性以及成本等方面取得了较为满意的效果。目前,本系统已经完成最后调试,即将进入现场试运行。由于系统在硬件设计上充分考虑到了不同的应用场合,留有较大的扩展空间,因此相信该系统将会有较为广阔的应用前景。

从“节能”中考评智能家居系统


从“节能”中考评智能家居系统
——解读Bticino品牌Axolute智能家居能源管理系统

    能源危机是一个世界性难题,节能问题日益受到社会各界的关注。智能家居系统为人们带来舒适、享受生活的同时,节能仍是任何一套智能控制系统的重要考量因素。

    意大利原装进口品牌Bticino智能家居是罗格朗集团旗下品牌,在欧洲拥有极佳的美誉度和客户群,行销全球60多个国家,目前在视得安罗格朗公司销售。Bticino专注于住宅智能化领域,是全球智能家居的领导品牌,Axolute更是其中的顶级产品。舒适、安全、节能、通讯是Bticino的Axolute智能家居产品四大设计理念。

下面简单介绍Axolute智能家居系统的节能系统: 
    Axolute智能家居节能系统主要包括温度控制系统和能源管理系统。温度控制系统主要通过定制的自动控制程序,通过自动探测和感知当前的室内温度,自动对温度进行控制。该系统至少可节约30%的能源。
    Axolute智能家居能源管理系统能最大限度地利用电力资源,通过对家居电器设备优先级别、监控、断开连接、重新连接和时间设定等运转模式进行设定,可以使家电运转起来更有效率。
    房屋大量家用电器同时而频繁的超负荷使用,容易造成保险丝烧坏或空气开关跳闸等引起停电。而Bticino的Axolute能源管理系统控制房屋内负载功耗的电流,并自动切断不重要的家用电器的电源,能有效避免这一现象。系统管理功耗的数量由一个专门的单元控制,当产生超负荷时,它开始触发执行器,并根据用户发出的指令切断负载。除了超负荷控制之外,它还能根据用户设定的定时  方案管理电负荷,从而更好地利用低价时间段的特定电能。该能源管理应用能以两种不同的方式实现:要么通过总线技术,要么通过电力载波系统,以适应没有设计总线布局的现有电力系统。
能源管理系统由能源管理中心、电源和相应设备的执行器组成。(如下图)

   1.设定设备的优先级别  
   系统通过设定相应设备执行器的优先级别,给每个设备设定不同优先等级,当出现超过系统设定的额定负荷时,系统根据设备优先级别的不同关闭相应的设备。同样的道理,当电力资源充足的时候,系统将会根据优先级别的不同打开相应的设别。如图:    

    2.设备的监控
    监控系统会监控设备的使用情况,若发现电量的使用超负荷时,系统自动将一部分设备切断,保证负荷量不超过最大的负荷量。设备的负荷量超过最大的负荷时。如图: 

    3.断开连接
    为保证多数设备的正常运转,系统可以根据设备的使用情况来自动辨别哪个设备应该断开,哪个设备应该留下,以便节约电力。如图 

  
   4. 重新连接 
    控制系统可以对指定的设备进行不间断的供电,当系统节约电力时,这些设备不用被中断。

    5. 时间设定
    系统提供了时间预设功能,可以在您外出或者睡眠的时候自动控制设备的开启,完成你所需要的功能。如在晚间的时间你可以打开洗衣机,在午夜的时候打开等离子发生器等。

    能源是一个区域经济发展的动力,节约能源,Bticino智能家居能源管理系统又一次走在了行业之先,每一设计充分体现了环保节能的先进理念,实现了可持续发展。想想,如果每户都有了能源管理系统,即让每家每户都能使用一定的电功耗(意大利每家只允许为3000W,而中国的一些家庭都达到10000w以上),社会的电力供应紧张情况就能得到有效缓解,拉闸限电也会大大减少了。 
 
    文章来源:深圳市视得安罗格朗电子股份有限公司          

NUVO平层别墅家庭背景音乐系统方案

    这是一套500平方米的平层别墅,视听室安装家庭影院音响系统,其它房间安装背景音乐系统,主人希望客厅、餐厅、户外花园、卧室、主卧、主卫、主卧、主卫、书房、娱乐室等共十七个房间有背景音乐,并且随时可以听到新闻。小孩房、父母房和主人房可以同时选择不同音源功能。

    一共有十七个房间需要背景音乐,采用三台主机,其中两台级联,达到最佳音乐和控制效果。

    餐厅空间比较大,必须合理的安排吸顶喇叭的位置,才不会导致有的座位声音大,有的座位声音小。建议在餐桌的四周各安装一个阻抗8欧姆的吸顶喇叭,形成环绕立体声效果,每一位就餐的客人能够感受到余音绕梁的最佳效果。控制面板安装在餐桌附近,便于随时随地控制。

    卧室和卫生间可以作为一个整体来考虑。建议在床头两侧各安装一个吸顶喇叭,床头触手可及的地方安装一个控制面板;卫生间浴缸两侧各安装一个防水吸顶喇叭,附近墙壁安装一个控制面板(用防水底盒)。 


背景音乐系统点位图

方案设计及实现功能:
各房间背景音乐设计如下:

系统布线:
    NUVO背景音乐系统采用星型布线方式,以中央智能主机为核心,将控制线(五类线)布到各房间安装控制面板的位置,音响线(左右两个声道共两组线)布到各个房间安装吸顶喇叭的位置。

产品配置清单:

澳斯迪三层别墅背景音乐方案

基本概况
    当今社会随着科技的迅速发展,人们对高品质生活的追求越来越强烈,对生活越来越追求舒适、智能、安全。于是,智能家居产品,家用中央音响系统应运而生,自从80年代初期,在发达的欧美、日本等国家开始流行,90年代初期,逐步在东南亚、港澳台地区广泛流行,90年代中期,开始在中国出现智能小区,90年代末,智能小区、智能化楼宇等智能化小区开始迅猛发展,同时针对每个家庭的智能家居产品开始出现,智能生活已成为时代发展不可阻挡的新潮流,家用中央音响系统也成为数字化家庭的宠儿。
    澳斯迪家用中央音响系统以其超强智能科技及至臻完美的人性化设计让现代家庭的每个空间都充满激情、温馨的音乐,让忙碌一天的家人瞬间找到回家的感觉,充分体会到家作为心灵港湾的纯真意境,尽情享受家的温馨与快乐。


别墅一层

主人介绍及要求:
    该别墅的主人是一位当红的影视明星,她非常热爱时尚流行的元素,但对家庭生活也是非常依赖,尤其是身为艺人经常需要四处奔波的时候。她喜欢唱歌也喜欢听歌,对音响的要求非常高,她希望不只是在客厅或着卧室里面能够听音乐,家里的花园也要有音响设备,只有这样才是一个完整的音乐氛围,无处不在的音乐让温馨的家四处飘散着浪漫与激情。
    主人对音乐的喜欢也属于一种“博爱”:Jazz、POP Music、DISCO等等她都喜欢,她喜欢随心情的不同而更换音乐的风格,体会音乐与情感共振的感觉。
    主人在影视圈里人缘很好,经常有朋友光临,有时也会邀请许多朋友来家里开PARTY,音乐自然是少不了的元素,不仅要外型时尚,同时也对功能和音质要求非常苛刻。

AM8180系统应用方案
    针对该主人的要求和条件,我们推荐使用AM8180音响系统。该系统是目前澳斯迪引进中国的最顶级的家用中央音响产品,该产品在欧美国家非常受欢迎也是顶级豪宅客户的首要选择,许多社会知名人士、明星、贵族都在自己的住处安装了本套设备,非常适合明星的身份。本系统是一款智能化极高的产品,专门为顶级客户定制,不仅能够让主人欣赏到优美的音乐,还可以体现主人的身份和品位。本套系统目前只针对国内顶级豪宅的定位,也是主人尊贵身份的象征。
    针对本业主的要求以及生活习惯,AM8180在本别墅的具体分区设计如下:
    1.客厅和户外分别接入本系统的客厅和花园分区,客厅配置一对专业的发烧音箱,保证音质的高保真输出,花园配置草地音箱或者是灯类音箱,体现花园尊贵的品位生活。
    2.客房、餐厅、卫生间、主人房、书房、楼道等区域单独为区,接入本系统的房间1、房间2、房间3、房间4等,各房间和区域均可以实现独立操作,并且有两路音源的本地输入;
    3.本系统保留了欧美消费者喜爱的DVD和其他音源录制的功能,同时增加了在各分区对服务器连接的外接设备的控制功能。该系统的主机服务器上的每一首歌均可以作为独立输出音源,每个区域可以不同步播放;
    4.所有信号传输均通过家庭局域网络,体现网络时代的生活方式。
别墅中央音响系统的配置


别墅二层方案

方案配置
    1.AM8180主机服务器摆放在客厅,美观时尚;
    2.客厅、花园、客房、餐厅、卫生间、主人房、书房、楼道等区域各安装一个BM818R房间分区控制器。每个区域按照区域的大小配置天花、壁挂、壁画、HI-FI等不同类型的音箱产品。
    3.音箱产品选购可以参考澳斯迪的推荐音箱产品。


别墅三层

产品优势
●操作简单化
操作简单,容易。轻触式开关、语音控制等功能,让开音乐就像开灯一样方便。
●音频系统化
全部以主机为平台,实现各房间对话、播放音乐、安防、生活提示、留言等功能。
●选择个性化
所有房间和区域实现独立选曲和操作,根据不同房间结构和主人爱好,设计不同的风格。
●产品智能化
全自动开关、根据环境自动选择节目、根据生活习惯自动播放等,紧跟现代高技术发展。

 

ADSL接入:高速无线智能家居方案

    随着WLAN技术的成熟和应用市场的发展,以及移动终端市场的进一步普及,移动网络应用逐渐由概念转向现实。在2005年,随着宽带技术的成熟和市场应用门槛的降低,ADSL宽带业务已经得到了市场应用的认可。


ADSL无线网方案 

    在一些服务热点领域,如家庭、酒店、机场、大型会议室、餐厅等,开始将商务智能化的程度作为评定服务质量的标准,因此如何将宽带和无线有效的结合,从而提高服务水平,满足日益蓬勃的移动办公的需求成为了服务商着手考虑的问题。同样,在某些行业领域网络建设中,如小区网络,即使各种宽带专网建设完善,也面临着如何满足移动教学网络业务的问题。

简话小区ADSL
    首先,ADSL技术是一种非对称的传输技术,通过不同的调制方法,在铜缆上实现高速数据传输。ADSL利用了普通电话线中未使用的高频频段,采用先进的调制技术,提供宽带接入,上行速率可达到640Kbit/s,下行速率可达到8Mbit/s。
    ADSL的传输速率与传输距离的关系是,传输距离越远,传输速率越低;反之,传输距离越近,传输速率就越高。ADSL在连接时,可以根据线路状况,包括距离、噪声等影响,自动地调节到一个合理的速率上。这样可以经济方便地为用户提供诸如高速Internet接入、VOD、可视电话等多种业务,并对现有用户分配的网络不做变动。
    笔者要提醒用户的是,这里我们讲的所谓异步,说得明白一点就是上行的速率和下行的速率不相同,这样的设计更多是针对大量的家庭上网用户,更多的家庭上网注重的是下载的速度,毕竟很少去上传东西。所以,在有限的带宽里,减少一些上传的带宽,就增加了下载的带宽,这样一来,对原有的电话线路资源有了最大的利用。

小区ADSl无线实例方案 
    小区智能无线系统集成的两个趋势:
    一是小区无线网络的宽带化。随着Internet在我国的迅猛发展,互联网的功能不断增加,与人们的日常生活日趋紧密,传统的电话拨号接入,即Modem(调制解调器)接入已经不能满足人们的要求。宽带的途径有综合布线LAN、HFC以及ADSL。其中ADSL因其在入户端利用了电话铜线,可节省综合布线的费用,而且对于已经建成的住宅小区由于不需重新布线,在不破坏原有建筑物结构的条件下利用原有小区内的电话就能构建宽带网络,因此是改造旧住宅区扩充智能化功能的理想方式之一。
    二是在无线宽带网络下实现数据信号、控制和管理的一体化。比如,可以在无线宽带网络下实现安全报警、温度和可燃气体的报警、紧急求助、耗能表多表自动抄收、可视(或非可视)楼宇对讲、家用电器控制、中文信息传输等功能,用一个无线网络传输媒介来完成家庭所需的智能化功能,即无线智能家庭的“一网打尽”的模式。
    这种方式明显具有优势,在无线智能集成已经被越来越多的人所接受,它将结束目前数据线路、对讲线路、安防线路一屋共存的复杂局面,极大地提高集成水平,为无线智能小区的管理工作提供良好的技术平台。

小区ADSL无线实例方案
    笔者认为,目前虽然业务需求各不相同,但在应用环境方面均有以下几个特点:首先,业务流量大,人群流动频繁,要求接入方式灵活,并有高质量的网络质量;其次,作为有线网络的补充,ADSL无线网络的搭建,需要考虑原有网络设施的情况,尽可能节省成本,优化网络结构,建立经济的接入模式。基于以上因素,笔者根据都市热点地区和校园网络的实际情况,为大家提供一下的无线ADSL宽带接入解决方案,可以让不同的用户群体享受“自由宽带”的无线网络。

    该方案主要针对小区、酒店、机场等公众场所进行设计。在这些场所中,人流量大,具有上网需求的用户一般都是短暂停留有商务需求,并有移动PC、笔记本或掌上电脑等移动办公设备的商务人士。考虑到这些因素,方案中采用了灵活的无线接入方式,选用DI-624+无线路由器作为无线宽带接口,通过电话线与Internet网络相连。 

    在覆盖范围方面,一个DI-624+在室内的无线覆盖范围可达100米,室外最宽可至300米,用户可以根据实际应用需求,自行决定安装数量。下端移动用户可以通过配置相应的无线网卡,就可以轻松实现无线上网。在方案中,可选择D-Link的DWL-650+、DWL-120+、DWL-660W三种可选网卡。


ADSL无线网覆盖范围

    这种方案的特点主要有:独有的54M无线接入,更能满足用户的带宽要求;可支持多种无线接入终端产品;DI-624+内建了许多防火墙的安全功能,包括IP及MAC地址过滤、网域及特殊网址封锁、以及其它灵活的设定,支持TCP服务端口隐藏,支持VPN pass-through,包括IPSec及PPTP,大幅度提高了网络安全系数。针对特殊应用需求,产品附加了虚拟服务器功能,具有出色的灵活性和可靠性。。

结论 
    综上所述,基于ADSL技术的无线宽带智能化小区具有诸多优势,对新建或已有小区小皆适用,同时具备电话和多媒体数据通讯的功能,是“二网合一”的理想方式。借助基于ADSL网络智能控制数据终端可完美实现家庭智能化功能,从而构建布线简单、功能完备的智能化小区。随着电信的开放和竞争的加剧,投资成本会降至合理水平。因此,这是一种有着竞争力的、技术成熟的、功能强大的智能小区技术实现模式。