北京御园别墅智能家居案例解析

   

     御园别墅地处北京风景秀丽的西北五环,西侧与玉泉山相邻,东侧与颐和园、万寿山、香山相望。御园别墅营造着新古典主义风格的官邸式建筑,安详而尊贵。

   
     华美的御园别墅区E型用户,采用了快思聪智能中控系统来打造高端的智能型家居环境。E型别墅面积约有1,600平方米,分为上下两层,后院有绿树和露天泳池,整体建筑风格流露出古典的高雅和气派。

    别墅包括主客厅、小型会客厅、起居室、卧室、书房、影音室、娱乐室等功能区。别墅使用快思聪一体化智能家居技术对灯光、窗帘、安防设备及AV系统进行控制。大客厅和起居室配备无线触摸屏TPMC-8X,住户可以通过触摸屏在房间的任何一个位置,随心所欲地控制灯光、窗帘、安防,享受高智能的家庭生活。坐在舒服的沙发上,指尖轻轻一触,便可控制房间每个区域的灯光效果。除了调整开/关及明/暗外,还可以根据不同的需要灵活地改变室内灯光环境──不论是普通的起居生活,或是宁静的读书休憩时间,甚至是疯狂的派对时间都可以随心掌控。

    快思聪系统在别墅的另一重要运用就是地下一层的影音室。屋主将影音室设计成小型剧院,几排小巧而舒适的沙发,外加大幅的投影幕。影音室采用了快思聪设备AES、AAS,以及掌上移动触摸屏TPMCI-4X来无线遥控影音室的投影机、投影幕、功放设备、DVD机等。

    户主选择快思聪控制系统的原因是其强大的国际品牌优势,而快思聪设备简便、智能的操作性能,以及快思聪系统在业内公认的稳定性和专业的售后团队。快思聪系统为别墅主人打造了一个高品质的时尚家居生活环境,使快思聪系统与高端别墅再一次进行了完美的融合。

手机监控动态图像的可行性分析

    手机视频监控一直是视频监控界非常希望达到的目标。理想中的手机视频监控可以无论使用者身在全球任何地方,任何时间,只要拿出手中的手机就可以看到想要看到的监控现场。目前,有部分台湾监控设备厂商开发出了通过手机的Web浏览器获取监控现场静态图片的功能,可以说是对这一领域的一种探索。然而,仅仅一幅静态画面,加之我国GPRS或者WAP上网的速率很慢,使得监看的实际作用变得微乎其微,另外,由于GPRS按流量计费的付费方法,导致使用时产生大量费用,因此实际上没有人真正使用这项功能。

    最近,深圳市立岩科技有限公司在这个手机视频监控领域带来了一个全新的思路,收获了一份新成果。该公司首先对使用视频监控的客户群以及无线传输设备的市场发展进行了分析,发现有如下几个特点:

    1、关心视频监控现场的人员大多数都是企事业单位负责人,或者单位保安部门的负责人,有佩戴高端智能手机的可能。如果有监控需要,使用者有能力自购或者由企业配给智能手机;

    2、目前GPRS或者WAP方式上网费用高昂,带宽窄,不适合视频传输,仅有很少部分使用者会传输静态图片,比如通过MMS发送照片。然而现在无线网络越来越发达,Wi-Fi设备价格低廉,一台带有Wi-Fi的路由器(即无线路由器)市场售价仅150元左右;

    3、绝大多数高端智能手机都带有Wi-Fi功能,尤其是WindowsMobile操作系统的智能手机更是如此。而使用Wi-Fi功能上网,基本不用缴纳费用;

    4、在智能手机里,使用WindowsMobile操作系统的产品价格相对较低,而由于国内Windows操作系统的广泛使用,使得使用者对WindowsMobile的操作非常熟悉,很容易掌握。

    于此同时,还发现大多数安装视频监控设备的企事业单位负责人或者保安部门负责人都工作繁忙,基本上是工作单位–家庭–客户这样三点一线的行为方式,而在这些地方,安装或者更换无线路由器的可能性非常大,施工成本非常低。

    基于以上的分析,深圳市立岩科技有限公司开发出基于WindowsMobile操作系统的无线手机视频监控系统,利用Wi-Fi功能,让手机使用者在不额外支出通讯费用的情况下进行现场实际视频的监控。该系统的主要硬件是一张视频压缩卡(手机监控卡)和一台WindowsMobile系统的手机。

 
 

  该系统的总体拓扑图

    视频压缩卡(手机监控卡)看上去和普通的视频监控卡一样,插在工控电脑里,形成一个PC式DVR,但是这款视频压缩卡选用了特别的技术方案,同时经过软件设计者的精心打造,使其具备了向手机传输视频的能力。

基于ARM及GPRS智能家居系统实现

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。

1.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。

2.系统功能及总体结构设计
2.1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送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。

2.2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。

3.系统硬件设计
监控终端的原理图如图2所示。

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。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格式图象,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。

4.系统软件设计
4.1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,限于篇幅,对操作系统的移植部分本文将不作阐述。

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的处状态,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。

4.3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。

5.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。

T-bus智能照明系统设计方案

    该项目集创新商务模式的甲级写字楼、超5星级酒店以及国际一线品牌商业于一体,是与国际全面接轨的高档次、高标准“一站式商务集约体”。项目占地面积约1万平米,总建筑面积约11万平米,其中写字楼和酒店各3万平米,商业2万平米。项目共2栋塔楼,高100米,其中北面为写字楼,南面为酒店,一至三层为商业裙楼。
    为了建造高标准、高定位的大厦,对大厦进行智能化建设是一项必不可少的工程项目。本智能化工程主要包括:办公大楼和酒店大厦公共区域照明的智能化控制。本次工程后达到的功能包括:通过采用先进的T-bus智能控制系统进行设计后,充分利于现代科学技术,对两栋大厦的公共照明设备进行监测和控制,可进行分区控制和集中控制,使公共区域的照明具有定时、场景设置、光线感应、多级防雷等各项功能。达到全面的智能化控制。

系统概述

1、系统结构
T-bus智能控制系统最大的特点就是在大型建筑内,只需一根T-bus总线,即可通过电缆传输讯号,凭借专业的网络转换设备,实现不同接口和不同设备之间的互联互通。
T-bus智能照明系统控制管理软件,配以现场触摸屏智能开关和普通墙面开关,通过T-bus总线传输和网络交换,把各种灯光控制命令和调光信息等传输到各个楼层的以太网交换机和通讯模块,交换机和通讯模块再把命令传输到各个智能控制箱。整个过程实现了数据传输的全网络化,稳定且可靠。
2、与其他系统的接入
T-bus系统具有强大的兼容性,具备多种兼容性拓展串口,实现多种功能效果的同时减少元件数量,节约安装成本和工序。为系统在保证独立运行的同时,通过TCP/IP协议和网关接口或采用RS485/RS232接口就可以同整个大楼的BA系统或其他系统进行数据交换或共享。

系统目标

1、提升项目形象
卓越时代广场二期的两栋大厦属于地区代表型建筑,项目定位高,为了符合并提升其建筑形象,需要对大厦的公共照明系统进行智能化建设。而对本项目进行智能化建设的T-Bus系统采用了国际上通用的、系统最为稳定的EIB总线技术。T-Bus系统采用EIB总线技术,并针对X-10系统的种种弊端,作出重要的技术改革,研发出最新的2.4GHz T-bus智能控制技术,系统十分稳定,可靠。采用T-bus系统进行智能化建设,整个大厦的环境和管理水平都将得到另一个层次的提升。
比如,顾客对酒店的第一印象就是大堂的环境。采用T-bus智能集中控制系统对酒店大堂的灯光进行设计后,可将照明系统预先设置成若干基本工作状态,通常为“凌晨”、“上午”、“傍晚”、“周末”和“夜晚”等等,灯光设备可根据预设定的时间自动的在各种工作状态间转换,把光照度调节到人们视觉最舒适的水平。舒适幽雅的光照环境不仅为大堂环境增添了多样色彩,还极大的吸引了顾客。
2、节能
本项目总建筑面积大,区域范围广,照明设备多,电力能源的消耗非常大,在今后也将会是一笔很大的经济支出。所以从经济性、节能性方面考虑,需要采用智能照明控制系统对其进行照明设备的合理化控制,节省能源和经济支出。
采用了智能化设计后,T-bus智能控制系统可以通过定时控制、亮度感应等功能,根据实际情况,运用中控电脑、弱电开关等方式对各控制区域内照明设备的开启时间进行智能化控制。在灯光需求量少的时间把不必要的照明“一键式”关闭,在繁忙时段又能够“一键式”开启灯光,以最少的能耗发挥照明设备的最大功用。同样对于灯光的亮度级别,也可以进行自由调节,合理利用资源,避免浪费。
3、安全
此次项目属于大型楼宇公共照明,内部的设备功率一般都较大,采用传统的控制方式,人体接触的是强电,安全系数非常低。因此,需要选用一种强弱电分离的智能技术进行照明系统的控制。T-bus智能控制系统采用强、弱电分离式布线。人们通过电脑、弱电开关等方式来控制用电设备,人体所能接触的全为弱电,极大的保护了人身安全。
同时T-bus系统的控制模块,对接口具有静电放电保护的功能,并且采用多级防雷设计,具有每线瞬态过压600W的雷击保护功率,安全系数非常高。
4、方便管理
本项目规模庞大,区域划分较复杂;照明设备数量众多,如果采用传统的管理模式很不方便。大厦经过智能化设计后,管理人员不需要亲自到达设备,就能在中控电脑上对各区域灯光直接进行控制,而且各个现场弱电开关、红外感应开关、亮度传感器等灵活、安全的控制方式也能为管理人员提供很大的便捷。这样以来,大大提高了工作效率,减少了管理人员的数量,节省了人力资源成本,实现了经济效益最大化。

设计需求

监控各照明回路的开关状态、故障报警、手自动状态及对其进行开关控制;公共场所公共光源的定时开关状态监控;按时间程序自动开关照明电,BAS 会按日期/累积运行时间;当故障报警时,在中央监控电脑会进行显示;公共部分及地下车库照明纳入灯光自动管理系统;将各区域灯具根据使用要求划分为不同的场景管理模式,要求场景管理模式的划分合理、节能、适用、科学;在每一种场景管理模式下灯具即可手动也可自动,同时也可由红外控制。

设计方案

1、控制方式上,大厦的照明系统智能化控制以中央电脑控制方式为主,以现场弱电开关控制方式为辅。中控电脑通过T-bus智能控制软件、亮度传感器等,实行集中、分区、定时、光线感应等多种控制方式的管理。
①在每栋大厦管理处的中控电脑上,经过系统设计,就可以通过图形化的界面对大厦的照明设备进行集中监视和控制,一旦电压、电流出现异常时,就能及时发现情况和采取措施,并且任意回路灯出现故障时,电脑控制中心均有反映。同时电脑还可对灯光开启的时间和次数进行累计,以便及时维修、更换,提高管理效率。
②大厦的每个楼层都预留有现场弱电开关。由于T-bus智能控制系列产品采用EIB总线技术,进行强、弱电分离式布线。所以管理人员采用弱电开关进行现场控制时,人体所能接触的全为12伏的弱电,保证人体的安全。
③大厦的照明系统安装亮度传感器后,可根据外界环境光线的明暗,对照明设备进行控制,并且配合光电隔离输入控制模块,实现对灯光、场景(全开、全关等)等的控制;同时设定延时功能,防止光线瞬间变化的干扰。
2、系统的定时功能可根据不同时段的人流量、自然光线的亮度等,对灯光控制系统提前预设置,进行场合和模式的划分,充分实现不同工作场合下的多种照明工作模式,在保证必要照明的同时,有效减少了灯具的工作时间,节省了不必要的能源开支,也延长了灯具的寿命。
3、根据大厦的实际情况和需求进行合理的管理区域的划分,每个管理分区内的T-bus控制箱数量根据现场实际的设备回路数量、功率等来确定。
4、强、弱电线的接入
①需要进行智能控制的强电设备,每个回路的控制火线需要布到T-bus控制箱内。所有引入T-bus控制箱内的智能控制回路的强电布线均采用PVC管或镀锌钢管敷设在地面或墙壁内。零线、地线均采用共用的布线方式布到T-bus控制箱内。
②所有智能控制的弱电布线均采用PVC管或镀锌钢管敷设在地面或墙壁内,由T-bus控制箱的下方弱电入线孔进入控制箱内。
③T-bus控制箱应根据现场实际情况进行安装放置,控制箱内的强电电源由原强电配电箱引入。
5、所有需要智能化控制的火线均需根据图纸做相应的编号,以备日后安装设备时区分。
6、各管理分区内的T-bus控制箱之间采用超五类双绞线进行通讯,使用网络交换机进行数据交换,保证讯号传输的稳定、可靠性。