最新基于嵌入式智能化家居系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-16 03:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)．面向用戶提供移動分組的IP或者X．25連接。與GSM電路交換數(shù)據(jù)相比，GPRS在數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的承載和支持上具有非常明顯的優(yōu)勢：資源共享，頻帶利用率高，用戶只有在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時才占有系資源；數(shù)據(jù)傳輸率高，GPRS采用分組交換技術(shù)，每個用戶能同時占用多個無線信道，同一無線信道又可由多個用戶共享。理論上，GPRS最高傳輸率可達(dá)1 71．2kbit／s；支持X．25協(xié)議和IP協(xié)議，可與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互通互連；用戶永遠(yuǎn)在線且按流量、時間計費，通信成本低。由此可見，將GPRS技術(shù)應(yīng)用于智能家居系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是最理想的選擇。 ZigBee技術(shù)、安全和應(yīng)用軟件方面的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，被稱作IEEE （Zigbee）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee技術(shù)是一種結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本和可靠性高的雙向無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，主要適合于自動控制、醫(yī)用設(shè)備控制、家庭自動化等領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備中，同時支持地理定位功能。Zigbee技術(shù)的優(yōu)勢：l 數(shù)據(jù)傳輸速率低：10KB/秒250KB /秒，專注于低傳輸應(yīng)用；l 功耗低：在低功耗待機(jī)模式下，兩節(jié)普通5號電池可使用624個月免去了充電或者頻繁更換電池的麻煩。這也是ZigBee的支持者所一直引以為豪的獨特優(yōu)勢。l 成本低：ZigBee數(shù)據(jù)傳輸速率低，協(xié)議簡單，所以大大降低了成本；l 網(wǎng)絡(luò)容量大：網(wǎng)絡(luò)可容納65,000個設(shè)備；l 時延短：典型搜索設(shè)備時延為30ms，休眠激活時延為15ms，活動設(shè)備信道接入時延為15ms；l 網(wǎng)絡(luò)的自組織、自愈能力強(qiáng)，通信可靠；l 數(shù)據(jù)安全： ZigBee提供了數(shù)據(jù)完整性檢查和健全功能，采用AES128加密算法（美國新加密算法，是目前最好的文本加密算法之一）,各個應(yīng)用可靈活確定其安全屬性；l 有效范圍小：有效覆蓋范圍10～75米之間，具體依據(jù)實際發(fā)射功率的大小和各種不同的應(yīng)用模式而定，基本上能夠覆蓋普通的家庭或辦公室環(huán)境。l 工作頻段靈活：、868MHz（歐洲）和915MHz（美國），均為免執(zhí)照（免費）的頻段。二．系統(tǒng)原理智能化家居是一個綜合性的信息技術(shù)平臺,將居家生活的各個方面聯(lián)系起來,在信息化、便利性和安全性等方面提供綜合服務(wù)的功能。嵌入式系統(tǒng)的智能化家居系統(tǒng)的節(jié)點構(gòu)成如圖1所示。家居環(huán)境信息如溫度、濕度,警情信息等通過輸入圖1嵌入式系統(tǒng)的智能化家居系統(tǒng)的節(jié)點構(gòu)成端口接入智能住宅控制中心。居室燈光、電器和背景音樂等也接入控制中心實現(xiàn)分組遙控。此外,通過以太網(wǎng)網(wǎng)關(guān)終端及小區(qū)寬帶網(wǎng)絡(luò)Internet建立連接,以提供居室的遠(yuǎn)程監(jiān)控等。智能化家居系統(tǒng)由智能家庭總線以及總線上掛接的多種功能模塊(節(jié)點)構(gòu)成。在一個對等型的網(wǎng)絡(luò)上,各節(jié)點可以交換數(shù)據(jù)和相互控制,通過專門開發(fā)的ECHome Pro軟件,可以設(shè)定各節(jié)點之間的邏輯關(guān)系和工作模式。在解決智能住宅中的設(shè)備互連問題時,采用了分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng),該系統(tǒng)能夠發(fā)揮眾多的嵌入式智能設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的特點,更容易擴(kuò)充和維護(hù)。由于采用了對等網(wǎng)格、單一總線方式,使得系統(tǒng)的布線簡潔、安裝方便。所有的終端設(shè)備可隨時接入總線或脫離總線。作為一套成本敏感的消費電子產(chǎn)品,應(yīng)以提供實用性功能為原則,將其控制在合理的價格范圍內(nèi)。系統(tǒng)開啟工作時，信息處理終端對監(jiān)控終端初始化，信息處理終端出于待機(jī)狀態(tài)，等待指令。同時安裝在室內(nèi)的主動監(jiān)控終端循環(huán)檢測環(huán)境的狀態(tài)。當(dāng)檢測到有異常情況發(fā)生時，其將指令發(fā)給信息處理終端，信息處理終端控制警笛發(fā)出告警聲音，并發(fā)送相應(yīng)信息提醒戶主或物業(yè)管理人員有險情發(fā)生并采取防范措施。當(dāng)終端檢測到門磁或紅外告警時，將啟動圖像抓拍器，對用戶室內(nèi)現(xiàn)場進(jìn)行連續(xù)拍照，拍攝到的圖像終端先進(jìn)行緩存，再發(fā)送給信息處理終端，信息處理終端將圖像以文件的形式進(jìn)行備份。用戶可以通過GPRS設(shè)備或者智能遙控器發(fā)送相應(yīng)指令給信息處理終端，用以改變、查詢雙向監(jiān)控設(shè)備的工作狀態(tài)，同時信息處理終端還反饋狀態(tài)改動成功與否。用戶可以對監(jiān)控終端發(fā)送查詢命令對被動監(jiān)控終端進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。如果是查詢傳感器及門磁狀態(tài)，監(jiān)控終端對相應(yīng)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行檢測，向監(jiān)控主機(jī)返回傳感器的狀態(tài)信息；如果是查詢水表、電表或者煤氣表的用量命令，監(jiān)控終端發(fā)送數(shù)據(jù)給信息處理終端，信息處理終端根據(jù)“三表”的RS485協(xié)議，構(gòu)造查詢命令，發(fā)送相應(yīng)的查詢命令，將回的數(shù)據(jù)按照系統(tǒng)的通信協(xié)議打包，通過終端上內(nèi)置的GPRS模塊發(fā)送到監(jiān)控主機(jī)。信息處理終端還將把相應(yīng)事件以日志的形式記錄下來，以便事后對告警信息進(jìn)行查詢；當(dāng)接收到的數(shù)據(jù)幀是抄表命令返回的數(shù)據(jù)時，主機(jī)將把數(shù)據(jù)寫入到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。同時，在顯示界面上彈出一個新窗口，顯示戶主信息、查詢時間、表的用量相應(yīng)費用等信息。同時信息處理終端還可根據(jù)采集到的環(huán)境參數(shù)對相應(yīng)的雙向監(jiān)控終端發(fā)送指令，對其狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。信息處理終端還
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