- 無線射頻技術構(gòu)建智能家居的技術
- 采用TCP/IP傳輸協(xié)議
- 借助互聯(lián)網(wǎng)傳輸介質(zhì)實現(xiàn)信息共享
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移動技術的發(fā)展，智能化生活讓您真正地體會到家永遠在身邊。
智能家居系統(tǒng)是利用計算機、嵌入式系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡技術，以家為平臺，集自動化、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)母咝院涂煽啃裕饕杏芯€傳輸和無線傳輸兩種。有線傳輸存在布線復雜、可擴展性差、標準不統(tǒng)一、施工困難等缺點，很難取得較大的市場空間。無線射頻技術是一種近距離、低復雜度、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術，因其無需重新布線，利用點對點的射頻技術，實現(xiàn)對家電燈光和其他設備的控制，并且安裝比較方便，控制方式簡單，近年來在智能家居中被廣泛應用。因此，基于無線射頻技術進行信息傳輸實現(xiàn)智能化生活是當前智能家居研究的重點，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)
基于無線射頻技術構(gòu)建的智能家居系統(tǒng)主要包括一個家庭網(wǎng)關和若干個通訊子節(jié)點。在家庭網(wǎng)關和每個無線通訊子節(jié)點都配置無線收發(fā)模塊，數(shù)據(jù)和控制信息就在網(wǎng)關和各子節(jié)點之間進行傳送，實現(xiàn)相互間的信息流共享。無線通訊子節(jié)點主要包括智能遙控器、智能分控器、智能開關等組成。
家庭智能網(wǎng)關是系統(tǒng)的核心，采用32位精簡指令集計算機ARM處理器，構(gòu)建嵌入式Linux操作系統(tǒng)平臺，通過鍵盤或觸摸屏液晶顯示進行狀態(tài)設置和查詢。智能網(wǎng)關與Internet和PSTN相連，可將接收到的控制命令（包括本地遙控器命令、遠端電話語音命令、遠端手機命令、遠端計算機命令等）轉(zhuǎn)換成無線射頻信號，并通過射頻發(fā)送模塊發(fā)射出去，實現(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)關進行通信，另一方面具有紅外自學習功能，可對不同紅外遙控器所發(fā)出的紅外碼值進行解碼、學習、存儲，實現(xiàn)集多個紅外遙控器為一體。智能網(wǎng)關的液晶屏上的按鈕和智能遙控器的鍵盤在位置上一一對應，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)射模塊將學習到的紅外信號碼值發(fā)送到紅外智控中心或紅外分控中心上，實現(xiàn)紅外碼值在智能分控器上的注冊。智能網(wǎng)關上進入智能家居控制界面，按下某一電器設備的控制按鈕時，將此碼值通過無線發(fā)射模塊進行射頻信號傳輸；智能分控器將接收到的無線碼值在已建立的列表中進行比對，將其轉(zhuǎn)換成紅外線信號發(fā)射出去，實現(xiàn)對家電設備的控制。智能開關可以接收智能網(wǎng)關或智能遙控器所發(fā)射的無線信號的碼值，實現(xiàn)對家電設備的開關動作。
二、特點與優(yōu)勢
隨著數(shù)字化社區(qū)的不斷完善、3G技術的成熟以及安防市場的不斷發(fā)展，數(shù)字化智能家居系統(tǒng)逐漸成為樓宇對講系統(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、探測感應、生物識別等前沿技術，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。特別是基于無線射頻技術搭建智能家居系統(tǒng)，借助3G技術和互聯(lián)網(wǎng)技術，實現(xiàn)遠程控制功能，大大改善人們的生活。
(1) 優(yōu)化H.264編解碼算法
基于無線射頻技術的數(shù)字智能家居系統(tǒng)，關鍵在于如何借助3G技術和互聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)遠程控制功能，特別是如何提高遠程視頻傳輸?shù)馁|(zhì)量。針對這個問題，著重研究H.264編解碼算法，對H.264編碼過程中耗時最多的運動估計模塊作改進，降低H.264編解碼器的計算復雜度，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)字樓宇對講系統(tǒng)網(wǎng)絡進行兩網(wǎng)合一，節(jié)約重新構(gòu)建小區(qū)局域網(wǎng)所帶來的各項成本。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)壓縮以及網(wǎng)絡傳輸?shù)谋Ｃ苄苑矫孢M行改進，盡可能降低數(shù)字樓宇對講系統(tǒng)網(wǎng)絡對原有互聯(lián)網(wǎng)的影響，實現(xiàn)兩網(wǎng)合一、兩網(wǎng)共用。實際安裝使用時，住戶只需將數(shù)字終端設備連接到自家交換機上的某一端口，而將其他端口連接到住家PC機上，即可實現(xiàn)小區(qū)內(nèi)部的數(shù)字樓宇對講，同時保證住家PC機的互聯(lián)網(wǎng)訪問。
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(3) 系統(tǒng)集成、自成系統(tǒng)
智能家居可以與安防報警、可視對講、遠程控制整合為一個綜合平臺，實現(xiàn)彼此間的信息共享，達到聯(lián)動控制的功能。同時智能家居可自成平臺，脫離系統(tǒng)時可獨立操作控制。采用這種設計方式，滿足在普通住宅中也可實現(xiàn)智能家居操作平臺。特別是基于無線射頻技術實現(xiàn)各家居控制設備之間的通信，可以方便未預先鋪設線路的舊房子使用。
(4) 主網(wǎng)子網(wǎng)信息共享
家庭網(wǎng)關是家庭控制子網(wǎng)中的一種設備，子網(wǎng)關能夠與家庭控制子網(wǎng)中的設備實現(xiàn)互聯(lián)，同時為家庭控制子網(wǎng)內(nèi)的各種設備提供與家庭主網(wǎng)的接口，使各子網(wǎng)設備可以獲得各種服務，并實現(xiàn)對家庭控制子網(wǎng)的配置和管理。當脫離家庭主網(wǎng)時，家庭控制子網(wǎng)內(nèi)各終端設備可正常工作。各終端設備可通過家庭控制子網(wǎng)相互間進行信息共享以及控制功能。通過此機制，可實現(xiàn)任一控制面板控制整個家居。
(5)總線沖突避讓、單火取電
當家庭主網(wǎng)與家庭控制子網(wǎng)同時控制終端設備時，采用總線沖突機制，通過優(yōu)先級別進行避讓。特別是無線傳輸上，靈活地借鑒現(xiàn)場總線沖突避讓機制，有效地解決多設備同時發(fā)射無線信號避讓問題。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，可以更加靈活地運用總線沖突機制，進行避讓。為兼顧未預先鋪設線路舊房子的方便使用，系統(tǒng)采用單火取電方式，方便客戶進行安裝，保留原有布線結(jié)構(gòu)。考慮到單火取電功率小的問題，系統(tǒng)平常狀態(tài)下進入休眠模式，等待外部中斷觸發(fā)。無線接收模塊采用間歇性工作機制，微處理器進行間歇性地判別，使得系統(tǒng)功耗降到最低，達到節(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傳輸時信號衰減等問題，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進行數(shù)據(jù)傳輸，跨樓層之間采用有線方式進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(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服務器的智能家居系統(tǒng)，實現(xiàn)通過網(wǎng)絡進行遠程控制。
結(jié) 語
基于無線射頻技術的智能家居系統(tǒng)將整合更多的平臺，采用TCP/IP傳輸協(xié)議，借助互聯(lián)網(wǎng)傳輸介質(zhì)實現(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移動通訊技術的推動下，數(shù)字智能家居系統(tǒng)將走得更快、更高、更遠。
