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尽管国内外近年来都在加紧对智能家居的市场化进程的推进,但是相关技术其实还不能算完备。首先,无论国内外都顶多只是成立以某些分散组织来规范某一领域的一小部分标准。但是面对智能家居所涉及的众多领域没有一套完善的统一标准。第二,为了实现互联往往需要在房屋设计时就布设电缆,难以推广产品到现有家庭。最后,在种类繁多的解决方案中,人们时常面对着高昂的成本而难以推广。
而本设计将以433MHz作为通信技术核心,灵活运用嵌入式技术来试图建立一种可能的模型,使其在实现智能家居定义的主要功能的基础上,还能套用到多数家庭而不需要房屋的过多的改造。同时,能尽可能降低功耗和成本。最后,讨论这种模型的延伸与拓展,如何改良使之成为一套规范与标准。而本文将着重设计硬件和驱动层,包括原理电路、PCB设计、通信方法设计以及为软件层提供一套可供调用的通信驱动API。
2。 方案论证与设计
2。1功能选取
如图1是一个中国市场上的某公司智能家居解决方案:
图 1 中国某公司的智能家居设想图
从图中可知,智能家居的功能涵盖了生活的各个部分,可谓五花八门。但是从种种现行方案以及需求调查中可以分析得出如下几个主要的类别:
(1) 电器控制
(2) 安防监控
(3) 能源管理
(4) 环境监测
(5) 灾害报警
(6) 智能总控
因此,本设计将主要提现这些实用且常见功能进行展开。同时,由于这些功能的分散性,不能将所有功能集成在一个模块中,应当将不同功能的模块分开安装在房间的不同位置,然后通过某种方式进行相互通信。但是,也没有必要将所有功能独立成一个模块。例如,环境检测中的各个不同量可以集成在一个模块中。最后,经过综合权衡选取了如下模块:环境与光控模块、烟火传感与电器控制模块,智能插座模块、门禁系统模块、总控模块和网络摄像头模块。
2。2模块间通信方式选取
2。2。1方案1:使用现场总线
现场总线(Field Bus)用于智能仪表、控制器、执行器之间数字通信的一种数据总线。它广泛用于工业领域。常见的类型有:CAN总线、RS-485总线、FF总线等。其具有以下优点:
(1) 原理简单:通常这些总线在物理层使用3~4芯屏蔽线或双绞线进行传输,也就是说一条电缆就能连接所有设备。
(2) 可靠性强:从电气设计上讲,例如RS-485采用差分信号传输,能有效抑制干扰。
然而,其也具有以下典型的缺点;文献综述
(1) 布线开销大:对于一个已经建成的房屋而言,无论是初次布线还是将来添加设备都必须凿墙布线。
(2) 时序要求高:一旦出现某设备数据传输错误,将会导致系统确定性破坏,对于实时控制是非常不利的。另外,多机并发通信需要完善的仲裁机制。
2。2。2方案2:使用WIFI
Wi-Fi的全称是Wireless Fidelity,基于IEEE802。11系列标准产生的一种无线局域网(WLAN)技术。中国常用的是以2。420–2。4835GHz 2。450 GHz和5。725–5。875 GHz 5。800 GHz为中心频率的两个免执照频段。Wi-Fi技术是当下无线设备互联最流行的方式,据统计2009年一整年来有全球有8亿5千万的WIFI连接。作为当下热门的技术,它具有以下优点: