【安防知識(shí)網(wǎng)】基于智能手機(jī)家庭自動(dòng)化系統(tǒng)

　　GPRS是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)，提供了端到端、廣域的無線IP連接。它充分利用現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)資源，具有不受通信線路及地區(qū)限制、保密性好、可靠性高、使用方便、靈活等優(yōu)點(diǎn)，為遠(yuǎn)程家電控制和安防監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備間的通信提供了強(qiáng)大的平臺(tái)支持。

　　智能手機(jī)基本都具有GPRS功能。它采用開放式操作系統(tǒng)，第三方可根據(jù)操作系統(tǒng)提供的API為智能手機(jī)開發(fā)各種擴(kuò)展應(yīng)用和提供各種擴(kuò)展硬件，利用智能手機(jī)這一特性再加上智能手機(jī)足夠的屏幕尺寸和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)、聲音、圖像處理能力，可輕松開發(fā)出用于遠(yuǎn)程家電控制和安防監(jiān)測的應(yīng)用軟件，方便了用戶的操作。

　　基于智能手機(jī)的遠(yuǎn)程家電控制及安防監(jiān)測系統(tǒng)利用人們隨身攜帶的智能手機(jī)與中央控制器進(jìn)行會(huì)話，在中央控制器的控制下，通過相應(yīng)的硬件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)家電的遠(yuǎn)程控制和家庭內(nèi)部狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

　　系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由智能手機(jī)、中央控制器、熱釋電人體紅外探測器、溫度傳感器、煙感探測器、燃?xì)庑孤┨綔y器、攝像頭、家電設(shè)備、Internet和GPRS網(wǎng)絡(luò)組成。

圖1  遠(yuǎn)程家居控制及安防監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　其主要功能如下：智能手機(jī)經(jīng)由GPRS網(wǎng)、Internet與中央控制器進(jìn)行通信。用智能手機(jī)發(fā)送家電控制消息到中央控制器時(shí)，若所要控制的家電為紅外設(shè)備，中央控制器驅(qū)動(dòng)紅外收發(fā)器向該設(shè)備發(fā)送相應(yīng)紅外控制信號(hào)進(jìn)行控制;若是普通設(shè)備，中央控制器驅(qū)動(dòng)開關(guān)控制器對(duì)該設(shè)備進(jìn)行控制。當(dāng)熱釋電人體紅外探測器檢測到有人非法進(jìn)入室內(nèi)時(shí)，中央控制器啟動(dòng)攝像頭拍攝入侵者照片，并發(fā)送非法入侵報(bào)警消息和入侵者照片到智能手機(jī)。當(dāng)溫度傳感器檢測到室內(nèi)溫度過高，并且煙霧探測器同時(shí)探測到煙霧超標(biāo)時(shí)，中央控制器將火災(zāi)報(bào)警消息發(fā)送到智能手機(jī);當(dāng)燃?xì)庑孤┨綔y器探測到煤氣等可燃?xì)怏w濃度超標(biāo)時(shí)，中央控制器發(fā)送氣體泄漏報(bào)警消息到智能手機(jī)。智能手機(jī)接收到相應(yīng)的報(bào)警消息后，播放報(bào)警音，并顯示盜竊者照片或其他報(bào)警信息。

　　控制器方式

　　控制器是可編程家居自動(dòng)化控制處理器，它具有信息接收、貯存、發(fā)送、管理和通信的功能，可以自動(dòng)執(zhí)行各種預(yù)設(shè)的控制程序，具有電話、網(wǎng)絡(luò)、短信、總線、無線多種通信接口，并可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程操作控制。

　　控制器方式主要有拼湊型控制系統(tǒng)、主機(jī)式集中控制系統(tǒng)和智能控制中心。 [nextpage]

　　常用的控制器

　　拼湊型(功能間無關(guān)聯(lián)的孤立)控制系統(tǒng)，各個(gè)功能子系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)、自主工作，互不相連和交換數(shù)據(jù)。其集成方式多數(shù)體現(xiàn)為多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)互相拼合，其系統(tǒng)集成性、穩(wěn)定性、擴(kuò)展性必然下降。

　　主機(jī)式集中控制系統(tǒng)，它可以是一個(gè)普通計(jì)算機(jī)、嵌入式或者單片機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)的邏輯關(guān)系固定在主控制器上，有的可以通過軟件修改，添加新設(shè)備需要修改主控制器。分級(jí)集中控制系統(tǒng)是前一種類型的擴(kuò)展，如果現(xiàn)場采集量較大，通常在中央控制單元和現(xiàn)場設(shè)備之間加入現(xiàn)場級(jí)的控制單元(PLC，單片機(jī)等)，現(xiàn)場控制單元與中央控制單元之間使用RS-232。

　　常用的控制器，采用普通計(jì)算機(jī)、嵌入式或者單片機(jī)系統(tǒng)。如V-Z8101B智能控制器，采用嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，32位ARM9微處理器，8M SDRAM，8M FLASH 存儲(chǔ)器，可擴(kuò)展到64M，可外接SD卡、RS232×1、RS485×1、PUT×1、USB2.0×1通訊端口。實(shí)現(xiàn)最大控制距離1200米，最大控制區(qū)域256個(gè)，最大控制設(shè)備種類256個(gè)，最大控制對(duì)象65536個(gè)。

　　智能家居電視遙控中心

　　這是一種新型開放式家居自動(dòng)化控制平臺(tái)，它是一種可視、簡單的家庭自動(dòng)化控制新技術(shù)。它把家用電器的所處位置和狀態(tài)信號(hào)用電視機(jī)屏幕顯示出來，用電視機(jī)的遙控器在電視屏幕上選擇電器進(jìn)行遙控操作的家庭自動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　它由“智能家居電視遙控中心”和配套的功能模塊組成，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電視遙控器，實(shí)現(xiàn)電視機(jī)收看功能和家用電器控制功能，在觀看電視的同時(shí)可以進(jìn)行電器控制而不影響電視節(jié)目收看，而圖形化的控制界面操作簡單、使用方便。

　　用于會(huì)議系統(tǒng)的中控產(chǎn)品

　　在目前高檔別墅住宅中，內(nèi)容和功能相對(duì)比較完整的家居智能化系統(tǒng)，其智能化系統(tǒng)集成平臺(tái)主要采用用于會(huì)議系統(tǒng)的中控產(chǎn)品。

　　家庭網(wǎng)關(guān)

　　高端應(yīng)用中常采用家庭網(wǎng)關(guān)。家庭網(wǎng)關(guān)(Home Gateway)是戶內(nèi)控制和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換的中心，利用家庭網(wǎng)關(guān)(Home Gateway)使所有可能的設(shè)備信息互通，實(shí)現(xiàn)環(huán)境自動(dòng)控制、就地集中監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　如“波創(chuàng)科技”的數(shù)字網(wǎng)關(guān)，嵌入式LINUX操作系統(tǒng)，32位350MHz CPU，又如海爾U-home數(shù)字家庭系統(tǒng)，以家庭網(wǎng)關(guān)為控制中心，集散式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，采用星形的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一個(gè)中央控制單元，采用e家佳聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)無線通訊協(xié)議。

　　霍尼韋爾HS-5000系統(tǒng)完全基于TCP/IP協(xié)議和以太網(wǎng)平臺(tái)運(yùn)行，所有的音頻、視頻、控制、監(jiān)視、狀態(tài)等信息全部數(shù)字化傳輸。家庭網(wǎng)關(guān)通過唯一的RJ-45接口連接到小區(qū)局域網(wǎng)，成為以太網(wǎng)上的一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，進(jìn)而路由到Internet，網(wǎng)絡(luò)成為全部信息流的通道。在戶內(nèi)，家庭網(wǎng)關(guān)將所用可能的設(shè)備整合為一個(gè)系統(tǒng)，成為就地集中控制和WAP/WEB和電話遠(yuǎn)程控制的基礎(chǔ)。其支持戶內(nèi)多系統(tǒng)多協(xié)議接入，如霍尼韋爾燈控系統(tǒng)以H-BUS總線接入，各分機(jī)以RS-485形式接入，信息家電通過PLC或RS-485總線接入，安防探頭直接接入防區(qū)擴(kuò)展模塊等等，把各種設(shè)備和功能無縫整合一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為未來業(yè)主實(shí)現(xiàn)了真正意義的高舒適度的智慧家居。

　　新一代智能家居系統(tǒng)——數(shù)字家庭，家庭網(wǎng)絡(luò)以i Home為例，家庭服務(wù)網(wǎng)關(guān)有四個(gè)數(shù)據(jù)接口，即WAN、LAN、COM1和COM2。其通過主網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，通過子網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。在實(shí)際應(yīng)用上，主網(wǎng)關(guān)和子網(wǎng)關(guān)通常在物理上是合為一體的，多協(xié)議的網(wǎng)關(guān)具有外部網(wǎng)絡(luò)接口、內(nèi)部局域網(wǎng)接口、控制網(wǎng)接口。家庭服務(wù)網(wǎng)絡(luò)整合了AP Bus和Q Bus兩種控制總線、有線和無線局域網(wǎng)、固定和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。 [nextpage]

　　PLC控制器

　　ASE控制系統(tǒng)是一款可編程邏輯控制器(PLC)，通過指令表中設(shè)置控制指令的方式，完成編程設(shè)計(jì)的一款多用途控制器。同時(shí)具備與短信收發(fā)設(shè)備的通訊功能，通過普通手機(jī)短信遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和報(bào)告系統(tǒng)狀態(tài)。其功能：

　　·16個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，16個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，共32個(gè)端口;

　　·內(nèi)部共6個(gè)指令表，共6×8×2=96個(gè)控制指令行;

　　·每個(gè)指令行均可調(diào)用系統(tǒng)任意一個(gè)功能，例如：發(fā)送短信、控制繼電器操作、延時(shí)計(jì)時(shí)等;

　　·8個(gè)獨(dú)立手機(jī)號(hào)碼設(shè)置;

　　·8個(gè)獨(dú)立遠(yuǎn)程控制指令行;

　　·8條警示短信設(shè)置;

　　·系統(tǒng)啟動(dòng)初始化設(shè)置;

　　·防斷電記憶設(shè)置。

　　其技術(shù)優(yōu)勢：

　　·強(qiáng)抗干擾設(shè)計(jì)，與強(qiáng)電設(shè)備安裝在同一個(gè)配電箱中;

　　·將可編程控制器與手機(jī)短信收發(fā)機(jī)集成起來，特別是支持中英文短信的自動(dòng)雙向收發(fā)功能， 拓寬了編程器的遠(yuǎn)程控制能力，在經(jīng)濟(jì)性、安全性和可靠性上，相對(duì)于目前市場上以電話語音報(bào)警和控制的方式，有了相當(dāng)大的提高;

　　·在編程方面突破傳統(tǒng)的工業(yè)PLC編程方式，對(duì)編程員的要求很低，不需要掌握任何編程經(jīng)驗(yàn)和語言基礎(chǔ)，有利于產(chǎn)品大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。全中文編程界面，編程極其簡單方便;

　　·定位于建筑電氣控制領(lǐng)域，根據(jù)這個(gè)領(lǐng)域的要求而設(shè)計(jì)的專業(yè)控制系統(tǒng)。

　　個(gè)人技術(shù)見解

　　筆者長期關(guān)注和潛心探索智能家居系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展，深入分析其核心技術(shù)——通訊網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和控制器，現(xiàn)提出個(gè)人拙見如下。

　　智能家居系統(tǒng)技術(shù)多元化

　　由于智能家居宏大產(chǎn)業(yè)發(fā)展和市場井噴，商家和媒體過分渲染，智能家居系統(tǒng)技術(shù)推陳出新、層出不窮，大有后者迅速淘汰前者之勢。

　　其實(shí)不然，如無線技術(shù)，最典型的無線射頻或紅外技術(shù)，它的特點(diǎn)是無須布設(shè)任何線路，安裝方便，但傳輸距離短、穿墻能力差、安全性較差，信號(hào)可能會(huì)受到墻體和障礙物的阻礙，因?yàn)闊o線射頻信號(hào)一般只能穿透兩層左右的墻體，則容易出現(xiàn)控制“死角”。電力載波可以用在光環(huán)境的控制、多媒體信息傳輸與三表遠(yuǎn)抄等方面，電力線的布線方便，但價(jià)格較高，受電力線上電器的干擾較大。這三種技術(shù)都有自己的優(yōu)勢與特點(diǎn)，都有它最適合的應(yīng)用環(huán)境?？赡苷l也無法完全替代誰，只是不同技術(shù)在各種場合的適應(yīng)性不同。各種技術(shù)的發(fā)展不是適用所有的應(yīng)用，而是根據(jù)內(nèi)容和環(huán)境需要，選擇最合適的網(wǎng)絡(luò)。

　　也可以將不同技術(shù)交叉應(yīng)用，這主要應(yīng)用的是先進(jìn)的無線技術(shù)與電力載波技術(shù)，它們之間可以互相協(xié)調(diào)。利用電力載波技術(shù)來彌補(bǔ)無線技術(shù)的缺陷，應(yīng)用在無線網(wǎng)關(guān)控制、智能安防、環(huán)境溫濕度自控制與多媒體中心等，而最終有一個(gè)總的控制平臺(tái)，對(duì)各智能家居系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)籌參觀、協(xié)調(diào)工作。 [nextpage]

　　智能家居系統(tǒng)的性能價(jià)格比

　　據(jù)悉，美國ABB、GE、德國莫頓、美國Honeywell、澳洲奇勝的一般別墅配置價(jià)基本最少為10萬元，舒適型一般都需要幾十萬元，這些產(chǎn)品目前主要是為國內(nèi)頂級(jí)富翁服務(wù)。國內(nèi)目標(biāo)消費(fèi)者主要為：有權(quán)有勢和有錢人占70%，白領(lǐng)級(jí)技術(shù)愛好者占20%，相對(duì)富裕的老年人及行動(dòng)不便者占10%左右，目標(biāo)主要鎖定富人群族。如果定位于大眾消費(fèi)，必然會(huì)遇到市場阻力甚至市場投資風(fēng)險(xiǎn)。因此，個(gè)人認(rèn)為國內(nèi)目標(biāo)應(yīng)主要定位于大眾消費(fèi)，智能家居系統(tǒng)的性能價(jià)格比成為“重中之重”。

　　同一功能實(shí)現(xiàn)可有不同的技術(shù)手段，如幾種遠(yuǎn)程報(bào)警和控制實(shí)現(xiàn)方式如表2所示。

表2  幾種遠(yuǎn)程報(bào)警和控制實(shí)現(xiàn)方式比較

　　在智能小區(qū)的實(shí)際應(yīng)用中，在完全整合多個(gè)系統(tǒng)的全帶寬解決方案中，多數(shù)將多媒體信號(hào)與控制信號(hào)的傳輸集成在一起，在高速帶寬中傳輸?shù)退俚目刂菩盘?hào)，不但是對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，其成本也較高。因此，該解決方案的性能價(jià)格比低。

　　以總線而言，比起成本相對(duì)較低的RS-485總線，CAN總線雖然有較高的傳輸速率，但價(jià)格偏高，而且與RS-485總線一樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較單一;Lon Works總線、以太網(wǎng)等方式的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)雖然有很高的帶寬，具有較完善的拓?fù)湫阅埽窃谀壳靶^(qū)采用這樣高帶寬的平臺(tái)顯然有高速公路上跑馬車的感覺;現(xiàn)在小區(qū)局域網(wǎng)雖已成為智能化配套設(shè)施，但由于其網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的產(chǎn)權(quán)屬性，使得這樣的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)很難為智能化系統(tǒng)平臺(tái)所用。因此，TP-Bus總線、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AP Bus總線和Q-BUS總線的性能價(jià)格比較高，后者能夠?qū)崿F(xiàn)低速控制與高帶寬用戶的無縫連接，即在具備低速控制系統(tǒng)為主的智能小區(qū)內(nèi)，家庭用戶可以隨時(shí)擴(kuò)展高帶寬的應(yīng)用，并能和小區(qū)控制中心無縫連接，就既能滿足全帶寬用戶的需求，也能滿足智能小區(qū)對(duì)成本控制的要求，值得推薦。

　　同樣，工業(yè)領(lǐng)域的PLC控制技術(shù)基本上都是95%以上國外進(jìn)口，操作復(fù)雜，價(jià)格高昂。由于建筑領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域要求和目標(biāo)不同，況且從工業(yè)領(lǐng)域上簡單移植到建筑領(lǐng)域，工業(yè)PLC系統(tǒng)既不可避免存在功能上的冗余，又不能實(shí)現(xiàn)建筑領(lǐng)域的監(jiān)控需要。而定位于建筑電氣控制領(lǐng)域并根據(jù)這個(gè)領(lǐng)域的要求而設(shè)計(jì)的專業(yè)PLC控制系統(tǒng)，使本來擔(dān)任現(xiàn)場級(jí)控制單元角色的PLC，充分發(fā)揮潛能，擔(dān)綱重任升格為主控制器，系統(tǒng)性能價(jià)格比則必然提高;筆者曾有將工業(yè)領(lǐng)域的PLC移植到建筑領(lǐng)域的單項(xiàng)嘗試實(shí)踐，有所體驗(yàn)。深知既要精通PLC控制系統(tǒng)，又要通曉建筑領(lǐng)域現(xiàn)場需求，方能實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的移植，其技術(shù)含量之高不言而喻。因其技術(shù)優(yōu)勢見長和性能價(jià)格比較高，自然具有強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。