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智能家居的关键技术

2017-11-12 16:47:40 由 admin 发表 2

智能家居的关键技术

一、家庭网络内部组网技术

家庭网络内部组网主要解决各种信息家电之间的数据传输,能把外部连接传人的数据传输到相应的家电上去,同时可以把内部数据传输到外部连接。当前在家庭网络所采用的传输技术可以分为“有线”和“无线”两大类。有线方案主要包括:双绞线或同轴电缆连接、电话线连接、电力线连接等;无线方案主要包括:红外线连接、无线电连接、基于RF技术的连接和基于Pc的无线连接等。家庭网络相比起传统的办公网络来说,加入了很多家庭应用产品和系统,如家电设备、照明系统,因此相应技术标准也错综复杂。

二、家庭网络中间件技术

家庭网络必须是一个动态的环境,新设备加入到家庭网络里,可以被其他在网络中的设备识别,同时它也可以发现其他设备,并能相互协调工作;同时,以后将会出现专门开发家庭网络应用程序的公司,必须保证同一应用程序可以在采用不同的嵌入式操作系统的信息家电上运行。解决这些问题并不简单,因为家庭网络环境中的资源构成非常复杂,不仅有采用不同操作系统和硬件体系的设备,还有存在网络中的可以被使用的软件成员,甚至人也可以成为网络资源的一部分,这样就对设计信息家电以及家庭网络成员的开发人员造成了很大的困难;如何使开发人员可以忽略各种不同设备的底层信息,如何在设计家庭网络分布式应用使用通用接口,这就必须在家庭网络应用的开发中引入中间件技术。根据IDC的表述:中间件是一种独立的系统软件或服务程序,分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源,中间件位于客户机和服务器的操作系统之上,管理计算资源和网络通信。IDC对中间件的定义表明,中间件是一类软件,而非一种软件;中间件不仅仅实现互连,还要实现应用之间的互操作;中间件是基于分布式处理的软件,最突出的特点是其网络通信功能。

可以这样来定义面向家庭网络应用的中间件技术,运行在信息家电的操作系统之上,使用操作系统提供的功能,从各种信息家电产品的不同硬件体系构、操作系统和网络接入中抽象出一种逻辑上的通信能力,设计APIS接口为上层的家庭网络应用程序提供一系列服务,用于帮助建立和配置家庭网络中的分布式应用,它也是家庭网络的重要组成成员之一。如果与OSI七层网络模型相对应,中间件技术一般对应着是包括会话层及以上的表示层和应用层。利用中间件技术,信息家电的开发人员可以自由地选择底层通信技术和操作系统,信息家电产品可以选择电力线、无线、IEEE 1394等网络技术实现通信。

采用中间件设计信息家电可以完成如下功能,首先可以使信息家电具有在家庭网络中宣布自身存在的能力,信息家电可以自动发现网络中存在的设备,其次,信息家电可以相互描述自身所独具的功能,信息家电可以相互之间查询、理解所具有的功能,家庭网络无需人工参与,可以自动完成网络设置,信息家电之间可以进行无缝互操作。中间件出现在家庭网络市场中的时间并不很长,但是发展非常迅速。据估计,家庭网络的中间件市场将有几十亿美元的市场价值。为了获得市场,很多协会、团体开始向中间件市场推出了自己的产品,目前有OSGi、UPnP、JNI、HAVI、VESA、Interactive TV Software Provider、DVB、OPENCABLE等中间件技术。

三、智能家居远程控制技术

智能家居控制系统从结构上来说严格分为两部分:一是在家庭内部的控制系统,即内部控制系统;二是离家之后在异地环境下的控制系统,也即远程控制系统。内部控制系统与各种相关的家用电器和安保装置,通过家庭网络连接起来,方便家居的集中控制和监视,并保持这些家庭设施与住宅环境的和谐与协调。内部控制系统的不足之处在于其应用范围只能在家庭内部控制家电设备。而远程控制系统则扩展了智能家居控制系统的应用范围,真正让家居的控制走出了家门。通过各种不同的远程控制技术,人们可以随心所欲地控制家电设备,以及监视家里的情况。特别是随着现代家庭中家电设备的增多和通信线路的发展,利用现有的通信设备和线路对家电和仪表进行远程控制,已经成为未来家居发展的趋势,远程控制系统的出现使得人们可以通过手机或者鱼:联网在任何时候、任意地点对各种家电进行远程控制;也可以在下班途中,预先将家中的空调打开、热水器提前烧好热水。客观地说,正是因为有了远程控制系统,才让智能家居真正变得方便、自由、舒适,成为真正意义上的“遥控”。

作为吸引消费者眼球的一大闪光点,远程控制系统得到了很多公司的极大关注和研发投入。可以说,远程控制系统是现代智能家居控制系统中必不可少的一部分。远程控制终端可以通过不同的网络方式连入家居的控制中心,并实施控制命令。因此,如何有效地为不同终端提供统一的控制接口,保证控制操作的顺利进行,是远程控制系统首要解决的问题。下面主要介绍一些远程控制技术。

1.智能家居有线远程控制技术

有线远程控制技术,即对目标的控制是基于可见的各种线路传输。目前,有线网络控制一般分为两种:第一种是互联网控制,第二种是有线电话网络控制。

(1)互联网控制

随着网络技术的发展以及个人计算机的普及,互联网可谓是走人了家家户户,一般的居住小区或者家庭都已经提供了互联网接口。将互联网引入控制系统,打破了控制信息进行传递和交换时在时间和空间上的限制,互联网传输速率相当高,可达到lOMbit/s或lOOMbit/s,能够传输各种家电控制信息、视频、图像等信息。通过互联网进行远程控制的模型图如图1-3所示。

       图1-3 互联网远程控制模型

(2)有线电话网络控制

基于互联网的远程控制技术,组网成本较高而且复杂,技术难度大,对维护者的技术水平要求也较高,它适用于新建的中高档住宅。电话网络是一种技术成熟并且具有普及性的一种通信网络,利用公用电话网对家电进行控制,可以不用重新铺设线路,方便旧宅的改造。

利用电话的远程控制主要通过按键传送控制信息,通过语音提示返回相应的信息或进行操作的提示。家居控制器通过对按键信息的解释形成相应的控制信息,并传送给家里的各控制单元,从而实现远程控制。电话按键控制方式实现简单,控制灵活方便。

2.智能家居无线远程控制技术

一般来说,对家居的无线远程控制,有以下几种方式:

(1)GPRS控制

GPRs控制技术是通过手机GPRs无线网络实现无线远程控制的控制方式。该方式基于GPRs和Java技术,是目前控制距离最远的一种方式。只要是在有GPRs网络覆盖的环境下,就可以为用户提供基于GPRs手机终端的无线远程控制功能。

GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio service)的英文简称,它是现在GSM网络的扩展。随着互联网以及移动接入技术的发展,移动网络接入互联网已经成为一种需求,但是GSM为基于电路交换系统的网络,它阻碍了移动接人互联网的发展,因此必须由基于分组交换系统的GPRS网络来扩展它。GPRS可以简单地被描述为优化接人互联网的服务。目前我国已经基本实现GPRS的网络覆盖,为采用该技术的控制方式提供了传输平台,各种基于GPRs网络的工程应用层出不穷,应用范围也在不断扩展。

Java技术是一个开放、标准、通用的网络运算平台,由于其强大的兼容性,已经成为在互联网技术领域被广泛采用的一个成熟的技术平台。通过Java技术,手机能够实现UI界面显示和众多增值功能,能够直接从服务器上使用大量应用程序,这些应用程序可以包括娱乐(如游戏、屏幕保护及养宠物等)、股票、导游地图等。目前很多手机都支持GPRs及Java技术,因此为这项远程控制技术奠定了技术基础。

(2)wi—Fi控制

Wi—Fi全称Wireless Fidelity,是在无线局域网市场上符合IEEE 802.11协议产品的商业上的名称。它工作在2.4GHz的ISM频段,所支持的速度最高达54Mbit/s,传输速度比蓝牙快得多,并为用户提供了无线的宽带互联网访问,能够在数百英尺范围内支持互联网接入的无线电信号。Wi—Fi主要在搭建有Wi—Fi无线局域网的环境下应用,例如机场、车站、咖啡店、图书馆、写字楼、体育馆等场所,只要在这些人员较密集的地方设置AP(无线接人点),并通过高速线路将因特网接入上述场所。这样,由于AP所发射出的电波可以达到距接入点半径数十米至100m的地方,用户只要将具有IEEE 802.1lb/g无线局域网技术的笔记本电脑或PDA(掌h电脑)拿到该区域内,即可高速接人因特网。用户控制终端上也预先安装控制程序,然后通过AP接人局域网或因特网,与网络型主控机实现各种远程控制功能。


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