集中式家居智能控制系统的研究与实现
随着信息网络的高速发展，给整个社会带来了巨大的变化，使得信息网络得到越来越广泛的普及，并且逐渐走进家庭，实现家庭网络化、信息化与智能化。由此，智能家居的概念随之产生，并逐步被人们熟悉、接受并且应用。家庭是社会的细胞，只有家庭实现信息化，才可能真正实现社会的信息化，然而，实现家庭信息化，建立完善的智能家居系统则是必由之路。 智能家居是指将各种信息设备和住宅设备通过家庭网络连接起来，并保持这些设备与住宅的协调，从而构筑成舒适安全的信息化居住空间，满足人们在家中生活、工作、娱乐和交流的需要，提供安全防护、社区管理的手段。 家庭网络是实现智能设备通信、控制的基础，目前对于家庭内部联网的解决方案主要有两种：有线的和无线的，并且有很多的通信标准，比如X-10、CEBus、HomeRF、Bluetooth、IEEEl394、HomePNA等等。 本文首先详细介绍了智能家居的概念、历史、发展特点以及相关技术，并结合集中式家居智能控制系统的成功案例，分析了家居智能控制系统的系统整体架构、系统软件体系结构、系统内部进程间通讯设计、系统功能模块设计、业务层次设计等，并且就智能家居控制系统的相关技术进行研究和应用，最后给出了系统的实施部署。本文所做的主要工作、技术难点与创新处如下： 1．智能家居的组成：智能家居是一个多功能的技术系统，包括照明控制、家电控制、可视对讲、家庭安防、家居综合布线系统、远程控制等等。如何协调管理上述复杂多样的信息设备，提高家庭网络信息的实时性和高效性是关键所在。 2．家居环境下的信息需求和信息通道：在智能家居系统中，信息反映出人和设备，设备和设备，以及人、设备和社会服务体系之间的信息共享与协同作用；并且，与传统家电相比，信息受体的对象发生了变化，即信息受体不仅仅是人，还包括了家电设备中的信息电器。 3． RS-485总线型通信技术的研究与实现：RS-485总线标准具有多点、双向通信能力，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，在智能家居系统中，借助一个主节点的轮询机制，实现设备间信息的交互性和互操作性。 4．嵌入式技术在智能家居系统中的应用：嵌入式系统是以应用为中心和计算机技术为基础的，并且软硬件可裁剪，具有功耗低、可靠性高、实时性强的多任务操作系统。智能家居系统主要有三种技术方案：基于PC架构、基于单片机架构和基于嵌入式架构。目前基于单片机架构的智能控制系统技术成熟、应用广泛，但是随着成本的逐步降低，中国的智能家居最终将走向嵌入式。 5．家庭网络中的中间件技术：中间件是一种独立的系统软件或者服务程序，处于操作系统和用户应用软件之间。中间件技术解决了家庭网络中两个突出问题：资源构成的复杂性和网络的动态性。目前家庭中常见的中间件技术有OSGi、UPnP、HAVi、Jini、OpenCable、DVB-MHP、VESA等等。 6．WinCE下的串口通讯的实现：由于家庭网络采用RS-485总线结构，因而控制系统采用串口通讯实现与设备间的信息交互。为了实现WinCE下的串口通讯，本文也做了学习和研究，并在系统实现中进行实际编程应用，同时对串口通讯API也做了封装。 7．集中式家居智能控制系统由两部分组成：网络服务系统和客户应用系统，两部分模块互相配合工作，其中客户应用系统部分为系统核心，负责操作设备，场景以及各种数据处理，是直接由客户进行操作的，网络服务系统部分配合中控系统实现远程控制，数据备份等功能。 8．主节点轮询机制：控制系统访问RS-485总线是通过主节点的轮询机制实现的，控制系统与主节点之间通过RS-232串口通信，同时主节点分担了控制系统的负载。在此架构中，控制系统分别被动接收事务及被动发送事务。
- 作者：
- 麻孜宁
- 学位授予单位：
- 贵州大学
- 专业名称：
- 计算机软件与理论
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2007年
- 导师姓名：
- 李祥
- 中图分类号：
- TP311.52；TN915.05；TS976.9
- 关键词：
- 智能家居；家庭网络；中间件；电力载波；串口通信；家庭网关；家庭信息化
- smarthome；home network；middleware；Lonwork；Blue Tooth；PLC；COM；home gateway