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案例頻道1 智能家居系統(tǒng)組成及原理
1.1 智能家居網(wǎng)絡的基本組成
智能家居網(wǎng)絡是指在家庭內(nèi)部通過一定的傳輸介質(zhì)將各種電氣設備和電氣子系統(tǒng)連接起來，采用統(tǒng)一的通信協(xié)議，對內(nèi)實現(xiàn)資源共享，對外通過網(wǎng)關與外部網(wǎng)互連進行信息交換，為用戶提供設備監(jiān)控、網(wǎng)絡傳輸、安全報警和總和信息服務的局域網(wǎng)絡，也稱為智能家居系統(tǒng)[1]。由于家居環(huán)境的固有特點，以及家居設備安裝的隨機性，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡表現(xiàn)出其局限性，使得無線家居網(wǎng)絡的研究成為了熱點。本文提出了一種基于藍牙無線通信技術的智能家居網(wǎng)絡設計解決方案。這種新型的智能家居網(wǎng)絡，將各種家用設備和家用監(jiān)控系統(tǒng)，如PC、PDA、電視機、空調(diào)機、洗衣機、傳真機、電腦、煤氣泄漏及安防報警系統(tǒng)等，通過快速、安全、可靠的無線鏈路連接到一個家庭計算機上，再由該計算機將智能家居局域網(wǎng)與互連網(wǎng)和PSTN相連，組成智能家居控制網(wǎng)，控制網(wǎng)絡主要實現(xiàn)以下功能：
（1）智能安防系統(tǒng)。實現(xiàn)家庭的防火、防盜和防煤氣泄漏。通過無線連接，在特定情況下由智能監(jiān)控系統(tǒng)通過電話網(wǎng)向主人報警或通過Internet向監(jiān)控中心報警。
（2）智能家居布線系統(tǒng)。將家庭內(nèi)的各種網(wǎng)絡信息家電、三表系統(tǒng)、各類開關、電話、傳真、電腦、煤氣泄漏及安防報警設備等，進行有序的統(tǒng)一規(guī)劃，以便實現(xiàn)統(tǒng)一管理，使之功能更強大、使用更方便。
1.2 智能家居網(wǎng)絡的硬件設計
基于藍牙技術的智能家居網(wǎng)絡，其硬件組成主要包括藍牙主設備和藍牙從設備兩大部分。所有的從設備都是內(nèi)嵌藍牙模塊和MCU的通信終端，它們以主設備為核心，借助藍牙無線電通道構成無線家庭網(wǎng)絡。各從設備以無線方式與主設備通信，同時主設備又與PSTN接口相連，借助PSTN，采用DTMF數(shù)據(jù)手法技術即可實現(xiàn)家電遠程控制，撥號自動報警以及三表系統(tǒng)數(shù)據(jù)抄送的遠程通信[3,4]。
藍牙主設備部分由藍牙模塊、MCU、外部RAM和家庭計算機等組成，如圖1所示。以MCU為中心，采用愛立信藍牙模塊ROK101007，通過藍牙無線電通道與藍牙從設備相連。圖1中所示的緊急開關供主人在室內(nèi)遇到緊急情況時使用。如果發(fā)生火災、盜竊或煤氣泄漏等事件，則由藍牙模塊接收來自藍牙從設備的數(shù)據(jù)，由MCU對這些數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后，通過無線連接，由智能監(jiān)控系統(tǒng)通過PSTN（電話交換網(wǎng)）向主人報警或通過Internet向監(jiān)控中心報警。
藍牙從設備由藍牙模塊，MCU和內(nèi)嵌藍牙模塊的傳感器網(wǎng)絡和被控電器組成。傳感器網(wǎng)絡由紅外線傳感器或煙霧傳感器和三表傳感器構成，該網(wǎng)絡對各種火災、煤氣泄漏以及盜竊等災情信號實現(xiàn)現(xiàn)場采集。系統(tǒng)中的藍牙從設備可分為三類：報警觸發(fā)類、三表類和被控電器類，這三類從設備都是內(nèi)嵌藍牙模塊和MCU的藍牙設備，因篇幅有限，本文將這三類設備畫在同一幅圖中。具體設計根據(jù)圖示結(jié)構設計即可，如圖2所示。
系統(tǒng)軟件設計
控制中心（也稱為上位機）負責各種不同類型子網(wǎng)之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換，完成智能家居網(wǎng)絡控制和Internet接入功能，如圖3所示。
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圖2 藍牙從設備結(jié)構框圖 |
藍牙設備之間進行數(shù)據(jù)通信是通過HCI分組來實現(xiàn)，HCI分組有數(shù)據(jù)分組、命令分組和事件分組。藍牙數(shù)據(jù)通信處理一般包括以下6個步驟，藍牙模塊初始化、HCI流量控制設置、查詢、建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和斷開鏈接[5,6]。這部分程序主要借助愛立信的EBDK開發(fā)包，在Windows XP環(huán)境下用C語言開發(fā)實現(xiàn)。藍牙數(shù)據(jù)處理流程圖，如圖4所示。
結(jié)束語
采用本方案設計的智能家居網(wǎng)絡，基于藍牙技術構建，擺脫了布線系統(tǒng)的束縛，體高系統(tǒng)的抗干擾能力。并且通過Internet或電話網(wǎng)絡遠程控制各種家用設備，使得人們的生活更加方便、快捷。實現(xiàn)表明該系統(tǒng)的通用性、可擴充性很好。
參考文獻
[1] 朱剛,談振輝,周賢偉.藍牙技術原理與協(xié)議[M].北京:北方交通大學出版社,清華大學出版社,2002
[2] 馬建倉,羅亞軍,趙玉亭.藍牙核心技術及應用[M].北京:科學出版社,2003
[3] 廖惜春.藍牙技術在智能家居系統(tǒng)中的應用[J].電測與儀表,2004,41(11)
[4] 馬鴻雁,張少軍,張瓊霖.無線網(wǎng)絡的智能家居中的應用[J].北京建筑工程學院學報,2004,20(4)
[5] 張家瑞,吳成東,馬斌,面向?qū)ο蟮乃{牙分布式智能家居網(wǎng)絡[J].電子產(chǎn)品世界,2004(7)
[6] 彭會萍,基于藍牙技術的智能住宅網(wǎng)絡設計研究[J].電腦開發(fā)與應用,2005,18(3)
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號