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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)絡是指在家庭內部通過一定的傳輸介質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
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[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,面向對象的藍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