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  • 解决方案
  • 2011.03.15
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智能家电控制系统应用方案

【内容摘要】 实现家用电器的网络化、智能化是人们多年的梦想。本技术文档就是以手机和电脑为控制终端的网络化智能家电控制系统为目标,从技术上给出实现的概要方案。

一、方案概述

实现家用电器的网络化、智能化是人们多年的梦想。因为网络化、智能化革新的概念加入到家电中后,可以形成新的热点,产生新的需求也是众多家用电器生产厂商努力研发的方向之一。随着现代科技的发展,各式各样的家电已经普及到每个家庭当中;在信息化时代,不管是手机还是家电产品都逐渐融入网络中,信息家电是将现代网络通信技术融入到传统的家用电器,使之成为具有信息访问、获取、存储、处理、联网等功能的消费类电子产品。信息家电的出现改变了传统的家电控制方式,不仅可在本地对其进行控制,而且还可通过Internet网络控制家庭内部联网家电设备。由于手机和电脑的普及,采用现有的互联网使智能家居成为可能。本技术文档就是以手机和电脑为控制终端的网络化智能家电控制系统为目标,从技术上给出实现的概要方案。

 

二、系统特性

家电控制的实现方式有很多,特性各不相同。本文讨论的方式主要基于Internet 和电力线的智能家电控制系统通过对传统家电嵌入单片机系统、利用现有Internet 和电力线资源,实现家电网络化、智能化。它具有如下特性:

1、 以家电控制单片机为核心控制模块。

2、 以家里电脑为服务器,可通过Internet 远程控制家里的任何电器工作。

3、 通过现有电力线资源在一套房内传送数据,既提高电力线利用率,又使得本系统使

用方便。

4、 采样所有家电遥控器的红外信号并保存到EEPROM 中,而且通过本系统的红外发射模块可以控制所有具有红外线遥控功能的家电。

5、 具有很强的扩展能力,可以很方便嵌入防盗报警等其它模块。本系统是单片机系统加电脑软件支持,因此灵活性极强,可以通过电脑软件的设计来满足客户的不同要求。

 

三、系统概要设计

 

1、实现方式

 

 

    控制终端(PC/iPhone/iPad通过Internet 连接到服务器上,结合客户端(Client)和服务器端(Server)软件完成远程控制功能。客户端软件是一个集各种家电(冰箱、彩电、录像机、空调等等)的控制资料为一体的控制平台(服务器上也集成了此平台),它通过网络发送控制命令到服务器,服务器再将此命令通过Master 模块发送给Slaver 模块。(各Slaver 模块用不同地址来区分)Slaver 模块接收到命令后,先进行判断,然后执行相应的控制。

Master 模块主要作为服务器与Slaver 模块之间通讯的桥梁,服务器通过串口发送信息

Master 模块,Master 模块再通过电力线把信息发送给Slaver 模块。除此以外,Master

块还具有采样红外线信号的功能,配合服务器端软件将采样到的红外线信号进行编码,最终

存储到Master 模块的EEPROM 中。

Slaver 模块上除了具有发射红外线信号的功能以外,还具有一组继电器开关(此组开关可根据需要扩展,以便控制更多的电器)。

 

2系统硬件设计

 

 硬件系统包括以iPad平板电脑为主的远程控制部分和以家庭PC机为主的家庭控制中心两部分。

 

1)远程控制终端

 

   无线应用协议WAP(WirelessApplicationProtocol)是在数字移动电话、因特网或个人数字助理机(PDA)、计算机应用之间进行通讯的开放式全球标准,通过WAP可将Internet的大量信息及多种业务接人到移动电话、PDA等无线终端中。这使得手机访问用户终端PC机成为现实,只需对其安装相应的软件,并对终端PC机作相应的访问设置即可。用户通过注册的用户名和密码登录智能家居控制中心PC机,获得管理的终端编号(可有多个设备),然后选择一个所需的控制终端,实现用户进程与所属智能家居数字终端硬件网卡(MAC)的绑定。从而利用智能手机通过互联网实现对智能家居终端的远程控制。

 

2家居终端设备的硬件设计

  一般智能家居的可控设备主要包括安防设备(如烟雾火警、煤气检测、监控摄像、电源过流/过压检测、紧急呼救装置及被监控设备的断/合装置等)、环境控制、照明设备和智能家电(如嵌入式的空调、冰箱、彩电、电热水器等)。以PC机为主监控器,通过单片机将其他各监控模块连接起来,实现远程控制。

3、上位机管理程序设计

  整个系统的程序可分为家庭控制中心程序和远程终端控制程序两大部分。

家庭控制中心程序又可分为控制中心服务程序(即上位机PC的管理系统)和下位机的监控程序。由于下位机的监控程序设计不在本文设计范围,故从略。

1)控制中心服务程序

智能家居的监控是通过控制智能家居数字终端实现的。用户利用互联网登录用户终端PC,智能家居控制中心PC将用户的指令传至指定的家庭终端。因此控制中心PC的设计相当于建一个网站,以便可远程上网访问,其主要设计是配置计算机的IP地址、子网掩码、默认网关及DNS域名,这时计算机就相当于一台服务器。上位机的管理系统设计可采用JAVAVB等语言编写(服务驻留程序采用JAVA,底层设备调用接口模板采用VBC语言编写),其主要由主控、设置、循环监控、报警与通信等几大模块组成(如下图)。  

    启动系统时,主程序从主控模块开始,而其他模块的启动则由主控模块控制。该模块主要完成系统启动时的初始化工作,协调其他功能模块的调度,系统必须从该模块开始才能正常运行。参数设置模块:此模块为查询设置窗口,主要设置系统的各种运行参数,如参数的添加、删除、修改等基本功能操作。循环监控模块:主要是实时在线显示采集到的监测数据,并负责将其写入内存。其工作过程是定时从共享内存中读取采集到数据信息,并对数据进行分析后在界面上显示出来。可将正常数据和超标数据分开显示,让用户更容易对数据进行监控。报警与通信模块:从报警数据共享内存中读取报警数据,并向用户发送信息或图片等,提醒用户进行操控同时在界面上显示报警信息的位置和报警的原因,方便用户了解报警信息;而通信模块接收从各个监测单元中发送来的监测数据,处理后将其写人监测数据共享内存中,以便查询。

2)远程终端控制程序

4、手机终端应用界面设计

 

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