近日，顺应许多企业的要求，粤嵌实验室隆重推出了《智能家居项目》，这个项目以GEC2440作为开发平台，历经7年研发时间形成的一套成熟完整的智能家居解决方案。相比同种类型方案，它用途广泛，拓展性强，深受企业、嵌入式爱好者的喜爱。

    一、系统概述

    1. 1 项目概述
    如果说建筑是凝固的音乐， 那么完美的家庭智能化自动控制系统则是这首乐曲上绝妙的音符。在科技发达，物质富庶的今天，自控系统已不单纯是实现室内基本安防、照明、采暖的工具，而且是建筑装饰的一种实用艺术品，是自动化技术与建筑艺术的统一体。完善的自控系统集装饰、照明、安防及节能于一身，尽力达到完美与和谐的统一，充分利用科学与艺术的搭配，光与影的组合以及安防与空调的自动控制来创造各种舒适，优雅的环境，以加强室内空间效果的气氛。
    试想，当房子的主人回到家，只要在门口的卡片阅读机刷一下卡(或是指纹辨识、感应磁卡等)，家庭自动化系统在做过安全认证后，首先安防系统会先撤防，门禁系统会开门，灯光控制系统的迎宾模式场景会将室内灯光和缓的开启，空调系统也启动了，若是晚间则客 厅的电动窗帘会自动关闭，音响系统将您喜欢的那首帕海贝尔的卡农演奏曲播放出 来。而这一切的动作只是在一个起始动作后(即门禁的读卡动作)，全部自动完成。这不难想 到，以上所提到的子系统间势必要有一可互操作性(Interoperable)的关系，而其关键便是一个 开放性的网络平台及架构。

    1. 2 控制要求
    别墅区的家居智能控制，主要包括家庭的智能照明系统，家居安防系统，门禁系统，空调控制，窗帘控制，背景音乐系统，可视对讲等系统，及其远程操作。

    1. 3 设计依据
   为了达到以上所提的连锁功能，一个开放性的控制网络平台是必要的，而强调开放性的 主要意义便是各子系统间的可互操作性。

     若是以单独的控制网络平台而言，考虑其可互操作性，必须特别要求的便是各子系统产 品的网络通信协议，是否可对等地在控制网络上通信。综观市场上能够兼具有系统开放性及 各产品间互操作性的技术标准者应该首推 LonWorks 控制网络平台。同时，LonWorks 技术可无缝的实现与以太网的连接，从而方便系统的集成，小区物业的管理和用户的远程控制。 由此，我们设计了一个基于 LonWorks 技术的控制网和以太网技术的数据网的两层网络 体系，两者之间通过网络服务器来实现无缝连接，从而方便管理与操作。

    利用这两个层级的网络来架构家庭自动化系统，其具有以下特点:
    1.  控制网络负责的是小而频繁之数据采集及传递，控制功能在此系统必须符合稳定， 精确， 快速的原则， 所有主要的监视及控制功能均须能完整而自主地在此网络上执 行。
    2.  数据网络则是以大型的数据包传递为主，信息应用在此网络上同样也必须符合稳 定、精确、快速的原则，其并不负责监视及控制功能的执行，但却负责将控制网络所收集到的数据，汇集成有用的信息并以不同的方式提供给使用者使用之。

    1. 4 系统架构图

    二、安防监控子系统
    安防子系统主要由家庭火灾报警、门禁、窗磁、红外对射及紧急呼救按钮组成。当有任 何紧急情况发生，我们的家居安防系统会采取三段式报警来处理。首先，触发家庭声光电报 警器告警；同时，将报警信息通过小区局域网传送到小区的物业，等待相关的处理；， 可以通过互联网络，将报警信息发送到用户指定的接受终端(如个人电脑、手机、个人数字、助理等)

    2. 1 需求分析
    根据本项目的特点和具体要求，其安防系统需要监控的内容有:可燃气体探测器，温感 探测器，烟感探测器，主动红外对射棒，门锁状态，指纹锁及键盘输入，紧急呼救按钮等。 当有任一监控点触发时，要求能迅速报警并采取相应的措施。如火灾报警发生时，应及时关闭煤气关断阀，打开排风扇，并向外发出报警信息。在断电情况下，要求安防系统仍可以进行正常的工作，以保护住户生命财产的安全。并能够通过PC机或电话，手机等终端进行远程操作。

    2. 2 设计方案
    安防系统的设计思路是，当控制器的输入端口检测到输入量的变化，经过 Nuron 芯片处理后，驱动相应输出端连接的执行器动作。输入端主要连接指纹锁及键盘，门状态检测，紧急呼救按钮，烟感探测器，温感探测器，可燃气体探测器，主动红外对射棒等；输出端连接门锁，出门按钮(与门锁并联)，煤气关断阀，排风扇，声光电报警器等。

    B户型共计28路紧急按钮开关，15 路烟感探测器，以及8路温感探测器，考虑到设备有效利用的问题，统一将各个设备的输入集中到的一个区域，为相同设备给出一路公共的端口，减少不必要的单路控制。这样共计4路紧急按钮输入，3路烟感探测器输入，以及 1 路温感探测器的输入。其余的按单回路连接。
平时，安防控制器由交流电源供电；当出现断电时，由蓄电池经逆变器逆变后转换为交 流电供给控制器。另外，加一个 PSTN 转换模块，可以将电话的载波信号转换为数字信号，并在 i.Lon 100 网络服务器里进行相应的设置，便能够支持电话等远程操作。

    2.2.1

    2.2.2 设备选型
    同样选用Nico公司的10回路电源控制器3010L为主。其他的传感器，执行器选用第三 方的产品。监控软件为定制的集成所有系统的Nico人机界面(HMI)。

    3.3 安防系统功能简介
    当指纹锁的指纹密码不正确，或键盘连续输入出错超过上限时，门禁系统会发出信号送 至控制器，由后者来驱动声光电报警器报警，同时，通过 i.Lon 100网络服务器向小区物业 及业主报警；当家中有非法人员破窗而入，触发窗玻璃夹层中的红外对射时，主动红外对射棒会发送信号至控制器，由后者来驱动声光电报警器报警，同时，通过 i.Lon 100网络服务器向小区物业及业主报警；

    当家中有紧急情况发生，用户按下紧急按钮，紧急按钮即发送信号至 控制器，由后者来驱动报声光电警器报警，同时，通过 i.Lon 100 网络服务器向小区物业及业主报警

    当有燃起泄漏时，可燃气体探测器被触发，发送一信号至控制器，后者将关闭煤气关断阀，打开排风扇，并向外发出报警信息。

    当有火灾发生时，温感探测器与烟感探测器同时被触发，并发送信号至控制器，后者将关闭煤气关断阀，打开排风扇，并向外发出报警信息。

    当然也可以将视频监控系统集成到智能家居系统中， 当有报警时视频自动切换到报警区域，同时灯光自动亮起，起到阻吓作用并为摄像头提供补充光源，视频信号除了可以通过专门的监控终端管理，也可以通过可视对讲触摸屏管理，或者通过家中任何电视机监控管理，身份识别，开门等控制，实现真正的智能家居集成。

    三、远程控制

    31 网络控制自动化系统不应该只是一个独立的控制网络，为了要有更广泛的整合应用并且能够提供不同方式的远程控制机制，与信息网络的整合连接便又是另一种系统层级的设计，其应用包括有因特网(Internet)，内部网络(Intranet)及无限网络(Wireless)等。而目前全球使用普遍且第三方支持多的当然首推是使用以太网络及TCP/IP通信协议的信息系统。

    利用这两个层级的网络来架构家庭自动化系统，两个层级网络间为达到无缝的连接以传 达正确无误的通信，则须有一负责数据转换的网关。
同时，为了让远程控制可通过网页的方式，作为控制的界面，所以在系统中需建立一个 网页服务器(Web Server)，其主要目的也在提供通过互联网的监控功能。而选择使用Echelon 公司的i.Lon 100，不仅可作为通信网关，更内建有简易人机界面(HMI)，且主要的还是有 Web Server的功能，可非常方便的把数据网上一般常用的功能都取代了，利用从互联网，企 业内部或局部局域网络及无线网络(Wireless)都可以用浏览器访问i.Lon 100的方式，从而达 到远程监控的目的。这样，通过一台连接到互联网上的PC电脑，或是通过无线接入的 PDA 等，用户就可方便的在异地对家里的智能化控制系统进行有如现场的操作。

    3.2 遥控控制(2.4G)

    对于别墅的智能控制，大都采用了场景的控制方式。采用场景控制，可以采用一键功能，使用起来极为方便。但是由于触控面板的键盘个数有限，而且安装在墙面上，有了无线遥控器可以使您在别墅的任何地方，不用起身即可随心所欲的控制各种场景，撤布防，遥控开门等。

    3.3 电话、短信控制
    利用电话远程拨入或者通过短信可以随时打开家里的空调或其他电器。在家里报警时，您的手机会同时收到报警信息。

    3.4 智能家庭网关介绍

    i.Lon 100 Internet Server连接LONWORKS网络到TCP/IP以太网，适用于住宅、商业、工业和公共事业应用
    内嵌的时序调度器，数据记录器和报警管理器应用程序
    通过内嵌的配置网页或者本地的控制面板实现本地或者远程配置
    支持电力线(PL-20)或者双绞线 LONWORKS 信道
    两路隔离的数字量输入 两路高压，强电流继电器输出
    两路输入用于电的，煤气的或者水的脉冲计数表
    10/100BaseT以太网接口
    集成了拨入/拨出调制解调器
    内嵌的实时时钟可以为网络节点提供系统时间
    SOAP 接口可以很容易的和企业系统集成
    报警状态的通知可以通过电子邮件，SOAP 或者 SNVT
    经过MD5通讯认证
    与用于后台操作的防火墙的NAT路由器相兼容
    静态的或者DHCP IP
    地址可调节的集合和Bandwidth Cap 参数以调整 IP 带宽使用

    3.4.1 描述:
    i.LON 100 Internet 服务器是一个低成本的，高性能的接口，它可以连接基于 LONWORKS的日常设备到Internet，局域网或者广域网。家用电器、仪表、负载控制、照明、安全系统、水泵和阀门等所有实际的电气设备都可以通过i.LON 100 Internet 服务器连接到IP网络或者Internet。它允许服务中心能够在房间内或者在地球任一角落来实现配置，监视和控制各种日常设备。

    3.4.2 应用:
    i.LON 100 Internet服务器的设计遵循了LonMark指导方针，它的软件应用程序提供了 一整套丰富的功能，使得它像一个独立的控制器一样工作，而不需要 PC 或者主处理器。标准的应用程序包括:时序调度，数据记录，报警处理和发送以及抄表。时序调度应用程序允许基于使用者配置的时间和日期调度表启动事件(event)和异常事件(exception)。数据记录应用程序通过趋势分析，报告和分析应用程序的使用收集网络活动行为以便网络的使用。 报警应用程序提供一个识别，通告和记录报警状况的手段。抄表应用程序能够管理脉冲计数 表，可以为能源计量表，煤气表和水表提供合适的转换值。

    这些应用程序即可以单独使用，也可以相互结合使用。i.LON 100 所有的应用程序都可以从网页，SOAP或者通过标准的 LNS Plug-in 访问。与内嵌的安全特性配合使用，应用程序允许日常的操作能够从世界上任何地方使用适合的，简单的 Web 浏览器加以实现，这些操作可以是时序调度事件，阅读数据记录，监视事件和报警应答等。

    四、结束语
    采用 NICO 现代智能照明控制系统，不仅能满足灯光师任何的灯光效果设计要求，而 且由于可观的节能效果 (节电可达到 20—50%以上) 及灯具寿命的延长 (灯具寿命延长 2—4 倍)又能在降低运行费用中得到经济回报，还能省去常规照明所需的大部分配电控制设备，大大简化和节省穿管布线工作量。根据用户统计对可调光灯具仅从节能和节省灯具这两项， 就能在 2—3 年内回收一次性设备投资。NICO 智能照明控制系统广泛地应用于建筑领域，无论室内，室外，大小场合无处不可应用。可以说，该系统是办公大楼，宾馆酒店，娱乐场所，商业中心，体育场馆，公寓别墅 庭院景点等理想的照明控制设备。"永远为客户提供的服务"是我们的宗旨，NICO公司愿在不断创新的基础上，与社会各界同仁一起为建立及拥有一个完美的照明环境而努力!