波創(chuàng)智能工程案例分析

坐落在深圳市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的深圳市波創(chuàng)科技發(fā)展有限公司作為波創(chuàng)企業(yè)集團(tuán)的研發(fā)基地，是以智能家居技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為研發(fā)方向，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的家居智能化、小區(qū)智能化產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)，也是深圳市重點(diǎn)軟件企業(yè)。

目前開發(fā)的產(chǎn)品有波創(chuàng)智能網(wǎng)關(guān)，波創(chuàng)智能家居控制系統(tǒng)，波創(chuàng)智能照明管理系統(tǒng)，波創(chuàng)EHOME智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)及波創(chuàng)智能開關(guān)等。

一、案例分析

1 建設(shè)要求

某小區(qū)的建設(shè)目標(biāo)為中、高檔智能化小區(qū)，單元樓，多種平層戶型。

所提出的具體建設(shè)需求：

A.對(duì)講部分

① 室內(nèi)機(jī)可免提通話，彩色大屏幕、可觸摸方式，可呼叫、對(duì)講、開鎖及監(jiān)視；

② 至少滿足8防區(qū)，可連接緊急按鈕、煙感探測(cè)、紅外探測(cè)等；

③ 可通過(guò)密碼撤布防，具有無(wú)線撤布防功能；

④ 可接收多媒體、文字類型信息發(fā)布功能；

⑤ 單元門口機(jī)應(yīng)用彩色CCD，420線以上，信號(hào)數(shù)字化傳輸；

⑥ 可增加圍墻機(jī)、副門口機(jī)設(shè)備并可聯(lián)網(wǎng)；

⑦ 門口機(jī)按鍵可夜光操作，攝像頭有夜視功能，可通過(guò)門禁或密碼開門；

⑧ 門口機(jī)可與管理中心聯(lián)網(wǎng)，具有留影功能；

⑨ 管理中心可管理各終端，可監(jiān)控各個(gè)門口機(jī)，發(fā)布信息等。

B.室內(nèi)部分

① 家庭住戶可通過(guò)電話、手機(jī)及網(wǎng)絡(luò)對(duì)家電設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控和室內(nèi)控制；

② 通過(guò)事件程序自動(dòng)聯(lián)動(dòng)家電設(shè)備；

③ 能實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭燈光、空調(diào)、電動(dòng)窗簾等家電設(shè)備的控制；

④ 可在家庭實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景控制，至少能滿足5種不同的場(chǎng)景控制；

⑤ 場(chǎng)景控制可通過(guò)普通按鍵式無(wú)線遙控器、無(wú)線手持PDA等進(jìn)行控制。

2 功能分析

A.對(duì)講系統(tǒng)

首先，從整體架構(gòu)上使用總線轉(zhuǎn)TCP/IP的布線方式可滿足信號(hào)數(shù)字傳輸?shù)男枨?。?jiǎn)單的講，單元樓內(nèi)部使用總線制方案，將對(duì)講線路逐戶引入；在單元樓外部接入小區(qū)局域網(wǎng)來(lái)進(jìn)行信號(hào)傳輸。具體如下圖所示：

這種聯(lián)網(wǎng)方式可有效避免傳統(tǒng)總線方式中信號(hào)單通道的傳輸問(wèn)題，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶的同時(shí)通訊。公共部分的局域網(wǎng)傳輸為信號(hào)的傳輸與后期的調(diào)試及維護(hù)帶來(lái)了保障和便利。

單元對(duì)講門口機(jī)采用CCD攝像頭，具有紅外夜視功能，無(wú)論白天與黑夜都可輸出高清晰的彩色視頻影像。按鍵的藍(lán)色夜光設(shè)計(jì)使人們?cè)诤诎档沫h(huán)境下仍可方便的操作。

室內(nèi)機(jī)使用目前技術(shù)比較領(lǐng)先的嵌入式開發(fā)設(shè)計(jì)，LINUX架構(gòu)可以讓顯示界面豐富多彩，5寸大屏幕可任意觸摸，65K色使顏色更加鮮艷動(dòng)人，我們把它稱做智能網(wǎng)關(guān)。

智能網(wǎng)關(guān)除了可以清楚的接收高清晰的對(duì)講視頻圖像以外，還可兼容安防報(bào)警系統(tǒng)、家電及燈光的管理與控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和電話的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)等。

B.安防系統(tǒng)

家庭智能網(wǎng)關(guān)可接入14個(gè)防區(qū)，連接有線安防探頭。另外還有三個(gè)受控輸出，可連接由安防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)的外接設(shè)備。

有線的安防連接方式可以有效的保證探頭的工作穩(wěn)定性，大幅度降低探頭的誤報(bào)警率。連接的探頭可兼容市場(chǎng)上通用并常見的、符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的任何種類的有線安防探頭。

報(bào)警時(shí)可通過(guò)本地及網(wǎng)絡(luò)、電話、聲光報(bào)警設(shè)備向外界輸出報(bào)警信號(hào)，并可預(yù)設(shè)不同的報(bào)警語(yǔ)音。網(wǎng)絡(luò)管理中心通過(guò)電子地圖清晰顯示出報(bào)警的具體位置。多方位的報(bào)警系統(tǒng)讓您在觸發(fā)警情的第一時(shí)間即可作出響應(yīng)的處理。通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)的設(shè)置，可以實(shí)現(xiàn)由任意探頭來(lái)觸發(fā)啟動(dòng)不同的燈光及家電控制場(chǎng)景。比如，下班回家時(shí)可以利用門磁的觸發(fā)來(lái)啟動(dòng)客廳的燈光及空調(diào)等等。

C.家電及燈光的管理與控制

家庭智能網(wǎng)關(guān)配合bechamp品牌的智能開關(guān)與智能插座、無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器等，網(wǎng)絡(luò)及電話線路的接入即可形成涵蓋家電、燈光等的綜合智能控制系統(tǒng)。

由上圖可以看到，智能網(wǎng)關(guān)與開關(guān)、插座及無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器之間是采用無(wú)線射頻(433.92MHz)方式，中間不需要添加任何信號(hào)線。

智能開關(guān)采用單火線連接方式，與使用普通機(jī)械開關(guān)的布線方式完全相同。外型參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)86型設(shè)計(jì)。按鍵機(jī)械式大翹板設(shè)計(jì)，操作手感良好，可手動(dòng)控制連接露負(fù)載，也可通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)或情景遙控器來(lái)控制。

關(guān)于紅外電器的控制則是采用無(wú)線轉(zhuǎn)紅外的方式，即先通過(guò)無(wú)線通訊穿越墻體，到達(dá)紅外電器所在的房間，再通過(guò)無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出相應(yīng)的紅外碼來(lái)控制紅外電器，比如電視、空調(diào)、DVD等。

本系統(tǒng)中智能網(wǎng)關(guān)或信息家電遙控器等的紅外控制均是以使用紅外碼學(xué)習(xí)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，控制器本身是沒有紅外編碼庫(kù)存在的，所以此種方式可學(xué)習(xí)不同種類的紅外遙控器編碼，即學(xué)即用、方便快捷。

智能網(wǎng)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和電話線路的接入，即可利用INTERNET網(wǎng)絡(luò)，在世界任何一部計(jì)算機(jī)上訪問(wèn)并瀏覽、控制智能網(wǎng)關(guān)，遠(yuǎn)程的操作界面和您在本地操作所看到的界面是一模一樣的。除此之外，使用手機(jī)、固定電話均可撥打家中的電話，接入智能網(wǎng)關(guān)后自動(dòng)啟動(dòng)語(yǔ)音系統(tǒng)，您只需按照語(yǔ)音提示就可以控制安防情況，也可以控制家電及燈光等。

二、產(chǎn)品的配置方案

按照三房?jī)蓮d的基本配置，我們可以采用以下方案：

使用本套方案，除安防探頭的接入及可視對(duì)講的需要，布設(shè)部分線路之外，家電控制、燈光及插座控制均采用無(wú)線控制。只需按要求正確安裝各個(gè)控制點(diǎn)，再通過(guò)無(wú)線對(duì)碼方式即可組成控制網(wǎng)絡(luò)，可以隨意更改控制方式或情景模式。

本方案的產(chǎn)品配置總造價(jià)（市場(chǎng)價(jià)）不超過(guò)2萬(wàn)元，對(duì)于中、高端用戶群來(lái)說(shuō)都是比較容易接受的。方便快捷的安裝方式，無(wú)須預(yù)布線，后期的維護(hù)和產(chǎn)品的擴(kuò)展都比較方便，所以越來(lái)越多的人開始接受智能家居。

三、產(chǎn)品的安裝與調(diào)試

A.開關(guān)的安裝與調(diào)試

智能開關(guān)采用的單火線連接方式，與現(xiàn)有的機(jī)械類開關(guān)是一樣的。外觀是按照86型設(shè)計(jì)，所以在整體安裝方面沒有特殊的要求，只要按照正常的布線即可。

智能開關(guān)屬于電子類產(chǎn)品，所以有別于普通機(jī)械開關(guān)，對(duì)負(fù)載的功率有嚴(yán)格的要求。另外在負(fù)載類型上區(qū)分為可調(diào)光型和不可調(diào)光型。在使用方案建立時(shí)就需要將開關(guān)的負(fù)載功率和負(fù)載類型等因素考慮進(jìn)去。

事實(shí)上只有純阻性負(fù)載才允許做調(diào)光型的負(fù)載，感性及容性負(fù)載因其燈具本身的特性限制，在沒有輔助設(shè)備的幫助下是不允許進(jìn)行調(diào)光的。

安裝時(shí)需要由專業(yè)電工或施工人員按照電工操作規(guī)范中的要求進(jìn)行專業(yè)安裝。安裝完畢并檢查線路無(wú)斷路或短路的情況下進(jìn)行上電調(diào)試，只要手動(dòng)可以正?？刂撇⑵溥B接的負(fù)載能得到有效的控制即可。

B.智能插座的安裝調(diào)試

智能插座的安裝需要將火線、零線及地線分別接入相應(yīng)的接線端口中，之后檢查線路中是否出現(xiàn)短路、斷路等問(wèn)題，確認(rèn)無(wú)誤后上電調(diào)試。插座面板上的控制鍵可以有效的控制插座孔內(nèi)的電源輸出即可。

bczn09.tif

C.智能網(wǎng)關(guān)的安裝與調(diào)試

智能網(wǎng)關(guān)的安裝需要連接由安防引入的安防信號(hào)線，由小區(qū)對(duì)講系統(tǒng)引入的對(duì)講信號(hào)線，LAN網(wǎng)絡(luò)等等。

bczn10.tif

B.智能插座的安裝調(diào)試

智能插座的安裝需要將火線、零線及地線分別接入相應(yīng)的接線端口中，之后檢查線路中是否出現(xiàn)短路、斷路等問(wèn)題，確認(rèn)無(wú)誤后上電調(diào)試。插座面板上的控制鍵可以有效的控制插座孔內(nèi)的電源輸出即可。

C.智能網(wǎng)關(guān)的安裝與調(diào)試

智能網(wǎng)關(guān)的安裝需要連接由安防引入的安防信號(hào)線，由小區(qū)對(duì)講系統(tǒng)引入的對(duì)講信號(hào)線，LAN網(wǎng)絡(luò)等等。

連接完成并檢查線路無(wú)問(wèn)題后，開始上電調(diào)試。

1）檢查對(duì)講系統(tǒng)的呼叫、對(duì)講及監(jiān)視是否正常。

2）檢查安防探頭的各個(gè)點(diǎn)是否可以正常觸發(fā)，端口是否可以正常檢測(cè)到探頭的觸發(fā)。

3）檢查網(wǎng)絡(luò)線路及電話線路是否暢通。

4）檢查電源電壓是否正常。

5）檢查智能網(wǎng)關(guān)軟件是否能正常啟動(dòng)；觸摸屏幕是否功能正常。

6）調(diào)試與智能開關(guān)或插座的對(duì)碼和控制是否正常。

7）撤布防遙控器的對(duì)碼與控制；設(shè)置安防防區(qū)中的內(nèi)容。

D.信息家電控制器的調(diào)試

按照產(chǎn)品使用說(shuō)明書中的方法，可將家庭中已有的紅外電器遙控器中的紅外碼學(xué)習(xí)到信息家電控制器中，并嘗試控制是否正常，以及測(cè)試遙控器在居室內(nèi)的控制范圍。

E.無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的調(diào)試

無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器的使用要根據(jù)實(shí)際的控制電器位置來(lái)決定。

選擇位置的原則是：要將轉(zhuǎn)發(fā)器的發(fā)射窗正對(duì)電器的紅外接收窗，選定位置后就近選擇或安裝一個(gè)220V的普通插座即可。

一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器可分別控制8個(gè)不同的紅外電器，針對(duì)家庭影院的控制更加方便有效。

四、應(yīng)用技術(shù)

1.信息家電控制器或無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器控制紅外電器的方案是通過(guò)紅外接收管接收被學(xué)習(xí)的遙控器所發(fā)射出的紅外信號(hào)，并把它解調(diào)后數(shù)字化存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器上，完成學(xué)習(xí)的過(guò)程。發(fā)射時(shí)再把數(shù)字信號(hào)還原后調(diào)制成合適的紅外載波并發(fā)射出去，從而達(dá)到完全仿真原有家電遙控器的功能。該方案相對(duì)比較復(fù)雜、技術(shù)含量較高，它在原理上幾乎可以學(xué)習(xí)所有的紅外遙控器，有非常大的靈活性。

國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上此類產(chǎn)品還不太多，波創(chuàng)的信息家電控制器在此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用上積累了大量的經(jīng)驗(yàn)并進(jìn)行了大量的技術(shù)創(chuàng)新，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性。另外，在此基礎(chǔ)上波創(chuàng)的信息家電控制器還增加了射頻發(fā)射功能。

2.產(chǎn)品使用的射頻方案是屬于模擬的，不同于GPRS、藍(lán)牙、802.11 B的數(shù)字方式。因?yàn)樗獋鬏數(shù)臄?shù)據(jù)量不大，在模擬的射頻存在調(diào)頻和調(diào)幅兩種調(diào)制模式即FSK和ASK, 前者的傳輸距離和抗干擾性比后者要好，但是成本相對(duì)較高，功耗也相對(duì)較大，一般對(duì)講機(jī)和無(wú)繩電話采用的都是這種方案。波創(chuàng)的遙控產(chǎn)品（特別是單火的開關(guān)）因?yàn)閷?duì)功耗要求特別高，所以選用ASK方案。波創(chuàng)所使用的射頻方案屬于超外差，它不同于超載聲。前者的接收靈敏度和抗干擾性要比后者好。使用的頻率值是433.92MHz，相關(guān)產(chǎn)品的身份ID識(shí)別碼是采用24位編碼方式，大大降低了產(chǎn)品的相互控制影響力。

3.電話控制器在技術(shù)方案中分為三個(gè)部分，第一個(gè)部分是語(yǔ)音播放部分，它采用的是ISD的語(yǔ)音芯片。第二個(gè)部分主要是處理電話信號(hào)，比如電話的摘機(jī)、掛機(jī)、電話的振鈴檢測(cè)、忙音檢測(cè)、DTMF按鍵檢測(cè)等，此部分波創(chuàng)嚴(yán)格按照國(guó)標(biāo)的相關(guān)規(guī)定來(lái)確保它的可靠性。第三個(gè)部分主要是處理無(wú)線和紅外的學(xué)習(xí)和發(fā)射，它的方案與信息家電控制器的方案是基本相同的。

4.智能網(wǎng)關(guān)的方案是以PC做為核心處理部分，加上一些外掛的設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)關(guān)的功能。PC的處理能力一般比較強(qiáng)，也都有多任務(wù)的操作系統(tǒng)，軟件的可移植性也比較好，但是它同樣有很大的局限性：

■PC不是專用的家庭智能化設(shè)備，相對(duì)操作比較復(fù)雜，有很大的操作局限性。

■PC一般功耗比較大，不能長(zhǎng)期從事不間斷工作。

■PC易受病毒或其它惡意軟件的攻擊，系統(tǒng)的穩(wěn)定性不夠。

■成本相對(duì)比較高。

基于嵌入式系統(tǒng)的解決方案也在近幾年剛剛興起，目前已經(jīng)大量應(yīng)用于掌上電腦、手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)字電視、汽車電子等很多方面。它與以前基于單片機(jī)的系統(tǒng)比較，有極大的性能提升，主要表現(xiàn)在：

■處理能力大大增強(qiáng)，毫不遜色于普通PC，但是功耗卻和單片機(jī)相差無(wú)幾。

■根據(jù)系統(tǒng)定制的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)具有更好的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，它不像Windows那樣龐大臃腫，而是根據(jù)硬件量身定做，其效率和穩(wěn)定性更高。

■通過(guò)操作系統(tǒng)合理的配置資源，使該方案能夠多任務(wù)分時(shí)工作，最大限度的發(fā)揮處理器的性能。

■應(yīng)用軟件的編寫具有硬件無(wú)關(guān)性，可以很方便的移植和擴(kuò)展。

■一般只采用一顆主芯片，系統(tǒng)架構(gòu)更加清晰明了。

波創(chuàng)的家庭智能網(wǎng)關(guān)采用的就是該方案，主要電路如下圖：

其優(yōu)點(diǎn)如下：

■運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠

（1）主處理器高度集成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、信號(hào)穩(wěn)定；

（2）采用6層高頻板工藝，高速線路采用等長(zhǎng)設(shè)計(jì)，雙路時(shí)鐘輸入，拒絕一切干擾；

（3）操作系統(tǒng)采用開源的Linux操作系統(tǒng)，安全、穩(wěn)定；

（4）采用雙電源熱備份設(shè)計(jì)，主用電源為ATX電源，備用電源為帶充電電路的鋰電池；

（5）正常情況下，主用電源為系統(tǒng)供電（包括后備電源充電），鋰電池處于待命狀態(tài)并進(jìn)行必要的充電；

（6）在主用電源失效的情況下備用電源自動(dòng)啟用，主用電源恢復(fù)正常后再切換回主用電源，二者之間的切換做到無(wú)縫，即二者的切換不會(huì)影響到相關(guān)軟硬件系統(tǒng)正在進(jìn)行的工作；

（7）備用系統(tǒng)電源能持續(xù)工作3小時(shí)以上，待機(jī)24小時(shí)以上。

■高效低耗

其主處理器采用主頻高達(dá)200MHZ的韓國(guó)三星公司的S3C2410（ARM9內(nèi)核）高效低耗處理器（該處理器主要用于手持設(shè)備，其功耗之低可想而知），再配備上海量（相對(duì)于傳統(tǒng)的基于51單片機(jī)的解決方案）的64MFlash和64MSDRAM，可以輕松處理TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧、音視頻處理和一些復(fù)雜的桌面應(yīng)用（如Word, Excel, 圖片查看程序，郵件客戶端和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器），這些是根本無(wú)法想象的，具有不可比性。

■人機(jī)交互界面友好

采用帶背光和觸摸屏接口的320240 STN彩屏，色彩達(dá)到64K色，并配有快捷按鍵，所有人機(jī)交互界面均采用純圖形，美觀大方。

■系統(tǒng)可擴(kuò)展性強(qiáng)

硬件接口豐富，這些接口包括：

——10M以太網(wǎng)絡(luò)IC及其接口1個(gè)

——LCD接口

——觸摸屏接口

——人機(jī)交互鍵盤

——串口：485接口1個(gè)（用于接485設(shè)備），232接口1個(gè)

——LED指示燈4個(gè)

——I2S接口，引出Microphone和立體聲Speaker

——USB Host和Device接口各一個(gè)，可用于連接U盤，數(shù)碼相機(jī)和攝像頭等USB設(shè)備

——SD存儲(chǔ)卡接口

——JTAG，采用20針接口，方便系統(tǒng)級(jí)調(diào)試

——其他未使用CPU口線，統(tǒng)一引出，以備將來(lái)系統(tǒng)擴(kuò)展操作系統(tǒng)采用開源的Linux操作系統(tǒng)，開發(fā)資源豐富，軟件上提供一套標(biāo)準(zhǔn)通用的API二次開發(fā)接口，可移植性強(qiáng)。

■系統(tǒng)升級(jí)方便

系統(tǒng)的所有軟件包括啟動(dòng)代碼、操作系統(tǒng)內(nèi)核、系統(tǒng)文件、應(yīng)用程序均基于文件系統(tǒng)，在目標(biāo)機(jī)中以文件的形式存在，均可單獨(dú)升級(jí)，而且是在線升級(jí)（通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)或USB接口或串口），給產(chǎn)品的后續(xù)升級(jí)維護(hù)提供了很大的方便，這些是傳統(tǒng)的基于51單片機(jī)的解決方案所無(wú)法做到的，具有不可比性。

■連接INTERNET即可實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)頁(yè)瀏覽功能。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)也可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器或個(gè)人網(wǎng)絡(luò)登陸智能網(wǎng)關(guān)瀏覽和控制網(wǎng)關(guān)。

五、工程總結(jié)

■主體控制部分均無(wú)需布線，有效減輕前期的布線工作量及方案設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。

■方便調(diào)試及維護(hù)。

■安裝符合標(biāo)準(zhǔn)化，安裝便捷。

■智能網(wǎng)關(guān)、智能開關(guān)、無(wú)線紅外轉(zhuǎn)發(fā)器、信息家電控制器等模塊化處理，組網(wǎng)方便，可做任意的組合搭配使用，可任意設(shè)置使用場(chǎng)景。

■施工成品相比同類型產(chǎn)品具有高性價(jià)比。

■控制穩(wěn)定，同型號(hào)產(chǎn)品相互之間不會(huì)產(chǎn)生干擾等現(xiàn)象。

“誠(chéng)信、創(chuàng)新、卓越”的企業(yè)精神，在每一位波創(chuàng)員工的行動(dòng)上得到了最好的體現(xiàn)，也激勵(lì)著每一位波創(chuàng)員工繼續(xù)誠(chéng)信服務(wù)社會(huì)，銳意技術(shù)創(chuàng)新，在面向未來(lái)的社會(huì)信息化浪潮中追求卓越的貢獻(xiàn)。在今天這個(gè)以“高科技”著稱的時(shí)代，生活本應(yīng)以高科技為指引、人文為向?qū)?。在高科技面前，波?chuàng)將不斷努力，傾力創(chuàng)建小康生活新標(biāo)準(zhǔn)，共創(chuàng)人類美好的家居新生活。

注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文