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智能家居系统开发框架

智能家居系统开发框架

版本号:V0.1

版本历史:

V0.1,2016/5/15,beep_,初步规划智能家居系统框架并对部分内容予以说明。

 

一、智能家居系统内部划分

(1)按系统划分

家电控制系统(冰箱、电视、空调)

灯光控制系统(灯、窗帘)

家庭安防系统(门、窗、火灾、漏水、漏电、漏气、入侵、摄像)

家庭娱乐系统(灯光、音响、电视)

家庭检测系统(温度、湿度、过敏气体)

老人看护系统、室内定位系统等 

(2)按场景划分

智能厨房(漏水检测、漏电检测、漏气报警、火灾报警、油烟检测)

智能卧室(湿度检测、温度检测、灯光控制、红外入侵、窗帘控制、空调控制)

智能客厅(电视机与音响控制、入侵检测、灯光控制、湿度检测、温度检测、家庭影院)

智能餐厅(灯光、音响)

走道(天气、门窗显示、家电显示)

(3)按设备划分

 A、智能家电

     B、信号采集设备

        光照、火焰、烟雾、侵水、CO检测、温度、湿度、过敏气体、门窗开关状态、

        红外检测、录像

     C、控制型设备

        开关设备:绝多数继电器控制的设备、电磁阀控制设备。

        指示设备:指示某信号量具体值或某设备运行状态。

        电机设备:控制对象由电机驱动,如窗帘。

        接口设备:传统家电与智能家居系统之间的控制接口。(ZigBee-红外)。

        其他驱动设备:LED驱动、摄像头。

 D、控制和采集设备

    内部集成控制型设备和信号采集设备于一体。

    带电量检测的智能插座、用水量统计的水阀。

     E、网关和控制中心

二、组网方案

1、ZigBee拓扑结构

点对点传播:

星型拓扑方式:适用于普通家庭应用

网型拓扑方式:带路由器、节点数量最多、任意穿墙

2、相关标准:

ZigBee Profile:   0104,ZigBee专门为智能家居制定的应用规范 

                  自定义Profile

Arduino:  是否使用或参考开源硬件设计

相关行业标准:

3、网关设计

      ZigBee<>WIFI<>以太网

4、平台及服务器

   独立开发平台:

   接入华为、易联科等企业平台

   微信、QQ硬件等。

   其他平台的API接入。

三、供电系统

电池供电:低功耗设计、电池电量检测系统

220V交流供电:开关电源设计

DC5V、DC12V、DC24V供电:购买模块

无源系统:利用相关物理原理产生微弱电流、无源开关、RF.

四、信号量与控制量

1、信号量

光照强度、温度、湿度、门磁、窗磁、火焰|烟雾检测、CO检测、漏水检测、红外信号、

用电量、用水量、设备运行状态、视频、音频

2、控制量

家电、灯光、窗帘驱动、水阀、插座

3、显示量

触摸屏、语音、报警

4、紧急信号量

    漏水、漏气、火灾

五、核心组件

    1、ZigBee转红外控制器

    目前只有部分家电支持蓝牙或WIFI功能,绝大多数家电采用红外控制和按键控制,

对于采用红外控制的家电,可以设计一款ZigBee转红外的控制器,可将部分家电纳入

到智能家居系统中。

硬件需求:CC2530内部集成红外控制器,电路简单。

难点:对码学习。

2、智能插座

        具有开关、定时、用电量统计功能于一体的插座,适应于手动控制的家电。

     硬件设计:专用的电量统计芯片,AC-DC电源、继电器

3、智能水阀

   具有自动开关、用水量统计功能于一体的水阀。

硬件设计:水量传感器、人体检测传感器、电磁阀

备注:水量传感器以脉冲计数,每流过1L水,脉冲次数约为常数。

4、智能网关

       实现WIFI、ZigBee、以太网之间的转换。

    5、传感器设备

       采集智能家居系统的信号量的节点设备,独立节点,除传感器外无其他装置。

6、紧急信号量设备

   实现家居安防系统,并带有自动报警装置,如火灾报警。

7、窗帘控制器、

       电机驱动窗帘控制。

8、照明控制系统

   LED照明控制系统。

9、智能控制中心

       硬件采用服务器架构,相关功能的软件实现。

*10、交互设备

   随处可见的触摸屏、语音、按键等输入设备。

   随处可见的显示屏、语音、报警等输出设备,如火灾警铃、温湿度显示、天气等。

六、开发目标

基本设计:按照设备类型开发软、硬件

信号量采集:室内温湿度多少?各个家电的用电量多少?

控制量控制:窗帘打开、关闭,电视开关。

高级设计:按照系统或场景实现功能(服务器程序)

多个设备之间系统级合作实现一个功能。

如:夏季晚上开启家庭影院模式 就需要有窗磁检测、灯光控制、空调、电视、温湿度检

测等多个设备。

七、软、硬件开发条件

硬件开发:

CC2530、STM32芯片、ARM平台、LED驱动电源、传感器、电机及驱动电路、开关电

源、电磁阀等

MDK5.1,IAR、GCC等

客户端开发:

JAVA、HTML5

服务器开发:

LINUX,C、QT等

八、项目预算与工程管理

   项目预算:

   1、用于购买芯片、传感器、电机、电磁阀等器件及PCB制版费用。

   2、服务器或平台开发的软、硬件费用

   3、其他费用

   工程管理:

   敏捷开发模型。

 


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