智能電網(wǎng)中智能家居終端的設計

摘要 針對智能小區(qū)家庭中智能家居終端的特點和功能進行了闡述，研究并提出了一款基于ARM芯片并以Linux為操作系統(tǒng)智能家居終端的設計方案和軟硬件模型，理論上實現(xiàn)了智能家居終端的基本功能，為今后開發(fā)此類產(chǎn)品提供了一個思路方法。
關(guān)鍵詞 智能家居終端；嵌入式：通信

所謂智能電網(wǎng)，就是指通過新技術(shù)能形成業(yè)務流、信息流、能量流之間雙向互動的未來電網(wǎng)，也叫“聰明電網(wǎng)”。與傳統(tǒng)電網(wǎng)比，智能電網(wǎng)孕育著更大的市場空間。智能電網(wǎng)是技術(shù)密集、資金密集集合體，將會帶動新能源、信息、傳感器等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，具有很強的技術(shù)輻射性和經(jīng)濟帶動性。而智能家居系統(tǒng)就是其中顯著的一個方面，智能家居系統(tǒng)的核心設備是智能家居終端，通過它實現(xiàn)系統(tǒng)信息的采集、信息輸出、集中控制、遠程控制、聯(lián)動控制等功能。

1 智能家居平臺系統(tǒng)的技術(shù)特點
智能家庭網(wǎng)絡隨著集成技術(shù)、通信技術(shù)、互操作能力和布線標準的實現(xiàn)而不斷改進，它涉及到對家庭網(wǎng)絡內(nèi)所有的智能和非智能電器、設備和系統(tǒng)的操作、管理以及集成技術(shù)的應用。
(1)家居智能平臺系統(tǒng)的組成。
通過智能家庭網(wǎng)關(guān)、智能家居終端、具有采集電量和功率功能的插座及其系統(tǒng)軟件建立家居智能平臺系統(tǒng)。智能家庭網(wǎng)關(guān)是智能家庭局域網(wǎng)的核心部分，主要完成家庭內(nèi)部網(wǎng)絡各種不同通信協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和發(fā)送。
用計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)，智能家居終端將家庭智能化的幾乎所有功能集成起來，使智能家居建立在一個統(tǒng)一的平臺上。首先，實現(xiàn)家庭內(nèi)部網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)交換，其次還要保證能夠識別通過網(wǎng)絡傳輸?shù)闹噶钍欠窈戏?，因此智能家居終端既是家庭信息的交通樞紐，又是信息化家庭的保護神。
(2)通過通信模塊和通信協(xié)議實現(xiàn)與家電的互聯(lián)。
為實現(xiàn)家電的控制和相關(guān)信息的采集，系統(tǒng)平臺通過通信模塊并按照特定的通訊協(xié)議借助串口發(fā)送和接收碼流，從而實現(xiàn)家電的控制和信息采集。
(3)硬件中嵌入式系統(tǒng)的應用。
隨著功能的不斷增加、性能的不斷提升，對處理能力和速度提出了更高的要求，所以具有高性能的嵌入式芯片系統(tǒng)將應用到智能家居終端中去。

2 智能家居平臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
智能家居平臺系統(tǒng)的物理框圖如圖1所示。

3 智能家居終端的功能
智能家居終端的功能包括如下幾個方面：
(1)家電控制。家電控制是智能家居終端的主要功能，代表著家庭智能化的發(fā)展方向，通過無線通信方式對家庭的用電設備進行控制。
(2)用電信息采集和分析。采集家電的用電量、功率、電壓和電流等一些用電數(shù)據(jù)，并以表格或者圖表的形式展示出來，為用戶分析家庭的用電情況，從而指導用戶進行合理用電。
(3)家庭安防。安全是居民對智能家居的首要要求，所以家庭安防成為智能家居的重要組成部分。包括家庭安防報警、門窗磁報警、燃氣泄露報警、火災煙霧報警、緊急求助報警等。當智能家居終端處于布防狀態(tài)時，一但紅外探頭探測到家中有人走動，就會自動報警，同時將報警信息報到物業(yè)管理中心，還可以將報警信息發(fā)到主人的手機或其他移動終端上。
(4)視頻通話。智能家居終端上集成了可視對講功能，可實現(xiàn)終端之間的視頻通話功能。
(5)便民信息服務。物業(yè)管理中心與智能家居終端聯(lián)網(wǎng)，對住戶發(fā)布一些小區(qū)信息和小區(qū)周邊的一些便民服務信息，從而為住戶提供生活方便。
(6)增值服務。通過智能家居終端可以實現(xiàn)網(wǎng)上購物，視頻點播等增值服務。

4 智能家居終端的硬件設計
智能家居終端的微處理器采用S3C2440A，是三星公司推出的16／32位RISC微處理器，它為手持設備和一般類型應用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。S3C2440A采用了ARM920t的內(nèi)核，0．13μm的CMOS標準宏單元和存儲器單元。它采用AMBA的總線架構(gòu)。 ARM920t實現(xiàn)了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結(jié)構(gòu)。這一結(jié)構(gòu)具有獨立的16 kB指令Cache和16 kB數(shù)據(jù)Cache。
作為智能家居的控制中心，智能家居終端除了具有網(wǎng)絡RJ-45接口、PSTN接口、RS-485接口、無線傳輸模塊接口外，還應該提供音頻視頻接口、報警傳感器接口、HUB接口、RS-232接口等。這些接口可以實現(xiàn)音視頻的編解碼轉(zhuǎn)換，指令的傳輸接收以及與PC機的結(jié)合等功能。