小家电的智能生产系统

小家电的智能生产系统（通用9篇）

小家电的智能生产系统 篇1

1 整体方案设计

智能家电控制系统由多个模块构成, 其中主要涉及到家庭网关、各类传感器模块、无线路由器、RFID模块等, 具体如图1所示。

对于整个系统而言家庭网关是最为核心的部分, 可视作是整个系统的“大脑”, 在系统运作过程中家庭网关起到了总体控制的作用, 因此它承载了较多的任务。在数据信息采集的过程中要保证家庭网关能够匹配各种协议通信方式来对节点信息进行收集, 同时可传输以上数据信息并进行自动化分析, 在获取分析结果后做出合理的指示。通过这些指示将所对应的网络及总线传递于相关节点模块, 然后节点模块根据命令要求来执行功能, 基于家庭网关实现了用户与系统的交互以及系统可根据用户要求实现相关功能。各类传感器模块主要是对电气开关、电量、温度情况进行采集并利用各个节点对智能家电设备进行操控, 需要注意的是由于部分低压侧相关用电设备并不具备智能接口, 因此无法对其进行远程控制, 那么为了让这些设备能够被自动化操控则需要将其置入家庭自动化网络当中, 一般可对低压用电设备进行改造, 将智能控制接口植入其中使其具备自动化开关或者在低压设备上置入通信控制开关, 此通信控制开关可由集中控制器进行操控而对设备电源进行控制。当然不同厂家生产的智能化家电在通信协议方面必然存在一定差异, 为了让这些家电均可在同一环境下应用就需要置入通信接口装换模块, 让这些设备均可接入于家庭自动化网络当中。在智能家电系统实际应用过程中节点网络发挥了“枢纽作用”, 它将设备与网络连接成了一个整体, 保证了系统当中所有设备的正常通信, 使相关设备可得到真正意义上的智能控制。另外借助服务器可对相关信息数据进行整合, 传导并让用户可通过网络对智能家电进行控制。

2 系统通信方式筛选

通信方式的有效筛选是实现智能家电控制系统的重要一环, 目前市面上通信方式较多并且较为复杂, 而无线通信则受到了各大厂商的追捧。无线通信良好的移动性以及拓展性使其成为了智能家电首选的通信方式。在通信协议方面需要结合数据吞吐量的大小来筛选合适的协议, 一般情况下控制命令、查询状态以及检测数据并不需要太大的数据吞吐量, 那么可利用红外、SWSN协议等进行通信, 综合考量SWSN协议与智能家电控制系统匹配程度较高, 无论是在经济成本还是功耗上都具有一定优势, 并且能够满足系统数据传输的需求。外部通信即可采用有线通信也可利用无线WIFI以及GPRS, 但考虑到内部通信已经选取了无线通信, 因此外部通信则采用WIFI进行, 同时附带GPRS通信, 以此来保证用户在无WIFI环境下可与系统进行有效交互并对系统进行控制。

3 嵌入式系统要求

对于智能家电控制系统而言需要置入嵌入式系统, 这样不仅可以降低开发成本, 同时也能够让系统的兼容性得到保证。而对于嵌入式系统来说CPU筛选时则需要考虑到功耗、性能以及成本之间的平衡, 尽可能保证功能模块可集成于芯片并让系统得到简化, 使系统覆盖面得到控制。嵌入式系统需具备较强的专业性, 它与普通PC系统还是存在着较大差异, 它对任务具有针对性, 因此嵌入式系统应当具备裁剪性能, 当然这并不意味着嵌入式系统在功能上就要“缩水”, 反而系统应该具备共享、并发、虚拟等特点并具备一定的网络性能。另外嵌入式系统的最显著特点即为开源性, 这方便于系统的实际开发与改良。

4 相关技术分析

上文提到在智能家电控制系统当中以SWSN协议来实现数据传输, SWSN网络主要分为三个层级即应用层、网络层以及物理层。其中应用层主要是为用户提供开发环境, 该层级可实现用户命令处理、信息数据采集以及网络设备管理, 其中又包含了应用层管理以及服务数据管理。网络层由数据服务管理、网络层管理以及网络安全管理构成, 通过三个模块的共同作用从而实现网络构建、参数管理以及节点加入、地址管理等, 并保证数据信息在通信过程中处于安全状态。物理层是由射频接口与BSP构成, 其中BSP可视为SWSN的工具模块, 保证了射频层与网络层之间相互连接。BSP当中还存在着一定数量的预留接口, 从而实现处理节点连接。当然实现SWSN还需要外围设备支持, 因此需要引入LEDS、KEYS等引脚定义。SWSN网络协议以帧格式进行数据收发操作, 从而实现无线数据传输, 硬件则包括射频收发芯片以及微控制器。

5 结语

在互联网的深入发展下智能家居空间将不断扩充, 而智能家电控制系统也将逐渐普及化, 在系统构建过程中应当充分利用到嵌入式系统及各类网关、节点从而构建出一个体系, 以数据信息交互的方式让系统可结合用户命令发出相应的功能从而为用户带来个性化服务。

摘要：目前物联网已经进入了高速发展状态, 再加上移动通信网络水平的不断提升以及智能终端设备的更新换代为智能家电提供了一个良好的发展平台, 这也就引出了智能家电控制系统。利用智能家电控制系统可对家电进行远程控制, 在提升家电设备应用效率的情况下同时也能保证相关设备的安全性并为用户带来个性化服务。本文对智能家电控制系统的设计进行了分析, 并提出了相关观点, 供以参考。

关键词：智能家电,控制系统,SWSN

参考文献

小家电的智能生产系统 篇2

【关键词】WIFI；嵌入式Web 服务器；智能家电；温度传感器；http；蓝牙

1.基于嵌入式WEB技术的智能家电监控系统概述

随着物质条件改善，人们不断追求高品质的生活方式，对家居自动化的要求也日益提高，传统有线智能家居已逐渐不能适应新形势下的需求。安装简单、自动组网、调试迅速等是未来智能家居发展的必备特点，WLAN作为新一代无线智能家居符合现代生活快节奏、高效率的基本需求。基于智能家电无线传输和控制的需求，嵌入式远程采集和控制设备，以逐步应用到新一代智能家电设备中。结合不断发展的随着物联网和云技术，智能家电将给人们的生活带来方便快捷的服务体验，具有关阔的发展空间和市场前景[1]。

以网络为基础的智能家电监控系统是新一代智能家电系统发展的主流，而随着计算机网络技术和物联网技术的进步，基于嵌入式WEB的网络智能家电系统逐渐得到了人们的广泛关注[2]，其主要原理是：智能家电系统采用嵌入式实时操作系统，内置嵌入式WEB服务器，将采集到的家电信息，传送到内置的WEB服务器。用户可以直接通过浏览器查看WEB服务器上的家电状态信息，授权用户还可以根据需求对家电设置控制信息。本文所述的智能家电监控系统的原理图如图1所示。

图 1 嵌入智能家电监控系统

嵌入式WEB服务器是整个监控系统的核心，有硬件和软件两个部分，详细结构将在下文分别介绍。

2.嵌入式智能家电监控系统的硬件结构

嵌入式智能家电监控系统的硬件结构如图2所示。其主要由CPU芯片、Flash芯片、SDRAM内存、EEROM（M24C02）、无线WIFI和带蓝牙控制的灯具组成。其中CPU采用意法半导体公司的STM32F103ZET6，STM32系芯片采用列基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核。蓝牙CSR的CSR8811无线芯片，WIFI采用CSR6030无线芯片。

其中蓝牙设备之间采用蓝牙协议进行无线通信；CSR6030与无线AP相连接入以太网， CSR6030与CPU采用CSPI协议于SDIO接口通信；EERPOM和温度传感器使用IIC总线通信，空调模块与主嵌入式CPU模块采用UART通信。其中存储管理模块的主要功能分两部分，第一是将用户设置的进行权限控制参数写入EEROM，方便用户管理。第二记录用户设置的设备参数，方便设备控制。

图 2 嵌入式智能家电监控系统的硬件结构

3.嵌入式智能家电监控系统的软件

嵌入式智能家电监控系统的软件设计与实现是本系统实现的重点，分为嵌入式操作系统与应用软件两大部分。

3.1嵌入式操作系统

嵌入式操作系统是支持嵌入式系统应用的操作系统软件，是在系统实时性、硬件相关性、软件固态化等方面有着突出特点的专用操作系统。本系统采用嵌入式Free RTOS操作系统。Free RTOS是一个迷你操作系统内核的小型嵌入式系统。作为一个轻量级的操作系统，功能包括：任务管理、时间管理、信号量、消息队列、内存管理、记录功能等，可基本满足较小系统的需要[3]。Free RTOS操作系统是完全免费的、具有源码公开、可移植、可裁减、调度策略灵活的操作系统，方便地移植和裁剪适用于智能家电领域。

3.2智能家电系统软件设计实现

图3 嵌入式 WEB 服务器的软件整体架构

嵌入式智能家电监控系统的嵌入式 WEB 服务器的软件整体架构如图3所示。其主要由BSP 驱动层、HAL硬件接口抽象层、 WIFI 协议栈、蓝牙协议栈、和应用程序组成。其中应用部分嵌入式WEB是本文的应用的重点。蓝牙主要用于传输和控制蓝牙等的状态，并与主CPU模块上的蓝牙通信。应用程序部分，实现主CPU模块上的WIFI模块接收到的用户控制命令或信息转发给蓝牙模块或本地应用模块，同时调用WIFI、TCP/IP的接口将蓝牙采集到的数据和本地采集的数据打包传输给客户端。本文具体实例微蓝牙采集和控制灯的状态；本地应用模块为空调参数采集控制模块和温度传感器。

3.2.1嵌入式web服务器的设计

嵌入式Web 服务器运行的目标系统大多是各类专用设备，内存资源和存储器资源非常有限，它通常作为一种监控、管理手段去控制和配置各种电子设备，实现设备的智能化和信息化。

嵌入式Web服务器的研究和应用意义是重大的。它为我们管理、控制和监测各种各样设备提供了一个很好的途径。可以应用与资源的资源有限的嵌入式系统，为其提供用户界面，并通过Internet连接到广域网，使远程访问成为现实。

嵌入式 Web 服务器有httpd、Boa 和thttpd 等，其中httpd 最小，代码量小，功能简单，但不支持CGI[4]；智能家电控制系统采用开源的CGI源码，并做相应的裁剪。与系统的TCP/IP的接口结合，实现HTTP SERVER功能，实现嵌入式WEB功能，其结构图5所示。

裁剪的CGI处理程序主要实现的接口的功能，打包属于应用数据的动态WEB页面数据，并调用TCP/IP的接口发送；对接收到的http协议数据进行解析，并调用对应的模块接口，完成数据的存储，控制等功能。

图4 嵌入式 WEB 服务器的wifi软件结构图

图5 嵌入式 WEB 服务器应用框图

3.2.2嵌入式web服务器的实现

本系统在监控端使用浏览器对家电进行远程监控，浏览器的运行不受平台限制，与嵌入式WEB服务器所运行的分离，浏览远程监控时不需要特意开发第三方软件，可跨平台使用。使用本系统在监控端web的界面实例如图6所示。

图 6 监控端浏览视频界面

4.结束语

本文介绍了一个基于嵌入式WEB技术的智能家电系统的设计与实现，本系统的主要特点在于：服务器的设计基于嵌入式WEB技术；支持动态IP，可以直接连入以太网，能为智能家电的发展提供强有力的技术支持。相信随着无联网和云技术的不断发展，基于嵌入式WEB在智能家电系统必将有良好的发展前景。

【参考文献】

[1]市场细分化促智能家居行业成熟[D].物联网在线，2010.

[2]王崇泉.嵌入式WEB服务器[D].浙江大学，2005.

[3]基于ATmega单片机RTOS的双波长激光治疗仪控制系统研究[D].天津大学，2012.

小家电的智能生产系统 篇3

互联网的迅猛发展使得我国上网人数显著增加, 手机、笔记本等上网终端的使用率迅速攀升, 其中手机增长率约为98.3%[2]。近年来, 智能手机的出现更是掀起了手机热的狂潮。据资料显示, 搭载“Android操作系统”的智能机以其系统开源、资源丰富、扩展性强等优势在2012年获得75.9%的关注度, 成为用户关注的绝对主流。Android操作系统已经占据了市场的主要份额[3], 本文考虑Android操作系统应用的广泛性, 并结合当前智能家电控制系统的发展趋势和系统的实际应用情况, 在面向大众用户需求的基础上, 以Android操作系统为远程终端控制平台, 设计了家庭内部智能控制主机——中控中心和无线红外网关搭建了一套操作简单、可靠实用、控制灵活、安装方便、性价比高的通用型智能家电控制系统。

1 系统整体设计方案

本文设计的通用型智能家电控制系统主要包括Android客户端的控制软件开发和中控中心、无线红外网关硬件设计。整个系统由5部分组成:手持终端设备 (Android操作系统) 、无线域名解析服务器、中控中心、无线红外网关和家电设备。系统总体设计方案结构示意图如图1所示。

该系统不仅可以实现局域网内家电设备的智能化控制, 并且能实现远程智能化控制。Android客户端安装控制程序以后, 可以通过触屏和用户进行交互。当用户通过Android客户端发出一个或多个控制信号时, 无线域名解析服务器通过Wi Fi无线网络或Internet网接收来自客户端的控制命令, 经由它进行动态域名解析, 然后将用户控制请求通过TCP/IP协议发送给中控中心, 中控中心完成家庭内部网与外部网络的连接, 它将接收到的来自家庭外部网络的数据包格式转换成串口数据传送到主控制器, 由主控制器对接收到的数据进行分析和处理, 最后通过433 MHz无线收发模块将处理后的数据向对应的分控节点发出, 各分控节点接收到无线通信数据后, 由其内部处理中心对数据进行处理, 使家电设备执行相应的控制动作。

2 系统实现

2.1 中控中心硬件设计

中控中心是家电控制系统的核心部分, 实现接收来自外部网络的远程控制信号并控制家庭内部家电设备的功能, 是家庭内部与外部网络连接的枢纽[4]。它主要由微控制器、以太网接口电路、时钟电路、网络转串口电路、433 MHz无线收发电路和电源电路组成。微控制器使用宏晶科技推出的新一代具有超强抗干扰能力、高速、低功耗的增强型8051单片机STC90C58AD为核心处理芯片, 中控中心的电路原理图设计如图2所示。

其中, HR911105A以太网接口电路和网络转串口电路实现了网络通信, 无线域名解析服务器通过网线连接至中控中心的以太网接口, 实现了外网和家庭内网的连接。当服务器接收到控制信号时, 经由以太网接口传送给网口转串口模块, 将网络数据转换成串口数据, 进行通过串口传送给中控中心的核心处理器, 由它对数据分析和处理后, 向外发出控制命令来控制对应的家电设备。时钟电路采用DS1302芯片, 采用SPI三线接口与CPU进行同步通信。实时时钟可提供秒、分、时、日、星期、月和年, 使时间和定时器功能更加精准。无线收发电路采用的SI4432是由Silicon Labs公司推出的集成度高、低功耗、多频段的EZRadio PRO系列无线收发芯片, 本文设计中采用433 MHz实现家庭内部的无线通信, 完成对家电设备的控制及家庭环境的信息采集。它的接收灵敏度达到-120 d B, 可提供极佳的链路质量, 设计良好时收发距离最远可达2 km, 其较强的穿透能力, 使整个系统的控制更加快速、灵活、准确、有效。此外, 电路设计中还附带有板载蜂鸣器、LED信号提示灯等。

通过软件编程, 中控中心可实现基于433 MHz的无线自组网和无线通信数据加密等功能, 使家电设备入网、出网时, 中控中心组网不会冲突、不会相互影响;让用户的家庭通信数据更加安全, 不会被其他用户解析和破坏。

中控中心的程序流程图如图3所示。设备上电后, 首先进行串口初始化, 然后从E2PROM中读取系统的配置信息, 获取服务密码, 检测是否有来自外部网络的通信数据, 判断是否要进入通信状态, 如果是, 再判断是否符合TCP通信协议格式的数据包, 验证通过后进行输入密码的校验, 正确则接收数据, 否则再次输入并验证。接下来检测是否有控制命令要发出, 有则发送无线通信数据包, 否则检测是否要接收无线通信数据, 若是则接收, 否则返回再进行判断。

2.2 无线红外网关设计

家庭中的空调、电视机、DVD、机顶盒等家电设备都采用红外遥控器控制, 但由于各个公司生产的红外编/解码芯片采用的编/解码方式和脉宽周期不同, 导致了市场上的各类遥控器的功能互不兼容, 这给人们的使用带来了诸多不便[3]。无线红外网关可对各种红外遥控信号学习并存储, 实现对红外遥控家电的统一控制。内部433 MHz无线收发电路使其能加入到家庭内部无线自组网, 最终实现远程智能化统一控制。无线红外网关电路设计原理图如图4所示。主要由微控制器、红外接收电路、红外发射电路、数据存储电路、433 MHz无线收发电路和电源电路组成。无线红外网关在加入到整个家电控制系统中前, 首先要完成对家庭中各种红外遥控器的红外编码的学习和存储。红外接收电路完成红外编码的学习功能, 采用红外一体化接收头HS0038。此芯片可对接收到红外信号进行放大, 检波、整形并解调出红外遥控编码, 最终得到TTL电平, 由外部中断口输入到单片机, 通过上升沿和下降沿两个边沿触发中断来控制定时器的开与关, 从而记录高低电平的脉冲宽度值存储到存储器中[5]。红外发射电路实现向外发射红外控制信号的功能。无线红外网关通过433 MHz无线自组网接收到由中控中心发来的无线通信数据后, 由微处理器对其进行分析和处理, 解析是哪个家电设备的控制命令, 然后从存储器中取出对应的遥控编码信号, 同时, 单片机定时器产生38 k Hz的载波信号, 将遥控编码信号调制到载波上经三极管放大后, 驱动红外发射二极管向外发射红外信号。

无线红外网关的工作流程如图5所示。设备上电后, 系统初始化, 判定该设备是否要加入到家庭内部433 MHz无线自组网, 当无线红外网关接收到来自中控中心的无线通信数据后, 由处理中心对数据进行分析和处理, 解析出是哪个设备的控制命令, 再从存储器中取出学习到的对应设备的红外遥控编码, 产生38 k Hz载波并把编码调制到载波上, 经放大后由红外发射二极管向外发射红外信号, 控制家电设备。

3 Android客户端软件设计

Android客户端控制软件以Android操作系统作为开发平台, 采用Java面向对象语言开发设计, 使用SQLite数据库开发管理程序负责数据的存储。系统控制软件设计分为视频监控模块、系统设置模块、设备管理模块、房间管理模块和情景模式设置模块这5部分。An⁃droid客户端家电控制系统控制软件设计图如图6所示。

应用程序安装在Android手机并运行后, 主界面如图7所示。用户通过触屏对各模块进行设置和管理。视频管理主要实现对家庭状态的监控, 用户可随时随地查看家中的状态;在“所有设备”管理中可以管理所有已加入到家庭内部网络的家电设备, 用户可直接对其包含的所有设备进行设置, 如设备的开关状态等;由于家庭中的房间划分为卧室、书房和厨房等不同区域, 家庭中家电设备也分布在不同房间, 所以设置了“添加房间”管理, 用来设置各个房间, 并把每个房间里包含的家电设备添加到设置的各房间里, 使管理更加方便快捷;在“模式”管理中, 用户可根据实际需求设置多个设备同时开或关, 如同时打开电视、空调和关灯。“设置”管理实现系统的基本设置, 如系统的报警、定时功能、中控中心时间、服务密码设置和系统网络连接设置。

4 结束语

本文设计了一套通用型智能家电控制系统。该系统以当前广泛应用的Android操作系统为移动终端设备控制平台, 设计中控中心和无线红外网关两个核心控制设备, 并结合433 MHz无线自组网方式。经过反复测试, 整套系统运行正常, 控制灵活, 能够准确、快速地实现局域网内的家电智能化控制和远程智能化控制。系统安装方便、性价比高、可靠实用, 具有较高的推广性和应用价值。

摘要：鉴于目前智能家电控制系统存在价格昂贵、操作复杂、局限应用于高级住宅等问题, 设计了一套操作简单、可靠实用、控制灵活、安装方便、性价比高的通用型智能家电控制系统。该系统将应用最广泛的Android操作系统作为移动终端控制平台, 控制软件可安装在以Android为操作系统的任何智能终端设备上, 在中控中心 (智能控制主机) 、无线红外网关设计中融入了433 MHz无线收发模块, 其穿透力强的特点使整个系统的控制更加灵活。整套系统简易可靠, 可满足普通大众对“家居智能化”的迫切需求, 具有较高的实用性和推广价值。

关键词：智能家电控制系统,Android,中控中心,无线红外网关

参考文献

[1]黄卉.智能家居控制系统的设计与实现[J].电脑知识与技术, 2011, 7 (2) :499-450.

[2]第25次中国互联网网络发展状况统计报告[R].北京:中国互联网络信息中心, 2010.

[3]袁华, 杨泽安, 李振宁, 等.基于Android的视频会议终端智能遥控器的设计和实现[J].广西大学学报:自然科学版, 2011, 36 (1) :234-251.

[4]魏亚楠, 吴伯农.基于S3C2440家庭网关设计[J].计算机系统应用, 2012, 21 (6) :244-248.

海尔的智能家电梦想 篇4

进入2014年，似乎时间与科技积聚了足够的革命能量，在经历了10年的蛰伏之后，智能家电终于厚积薄发。越来越多的商家把“智能”作为未来家电的研发方向，就连谷歌也在今年年初，以32亿美元收购了智能家居设备制造商Nest，而Nest日前又斥资5.55亿美元收购了视频监控服务公司DropCam，以学习人们在家中的行为习惯，如跟踪记录门的开关状态等。

对于众多企业而言，硬件生产制造能力已经不再是难题，难题在于企业如何做好软件服务以提升用户体验。

硬件+软件：打造好的用户体验

谈起以往的智能家电，消费者往往并没有体验到商家所宣传的那种智能和便捷——要么是家电之间不能满足互联网和移动应用时代的需求，要么操作复杂，挑战着消费者的耐心，要么价格动辄数万元，一时难以“飞入寻常百姓家”……种种制约，让人们对智能家电又爱又恨。

中国家电协会理事长姜风曾表示，智能家电能不能被市场接受，主要依靠消费体验。也就是说，要想分享智能家电市场这块蛋糕，必须从用户体验着手。谁能给用户带来好的体验，谁能以用户体验为中心，谁就能在新一轮智能家电的竞争中胜出。

这给一向以用户体验为中心的海尔带来了重要的发展契机。打造良好的用户体验，海尔认为，必须了解用户的真正需求，并提供给他们真正有价值的内容。用有价值的内容增加用户黏度，是海尔u+智慧生活操作系统正在做的事情。

但其相关负责人强调，目前互联网厂商也加入到了智能家电生产领域，想仅仅通过纯粹的软件服务，建立非常强的用户黏度，在软件上有巨大创新，难度很大。“如果软件与硬件结合，软硬一体，就能给用户带来好的体验，增强用户黏度。”

据统计，今年1-5月份，仅海尔智能空调已经售出50多万台，海尔所有产品已经销售了5亿多台。也就是说，海尔u+智慧生活操作系统如能借助这些硬件产品走进千家万户，再加上使用盒子以实现不同品牌家电之间的互联互通，将为亿万用户提供智能体验。

从“海尔e家”到“海尔U+”

中国家电智能化肇始于2004年7月26日。由“数字电视接收设备与家庭网络平台标准工作组”的部分骨干成员单位发起，共同成立的“中国家庭网络标准产业联盟”——ITopHome（简称e家佳），被业内人士视为中国家电智能化的前身。

在中国家电智能化发展过程中，海尔一直扮演着重要角色。彼时，海尔担任“中国家庭网络标准产业联盟”秘书长一职，力推中国家电智能化。2005年，“海尔e家”问世。

按照当时规划，海尔希望能把“海尔e家”打造成融合家庭控制网络和多媒体信息网络于一体的家庭信息化平台，在家庭范围内，实现信息设备、通信设备、娱乐设备、家用电器、自动化设备、照明设备、保安（监控）装置及水电气热表设备、家庭求助报警等设备互联和管理，以及数据和多媒体信息共享的系统。虽然这些目标并未全部实现，但“海尔e家”为智能家电的发展指明了方向。

之后，海尔又潜心研发，终于在9年之后在2014年上海家电博览会期间，正式推出了u+智慧生活操作系统。甫一推出，就成为当天博览会期间最大亮点之一。

卖的不是产品，而是一种全新的生活方式

“智能家电生产商卖的不是家电，而是一种生活方式。”这已成为业内共识。海尔u+智慧生活操作系统为这个共识提供了最好注解。

Nest联合创始人托尼·法德尔认为，没有突出“家”的概念的产品不会真正走入每家每户。而海尔u+智慧生活操作系统正是基于家庭基础之上的，旨在让家庭的智能家电更加简便易用。

从2005年就加入海尔物联家电部门，现任u+产品经理的牛旭光介绍，海尔u+智慧生活操作系统可以提供设备管控等基础功能，可给用户带来众多服务，根据体质推荐菜谱、进行智能藏酒管理、智能洗衣管理、水质检测等，都能够借助APP实现；而且海尔云平台可以连接第三方，把更优质的服务提供给用户。

目前，海尔u+智慧生活操作系统涵盖了智慧空气圈、智慧食品圈、智慧用水圈、智慧娱乐圈、智慧社区圈、智慧安防圈等六大部分，未来海尔u+还将持续扩大范围，为用户提供在衣食住行等日常生活方面的全方位服务。据了解，海尔u+智慧生活操作系统涵盖全套智能家居解决方案，包括了空气、食品、水、安防、衣物和娱乐等六大解决方案。而u+智慧家庭互联平台、u+云服务平台以及u+大数据分析平台则为该操作系统提供了强大的技术支撑。基于这一平台，用户家庭里的各类家电、灯光、窗帘以及安防等全系列的家居设备均可实现跨品牌、跨产品的互联互通。

同时，这个开放性的合作平台，也为合作者提供了开发新应用、新服务的统一标准和资源，目前这一系统向行业中所有的智能设备端开放，任何品牌的任何产品都可以加入。从某个程度上来说，所有参与的企业都可以从中发现利益点。

姜风非常看好u+智慧生活操作系统，他认为u+操作系统搭建了一个开放的平台，在这个平台上可以把相关企业、用户等各种资源都整合起来，形成一个相对完善的生态圈。

基于海尔u+操作系统，任何参与的资源方都可以直接与用户交互，并根据用户习惯持续优化自身的产品和服务。

牛旭光举例说，比如在食品解决方案中，系统可以根据用户不同体质，提供个性化推荐。不同体质，食物的搭配也不同。同时，将第三方合作单位引入平台，在平台上可以一键打通各种渠道，用户可实现包括采购、制作，到美食体验分享的各种服务。又如，给普通净化器搭配上空气盒子后，可以智能检测室内的PM2.5、VOC有害气体以及空气温湿度等，并根据综合的空气质量，提供空气解决方案。

“随着海尔路由器的发布，具有这些功能的空调今年8月份就能进入市场。即便没有海尔智能空调，海尔的非智能空调或者其他品牌的空调只要加上空气盒子，也可以实现。”这对于苦盼智能电器的消费者来说，无疑是一大利好。

如何让“高大上”的智能家电简单易用？如何让各个品牌家电之间互联互通？如何让智能家电走进千家万户？如何把智能家电从“看上去很美”或“听起来很美”的概念化炒作转化为真正的“用起来很美”？智能家电生产商要跨越的障碍还有很多。但在今年智能家电真正的发力年，海尔借助硬件和软件方面的优势，表现着实不俗。

中外企业“押宝”智能家电 篇5

在中国，智能家电持续热捧。“大力普及智能产品的时机已经成熟。在未来，除了智能电视，智能冰箱、智能洗衣机都将走进我们的生活。”近日，在由中国电子商会主办的中国智能论坛上，一家厂商信心十足。

而实际上，国内众多家电企业早就开始了全套家电智能化的推进，只是因为这种推进显得低调而未能引起广泛关注。此前，海尔集团已经推出u-home物联网家电，将包括电视、洗衣机、空调、冰箱、热水器甚至冰吧在内的多种家电，用一套智能体系“武装”在一起。今年的CES展以及刚闭幕的北京科博会上，海尔u-home智能家电都崭露头角，斩获无数关注目光。

而一向低调的海信也不甘示弱，海信集团董事长周厚健近日多次表态，未来10年海信产品将全面“智能化”，所有相关产业都将以智能化为战略目标。此言一出，众多家电企业唯恐落后，纷纷展示在智能产业发展方面的硕果。

然而，来自家电专家的分析则不容乐观。家电分析师刘步尘表示，目前的现状是智能产品的相关技术不成熟、外部网络环境配套不足、政策支持也不足，这导致整个智能产业并不成熟，不利因素居多，家电企业在这个时期就大举进入，存在很大风险。此前TCL、创维、清华同方进军互联网电视未有斩获却导致2010年各大彩电企业亏损，成为行业不得不正视的教训。

智能电网中的智能家电应用浅谈 篇6

1.1 关于智能家电的定义

智能家电定义为将先进的远程控制技术、无线网络技术和光纤通信等技术应用于传统的家用电器, 使家用电器具备自动化、智能化和信息网络化的高级功能。与传统的家用电器比较, 智能家电可以使我们的家居生活更加智能化、舒适化, 还可以由之前的一种被动的、静止的实物转化为具有主动智能的家居工具, 为我们提供全方面的信息自动化功能, 大大提高人们的生活品质, 有效提高家庭生活安全, 甚至可以使电费、天燃气费等各种能源的费用大大节约。其中电器的远程控制就是智能家电的最有效应用之一。

1.2 智能家电的应用及发展方向

不论是智能家电还是传统家用电器, 其整体的功能和技术都在不断地提高。智能家电的发展, 关键在于其有效地采用了先进的远程控制技术, 进而使家用电器从一种相对机械式的工具转化成一种具有人工智能的先进设备, 使智能家电体现了计算机时代的最新技术面貌。

目前, 智能家电产品的发展趋势主要存在于三个方面:智能家电网络化、智能家电信息化、智能家电智能化, 对应的产品为网络家电、信息家电以及智能家电。

网络家电即为通过使普通家电采用数字化技术、通过网络技术设计进行改进的新一代家电产品。网络家电不仅可以实现通过互联组成一个家庭的内部局域网络, 同时又可以通过与因特网进行连接。目前国际上认为比较可行的网络家电有网络电视、网络空调、网络冰箱、网络微波炉等。

信息家电即为通过计算机技术使电力电子技术与传统的家用电器相结合的创新型产品, 信息家电包括诸如电脑、智能机顶盒、无线网络数据通讯设备、支持视频游戏设备、IP电话等等。信息家电一般由可嵌入式处理器、支撑硬件、嵌入式智能操作系统和应用层软件包等系统组成。从更加广义分类来说, 信息家电实际上涵盖了一部分网络家电产品, 但信息家电更多的是指此类带有嵌入式处理器功能的小型类家用信息设备, 而网络家电更加指向一种具有实际网络操作功能的家电产品。

智能家电即为在网络家电和信息家电的基础上, 采用了人工智能技术, 能够简单地模仿人类的思维活动。智能家电应该能够体现3I技术, 即为智能 (Intelligent) 、互动 (Interactive) 、网络 (Internet) 。

智能家电目前可大致分为以下三类:一类是采用先进控制技术 (人工智能) 模拟家庭中熟练操作者的经验进行模糊推理和模糊控制。例如, 把计算机技术和数控技术相结合, 开发出的智能冰箱、具有模糊逻辑思维功能的电饭锅、全自动变频式空调等。第二类是采用网络技术的传统家电, 使家电具有互联功能, 称为网络家电。第三类是将通信技术应用于传统家电, 使家电具有通信的能力, 称为信息家电。随着科学技术的进步和社会的不断发展, 第二类和第三类智能家电将会逐渐被融合了先进网络技术和通信技术的第一类智能家电所取代。

2 智能家电远程控制应用的主流方向

在深入的分析和比较了当前国内外智能家电领域的相关资料和发展情况后, 可以得到当前数字家庭智能家电控制的以下几个主流发展趋势和方向:

远程控制:用户可以通过移动设备、固定电话和Internet等多种方式实现对智能家电的远程控制, 无论用户身处世界的哪一个角落, 都可以通过各种通信方式远程遥控家中的智能家电, 为用户提供良好的家庭环境。

实时控制:对智能家电的控制, 能够达到快速响应, 实时反馈的效果, 响应时间很短。

基于Web方式的控制:在互联网普及全球的今天, 智能家电的控制方式当中基于Web网页的控制方式是当前发展的一个主要方向, 符合人们的电脑使用习惯。

智能家电的自我升级:随着智能家电的各类控制技术的发展, 各种不同的智能家电的产品不断升级换代, 例如, 把计算机技术和数控技术相结合, 开发出的智能化冰箱、具有一定的模糊逻辑思维功能的电饭锅、智能化变频式空调、全自动洗衣机等。部分智能家电已经具有人类的部分智能, 能够完成一定复杂的逻辑和功能。

3 智能电网中的智能家电

3.1 智能家电与电网的互动

智能电网用户服务是智能电网用电环节之中的重要过程, 也是实现用户与电网企业之间的实时互动, 可以有效地增强智能电网的综合优质服务, 可以有效地满足智能电网的互动营销需求, 也是大力提升电网服务水平的有效手段。此类用户服务不仅可以满足智能家电的各种潜在功能, 同时也可以兼容智能家电提升用户家居环境的服务水平。

网络化:智能电网为智能家电可以有效地提供远程遥控功能, 并可为用户的智能家电提供多种多媒体服务。

节能化:通过电网企业的智能电网服务, 用户可以在自家智能家电本身节能基础上, 浏览到自身的用电信息, 可以在电网企业指导用电信息的提示下有效地进行用电管理。并可以在实现峰谷电价、阶梯电价等政策下实现用电费用的有效节约。

架构化:智能电网能够有力地结合智能家电产品架构化发展, 可为智能家电的采样检测点有效提供远程采样, 并对智能家电的采样检测点的各类数据进行系统性管理。同时可为智能家电提供状态显示功能。

技术化:用户通过智能电网服务可有效兼容智能家电产品的技术发展趋势。智能电网的用户服务平台包含智能电网信息采集主站以及小区信息服务主站, 可以实现智能家电的系统整合;并利用网络有效地进行远程控制服务。

3.2 智能家电发展对用电的影响

对于电力企业来说, 通过电网与智能家电之间的有效沟通, 引导智能家电错峰用电, 可以实现电能使用的削峰填谷, 平滑用电负荷曲线, 相当于在电网上建设了“虚拟电厂”, 节省电源点和输电网建设的费用。同时在用电高峰可以有更充裕的电量卖给企业, 从而提高电网经济效益。

智能家电的出现, 使百姓在节省不必要的消费和开支的同时, 也意识到了在家庭能源消耗种类中的“电能”与其它如气、煤等能源相比存在清洁、安全、方便等诸多优点。通过智能家电的使用, 人们会更加倾向于电能的应用, 如原本使用燃气做饭、烧水、取暖等, 会逐渐的被更加被人们所接受的电能所取代。在降低一次能源使用的同时, 也会使“电”在用户的终端能源消费中的比重大大的增加。

3.3 智能家电研究进展

目前, 智能家电所应具备的各种功能如下:

用电信息量的采集:可以通过智能型交互终端或智能机顶盒对家用电器的各类用电信息进行查询, 如家电总用电量、平均功率、电压质量等各类电气参数, 并有效地进行实时更新。

家电的远程控制:应支持家电的本地或者远程的控制功能, 用户可通过智能型交互终端, 包括互联网、智能插座、IP电话、等对其进行开关、定时启动等操作;

家电之间联动:对各种不同类型的智能家电之间可以支持建立一定的电气联动, 当某一个或者某几个智能家电均达到电气参数的控制设置的限值时, 可以触发其他联动的智能家电的某一项控制操作。

4 结束语

小家电的智能生产系统 篇7

1 DCS智能控制系统用于矿山生产的应用分析

DCS智能控制系统技术在矿井生产领域应用的过程之中, 可以通过对人类的思维活动的模拟过程, 来实现对矿井生产控制系统的智能化控制。与此同时, DCS智能控制系统技术是一种涉及范围很广的技术, 是集中了哲学、计算机信息技术、信息控制理论、仿生控制系统理论等多门学科知识的复杂系统, 可以充分代替人类的手工活动来完成对矿井生产系统的智能化控制。

截至目前为止, 人类已经有了很高的计算机科学研发水平, 为了有效解决矿井生产领域劳动密集型行业的劣势, 在矿井行业引进DCS智能控制系统技术, 将矿井生产领域转换成为技术密集型产业, 明显地提升矿井生产领域的劳动生产效率, 在这样的背景下, 将DCS智能控制系统技术应用于矿井生产领域, 已经成为了矿井生产领域的未来发展趋势。与此同时, 通过DCS智能控制系统技术对于人脑思维的模拟, 完成对矿井生产系统的优化设计, 提升矿井生产系统的智能化控制水平, 提升矿井生产领域的生产效率。

2 DCS智能控制系统用于矿山生产的优势

2.1 设计思路简单

在传统的矿井生产控制器的设置过程之中, 在设置之前, 充分了解到要进行控制的矿井生产系统的实际情况, 根据要进行控制的矿井生产设备的实际情况来进行控制模型的设计, 在这个过程之中, 随着矿井生产系统的运行变化, 往往会出现一些不确定性因素, 导致矿井生产系统出现变化, 影响到矿井生产控制系统功能的发挥, 可以说, 要进行传统的矿井生产控制系统的设计是相当麻烦的。在这样的背景下, 将DCS智能控制系统技术应用在矿井生产控制领域, 利用DCS智能控制系统技术之中的函数近似技术, 将自动化控制参数拟合成为相应的数学模型, 根据内置的模拟器系统进行对控制参数的转换, 有效降低了矿井生产控制系统的设计难度。

2.2 性能优越

DCS智能控制系统技术的应用, 可以对矿井生产系统之中的各种参数进行调整优化, 相比较于传统的矿井生产控制系统, 也更容易进行操作调控, 对于新型数据信息的处理能力也更优越。

2.3 一致性好

传统的矿井生产系统是根据特定的矿井生产设备所设定的, 只能够对特定的矿井生产系统进行控制。而应用了DCS智能控制系统技术的矿井生产系统对于大部分的矿井生产系统都有着良好的控制效果。

3 DCS智能控制系统用于矿山生产的具体途径

3.1 优化设计

在DCS智能控制系统技术用于矿井生产控制的过程之中, 可以充分结合DCS智能控制系统的先进理论技术以及相应的实践经验。在传统的矿井生产控制过程之中, 主要采用的设计手段就是结合实际的工作经验来进行控制系统的设计, 这种设计方法缺乏先进的系统理论的支持, 在实际的运行过程中, 往往会出现一些难以解决的故障问题。DCS智能控制系统技术的应用, 可以有效地优化矿井生产控制系统的设计, 并通过对先进的计算机科学技术的应用, 有效地缩减产品从设计到成型的时间, 提升了矿井生产控制的控制效率。

截至目前为止, DCS智能控制系统技术主要应用的是遗传算法技术和专家系统技术, 通过对遗传算法技术的应用, 可以直接对矿井生产控制系统的结构对象进行优化设计, 这就可以保证矿井生产控制系统具备更好的全局控制能力, 也可以自动进行对于相关问题的检索控制;通过对专家系统的应用, 可以充分吸取来自专家的相关意见, 对于矿井生产控制系统进行有效的优化设计, 提升矿井生产控制系统的应用水平。

3.2 故障诊断

一般情况下, 矿井生产设备出现的故障问题具有非线性的特点, 这就给矿井生产控制系统解决矿井生产设备的故障问题带来了很多困难。在这样的背景下, 通过在矿井生产控制系统之中引进DCS智能控制系统技术, 可以有效提升矿井生产控制系统的检索效率。并通过对DCS智能控制系统技术之中的专家系统、模糊逻辑算法、神经网络结构的应用, 更加有效地确定矿井生产设备出现故障的区域, 提升矿井生产设备的故障诊断的有效率。

3.3 智能控制

在矿井生产控制过程引进DCS智能控制系统技术已经成为了科学领域的未来发展趋势, 一般情况下, 矿井生产控制过程引进DCS智能控制系统技术主要集中在对于DCS智能控制系统技术之中的模糊算法、专家系统、神经网络结构的引进之上。DCS智能控制系统技术对于矿井生产系统的主要应用层面也主要集中在以下几个层面:第一, 进行对矿井生产设备之中的数据参数的分析;第二, 对于矿井生产设备的运行状态的实时监督管理;第三, 对于控制系统的有效管理;第四, 对于矿井生产系统之中出现的故障进行及时的记录分析。

4 结论

综上所述, DCS智能控制系统技术在矿井生产系统之中的应用, 可以有效地优化矿井生产系统的设计结构, 提升矿井生产系统的故障检测效率, 是矿井生产系统的未来主流发展趋势。

参考文献

[1]徐陶冶.浅谈基于专家系统的DCS智能控制系统在教育领域中的应用[J].科技信息, 2011.

[2]张梓奇, 苏健祥.DCS智能控制系统技术在电力系统中的应用探讨[J].科技资讯, 2012.

[3]吕生荣.浅谈DCS智能控制系统在计算机辅助教学中的应用[J].科技资讯, 2013.

智能家电打开行业增长空间 篇8

智能家居概念持续发酵

近日谷歌宣布拟以32亿美元收购数码恒温器生厂商Nest。此举被视为可能在全球智能家居领域，掀起一场新的“地震”。在美国纳斯达克上市的智能家居概念股持续上涨。受美股市场热捧智能家居概念，近期A股市场上智能家居概念股也迅速再度崛起，个股纷纷走强，涉及智能家居概念股的个股和而泰股价创出自2013年以来的新高。而家居股科冕木业、安居宝等个股也表现抢眼，成为1月以来的大牛股。

事实上，除了谷歌，国内不少企业也在开始布局智能家居。在近日为期四天的国际消费类电子产品展览会（CES）上，各大家电企业纷纷推出各自的智能家电与智能家居等新产品。海尔推出成套的智能家庭系统；海信与TCL成为ROKU合作伙伴，共同生产采用Roku流视频平台的智能电视，发力北美智能电视市场；四川长虹则推出了全新的家庭互联网产品，实现了智能电视、智能空调、智能冰箱，以及手机、小家电、厨卫等产品的智能化互联互通互控。而在二级市场上，涉及以上题材的家电股也受到资金的追捧，其中四川长虹连续两周成为A股成交量之首，而青岛海尔近期也明显摆脱大盘的颓势，走出了独立的行情。

智能风促行业变革

无疑CES展使得市场对智能家居有了新的认识，而Google收购Nest更是将智能家居引向高潮，在2013年以前，投入智能家居业务的主要有两股力量：一股力量来自传统家电厂商如海尔；另外一股力量来自做安防集成的厂商如安居宝。但2013年新进入了第三股力量，不管是初创团队还是业内巨头均来源于互联网领域，2014年谷歌做为互联网巨头也高调进入智能家居行业则是典型代表。

申银万国认为，智能家居真正的价值在于基于生活数据分析后的衍生应用，因此具有天然基因的互联网厂商最能迎合此趋势。他们也坚信未来在此领域真正能笑到最后的是互联网公司。

“在目前传统家电行业增长步入泥泞期背景下，我们非常渴盼行业能在新的技术变革中带来新生；虽然目前智能家居市场仍存在规模偏小、标准缺失及创新性不足等缺陷，但随着行业趋势的加速及多重竞争力量的跟进，产业成熟度有望加速推进，目前主流家电上市公司均已在智能家居领域有所布局，建议投资者重点关注其在趋势变革中带来的新变化。”长江证券家电行业分析师徐春说。

事实上，传统家电行业已经在发生一些微妙的变化，作为传统家电行业代表四川长虹近期高调发布其CHiQ曲面智能电视备受关注，对此徐春认为“虽然总体来看亮点有所欠缺且定价偏高，但其高调发布预示着站在行业变革对立面的传统黑电在意识到传统模式存在问题的同时也对互联网模式有了新认知。”而资本市场显然也给予了极高的热情，记者注意到四川长虹股价自2014年1月7日CES大会开展截至1月21日已大涨28.2%，成交额达87.57亿元。

毫无疑问，家电智能化是大势所趋，家电企业发布智能产品的频率加快且种类有所扩大，“随着智能技术的不断发展完善，在互联网基础上通过终端协调控制将逐步形成多品类家电构成的家庭互联网平台，智能家电的普及是行业长期发展的推动力。” 渤海证券最新的研报也指出。

重点关注智能家电布局领先的公司

尽管机构普遍认为智能家电面临美好的前景，但是不容忽视的是目前行业仍然缺乏较为明确的产品，而对于投资者来说目前市场标的选择比较散乱，多缺乏明显的主线，尚停留在概念炒作阶段，那么如何选择标的进行投资成为困扰投资者的问题。

“长期看产品升级打开了行业增长空间，优势企业有望能够获取长期可持续的增长，建议投资者积极配置家电行业。”分析人士指出，此次CES展，智能家居成为主流家电企业的重要新品拓展方向，智能家电布局领先的上市公司或受关注。推荐竞争力强，显著受益于空调新能效的格力电器（000651）；定位中高端，逐步实现行业整合的老板电器（002508）；转型效果显现，盈利提升的美的集团（000333）。

另外，四川长虹无疑是其中值得关注的标的。此次推出首款三网融合电视，意味着这家曾经在历史上创造过辉煌的老国企，开始在智能家电领域发力，引发市场关注。而从二级市场走势看，去年10月以来，明显有增量资金进入，成交量稳步放大。考虑到长虹总市值与一线家电企业存在比较大的差距，未来可能进一步推出一系列差异化智能产品，股价仍有上涨空间，值得投资者重点跟踪。

智能家电终端无线通信接口的设计 篇9

随着人们生活水平的提高以及计算机技术、通信技术和网络技术的发展,计算机、通信、消费电子相互间的系统集成即3C的融合,使信息家电IA(Information Appliance)达到了人与信息的完美结合[3]。家电网络化、智能化是当前智能家居系统发展的趋势。其中无线控制网络是智能家居的重要组成部分,无线网络控制的好坏,直接影响到智能家居系统的优劣。把家居生活中的各种家电集成为无线控制网络,具有性价比高、可靠性高等特点。因而为原有家电控制器扩充通信接口是首先要解决的问题。

通过选择嵌入式开发板和无线射频模块以及设计智能电源控制模块搭建嵌入式网络控制器的硬件平台,用无线射频模块在家庭内部将家庭网关和信息家电组网。家庭内部局域网部分由内嵌射频模块的各种信息家电和家庭网关构成,射频接口模块作为嵌入式网络控制器与家庭内部网络的接口,在嵌入式网络控制器和信息家电终端之间完成控制信息的无线传输,实现家庭网络的无线连接[1]。本文主要阐述信息家电终端的设计。

2 智能终端的无线组网设计

智能终端在整个信息家电系统中处于核心地位,作为最终的受控对象,包括各种智能家电和智能仪表如安防模块、电机驱动模块、灯光模块,插座模块、温度、照度模块等。

其功能为:能根据智能家居控制系统的控制执行相应动作;能将自身状态及信息反馈给智能家居控制系统。其设计结构如下图1:

对其进行控制的过程为无线模块接受家居信息网络协议并将该协议发送到单片机,由单片机根据对应的家电设备转换为相对应的家电仪表的控制信号并发送给家电仪表设备,来实现对其控制[4]。

本设计采用P87LPC764单片机和nRF905单片射频发射器完成了嵌入式信息家电无线通信接口的设计。该接口向下支持I2C、SPI、UART或以并行接口形式为家电控制器扩充通信接口;向上则通过nRF905以无线通信方式与家庭无线网关连接,进而通过模块化软件设计完成数据传输。

3 智能终端无线通信接口的硬件设计

PHILIPS的P87LPC764单片机有效地增强了51系列单片机的功能,主要表现在:

1)在片内增加了看门狗、比较器、可选择的片内RC震荡器、低电压检测、震荡器失效检测和上电复位等功能电路;

2)片内集成的全双工UART接口和I2C接口为实现嵌入式通信接口的设计带来了极大的方便;

3)工作时钟频率为(0MHz～20M)Hz,在时钟频率为20MHz时,除乘除指令外的指令执行周期为300ns～600ns,是同样时钟频率的8051单片机的2倍;

4)提供有20脚PDIP封装,方便开发应用,OTP编程模式降低了芯片成本;

5)具有节电和休眠模式,唤醒时间仅为1μs。

采用P87LPC764单片机和nRF905单片射频发射器的嵌入式通信接口的硬件结构及工作原理见图2。家庭无线网关巡回查询各个家电设备,并把来自本地局域网或Internet的家电控制、查询命令发送到指定的家电设备,或把家电设备上报的信息发送到上级网络。在无线通信接口中,n R F 9 0 5单片射频发射器直接与P87LPC764单片机的UART接口连接,完成与家庭无线网关的通信,并经由无线网关接入上级网络。通信接口与家电控制器之间有3种可选的连接模式,即通过P87LPC764的I2C接口或P0口提供4位并行口、或UART接口模式。由连接在P87LPC764单片机P1.6和P1.7端口的拨动开关选择设定,为减轻家电主控制器的工作压力,在通信接口与家电控制器的通信过程中,通信接口被设计为主设备。当通信接口完成一数据块的接收并校验正确后主动通知家电控制器接收该数据块;若无上级控制命令发送,则定时询问家电控制器状态,并依据家电控制器的请求从家电控制器读取相应的数据到通信接口的缓冲区,然后进行包装和控制并发送到上级网关。家电控制器对外接存储器若采用了I2C接口模式或SPI接口模式,其读写操作也要通过通信接口中转进行[5]。

4 智能终端无线通信接口的软件设计

4.1 通信程序的设计

由于本接口要提供多种与家电控制器的连接模式以供选择,所以在初始化模块中除了完成常规的初始化任务外,还要依据连接模式设定拨动开关的状态以进行I/O及控制端口的初始化,从而完成相应通信子程序调用的准备。比如选择SPI模式时,就要准备调用SPI的仿真子程序,设定通信调用的入口地址。

4.2 通讯协议的制定

由于信息家电种类众多,提供的功能多种多样,故其控制方式也不尽相同。为此我们的协议应该针对不同的设备制定具体的通讯协议。协议格式如下表1:

上述协议意义如下:数据头标志位(SC固定),设备类型(S表示简单设备C表示复杂类型),设备名称(BD表示客厅壁灯等),目的设备地址(名称首字母,便于标识),命令类型(S表示查询C表示重新设置),由于信息体种类繁多,我们把信息家电分为两种类型,一种是简单家电设备,只有电源开关控制的,比如壁灯、电动窗帘、报警器等,另一类是复杂家电设备,这类电器设备不仅需要电源控制,还需要控制工作模式、设定工作条件等,比如信息空调、信息电视等。针对不同类型的设备我们可以制定不同的协议。示例:比如控制壁灯立即打开的协议:SC S BD C0。其中SC是短消息合法性标志,也是信息的起始标志。S表示是简单家电设备,BD是壁灯的中文首字母,C表示设置,最后一个字符O表示打开(open)。同样壁灯状态查询的协议为:SC S BD S,最后字母S表示查询状态。又如控制信息空调的工作模式为高冷,温度26摄氏度,并且立即打开,协议为:SC C KT C M0T26S0。其中M0表示工作模式为0方式(需要自预先定义),T26表示温度设定为26度,S0表示开。信息空调的查询协议为SC C KT S。

上述协议的制定比较简单,当所要控制的信息家电更复杂时,需要根据实际情况制定出安全方便、可扩展的通讯协议。

4.3 主控程序

在主控程序中,主要包括两个事件,一是发送过程中,检测串口是否有信息传来。对于主控模块,串口信息是由微处理器通过串口发送的家电运行指令;对于被控模块,串口信息是由家电通过串口反馈的当前状态信息。若串口有信息,则无线发送。二是接收过程中,监听无线上是否有信息传来,若有则接收。对于主控模块,接收的是来自被控模块反馈的家电状态信息,接收后经串口上传到微处理器,方便用户监控家电的运行状况;对于被控模块,接收的是来自主控模块的家电运行指令,接收后经串口发送到家电中控制芯片,控制家电的运行[6]。主控程序流程如图3所示。

4.4 无线通信接收中断处理模块

无线通信接收中断处理模块流程如图4所示。该模块接收来自上级网关的每个字节,并在接收过程中完成对通信协议的分析,校验网关发送的查询命令块和数据块的错误,保留发送到本家电设备的命令和数据块,放弃接收到的其他内容。在完成一个属于本家电设备的信息块接收并校验正确后设置接收有效的标志。

4.5 通信收发程序设计

为了保证数据传输稳定可靠,对本系统这部分进行了大量的调试。nRF905工作模式由CE和寄存器内部PWR_UPPRIM_RX共同控制,可选择接受模式、发射模式、待机模式和掉电模式。SPI接口由SCK、MISO、MOSI及CSN组成,在待机或掉电模式下,单片机通过SPI接口配置nRF905的工作参数,在发射/接收模式下,通过S P I接口发送和接受数据。中断输出接口IRQAM提供数据发送结束TX_DS,数据接收就绪RX_DR、重发次数达到最大MAX_RT中断。根据nRF905芯片特点,进行传输数据格式设计和程序编写[2]。

4.6 与家电控制器的通信处理模块

该模块包括并行接口的管理模块,I2C接口的管理模块和SPI、UART接口的软件仿真处理模块。在程序执行过程中,依据接口模式的设定调用相应的通信处理模块。

5 结束语

本智能终端使用的嵌入式无线通信接口已应用于信息家电实验网络系统,采用的通信速率为9.6Kb/s,收发切换间的时间延迟为4ms,通信距离最高可达到2 5m,基本实现了预定的通信要求。由专设的单片机进行无线通信过程中的数据协议分析和数据传输处理,不但可支持多种接口模式,实现嵌入式通信接口设计,还可大大减轻家电设备控制系统的负担,为扩充家电设备控制器的通信接口提供一条新的途径。

在此基础上,今后的研究工作将从以下方面进行深入:一方面增加智能家居终端控制家电设备的种类,这需要对协议进行扩展;另一方面使用户能够通过更多途径方案进行远程控制,例如,手机短息远程控制也是一种方案;第三,考虑到嵌入式系统硬件资源受限,还需要就某些功能的实现代码进行进一步优化,例如,可考虑将多进程改为多线程来减少进程的创建和切换的开销等。

参考文献

[1]张茁,孙洁.基于以太网的智能家庭网络系统设计[J].计算机工程与设计,2005,26(11):3133-3135.

[2]马少华著《.楼宇设备自动化控制》[M].北京:中国水利水电出版社.2004.9

[3]李凯.无线传感器网络协议与研究[J].中国科技信息,2007(4):98-99,101.

[4]曾妍,曾宝国.基于ARM9和nRF24L01的智能家居系统[J].电脑知识与技术,2010,6(8):2033-2034.

[5]李亚平.一种基于微型无线传感网络的路由算法[J].微计算机信息,2007,23(23):225-227.