無線射頻技術構建智能家居系統方案

現代家庭已經從追求家居的豪華裝飾轉向家居智能化，享受智能化帶來的多元化信息，以及安全、舒適與便利的生活環境。特別是物聯網、3G移動技術的發展，智能化生活讓您真正地體會到家永遠在身邊。

智能家居系統是利用計算機、嵌入式系統和通信網絡技術，以家為平臺，集自動化、信息化、智能化于一體的高效、舒適、安全、便利、環保的家居居住環境。目前，智能家居生活的智能化程度取決于信息傳輸的高效性和可靠性，主要有有線傳輸和無線傳輸兩種。有線傳輸存在布線復雜、可擴展性差、標準不統一、施工困難等缺點，很難取得較大的市場空間。無線射頻技術是一種近距離、低復雜度、低數據速率、低成本的無線通信技術，因其無需重新布線，利用點對點的射頻技術，實現對家電燈光和其他設備的控制，并且安裝比較方便，控制方式簡單，近年來在智能家居中被廣泛應用。因此，基于無線射頻技術進行信息傳輸實現智能化生活是當前智能家居研究的重點，它將為人們提供高效、舒適、安全、便利的居住環境。

一、系統架構

基于無線射頻技術構建的智能家居系統主要包括一個家庭網關和若干個通訊子節點。在家庭網關和每個無線通訊子節點都配置無線收發模塊，數據和控制信息就在網關和各子節點之間進行傳送，實現相互間的信息流共享。無線通訊子節點主要包括智能遙控器、智能分控器、智能開關等組成。



家庭智能網關是系統的核心，采用32位精簡指令集計算機ARM處理器，構建嵌入式Linux操作系統平臺，通過鍵盤或觸摸屏液晶顯示進行狀態設置和查詢。智能網關與Internet和PSTN相連，可將接收到的控制命令（包括本地遙控器命令、遠端電話語音命令、遠端手機命令、遠端計算機命令等）轉換成無線射頻信號，并通過射頻發送模塊發射出去，實現家居智能化控制。

智能遙控器一方面通過無線接口與家庭網關進行通信，另一方面具有紅外自學習功能，可對不同紅外遙控器所發出的紅外碼值進行解碼、學習、存儲，實現集多個紅外遙控器為一體。智能網關的液晶屏上的按鈕和智能遙控器的鍵盤在位置上一一對應，用戶在智能遙控器的按鈕上定義不同的按鍵說明，綁定具有不同控制功能的紅外線編碼。智能遙控器通過無線發射模塊將學習到的紅外信號碼值發送到紅外智控中心或紅外分控中心上，實現紅外碼值在智能分控器上的注冊。智能網關上進入智能家居控制界面，按下某一電器設備的控制按鈕時，將此碼值通過無線發射模塊進行射頻信號傳輸；智能分控器將接收到的無線碼值在已建立的列表中進行比對，將其轉換成紅外線信號發射出去，實現對家電設備的控制。智能開關可以接收智能網關或智能遙控器所發射的無線信號的碼值，實現對家電設備的開關動作。

二、特點與優勢

隨著數字化社區的不斷完善、3G技術的成熟以及安防市場的不斷發展，數字化智能家居系統逐漸成為樓宇對講系統的主流。廈門立林科技苦心鉆研，與多所知名高校攜手合作，系統地整合互聯網、多媒體、射頻載波、安防、監控、探測感應、生物識別等前沿技術，采用通用的、完善的通信協議，保證系統的傳輸容量和可靠性，構建集多種系統為一體的智能家居平臺。特別是基于無線射頻技術搭建智能家居系統，借助3G技術和互聯網技術，實現遠程控制功能，大大改善人們的生活。

(1) 優化H.264編解碼算法

基于無線射頻技術的數字智能家居系統，關鍵在于如何借助3G技術和互聯網技術實現遠程控制功能，特別是如何提高遠程視頻傳輸的質量。針對這個問題，著重研究H.264編解碼算法，對H.264編碼過程中耗時最多的運動估計模塊作改進，降低H.264編解碼器的計算復雜度，有效地提高H.264的編解碼效率，保證在低帶寬的情況下得到較好的視頻傳輸效果。

(2) 兩網合一

樓宇對講系統中一般采用專網專用，即構建小區局域網，各住戶間通過局域網進行相互通信。采用專網提高系統的穩定性和可靠性，但同時增加了成本。立林科技的數字智能家居系統，將互聯網和數字樓宇對講系統網絡進行兩網合一，節約重新構建小區局域網所帶來的各項成本。系統在數據壓縮以及網絡傳輸的保密性方面進行改進，盡可能降低數字樓宇對講系統網絡對原有互聯網的影響，實現兩網合一、兩網共用。實際安裝使用時，住戶只需將數字終端設備連接到自家交換機上的某一端口，而將其他端口連接到住家PC機上，即可實現小區內部的數字樓宇對講，同時保證住家PC機的互聯網訪問。

(3) 系統集成、自成系統

智能家居可以與安防報警、可視對講、遠程控制整合為一個綜合平臺，實現彼此間的信息共享，達到聯動控制的功能。同時智能家居可自成平臺，脫離系統時可獨立操作控制。采用這種設計方式，滿足在普通住宅中也可實現智能家居操作平臺。特別是基于無線射頻技術實現各家居控制設備之間的通信，可以方便未預先鋪設線路的舊房子使用。

(4) 主網子網信息共享

家庭網關是家庭控制子網中的一種設備，子網關能夠與家庭控制子網中的設備實現互聯，同時為家庭控制子網內的各種設備提供與家庭主網的接口，使各子網設備可以獲得各種服務，并實現對家庭控制子網的配置和管理。當脫離家庭主網時，家庭控制子網內各終端設備可正常工作。各終端設備可通過家庭控制子網相互間進行信息共享以及控制功能。通過此機制，可實現任一控制面板控制整個家居。

(5)總線沖突避讓、單火取電

當家庭主網與家庭控制子網同時控制終端設備時，采用總線沖突機制，通過優先級別進行避讓。特別是無線傳輸上，靈活地借鑒現場總線沖突避讓機制，有效地解決多設備同時發射無線信號避讓問題。數據傳輸采用雙向控制，提高系統的可靠性和穩定性，特別是在傳輸數據發生時，可以更加靈活地運用總線沖突機制，進行避讓。為兼顧未預先鋪設線路舊房子的方便使用，系統采用單火取電方式，方便客戶進行安裝，保留原有布線結構。考慮到單火取電功率小的問題，系統平常狀態下進入休眠模式，等待外部中斷觸發。無線接收模塊采用間歇性工作機制，微處理器進行間歇性地判別，使得系統功耗降到最低，達到節能環保。

(6)組網方式靈活：有線無線結合

考慮到無線射頻信號傳輸時信號衰減等問題，系統在組網方式上采用有線無線結合。同一樓層采用無線射頻信號進行數據傳輸，跨樓層之間采用有線方式進行數據傳輸，實現系統信息全面地、高效地共享。

(7)互聯網、家庭主網、家庭控制子網三網合一

互聯網、家庭主網、家庭控制子網三網合一，內網和外網信息共享，基于嵌入式Web服務器的智能家居系統，實現通過網絡進行遠程控制。

結 語

基于無線射頻技術的智能家居系統將整合更多的平臺，采用TCP/IP傳輸協議，借助互聯網傳輸介質實現彼此間的信息共享，著力于改善人們的生活水平。特別是在3G移動通訊技術的推動下，數字智能家居系統將走得更快、更高、更遠。