智能電網中智能家居終端的設計

摘要 針對智能小區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為操作系統智能家居終端的設計方案和軟硬件模型，理論上實現了智能家居終端的基本功能，為今后開發此類產品提供了一個思路方法。
關鍵詞 智能家居終端；嵌入式：通信

所謂智能電網，就是指通過新技術能形成業務流、信息流、能量流之間雙向互動的未來電網，也叫“聰明電網”。與傳統電網比，智能電網孕育著更大的市場空間。智能電網是技術密集、資金密集集合體，將會帶動新能源、信息、傳感器等傳統產業的創新和發展，具有很強的技術輻射性和經濟帶動性。而智能家居系統就是其中顯著的一個方面，智能家居系統的核心設備是智能家居終端，通過它實現系統信息的采集、信息輸出、集中控制、遠程控制、聯動控制等功能。

1 智能家居平臺系統的技術特點
智能家庭網絡隨著集成技術、通信技術、互操作能力和布線標準的實現而不斷改進，它涉及到對家庭網絡內所有的智能和非智能電器、設備和系統的操作、管理以及集成技術的應用。
(1)家居智能平臺系統的組成。
通過智能家庭網關、智能家居終端、具有采集電量和功率功能的插座及其系統軟件建立家居智能平臺系統。智能家庭網關是智能家庭局域網的核心部分，主要完成家庭內部網絡各種不同通信協議之間的轉換和發送。
用計算機技術、微電子技術、通信技術，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一的平臺上。首先，實現家庭內部網絡的數據交換，其次還要保證能夠識別通過網絡傳輸的指令是否合法，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議實現與家電的互聯。
為實現家電的控制和相關信息的采集，系統平臺通過通信模塊并按照特定的通訊協議借助串口發送和接收碼流，從而實現家電的控制和信息采集。
(3)硬件中嵌入式系統的應用。
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將應用到智能家居終端中去。

2 智能家居平臺系統的結構
智能家居平臺系統的物理框圖如圖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據，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管理中心，還可以將報警信息發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，可實現終端之間的視頻通話功能。
(5)便民信息服務。物業管理中心與智能家居終端聯網，對住戶發布一些小區信息和小區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網上購物，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。 ARM920t實現了MMU，AMBA BUS和Harvard高速緩沖體系結構。這一結構具有獨立的16 kB指令Cache和16 kB數據Cache。
作為智能家居的控制中心，智能家居終端除了具有網絡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。這些接口可以實現音視頻的編解碼轉換，指令的傳輸接收以及與PC機的結合等功能。