智能家居 在信息、通信、智能不断发展的今天,人们对于门铃的要求已经不仅仅是简单的提醒功能,门铃系统发展成为具提醒、防盗、安全等为一体的一个完整的智能系统。通过无线智能系统的管理,可以使我们能够更轻松方便的使用门铃及其附属功能。无线智能系统是以无线络为主干,利用计算机、嵌入式系统和通信络技术,将门铃系统与计算机等终端设备有机的结合起来。与普通的门铃系统相比,无线智能系统不仅使门铃系统保持了原来门铃的一系列功能,还增添了远程控制等新功能,并且无线智能系统脱离了各种线缆的羁绊,有很强的扩展性,本文仅是以门铃系统为例子说明。在合适的条件下,还可以将其它的家电并入无线智能系统,形成以住宅为平台,兼备建筑、络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境,也就是人们常说的智能家居(SmartHome)。无线智能系统的无线络可以大致分为数据络和控制路两大部分,本文针对它的控制络相关技术进行研究,建立了一种基于Wi-Fi技术的无线智能门铃。
一、Wi-Fi技术
1·Wi-Fi概述
Wi-Fi全称WirelessFidelity,又称802·11b标准,它的最大优点就是传输速度较高,可以达到11Mbps,另外它的有效距离可达100m,完全满足了无线门铃的数据传输。
2·Wi-Fi技术的优势
第一,Wi-Fi的覆盖范围广。在已应用的技术中,其有效半径可达100m。而一些新型交换机的覆盖范围更是要加倍。
第二,Wi-Fi的速度快。根据无线卡使用的标准不同,Wi-Fi的速度也有所不同。其中IEEE802·11b最高为11Mbps(部分厂商在设备配套的情况下可以达到22Mbps),IEEE802·11a为54Mbps、IEEE802·11g也是54Mbps。
第三,Wi-Fi的可兼容性好。现在计算机的无线卡均是以Wi-Fi为标准的连接设备,而新型的智能手机也大部分具有Wi-Fi终端。
第四,安全性与稳定性。虽然Wi-Fi有某些安全性的缺陷,但在智能无线门铃设计中,只要设定一系列的密钥,还是可以接受的。而Wi-Fi的稳定性是在无线络中比较有质量保证的,完全可以满足设计的需要。
二、基于Wi-Fi的无线智能门铃系统
1·总体设计方案本系统的结构(见图1)
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从图1可以看出,无线智能门铃系统主要由家庭关、监控服务终端(包括计算机终端和手机终端)以及监控现场组成。络主要分为两个部分,室内络和室外络。
室内络由监控现场和无线路由之间的IEEE802·11标准的无线络组成,家庭关和计算机终端的有线或无线联接。
室外部分由计算机终端和远程控制页面(即Web页面)之间的Internet络组成。
系统工作原理:首先由摁下门铃按钮,门铃震动或发出声响,提醒户主。户主启动监控服务终端,经由IEEE802·11b无线络,发送指令到确定的IP地址,即监控现场电源开关,监控现场开始工作。在监控现场,打开摄像机、麦克风等输入终端,采集现场模拟信号。采集后的信号送入视频服务器中,视频服务器对模拟信号进行压缩编码,并且将数据送入缓冲区,等待家庭关发来的联接请求。当家庭关调用联接请求程序时,视频服务器读出缓冲区的音视频数据,同时启动发送模块,发送时,采用RTP协议①打包。模块读取缓冲区的视频流最好是以一帧为最小单位,如果数据比较长,在络中传输不稳定,可以在打包前将帧进行分割,再进行打包处理。数据按照RTP协议打包完成之后,通过UDP协议②传送到家庭关中进行传送。数据经由家庭关,继续进行无线传送至监控服务终端。监控服务终端接收数据之后,按照数据传送的顺序和标志,重新对数据进行解压、组装,形成完整的帧结构。通过监控服务终端中的相对应的视频软件,对数据进行MPEG-4③解码,解码后的数据就是视频数据;同时对音频数据也进行相应的操作,得到相应的音频数据。通过监控服务终端调用播放模块的软件,进行实时播放,并且调用存储模块进行存储,以达到实时监控的目的。
2·监控现场的设计
设计思路:监控现场是由一个普通门铃、摄像机、麦克风和视频服务器组成的。普通门铃的作用是提示户主,进行监控。视频服务器是整个监控现场的关键,它主要是负责讲摄像机和麦克风采集到的模拟信号进行编码压缩、络传输,并且负责客户服务端对摄像机和麦克风的控制。其结构图如图2所示:
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监控现场无线接收装置采用ARMLinux嵌入式系统。
采用这样的芯片作为接收装置是因为Linux系统具备有完整UNIX所有的功能如多任务处理、虚拟内存、程序资源丰富、按照应用加载执行文件、执行程序共享,内存管理和TCP/IP络,而ARMLinux正在被移植或已经移植到超过100种以上的不同种类机器,包括个人电脑、络电脑和发展工具,适合作为IEEE802·11b标准的络处理器。
3·家庭关的设置
家庭关是无线络的中继传输装置,可以由一个无线路由和一个配套的ARMLinux嵌入式系统组成。ARMLinux嵌入式系统的作用是设定监控现场无线路由的IP地址,并且接收监控现场的数据,并传送给无线路由。无线路由是目前常用的一种无线传输装置,通过它分配所有系统涉及的IP地址,并且将接收到的数据传送给监控服务终端。
4·监控服务终端的设置
监控终端分为两种:手机终端和计算机终端。
(1)手机终端设置:调整手机Wi-Fi卡,设置IP,连接无线路由,调用相应的播放软件,对监控现场进行实时监控。并且可以进行互动交流。
(2)计算机终端设置分为两种情况:室内进行监控和室外进行监控。
室内监控:调整计算机Wi-Fi卡,对计算机设置无线IP,接收无线路由传送数据,调用相应的播放软件,即可实现对监控现场的实时监控。并且如果计算机终端附带麦克风和摄像机,还可以对监控现场进行双向交流。