CN102880154A

CN102880154A - 一种数字智能家居系统

Info

Publication number: CN102880154A
Application number: CN2012103949692A
Authority: CN
Inventors: 邵飞
Original assignee: SUZHOU BIAOPU ELECTRICAL CO Ltd
Current assignee: SUZHOU BIAOPU ELECTRICAL CO Ltd
Priority date: 2012-10-18
Filing date: 2012-10-18
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种数字智能家居系统，包括社区主服务器，社区主服务器通过社区局域网连接有若干家庭控制器，家庭控制器分别连接有可视对讲子系统、门禁子系统、安防报警子系统、家电控制子系统和社区服务支持子系统；社区局域网还连通公共电话交换网和互联网。本发明采用子系统模块化设计，安装、维护、使用方便，在传统的建筑结构上采用现代化的计算机技术、传感技术、传输技术、网络技术、自动控制技术等各种先进技术来提高效率、降低损耗、节约成本，完美整合新兴物联网技术、以太网技术、GPRS技术，ZIGBEE无线技术，融合楼宇可视对讲、安全防范、智能家居控制、环境控制、园区服务、云计算服务于一身。

Description

一种数字智能家居系统

技术领域

本发明涉及一种智能家居领域，具体涉及一种数字智能家居系统。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，智能家居系统已经成为业界热点关注的项目。智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术等将与家居生活有关的设备进行集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

现有的智能家居系统主要包括两种形态，一种是基于智能小区的智能家居系统，其是智能小区的一部分，主要面向高档住宅，由小区配套安装，难以满足系统的客户化定制需求。另一种是单体住宅的智能家居系统，单体住宅的智能家居系统一般均基于外部运营服务平台进行组建，初期投资较高、且部署及维护复杂，日常运行成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字智能家居系统，其采用子系统模块化设计，安装、维护、使用方便。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种数字智能家居系统，包括社区主服务器，社区主服务器通过社区局域网连接有若干家庭控制器，家庭控制器分别连接有可视对讲子系统、门禁子系统、安防报警子系统、家电控制子系统和社区服务支持子系统；社区局域网还连通公共电话交换网和互联网。

优选的，所述家庭控制器包括BACnet支持模块和Android支持模块。

优选的，所述可视对讲子系统包括SIP支持模块和Speex支持模块。

优选的，所述安防报警子系统包括防盗报警模块、火灾报警模块、煤气泄露报警模块和求救器。

优选的，所述防盗报警模块包括门窗磁感应器、红外感应器。

优选的，所述火灾报警模块包括烟雾探测器和报警喇叭。

优选的，所述煤气泄露报警模块包括煤气探测器和排风扇。

优选的，所述家电控制子系统包括通过ZigBee网络或RS485网络与家庭控制器连接的室内温度控制模块、室内照明控制模块、家庭影音控制模块、窗帘控制模块和厨房电器控制模块。

优选的，所述社区服务支持子系统包括健康服务支持模块、文化教育服务支持模块和生活服务支持模块。

优选的，所述生活服务支持模块包括购物平台、信息展示平台。

可视对讲子系统的对讲功能基于SIP技术，结合NGN网络通讯载体，运用″云″计算概念，弥补了当前对讲产品在社区应用领域的多项空白，突破了传统可视对讲网络的局限性，任意一台用户终端(室内机、门口机)之间均可以相互通讯；同时每个用户终端还具有网络可视电话功能，无论身处何处，均可通过用户终端(或PC)和自己的亲朋好友进行视频通话。

安防报警子系统以系统的可靠性为基础，并结合防盗报警、火灾报警和煤气泄露报警等模块，家庭中所有的安全探测装置，都连接到用户终端(室内机)，并联网到保安中心。外出时，您只需点击用户终端，报警系统就会自动进入防盗状态。期间如有歹徒企图打开门窗，就会触发门磁感应器；这时，报警系统主机会发出报警声，并通知保安中心，同时通过电话线将警情报告给数个指定电话，您可以对家里情况及时进行异地监听，迅速采取应对措施，让歹徒得到相应的制裁，保障您的财产和生命安全。

假如电线短路发生火灾。当烟火刚刚起时，烟雾探测器就会探测到，即发出警报声，提醒室内人员，并自动通过电话对外报警，以便得到迅速及时的处理，免遭更大损失；如果煤气发生泄露，煤气探测器马上发出警报声，并自动启动排风扇，避免室内人员发生不测，同时通过电话线也将警情自动报告给指定电话。若家中不幸遇到抢劫，或者家人突发急病，无法拨打电话，只需按下手中的遥控器或隐蔽求救器，即可在几秒内对外报警求救，从而获得最快支援。

社区服务支持子系统，是一套以满足人的身体、精神需求为出发点，通过提供包括健康、文化教育、生活三大服务系统，进而不断持续影响和提升园区业主生活品质的综合全面的服务体系，是园区物业管理的升级换代，更是房产品价值的延展和提升。

例如：用户可以足不出户便可轻松实现订餐、订水等服务。用户终端也可以提供当地天气预报、股票信息、商场促销信息、时事新闻等一些实时信息，给用户带来了极大的便利。

家电控制子系统是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

智能家居技术让家居生活更轻松、更舒适、更方便。智能家居能够提供安心的智能控制，能让人们直接从沙发上控制着整个家庭的温度高低，灯光亮度以及音乐娱乐等多种功能。

本系统的智能家居系统不仅支持传统的485组网方式，也支持zigbee无线组网方式。因为物联网的目的是要将各种信息传感传动单元与互联网结合起来从而形成一个巨大的网络，在这个巨大网络中，传感传动单元与通信网络之间需要数据的传输，而相对其他无线技术而言，ZigBee以其低成本、低功耗、高可靠性等特性在投资、建设、维护等方面建立了巨大的优势。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种数字智能家居系统，其采用子系统模块化设计，安装、维护、使用方便。

A.本数字智能家居系统关键技术的特点、优势如下：

一、纯数字系统

数字楼宇对讲技术与传统的总线技术相比，传输距离不受地域限制；传输的音视频、控制等信号效果远优于传统的总线方式，可实现安防、家电控制、社区服务、远程控制、远程信息交流等多种增值服务；安装、调试、检测工作简单易行，减低了施工难度。

就目前形势来看，虽然数字对讲应用现在市场份额大概仅占整个行业的10％-20％，一般定位在高端楼盘。从连接方式来讲，数字对讲具有线路简单，全程综合布线方式，接线方便、快捷。从应用层面来讲可以提升楼盘档次的作用，在此大部分开发商所开发的楼盘全部采用数字终端机，将智能家居部分功能作为扩展功能，留给用户自己根据需要扩展，这样整体投入不会太高，又能提升楼盘档次。因此，从以往新技术发展和应用趋势看、当有实际需要和真正解决问题的技术出现时、技术推广的速度将以惊人扩张、目前实际需要是显而易见的、技术通过多年发展和完善、数字楼宇对讲全面被市场接受已是指日可待。

二、支持Android系统

Android系统是手机或一些平板电脑等终端的操作系统，可以说是现在最流行的系统之一。是目前最流行的手机智能平台，目前广泛的应用在智能手机上，在智能手机领域掀起了“Android风暴”。而将安卓(Android)操作系统应用于楼宇对讲行业，可以使我们的产品软硬件性能有一个质的提高。

安卓(Android)系统的优势

(1)开放性

Android是开源的，允许第三方修改，这在很大程度上容许厂家根据自己的硬件更改版本，从而能够更好的适应硬件，与之形成良好的结合。

开源能够提供更好的安全性能，也给开发人员提供了一个更大的创新空间，从而使Android版本升级更快。

(2)丰富的硬件

这一点还是与安卓(Android)平台的开放性相关，由于安卓(Android)的开放性，众多的厂商会推出千奇百怪，功能特色各具的多种产品。功能上的差异和特色，却不会影响到数据同步、甚至软件的兼容。好比你从诺基亚Symbian风格手机一下改用苹果iPhone，同时还可将Symbian中优秀的软件带到iPhone上使用、联系人等资料更是可以方便地转移。

三、支持SIP标准

SIP(Session Initiation Protocol，RFC 3261)是由IETF(国际互联网标准制定组织)制定的面向Internet会议和电话的信令协议。SIP是一个应用层的协议，可以建立，修改或者中止多媒体会话或者呼叫。它是一个基于ASCII的端到端的协议，它实际上是在因特网上提供“约会”服务。SIP协议是IETF制订的会话控制协议，负责建立和管理两个或多个用户间的会话连接，它主要用于对等模式(Peer to Peer)的实时业务，如VoIP、视频会议等应用，其功能类似于当前VoIP主要采用的信令协议H.323。SIP充分借鉴了HTTP、SMTP(简单邮件传送协议)这两个互联网上最成功的应用层协议，其编码是文本方式的，继承了互联网协议简单、开放、灵活的特点。用来实现VoIP的开放协议，最常用的有三种，SIP、MGCP(Media GatewayControl Protocol)和H.323。

SIP协议是专门为IP电话，尤其是结合Internet设计的协议，同传统的H.323协议相比，SIP拥有明显的优越性：优异的可扩展性--大大提高了系统的处理能力；与Internet紧密结合--使通讯更加轻松便捷的；卓越的开放性--不仅能够对手机、PDA等移动设备提供良好的支持，对于在线即时交流、语音和视频数据传输等多媒体应用也能够很好地完成。

SIP协议的特性和优势

(1)简洁性-----SIP的协议栈比其它的VoIP协议都要小。SIP可以看作是一个简单的工具箱，利用它便于实现智能终端、网关、进程和客户端软件。

(2)可扩展性---端到端(点到点)的结构，使得它比较容易扩展。当要增加新的用户到基于SIP协议的系统中时，与其它的VoIP协议相比，需要增加的软件和硬件要少得多。

(3)分布式的功能--非集中式的智能，这样可以在每个组件中实现更多的功能。而要修改某个组件时，对系统其余部分的影响很小。在以太网上，两个SIP电话机可以直接互相呼叫，而不需要系统中任何其它服务模块的帮助。当网络中有多于二个电话机时，系统中的其它模块就发挥作用了。(4)支持因特网----基于SIP的系统，可以利用因特网不断增长的优势。转换网关可以将基于SIP的系统连接到公众电话网(PSTN)上去，而不用被历史遗留的标准所阻碍。

四、支持BACnet标准

BACnet是用于智能建筑的通讯协定，是国际标准化组织(ISO)、美国国家标准协会(ANSI)及美国冷冻空调协会(ASHRAE)定义的通讯协定。

是唯一一个由美国、亚洲和欧洲的建筑技术行业共同制定的楼宇自动化开放式标准，楼宇自动化的免许可证协议可以使得不同制造商的系统进行交叉运作。通过数码控制系统，

能监管从管理技术到传感器和执行器的所有综合数据。这就带来了经济上的优势，降低了投资风险，并占领了先机。它构建起强大的楼宇系统，这样的楼宇系统既符合新经济要求，也符合生态要求。在德国，主要的终端客户都完全依赖于

这恰好说明了

自身的优势所在。

BACnet可以使不同厂商的控制产品集成到统一的系统中，从而为业主和系统管理者提供最大的系统选择的灵活性和性价比。协议可以将暖通空调、照明、消防、门禁、对讲和安全防范等设备进行集成。当业主扩展现有系统时，可以不必一定选择原系统供应商的设备，可以选用最好的技术和服务，从而通过竞争使业主的投资回报得到保障。BACnet可以使各种不同厂商的控制系统不仅在单个建筑物使用，也可使建筑群集成在一个操作站上进行监控。

五、支持Zigbee无线通讯技术

Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。根据这个协议规定的技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备

简单的说，ZigBee是一种高可靠的无线数传网络，类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。通讯距离从标准的75m到几百米、几公里，并且支持无限扩展。

ZigBee是一个由可多到65000个无线数传模块组成的一个无线数传网络平台，在整个网络范围内，每一个ZigBee网络数传模块之间可以相互通信，每个网络节点间的距离可以从标准的75m无限扩展。

与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是，ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立，因而，它必须具有简单，使用方便，工作可靠，价格低的特点。而移动通信网主要是为语音通信而建立，每个基站价值一般都在百万元人民币以上，而每个ZigBee“基站”却不到1000元人民币。每个ZigBee网络节点不仅本身可以作为监控对象，例如其所连接的传感器直接进行数据采集和监控，还可以自动中转别的网络节点传过来的数据资料。除此之外，每一个ZigBee网络节点(FFD)还可在自己信号覆盖的范围内，和多个不承担网络信息中转任务的孤立的子节点(RFD)无线连接。

ZigBee的技术特点

(1)低功耗：由于ZigBee的传输速率低，发射功率仅为1mW，而且采用了休眠模式，功耗低，因此ZigBee设备非常省电。据估算，ZigBee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。

(2)成本低：ZigBee模块的初始成本在6美元左右，估计很快就能降到1.5-2.5美元，并且ZigBee协议是免专利费的。低成本对于ZigBee也是一个关键的因素。

(3)时延短：通信时延和从休眠状态激活的时延都非常短，典型的搜索设备时延30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。因此ZigBee技术适用于对时延要求苛刻的无线控制(如工业控制场合等)应用。

(4)网络容量大：一个星型结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备和一个主设备，一个区域内可以同时存在最多100个ZigBee网络，而且网络组成灵活。

(5)可靠：采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。

(6)安全：ZigBee提供了基于循环冗余校验(CRC)的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。

六、支持Speex音频编解码技术

如果未做任何处理，免提设备与其他设备通话时，不可避免地会存在回音、噪音等问题。传统可视对讲方案一般都采用硬件消回音的方式来解决这个问题。而我们采用了speex技术，使用软件消回音，大大降低了成本及硬件的复杂度。

Speex是一套针对语音的音频压缩格式。Speex工程着力于通过提供一个可以替代高性能语音编解码来降低应用中语音输入的障碍。而且，Speex也是很适合网络应用，这方面，相对于其它编解码器Speex也有着自己独特的优势。Speex还是GNU工程的一部分，在改版的BSD协议下得到了很好的支持。

Speex的技术特点

(1)窄带(8kHz)，宽带(16kHz)和超宽带(32kHz)压缩于同一位流。

(2)强化立体编码强化立体编码

(3)数据包丢失隐蔽

(4)可变比特率(VBR)

(5)语音捕捉(VAD)

(6)非连续传输(DTX)

(7)定点运算

(8)感官回声消除

(9)噪音屏蔽

B.本数字智能家居系统在产品性能、功能等方面的优点和优势如下：

一、高度集成化的系统

多功能可视对讲系统在功能上是一个高集成化的系统，基本涵盖了对讲系统所有的功能，在以对讲主机为核心的同一平台上分别集成了可视对讲功能、门禁控制功能、安防报警功能、家居控制功能、园区服务功能、信息管理发布功能等众多功能，让用户在一套数字对讲系统平台上就充分感受到了舒适、安全、信息化所带来的享受。

二、开放系统，国际标准的通讯协议

多功能可视对讲系统采用了BACnet、SIP等国际标准通讯协议。系统的设计符合国家相关部门对弱电系统的各项要求，且与国际惯例一致，力求使系统尽善尽美。设备配件选用通用硬件，也增加了系统的可维护性。产品设计时充分注意解决不同子系统产品和设备的接口和协议的“标准化”，使它们之间达到“互操作性”。实现与未来设备的更多互连和互操作，且能方便地融于信息网络中。

三、稳定的产品质量

嵌入式硬件平台和嵌入式操作系统，保证系统长期可靠运行，不会死机及受到网络病毒的攻击。

四、网络结构

对讲系统采用TCP/IP网络结构设计，户内无须增加任何设备，信息通道独立，所以整套系统的可靠性极高。

智能家居系统采用Zigbee或485通讯方式。zigbee网络具有自主管理、自主修复的能力。zigbee无线家居移动灵活、扩张性强，免拆卸，此外，它还具有低成本，低功耗的特点，符合“低碳生活”的绿色智能家居概念。

五、人性化服务

人性化服务是衡量系统的好坏的一个重要指标。本团队积累了多年的可视对讲开发、运营经验，怀着科技以人为本的理念，能从用户的角度出发。为用户全心全意提供最优质的服务和产品，从而有效地提高用户的满意度，最终达到提高企业效益的目的。在各个细节上都能体现本系统人性化的特点，例如：

(1)人性化的社区服务平台

系统提供社区免费服务热线，用户可一键拨叫，拨通后可根据语音分类提示，由不同的物业服务人员接听；人工应答时，系统自动存贮所有通话记录；若无人接听可自助留言，以备物业人员事后查询并回复，确保不漏掉任何一个服务请求；所有来电内容(报修、请求、投拆、建议等)会自动生成报表，也可打印输出任务单，任务完成后系统会自动提示回访。

(2)人性化的娱乐平台

用户终端具有时尚PAD功能，平台支持社区的健康食谱、健身运动、文化集锦、联谊会等各类节目源的自助采编，供用户随时点播，丰富社区的文化生活，为倡导和谐社区提供良好的文化基础。

(3)定制功能

目前市面上数字对讲产品的功能，绝大部分在出厂前完成，产品交付后基本无法再作改进，缺乏针对性和个性化；而数字社区服务平台在交付前，会针对社区的管理要求、用户的使用需求、周边的公共设施环境等，度身定制属于该社区自身的服务平台；在交付后还会根据实际投入使用情况，不断对平台进行优化和充实，并可在线对终端升级，让服务更丰满更人性更宜居。

附图说明

图1是本发明的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明具体实施的技术方案是：

一种数字智能家居系统，包括社区主服务器1，社区主服务器1通过社区局域网2连接有若干家庭控制器3，家庭控制器3分别连接有可视对讲子系统4、门禁子系统5、安防报警子系统6、家电控制子系统7和社区服务支持子系统；社区局域网2还连通公共电话交换网8和互联网9。

所述家庭控制器3包括BACnet支持模块和Android支持模块。

所述可视对讲子系统4包括SIP支持模块和Speex支持模块。

所述安防报警子系统6包括防盗报警模块61、火灾报警模块62、煤气泄露报警模块63和求救器64。

所述防盗报警模块61包括门窗磁感应器、红外感应器。

所述火灾报警模块62包括烟雾探测器和报警喇叭。

所述煤气泄露报警模块63包括煤气探测器和排风扇。

所述家电控制子系统7包括通过ZigBee网络或RS485网络与家庭控制器3连接的室内温度控制模块71、室内照明控制模块72、家庭影音控制模块73、窗帘控制模块74和厨房电器控制模块75。

所述社区服务支持子系统包括健康服务支持模块、文化教育服务支持模块和生活服务支持模块。

所述生活服务支持模块包括购物平台、信息展示平台。

所述公共电话交换网8连接有手机控制端81和电话控制端82。

所述互联网9连接有PC控制端91。

所述家庭控制器3还通过家庭无线局域网连接有手机控制端31和平板电脑控制端32。

本数字智能家居系统是以高科技为基础，运用先进的仪器设备和管理手段，利用计算机及相关的最新技术，在传统的建筑结构上采用现代化的计算机技术、传感技术、传输技术、网络技术、自动控制技术等各种先进技术来提高效率、降低损耗、节约成本。完美整合新兴物联网技术、以太网技术、GPRS技术，ZIGBEE无线技术，融合楼宇可视对讲、安全防范、智能家居控制、环境控制、园区服务、云计算服务于一身，完美提供用户一个舒适、安全、温馨的家居生活环境。系统采用子系统、模块化设计，用户可以自由组合、拆分。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种数字智能家居系统，其特征在于，包括社区主服务器，社区主服务器通过社区局域网连接有若干家庭控制器，家庭控制器分别连接有可视对讲子系统、门禁子系统、安防报警子系统、家电控制子系统和社区服务支持子系统；社区局域网还连通公共电话交换网和互联网。

2.根据权利要求1所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述家庭控制器包括BACnet支持模块和Android支持模块。

3.根据权利要求1所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述可视对讲子系统包括SIP支持模块和Speex支持模块。

4.根据权利要求1所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述安防报警子系统包括防盗报警模块、火灾报警模块、煤气泄露报警模块和求救器。

5.根据权利要求4所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述防盗报警模块包括门窗磁感应器、红外感应器。

6.根据权利要求4所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述火灾报警模块包括烟雾探测器和报警喇叭。

7.根据权利要求4所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述煤气泄露报警模块包括煤气探测器和排风扇。

8.根据权利要求1所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述家电控制子系统包括通过ZigBee网络或RS485网络与家庭控制器连接的室内温度控制模块、室内照明控制模块、家庭影音控制模块、窗帘控制模块和厨房电器控制模块。

9.根据权利要求1所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述社区服务支持子系统包括健康服务支持模块、文化教育服务支持模块和生活服务支持模块。

10.根据权利要求1所述的数字智能家居系统，其特征在于，所述生活服务支持模块包括购物平台、信息展示平台。