广电基于物联网的智能家居解决方案研究及应用分析

成钊黄少锋陕西宝鸡广电网络传媒有限责任公司

1引言

“十二五”时期是我国物联网由起步发展进入规模发展的阶段。作为物联网产业的重点示范工程的智能家居项目切合广电的客厅文化理念，是广电同物联网产业最好的结合点。广电网络运营商应抓住机遇、明确方向，以物联网基础传输平台建设和三网融合建设为基础，推进物联网应用的技术发展，全方位拓展广电物联网业务，有效带动产业的全面发展。

然而随着家居智能化的快速兴起，现代家居中的监视、对讲、安防、管理及控制等更多的功能被集成应用，从而使得可视对讲、家庭安防到家居的灯光、电器等的智能控制子系统越来越多、线路日趋复杂。在功能需求不断增长的同时，系统的升级、安装及维护工作更加复杂，直接影响了智能家居产业的发展。

基于此，陕西广电根据广电优势设计的基于物联网的智能家居平台系统，结合目前主流的Z igbee无线传感网、GSM通信、智能控制、物联网及嵌入式系统等多项技术，实现了智能家居的家庭实用化和智能化的要求的同时，还有效降低了系统维护升级的成本。

2系统设计方案

2.1系统概述

陕西广电基于物联网的智能家居平台系统规划以数字电视机顶盒为控制中心，通过iPanel中间件将智能家居控制后台系统集成于本地高清互动平台业务子系统之中，从而满足不同用户对于物联网应用的多样化需求。同时，通过对现有高清互动机顶盒的简单改造，将物联网主控单元嵌入到高清互动机顶盒之中。从而建立以机顶盒为家庭物联网控制中心，通过数字电视、手机、平板电脑等终端对相关物联网设备进行控制、数据显示，再通过双向网络传输至物联网智能家居控制后台系统进行管理。通过该系统，用户不仅可以实现对于灯光、窗帘、门锁等家庭设备和空调、彩电等智能家电的控制，还可以实现水、气、电表的抄表缴费、家庭安防等功能。而且该系统升级便利，用户增加新的物联网需求只需在用户处安装相应设备后远程系统升级家居控制系统即可，从而降低了智能家居系统的维护升级成本。该智能家居平台系统规划的主要业务有：

数字电视：实现数字电视高标清直播及互动业务。

家庭网络：组建家庭网络系统，实现各设备间的资源共享等功能。

家庭安防：通过家庭监控设备，对家庭安全进行监视和控制。

家电智能控制：控制信息化家电（如空调、洗衣机

等）或者智能设备（如窗帘、门锁、灯光）等家庭设备的各种动作。

能源智能计量：对家庭水、电、气、热四大能源的使用量计算测量、控制。

远程教育：通过物联网传感器网络实现远程教育功能。

陕西广电针对单一用户设计的业务形态图如图1所示。

2.2系统总体设计方案2.2.1

设计思想

通过广电已建成的双向网络，在高清互动平台之

上搭建一个以智能家居平台后台管理系统为中心，家电智能控制、家庭网络、家庭能源智能计量等子系统并行的平台系统，同时在原有数字机顶盒的基础上嵌入智能家居控制子系统，从而将原有的机顶盒升级为

物联网机顶盒，不但保持原有数字机顶盒业务，还可

以实现智能家居控制系统，并可以根据不同用户的需求完成智能家居控制系统的升级、维护。2.2.2系统总体框架

基于物联网的智能家居平台系统主要由智能家居后台管理系统、家庭网络子系统、家电智能控制子系统、家庭安防子系统、能源智能计量子系统、远程教育子系统构成，同时预留了其他子系统的接口。在用户家庭，以搭载智能家居控制子系统的物联网机顶盒为控制中心，利用各类传感器实现家庭安防等物联网功能。智能家居平台系统总体结构设计如图2所示。

随着广电双向网改造的逐步完成，智能家居控制后台到用户家庭的链路已经形成。根据不同用户的个性化需求，智能家居平台系统可以利用远程后台管理系统对用户家庭的智能家居控制子系统进行个性化的定制、升级等管理操作，便于用户的系统升级维护。同时，用户家庭内部通过Zig bee 无线传感技术、GSM

移动通信等无线通讯技术实现网络规划传输线路的建设，解决了用户端线路的布线复杂、不宜施工等问题，方便了设备的升级、安装及维护工作。2.2.3各子系统设计方案

基于物联网的智能家居平台系统主要由智能家居后台管理系统、家电智能控制子系统、家庭安防子系统、家庭网络子系统、能源智能计量子系统、远程教育子系统构成。

（1）智能家居后台管理系统

图1业务形态示

意图

图智能家居平台系统总体结构设计

2

图5硬件接口方案

该系统为智能家居平台系统的核心系统，负责物联网终端与各个功能子系统之间的交互，以及对于智能家居控制系统的升级维护。后台管理系统模块规划图如图3所示。

（2）家电智能控制子系统

该系统为智能家居平台系统的控制系统，负责传输采集的数据及相应的控制信令，完成与各个传感器进行直接的交互工作。控制子系统模块规划图如图4所示。

该系统负责控制信息化家电（如：空调、冰箱、微波炉、洗衣机、热水器等）的各种动作，也可以控制其它智能设备（如：窗帘、门锁、

灯光等）。主要规划为信息家电控制、智能设备控制、远程管理、系统设置模块。

（3）家庭安防子系统

该系统负责控制家庭安防系统，

对家庭环境进行监控，对于非法侵入室内，或发生燃气泄漏、火灾等险情，系统将通过短信、电话等方式发出报警信号。主要规划为门禁系统、视频监控、烟感及燃气监控、报警系统、移动网关、远程管理、日志管理、系统设置模块。

（4）家庭网络子系统

系统实现智能家庭的网关功能接入，负责家庭无

线网络的组网及业务划分、管理。主要规划为远程管理、日志管理、

系统设置模块。

图3

后台管理系统模块规划图

图4控制子系统模块规划图

图6

软件规划方案

（5）能源智能计量子系统

该系统实现了家庭水、电、气、暖的定期计量统计功能。主要规划为水抄表、电抄表、气抄表、暖抄表、计费统计、日志管理、系统设置模块。

（6）远程教育子系统

该系统规划为利用音视频传输，实现家庭客厅的远程教育。主要规划为远程教育教学支持系统、教程教育管理系统、远程教育课程开发系统、远程教育教学资源管理系统。

3

接口方案设计

3.1

硬件接口方案

由于智能家居平台后台管理系统是直接搭载在

高清互动平台之上的，因此对于硬件接口方案主要针对智能家居平台控制子系统。

对于智能家居平台系统客户端物联网机顶盒硬件部分主要由四个子系统组成：控制子系统、数字处

理子系统、网络接口子系统和扩展接口子系统，硬件接口方案如图5所示。

（1）控制子系统由CPU 、ROM 、DRAM 和SDRAM 组成。CPU 是物联网机顶盒的核心，负责各子系统的

初始化和各部分的协调工作。

（2）数字处理子系统包括视频、音频和图形处理模块3个部分。

（3）网络接口子系统由网络通讯芯片执行通讯和网络接口功能，并支持外向网络接口。

（4）扩展接口子系统能够使用户采用红外遥控器、智能卡等外设进行交互式操作。

这样，硬件上我们可以将智能家庭控制中心作为

扩展接口，以串口方式接入控制子系统（M CU ），通过固有的通信协议，实现对各个终端的控制。3.2

软件接口方案

由于陕西省网高清互动平台与高清互动机顶盒都是基于iPanel 中间件之上设计的。因此智能家居平台系统直接利用iPanel 中间件系统接口完成软件设计，通过iPanel 浏览器进行显示、控制，软件规划方案如图6所示。

搭载智能家居平台控制子系统的物联网机顶盒通过iPanel 中间件实现业务整合，并通过浏览器方式与用户进行业务交互。只需要提供智能家庭系统控制入口，就可完成对家庭各控制节点的操作，软件接口方案如图7所示。对于软件设计，应该分层分级使不同用户可以按照自身不同的需求完成智能家居业务的定制

。

图7软件接口方案