IP网络智能家居(家庭远程控制系统)解决方案

IP网络智能家居（家庭远程控制系统）解决方案

住宅小区智能化、信息化建设是为了创造一个安全、舒适、便捷、健康的居住环境，以先进适用的技术引导生活方式乃至生活观念的演变。尤其在智能家居系统中，如何将领先的技术融入人们日常起居劳作之中，使用户真正享受科技所带来的便利，而非视技术为生吞活剥的异物，是需要认真思考的问题。

家庭远程控制系统的演进过程，也正表明了业界在产品易用性、可靠性方面所作出的努力。所谓"远程"控制，可以理解为用户即便不在设备现场，亦能够自如进行操作，比如通过固定、移动、或者Internet 等手段。

1 家庭远程控制系统的功能结构

理论上，家中所有的电气设备均可接入网络，实现远程控制。以

设备自身对网络的支持程度划分，电气设备可以分为两类：其一是传统的无任何智能的电器，如普通的电视、空调、电灯、红外探头；其二则是内嵌网络应用和端口的信息家电，如机顶盒，由此可有如下粗略的功能结构：

而纵向考察，就每一个功能模块而言，则又须提供3方面基本的交互机制：

1) 查询：用户能够全面查询当前家中各系统的状态以及所有历史记录，比如了解所有防区是否已经全部布防，或者查询主卧空调的温度；

2) 预警监测：远程控制系统应该可以提供实时监测的机制，对系统的动态运行状况、异常事件的发生，能够及时反馈至相关人员、机构，譬如用户空调设定温度过低，电饭煲工作时间过长，抑或家中安防系统报警，户主必须及时被通知；

3) 远程控制：用户可以通过某种方式（拨打、登陆Internet等）进行异地操作，或者预设若干特定的规则(定时控制规则、联动控制

规则)，由系统自动根据规则完成相关操作。例如，用户在下班之前拨打将空调温度设为26度，如果忘记布防，在出门后可以上网将所有防区均置为布防状态。

除了上述3种基本的交互机制，家庭远程控制系统还需必要系统安全机制、可靠性保障机制支撑，尤其涉及安防系统的远程控制时，系统须具备完善的用户认证、数据加密、事件跟踪、以及抗攻击抗干扰能力。在集成方面，家庭远程控制系统又须与智能家居系统的其他子系统以及小区信息化智能化系统密切协作。

2 控制协议的演进

设计实现家庭远程控制系统的关键问题之一便是不同系统之间的互联互通，而在智能建筑领域，目前几乎所有的设备厂商均可提供一个设备网络：若干集中部署的主控制器放置在管理中心机房，大量区

域辅助控制器安装在小区内的各控制子网，住户家中则以家庭控制器向上连接。由于硬件系统由各厂商的专有驱动程序驱动，各种系统服务之间难以实现真正的集成，一方面，受限于特定项目的单一平台，功能开发成本较高，另一方面，系统难以适应未来的更新换代，操作系统的升级或硬件系统的任何更改都可能导致系统无法正常运行。

协议的开放性因此成为备受关注的问题，1990年Echelon公司提出Lonworks协议，1995年ASHRAE发表更为复杂的BAet协议，均说明业界在系统互操作性方面逐渐由封闭走向开放。下表简要列举了流行的7种控制协议：

其中BAet和Lonworks在国内影响较大，X10则在欧美市场称雄。就家庭远程控制系统而言，它不是一个孤立的系统，而必须与其他子系统实现数据集成和控制集成。上述协议在某种程度上是开放的，基于这些控制协议的智能家居系统(如X10)可以完成家庭远程控制系统所应实现的大部分功能。从技术特征和中国国情的角度考察，则可以发现每一种协议均存在某些不足之处：

对于BAet：

1) 没有标准的编程语言，必须从设备厂商购买专有的编程工具

2) 没有标准的系统配置工具，必须购买从设备厂商购买专有的配置工具

3) 开发费用高昂

4) 出于竞争考虑，许多大型厂商在协议开放性方面已经有所退缩

对于Lonworks：

1) 由于神经元芯片规格与速度的限制，系统伸缩性较差

2) 没有用于编写复杂算法或应用的工具

3) 硬件是专有的，必须向Echelon公司支付LNS和神经元芯片的使用许可费用

4) 不是一个端对端的方案，只适用于设备自动化

X10则利用电力线载波进行数据传输，允许X10兼容设备通过110V 交流电电缆实现通讯，在电场杂波较多的情况下，容易产生信道噪音、串扰、信号衰减、阻抗变化和反射。

3 智能家居环境与TCP/IP协议族

尽管存在不足，BAet、Lonworks、X10等控制协议依然将延展其各自的市场空间，但在中国，智能家居系统的构建维护更加关注系统总体性价比的问题，尤其在家庭远程控制系统需要一个稳定、高效、低廉的网络支持的情况下。

过去6年间，Internet已经成为IT技术发展的主要驱动力量，智能小区领域概莫能外。国内智能小区的网络标准亦逐渐从争议中走出，在物理层和数据链路层，以太网已成为高速LAN的标准，RS485是低速LAN的标准，RS232则是点对点通信的标准；IP协议成为网络层的标准；TCP和UDP这两个互为补充的协议成为传输层的标准。另一方面，国内住宅小区以太网已经大面积敷设，在此基础构建智能家居系统是顺理成章的。

4 KTR-2000家庭远程控制系统

XX新诺智能技术XX自主开发的KTR-2000家庭远程控制系统是KTR-2000信息化智能小区系统的一个子系统，在IP网络环境下为小区住户提供较完整的远程控制支持。

4.1 系统原理

对于传统的无任何智能的电器，如果实现控制，前提是能够将外部指令（由用户下达）转化为其内部工作指令。这种转化，KTR-2000远程家庭控制系统采用了两种途径：

其一，被控制的电器开放接口和协议，由外部控制设备与之衔接后向电器发送指令。简单的情况如红外探头布防功能的启用与关闭，复杂的如空调运行状态的调整；

其二，外部控制设备通过某种方式主动学习被控制电器的操作指令，学习成功之后，将这些指令转化为普通用户可以理解的形式，然后由用户调用。通常，很多家用电气设备均具有红外遥控功能，而通过红外线传输的控制指令数据往往没有经过加密处理，故而可以被截获、解析，例如对空调、电视等电器均可识别其红外遥控指令。

而由于传统的电气设备往往不具备通用的网络接口，因此在某些情况下需要附加一个由电气设备内部协议向RS232或RS485的转换。上述与电气设备的对接工作通过KTR-2000家庭远程控制系统中的远程控制扩展模块完成，或者直接由cPAL家庭信息化智能终端实现，cPAL是智能家居系统的核心设备，它主要承担着6方面任务：家庭