基于S3C2410的智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　O 引言

　　智能家居是以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電和設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。它利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和綜合布線技術(shù)，將與家居生活有關(guān)的各種系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起，通過(guò)統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全。家庭自動(dòng)化、家庭網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)家電、信息家電等產(chǎn)品都屬于智能家居系統(tǒng)產(chǎn)品。

　　數(shù)據(jù)的采集、處理以及傳輸是實(shí)現(xiàn)智能小區(qū)控制作用的核心。在此設(shè)計(jì)了利用嵌入式系統(tǒng)作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用TCP／IP協(xié)議作為信息傳輸方式的業(yè)主基本信息數(shù)據(jù)采集的方案。

　　由于Internet的發(fā)展和普及，采用TCP／IP協(xié)議簡(jiǎn)單、方便、成本低，開(kāi)放性好，標(biāo)準(zhǔn)化程度高。物業(yè)管理中心一方面通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)獲得最新的消息（天氣預(yù)報(bào)、重大新聞等），向外發(fā)布。另一方面，利用采集各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行控制、決策和協(xié)調(diào)，并向外發(fā)布信息。

　　1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1．1 基本要求

　　各個(gè)業(yè)主將自己的基本信息（主要包括電度表、水度表、氣壓表等的讀數(shù)）、室內(nèi)情況（主要包括溫度、含天燃?xì)鉂舛鹊龋┩ㄟ^(guò)信息采集、處理與分析，完成單個(gè)業(yè)主的控制，并傳輸?shù)轿飿I(yè)管理中心，提供給物業(yè)管理人員使用以及供廣大業(yè)主參考。必須滿足的基本要求如下：

　　能對(duì)業(yè)主家各類(lèi)傳感設(shè)備兼容，即能實(shí)現(xiàn)多路模擬和數(shù)字信號(hào)的采集。采集的時(shí)間間隔在30 s～2 min。

　　具有業(yè)主控制功能，能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、處理和控制。當(dāng)通信網(wǎng)絡(luò)一旦出現(xiàn)故障，各節(jié)點(diǎn)能依據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前采集的信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。

　　實(shí)時(shí)接收由管理中心發(fā)來(lái)的信息，并能做出相應(yīng)的顯示，提醒業(yè)主自己當(dāng)前的情況。通信接口豐富（具有TCP／IP通信接口、RS 232／USB接口等），內(nèi)存空間較大。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成原理如圖1所示。

　　1．2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1．2．1 節(jié)點(diǎn)的硬件組成

　　考慮到各業(yè)主間的完全獨(dú)立的特殊性，前端設(shè)備采用嵌入的設(shè)計(jì)方法，其硬件組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　節(jié)點(diǎn)作為控制的一部分，要完成對(duì)各業(yè)主的控制功能?？刂频膶?shí)現(xiàn)利用采集的各種數(shù)據(jù)和中心發(fā)布的協(xié)調(diào)控制指令，通過(guò)節(jié)點(diǎn)處理后完成。所以，一個(gè)節(jié)點(diǎn)由數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制三個(gè)功能單元組成。這些功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)嵌入式系統(tǒng)來(lái)完成。

　　按其功能要求其數(shù)據(jù)流有：一是從各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)中間處理過(guò)程進(jìn)行處理后，顯示在業(yè)主面前；二是從信息采集系統(tǒng)中取來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)中間處理過(guò)程進(jìn)行處理后，上傳到物業(yè)管理中心，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；三是管理中心發(fā)布系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的命令或處理的結(jié)果在業(yè)主家顯示。

　　1．2．2 數(shù)據(jù)的采集

　　物業(yè)管理數(shù)據(jù)的采集主要功能是將各業(yè)主的水表、電表、媒氣表等原始數(shù)據(jù)通過(guò)各類(lèi)檢測(cè)器送到節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理。

　　常用傳感器技術(shù)包括干簧管傳感器、霍爾傳感器、紅外線傳感器、IC卡控制器和電子傳感器等。本系統(tǒng)采用電子傳感器，在普通水表、氣表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)中對(duì)應(yīng)于刻度盤(pán)的下面安裝電子傳感器，使傳感器與計(jì)數(shù)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，電子傳感器得到的電子信息與機(jī)械讀數(shù)完全同步，形成一定的函數(shù)關(guān)系，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后，分別得到水表、媒氣表讀數(shù)的數(shù)字信息，電表的讀數(shù)則可以采用電子式智能電表得到。通過(guò)RS 232接口傳送到微處理器中。

　　攝像頭數(shù)據(jù)通過(guò)USB接口與處理器通信。主要用于業(yè)主外出（特別是在外出度假）時(shí)，開(kāi)啟攝像設(shè)備?？梢詫?duì)客廳或其他重要地方進(jìn)行監(jiān)控。

　　1．2．3 數(shù)據(jù)的預(yù)處理

　　節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的預(yù)處理，其主要功能將各類(lèi)檢測(cè)器采集的異樣數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾，去掉非法、無(wú)效的數(shù)據(jù)，對(duì)故障數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)，將有效、合法的數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行格式化處理，并將其封裝、利用TCP／IP協(xié)議，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到測(cè)控中心指定的數(shù)據(jù)通道或數(shù)據(jù)庫(kù)。提供給物業(yè)管理中心。采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)預(yù)處理后的實(shí)時(shí)檢測(cè)交通數(shù)據(jù)效果更好，更符合實(shí)際情況的需要，并有效地節(jié)省了計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的工作量。

　　1．2．4 數(shù)據(jù)的顯示、存儲(chǔ)及傳輸

　　節(jié)點(diǎn)控制機(jī)將各種檢測(cè)器采集的交通流信息用來(lái)控制該節(jié)點(diǎn)的交通，同時(shí)又要經(jīng)處理機(jī)進(jìn)行預(yù)處理，一方面利用LCD液晶顯示，使各業(yè)主很方便知道自已各種費(fèi)用；另一方面，利用通信接口，通過(guò)TCP／IP協(xié)議，保證采集到的數(shù)據(jù)安全性、可靠性、有效性傳輸?shù)娇刂浦行?，用于整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和管理。