基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统

摘要：介绍了一种基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统。重点阐述了该系统的组成、通讯协议以及无线节点的软硬件设计。该系统在传统的有线家居网络系统的基础上使用ZigBee技术，使其具有成本低、功耗低、覆盖范围大的特点。特别是其符合IEEE802.15.4协议，利用系统与其它符合标准的产品的互联，具有良好的通用性和可扩展性。
关键词：智能家居 无线网络 ZigBee 低功耗

    在智能家居系统中，将无线网络技术应用于家庭网络已成为势不可挡的趋势。这不仅仅是因为无线网络可以提供更大的灵活性、流动性，省去花在综合布线上的费用和精力，而且更因为它符合家庭网络的通讯特点。随着无线网络技术的进一步发展，必将大大促进家庭网络智能化的进程。
    本文介绍的智能家居无线网络系统采用ZigBee技术，它是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，符合IEEE802.15.4协议，是IEEE工作组专门为家庭短距离通讯制定的新标准。


ZigBee技术简介
    ZigBee技术的主要优点有：（1）省电：两节五号电池可使用长达六个月到两年左右的时间；（2）可靠；采用了碰撞避免机制；（3）成本低；（4）时延短；（5）网络容量大；（6）安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，加密算法采用AES-128，各种应用可以灵活确定其安全属性。
    ZigBee技术的特点完全符合家庭网络通讯的需要，因此选择ZigBee技术构建智能家居无线网络系统。

智能家居无线网络系统
    本系统以家庭为单位进行设计安装，每个家庭都安装一个家庭网关、若干个无线通讯ZigBee子节能模块。在家庭网关和每个子节点上都接有一个HeliLink无线网络收发模块（符号ZigBee技术标准的产品），通过这些无线网络收发模块，数据在网关和子节点之间进行传送。其系统组成如图1所示。
    下面介绍各部分的结构及功能。
    家庭网关的结构及功能为：
（1）采用ARM构架的32位嵌入式RISC处理器和.uClinux操作系统；
（2）通过门锁进行自动设防/解防；
（3）遇抢劫或疾病，按紧急按钮，自动向管理中心报警；
（4）每家每户配有自己的网页，通过网页显示小区通知、系统各部分工作状况及数据；
（5）水、电、气各表数据发给牧业管理中心；
（6）通过以太网与小区管理中心通讯；
（7）通过网关上的无线ZigBee（IEEE802.15.4）模块与网络中各子节点进行通讯。

ZigBee无线通讯子节点的功能为：
（1）两路脉冲量数据采集，可采集水、电、气三表数据；
（2）两路安防传感器开关量数据采集，可进行设防/撤防报警、安防报警（红外幕帘、门磁、窗磁、玻璃破碎等）；
（3）一路模拟量数据采集；
（4）一路模拟量数据输出；
（5）一路继电器触点输出；
（6）通过无线通讯IEEE802.15.4协议及家庭网关通讯。


通讯协议
1. ZigBee协议的帧结构
    采用符号ZigBee标准的HeliLink模块的数据帧由数据模式、目标地址、数据长度、数据信息与校验和五部分构成，格式如下（数据帧结构中的数据都是16进制数）:




    “数据模式”占用一个字节。“目标地址”表示数据帧结构要发送的目标位置（网络中的节点号），它占用一个字节。“数据长度”表示数据帧结构中从“数据1”到“数据n”所占据的字节数，它也占据了一个字节。“数据信息”表示用户要通过UART0传送的命令或者有效数据，占据的字节数由“数据长度”决定。“校验和”是对帧结构中的全部数据（校验和字节除外）进行的校验，采用字节逐位异或的方式实现。“校验和”也占据一个字节。

2. 无线网络通讯协议帧结构
    家庭网关通讯协议帧结构是建立在ZigBee协议帧结构的基础上的，相当于底层协议中的数据场部分。所以帧结构由节点号、功能编码、数据信息三部分组成，如下所示：




    节点号字段数据长度为1字节，其中低四位为数据采集功能编号，高四位为子节点号，如下所示：




    功能编码分为三个部分：方向位、数据类型和功能类型。其格式为：




[Page]
方向位：
    根据主节点作为通讯发送者还是接收者，本系统功能可分为两大类：上行和下行。方向位即决定了这一点。

数据类型：
    数据信息与功能编码关系十分密切，根据功能不同，数据场中数据的内容含义不同；根据数据长度不同，数据类型也不同。

功能类型：
    每一个功能类型对应一种系统功能。通过解析功能类型编码可得到系统功能，对于下行帧，子节点得到主节点通知其执行的命令和需要的数据；对于上行帧，主节点得到子节点返回的信息、数据和命令执行的情况。
    数据信息存放数据，数据信息长度可根据功能编码中的数据类型而定。




无线节点硬件设计
    由于无线节点使用电池供电，且需要安装在三表或电器内部，要求电池体积很小，因此电池的容量不可能太大。希望一颗钮扣电池可以有效工作一年以上。无线通讯需要电池提供足够大的电流，耗电量较大，所以低功耗设计成为子节点设计的重点和难点。
    无线网络节点硬件组成如图2所示，采用TI公司的16位单片机MSP430F1232作为处理器，采用符合ZigBee标准的Heililink无线网络收发模块建立无线通讯，采用RAMTRON公司的铁电存储器FM24LC16存储数据，开关量输出使用松下公司的磁保持继电器TQ2L2—3V，PWM输出放大器采用MAXIM公司的MAX4464。使用锂离子钮扣电池供电，通过采用TI公司的电荷泵IPS60210将电压稳定至3.3V。无线子节点通过查询八位拨码开关确定其功能，可以实现两路脉冲量的计数、两路开关量的输入、两路开关量的输出、一路模拟量的输入、一路模拟量的输出、电池电量采集无线通讯等功能。

（1）处理器
    处理器采用TI公司的16位单片机MSP430F1232。该单片机突出的特点是可以实现极低的功耗，具有五种省电工作模式，而每种工作模式可以通过对时钟的控制实现不同的功耗，其工作在LPM4模式下的功耗电流只有0.1μA,非常适合采用电池供电的系统。片内FLASH ROM用于存储应用程序、通讯协议；UART接口连接无线通信模块；10位A/D转换器实现电池电压检测、模拟量输入；内部16位定时计数器实现PWM输出，经低通滤波后，再由放大器放大，实现模拟量输出；I2C接口连接铁电存储器FRAM。其余的通用输入输出端口分别实现数字量和脉冲量的输入、输出以及拨码开关状态的输入。

（2 ）铁电存储器
    存储器采用RAMTRON公司的FM24CL16，它是一种串行非易失性存储器，其特点是可无限次地读写，掉电数据可保护10年；写数据无延时；使用二线制串行总线及其传输规范进行双向传输，这种方式占用脚位少，占用线路板空间小，总线速度可以达到1MHz，静态工作电流仅为1μA。这些特点使其十分适合本设计对功耗低、体积小、数据读写频繁的要求。

（3） 磁保持继电路
    磁保持继电器采用松下公司的TQ2-L2—3V，通过MSP430F1232的输出管脚DO_S、DO_R控制开关管Q1、Q2的开关状态，实现继电器线圈电流的通断控制，从而控制继电器触点的动作。如果采用传统继电器，需要一直提供电流来维持继电器状态，这样功耗很难降低。磁保持继电器具有锁存功能，触点动作后无需继续提供电流，从而降低了功耗。其开关两端可耐压直流220V，交流250V，满足了通断市电的要求。
[Page]
（4）无线网络收发模块
    该模块特点是体积小、内嵌网络通讯协议，符合ZigBee网络层的标准，为IEEE.802.15.4标准兼容产品，可实现高效率发射、高灵敏度接收，无线数据速率高达76.8kbit/s。通过串口与MSP430F1232进行通讯，将获得的数据无线发送出去。

（5） 拨码开关
    八位拨码开关的状态决定该子节点的节点号和其实现的功能。


无线节点软件设计
    鉴于节点使用的通用性要求，需要上电后根据拨码开关确定子节点号及其所要完成的功能。其主要功能包括水电气三表的数据采集和存储、报警信息的获取、设防撤防状态的获取和以上信息数据的无线发送。根据拨码开关的状态确定节点需要完成的其中一项或几项工作，并调用相应的初始化程序。由于无线通讯模块的功耗较大，CPU大部分时间都处于休眠状态，通过各级中断唤醒CPU和恢复无线通讯模块的正常工作。数据的无线发送和接收要遵守家庭网关通讯协议。

    系统主程序流程图如图3所示。系统上电后，先关闭看门狗定时器，开关电源进入SNOOZE节功状态，同时关闭无线通讯模块电源，进行I2C接口的初始化，读取拨码开关状态，并根据拨码开关的状态进行单片机通用I/O口的初始化，以确定其作为脉冲量输入端口还是开关量输入端口，或是撤防设防输入端口。其中，若作为脉冲量输入端口，则调用相应脉冲量初始化程序，设置其端口为上升沿触发；若作为开关量输入端口，则调用相应开关量初始化程序，设置其端口为下降触发；若作为撤防设防输入端口，则调用设防撤防初始化程序，当前端口状态为设防状态时，进行撤防初始化，设置其端口为上升沿触发。当前端口状态为撤防状态时，进行设防初始化，设置其端口为下降沿触发。




    端口初始化结束之后，进行串行通讯UART接口初始化，打开UART接收中断使能，使其能响应网关发送给子节点的命令。定时器连续工作在计数模式，打开计数器溢出中断使能。

    单片机各部分初始化结束后，进入LPM3休眠模式，只有ACLK始终保持工作，因此在串行通讯UART和定时器初始化中，将其工作时钟定义为ACLK是十分重要的，否则进入LPM3休眠模式后，串口和定时器将停止工作和相应中断。进入LPM3休眠模式后，系统的功耗最低。

    系统可响应I/O中断，当其作为脉冲量输入端口时，脉冲量上升沿触发中断，经过去抖处理后，脉冲量计数增1，遇到进位时，调用函数处理进位，最后将计数值写入FRAM，进入LPM3休眠模式。当其作为开关量输入端口时，开关量下降沿触发中断，停止计数器计数，打开电源，打开串行通讯，重复发送报警信息，直到收到网关应答信息时才停止报警，恢复定时器计数，进入LPM3休眠模式。

    数据发送要遵循通讯协议，图4所示为数据发送程序流程图。由于文章篇幅所限，这里就不多述了。

    本文介绍的基于ZigBee技术的智能家居无线网络系统，由于其具有低成本、低功耗、较远的覆盖范围及通用性的特点，将成为智能家居系统中的又一亮点，必将给现代智能家居系统带来一场新的变革。

技术交流

波创：数字化智能小区解决方案

    智能小区的概念是建筑智能化技术与现代居住小区相结合而衍生出来的。就住宅而言，先后出现了智能住宅、智能小区、智能社区的概念。我们可以这样认为：智能化住宅小区是指通过利用现代通信网络技术、计算机技术、自动控制技术、IC卡技术，通过有效的传输网络，建立一个由住宅小区综合物业管理中心与安防系统、信息服务系统、物业管理系统以及家居智能化组成的”三位一体”住宅小区服务和管理集成系统，使小区与每个家庭能达到安全、舒适、温馨和便利的生活环境，最终目的是使每个住户得到满足其需求的最佳方案。

    波创企业集团致力于成为中国最大、国际知名的家居智能化、小区智能化产品制造商及方案提供商。为客户提供智能家居/网络家电/嵌入式系统/数字家庭/地产科技等领域的技术和产品。

    “波创公司”自主研发的“波创EHOME智能家居”产品分为四大系统，即包括智能网关系统、信息家电与灯光控系统、智能照明控制系统、家居综合布线系统，具有系统兼容性、扩展性、可升级性。各系统即可独立使用，又可互相兼容，操作应用方便，是当前智能化小区产品的创新与升级产品。

    波创数字化智能小区系统主要包括以下六大功能：

一、楼宇彩色数字可视对讲
1、组网方式简便、灵活，适合大型社区和复杂环境的联网。系统采用星型网络结构，通过TCP/IP网络传输实现点对点呼叫，通话不会占线；
2、室内机之间可以实现户户通话；
3、可留影留言，具有免打扰功能，可模糊房号输入。

二、安防报警
1、室内机提供3种定义好的布防模式：外出、在家、就寝；还可以根据实际需要自定义布防；
2、报警系统是建立在小区局域网网络平台上，一旦发生警情，报警信息就会及时上传至管理中心，保安人员会及时与业主联系并上门服务。同时报警信息也会发给设定好的相关固定电话和移动手机。室内机也会发出报警声音和闪烁图标；
3、联动抓拍功能：窃贼闯入时，触发探测器，启动摄像机及时抓拍窃贼图像（4幅）并保存在室内分机里。

三、信息发布
    通过小区管理软件，物业管理者可以编辑如文字、图片、视频等各种信息，实时的将信息发送至业主家中的智能网关上，业主可以通过智能网关提示来浏览中心服务器上的各类信息。

[Page]
四、小区商城管理
    实现方式
    1、通过波创小区管理软件，将各个商家如超市、酒楼、诊所等编辑好的信息放在小区中心服务器上，建立虚拟超市，小区业主通过智能网关就可以登录中心服务器实时浏览各类信息了；

    实现方式
    2、将购物平台建立在商家电脑上，并与小区进行联网，业主通过网关对商家购物平台进行访问并进行商品采购。

五、远程监控
    业主可通过电脑登陆家庭网关，实现对家庭环境的实时监控，网关并可外接三个普通摄像头实现对不同区域的实时监控。

六、设备自检和远程维护
    通过系统状态，可以实时查询网关本身信息和与各种外接设备的连接状态，并对各种状态做出判断，以确定网关是否处于正常工作状态；当网关出现故障时，工程技术人员可以通过电脑直接登陆网关进行故障判断和排除。
波创数字化智能小区系统系统特点：
    1、组网方式简便、灵活
    小区联网是叠加在已有的小区宽带数据传输网上的业务网络，向宽带数据传输网提出传输要求，而不单独建设承载网。
[Page]
    2、适合大型社区和复杂环境的联网
    对于大型社区或环境复杂的大型别墅群，传统的总线对讲系统在联网时容易出现信号传输质量问题，特别是视频联网，总线对讲系统需要增加视频中继设备，容易造成信号衰减，影响视频质量，同时给施工和维护造成极大的困难；使用波创全数字网关则各种信号通过TCP/IP协议以数字方式传输，不需要增加中继器等设备，而且信号质量稳定可靠。

    3、克服占线问题
    克服总线对讲系统做出现的占线问题，波创全数字网关系统采用星型网络结构，通过TCP/IP网络传输实现点对点

    4、采用标准接口
    系统设备只需要门口机、室内分机和管理中心，不需要隔离器、联网切换器等层间设备，设备简单明了，安装简便，大大降低了施工难度和设备的故障率。采用网络布线，还可以与计算机共用网络，无须独立布线，比传统的系统的结构更加降低工程成本，将施工成本几乎降低到零。所有设备都使用国际标准接口，维护、保养及扩容都非常方便。


数字化智能小区联网图

[Page]
独户功能列表
    1、触摸式10寸/7寸高清数字屏；2、全数字彩色可视对讲；3、业主/访客影音存储；4、14路有线安防报警；5、无线网络浏览；6、无线控制灯光/窗帘/家电；7、电话/网络远程控制；8、小区信息发布；9、数码照片浏览；10、远程视频监控；


数字化智能小区室内联网图

结束语
    目前各地房地产开发商对智能小区建设的青睐是有其深刻的市场因素的，智能化住宅和智能小区建设市场的火爆是一种市场行为，必将进一步被市场所认同。政府的正确引导将有利于智能小区的建设规范化和科学化。市场是一把双刃剑，它会自动砍掉那些走火入魔的、不适合中国国情的智能化住宅。
    随着信息技术的发展，智能住宅和智能小区的内涵也不断的变化、发展。因此，我们有理由相信智能住宅和智能小区将有非常广阔的发展前景。

精彩案例

海尔“四海一家”奥运网上体验中心


海尔“四海一家”体验互动方案（早晨篇）

   体验厅：起床后，体验者可以在跑步机上锻炼一下身体，这是高端的跑步机，除了可以显示您在运动时的心率、能耗等参数外，跑步机前面的显示屏上，还会模拟出您在不同环境中跑步的感受，它是于跑步机联动的，当您的速度增加或减小时，其模拟的环境移动的速度也会随之改变。在锻炼过程中，这个跑步机可以随时将您的身体健康参数，无线传输到医院。>>点击进入体验厅

海尔“四海一家”体验互动方案（办公篇）

    体验厅：当我们来到办公室时，首先映入眼帘的是我们的人机对话空调，它能够感应到当前空气的质量，比如，温度、湿度、灰尘度等相关参数，并有语音播放。在办公室同事之间经常需要交流会议或者讨论，这是我们互动式玻璃投影，办公人员可以通过这个玻璃屏幕进行互动交流，浏览、上网以及视频等。 >>点击进入体验厅

海尔“四海一家”体验互动方案（休闲体验篇）

    体验厅：您一天的工作即将结束，劳累了一天后，您可以到酒吧里面进行短暂的放松，比如，我们可以进行一场虚拟高尔夫比赛，也可以在我们的智能吧台上进行一些虚拟的游戏…… >>点击进入体验厅

    北京、青岛“四海之家”奥运体验中心 点击进入>>

精彩案例

海尔四海一家体验互动方案（办公篇）


办公室：人机对话空调
    产品介绍：当我们来到办公室时，首先映入眼帘的是我们的人机对话空调，它能够感应到当前空气的质量，比如，温度、湿度、灰尘度等相关参数，并有语音播放。

    功能体验：
◇空调可以语音提示，可以发送短信。
◇到办公室前，主动给手机发送短信。
◇安装一个感应卡，拐弯的地方就可以。
◇发短信的速度如何？正常手机短信速度。
◇我的手机接收到了，办公室环境状况，温度湿度含氧量等。
◇智能终端，已经收到了，如果我想在office控制空调，就用手机控制可以。手机短信回复，就开机，开始控制空调。打开大显示屏。

    演示方式：当讲解员来到办公室的空调前站立1秒后，空调语音提示“欢迎使用海尔空调”，并进行温度、湿度等空气质量的参数，并有相关语音播放。

At work 共有三部分 1、智能办公桌 2、投影玻璃 3、散放投影系统

智能办公室桌
    产品介绍：在办公室同事之间经常需要交流会议或者讨论，这是我们互动式玻璃投影，办公人员可以通过这个玻璃屏幕进行互动交流，浏览、上网以及视频等。我们的智能办公系统着眼于未来无线互联及互动的综合办公系统，为办公提供更高效率的整体方案。

[Page]
    功能体验：
    无线互联：我们的整套智能办公系统采用无线链接，键盘、鼠标、手机、数码相机均采用无线链接方式实现互联互通。使办公环境更整洁，办公效率更高。
    互动式玻璃：这是我们的互动式玻璃，它采用最先进的虚拟触摸技术，可以在小型会议讨论、PPT文档演示等环境下用手直接在此玻璃上进行各种操作，可以令讲解人更加生动和即兴的进行演讲。不必在屏幕和电脑前来回走动。
    电脑电话：电话是我们生活和工作中必不可少的一个通讯工具，我们的电脑电话是采用宽带网络链接电话网络的一种综合解决方案，可以使用电脑来拨打及接听手机和固定电话，并能实现传统电话不能实现的发送短信、通讯录、电话录音等功能。
    无线链接数码相机：数码相机无线传输可以快速将照片通过无线的方式传输至办公电脑内，免去链接数据线的烦琐操作。

办公室：三方会议
    亮点说明：上班后，通过电视进行多方会议，并且可以对同一个文档进行编辑或绘图。

    产品介绍：除了无线互联的办公环境外，我们还有多功能视频会议室，在这个会议室里装有一个360度摄像头，可以将整个会议室内的参会者摄录其中，通过高速宽带网络和远处同事链接，将两地参会者合二为一，将画面分别投放到会议室内的投影仪银幕上，所有参会者宛如在同一个会议室内开会，并且任何参会一方均可同时进行编辑文档、绘制图像等操作。为组建临时大型会议、远程协作办公提供可靠方案

精彩案例

海尔四海一家体验互动方案（早晨篇）

晨练——智能跑步机
    产品介绍：起床后，体验者可以在跑步机上锻炼一下身体，这是高端的跑步机，除了可以显示您在运动时的心率、能耗等参数外，跑步机前面的显示屏上，还会模拟出您在不同环境中跑步的感受，它是于跑步机联动的，当您的速度增加或减小时，其模拟的环境移动的速度也会随之改变。在锻炼过程中，这个跑步机可以随时将您的身体健康参数，无线传输到医院。

    演示方式：晨练内容是跑步，在电视上显示三维虚拟成像，与跑步机速度相协调，跑步机上的屏幕显示跑步者的心率、能量损耗等参数。

洗衣机智能产品
    产品介绍：早上锻炼完毕后，汗湿的衣服往往需要洗涤，在这里放置一台洗衣机，可以使您更方便的进行洗涤。智能洗衣机拥有海尔多项先进专利技术，不但可以语音提示，方便我们使用，还会根据衣物的重量和质地自动选择洗涤程序，实现智能化洗涤。另外海尔独有的U-home功能，可以将洗衣机、网络、手机相连接，让我们随时随地都可以了解到洗衣情况。

   
    演示方式：打开洗衣机电源开关，洗衣机语音提示“欢迎使用海尔洗衣机，请放入衣物，洗衣机将自动根据衣物的重量和质地选择最佳的洗涤程序”
；打开上盖，将演示衣物放入，关上上盖，洗衣机语音提示“请按下启动暂停按键，洗衣机将开始洗涤”，按下启动键后确认来宾收到短信后，再关闭电源，确认来宾收到短信后，演示结束。

    用户体验：
1、来宾查看手机短信（用户还可自己启动、关闭洗衣机）
2、洗衣机界面操作，感受语音提示功能

潜藏式洗手盆
    产品介绍：它可以根据我们不同的要求来设置不同的温度，当您站到它前面的时候，它会将当前设定温度自动调节到我最喜欢的40度，当您离开时，它又会回到30度。您可以提前将您喜欢的温度输入进去，当您晨练完之后，可以通过这个热水器进行冲洗，关键是它的出水温度是根据个人喜好而自动设定的。同时，这款产品这款产品跟普通的热水器相比，节水效果非常明显，普通热水器即使是多路供水，要用到热水也得先将水管中的那一段凉水排出排出来，而这款产品是将热水器和洗手盆合二为一，能很好的解决这个问题。

    演示方式：工程师佩戴Rfid卡站到热水器前，热水器感应到之后，会将温度自动调节到40度，离开后温度自动回到30度。

    用户体验：佩戴Rfid卡站到热水器前，通过实机流水从触觉上来感受水温，通过电脑板的显示来从视觉上感受温度信息。

手机准备早餐
    产品介绍：我们在锻炼身体的时候就可以短信控制微波炉，启动加热。智能厨房和微波炉，可以是洗涤晨练服装时，也可以用手机遥控微波炉准备早餐，微波炉开始自动加热预先放入的食物，大家看，我们可以在这里看到那边微波炉现在开始加热了，这样，我们可以在晨练回家的路上，进行短信控制，到家后，就可以使用这香甜可口的早餐了。

[Page]

    演示方式：
1、手机开启微波炉，发短信给微波炉
2、微波炉自动开始加热预先放入的牛奶和面包
3、参观者观看微波炉的运行状态

整体厨房产品（早餐区）
    产品介绍：由海尔研发的触摸感应式厨房，目前在世界上也是最领先的厨房电控技术。它包含电控升降吊柜、升降灶台柜、升降调料柜、升降洗涤柜，一触即开抽屉、电子刷卡抽、儿童锁抽屉等，在这里，操作台面可根据您的舒适使用调节合适的高度；吊柜的高度可根据您的身高做调节；当您从超市回来手上拿了很多东西的时候，只需要用膝盖轻轻碰一下抽屉就可以弹开；还有为了防止儿童乱动，摸到锋利的刀具等，这里特意设计了带锁的柜子…..一系列人性化的功能使厨房操作变得非常方便、非常安全。最先进的是在升降灶台柜里我们加入RFID身份识别技术，您身上只需有RFID身份识别卡片，可以使这个升降灶台自动升到符合您身高的高度，在您离开后，灶台柜又会自动回落。可以说海尔触摸感应式厨房。彻底解放您的双手！为您创造更新的生活方式。

    演示方式：RFID身份识别卡片。分别用手摁电控升降吊柜、升降灶台柜、升降调料柜、升降洗涤柜按钮，并用膝盖轻轻演示一触即开抽屉；最后拿着RFID身份识别卡片走进升降灶台柜附近。

    用户体验：佩戴RFID卡贵宾，在灶台附近，其灶台会根据其身高或者自己喜欢的高度进行自动调节，灶台的高度。


点击家庭智能终端的外出模式，一键操作，关闭相关电器，同时红外进行布防

    吃完早餐，我们要出门上班了，智能终端，也是一个家庭网络的集中控制中心，它是一个网络平台，除了普通的对讲安防功能外，还可以控制家中的家电，并且还有多种模式可以设置，比如，现在我们点击一下，外出模式，大家请看，一键操作后，煤气阀门关闭，灯关闭，红外布防了，这时，触碰到这根线，那么，就会短信报警到相关的手机上。这样，会给我们一个安全而知心的家。

   

 

精彩案例

快捷产品在广州市委会议厅的应用

CREATOR快捷系列产品在广州市委常委会议厅的应用
    广州市委是广州市最大的政府机构，而广州市委常委会议厅是广州市委新建成的最大的会议厅，占地面积近400平方米，市委的领导对这个新会议厅的建设极为重视，对会场的各种会议设备都严格把关，不仅要求技术含量高，而且还要求质量高、档次高、稳定性能高。就是在这种情况下，快捷系列产品以极高的性价比，承受住市委领导极其严格的重重考验，最终成功中标，入选广州市委常委会议厅的设备行列中。
    在入选的快捷会议设备中，大致可以分为三大部分：第一部分是智能中控系统；第二部分是矩阵切换系统；第三部分是高清传输系统。

一、智能中控系统
    广州市委会议厅采用的快捷智能中控系统为：
    CR-PGMII A20中控主机、ST-7100C触摸屏、LTX-1200C触摸屏、LT-7100BW 控制面板、CR-RFA无线接收器、CRYZZP红外发射棒、CRPWR-8II电源控制器、CR-VOLII音量控制器、CRLITE-4AII调光器、CR-XPORT 控制卡、CR-UART8 8路多串口分配器。
    （1）CR-PGMII A20中控主机是采用强大的内置可编程接口，可进行高速运算复杂的逻辑指令，使其可以控制几乎所有的外接设备（第三方设备）。只要是支持RS-232、RS-485及RS-422协议的设备，都可以用它来控制。广州市委常委会议厅的VTRON大屏、BBS数字多媒体矩阵都是支持RS-232协议，因此CR-PGMII A20中控主机都可以通过用本身的DB9的串口和CR-UART8 8路多串口分配器来对它们进行功能上的灵活控制。
    （2）再有就是该款中控主机还配置了8个红外端口，每个端口可以同时控制3台红外设备，8个端口最多能同时控制24台红外设备。广州市委常委会议厅配备了四台录音机、两台影碟机、一台电视机等共七台红外设备，看起来数量不少，但以CR-PGMII A20中控主机的8个红外控制端口和同时能控制二十四台红外设备的强大功能，通过配套的红外发射棒，控制它们可以说还是比较轻松的。
    （3）除此之外，CR-PGMII A20中控主机还内置了三个功能强大的CR-NET端口，它主要是用来控制中控周边网络设备的，不要看它数量不多，但如果用四芯线并连起来，最多可达到252个网络设备，而且距离最远可达800米之远。广州市委常委会议厅共采用了4台CRPWR-8  8路电源控制器，4台CRLITE-4AⅡ调光器，3台CR-VOLⅡ音量控制器等网络设备，CR-PGMII A20中控主机通过四芯线对这些网络设备进行灵活的，人性化的控制。通过电源控制器对会议大厅的荧光灯进行开关控制以及对机房的其他会议设备的电源进行通断控制。通过调光器对会议大厅的白炽灯进行亮度控制；通过音量控制器对会场的音量进行大小控制等。

    （4）如果要远程控制CR-PGMII A20中控主机，还可以配置CR-XPORT对CR-PGMII A20中控主机进行远程控制。广州市委常委会议厅采用了CR-XPORT卡，这是一张网卡，但比普通网卡的功能更强大，市委常委会议厅的工作人员可以通过它在异地用PC进行远程控制CR-PGMII A20中控主机，随时都不耽误会议。
    （5）各种型号的触摸屏与CR-PGMII A20中控主机配套使用，使快捷智能控制系统的控制更为方便、快捷。不仅外观的设计是个性化，而且操作上的设计更是人性化。广州市委常委会议厅采用了ST-7100C触摸屏、LTX-1200C触摸屏、LT-7100BW 控制面板共三种型号的触摸屏，并分别放置在大厅，机房，休息厅。使控制无处不在，有效避免了来回奔走之苦。

[Page]
二、矩阵切换系统
    广州市委会议厅采用的快捷矩阵切换系统为：
    AV2424音视频切换矩阵、AV0804音视频切换矩阵、AV0116分配器、RGB1616音视频切换矩阵、RGB0804音视频切换矩阵、AUDIO3201音频切换矩阵、VGA3201音频切换矩阵、OFM0804光纤切换矩阵、VIDEO/VGA/RGB-SC190倍线器，VGA/RGB 185Ⅱ长线驱动器。
    （1）AV2424音视频切换矩阵、AV0804音视频切换矩阵以及OFM0804光纤切换矩阵都是音视频切换矩阵，都是可以实现音视频信号同步或分离（异步）切换的矩阵。区别在于，AV2424音视频切换矩阵与AV0804音视频切换矩阵是在可切换信号通道总数上的差异，前者可实现24路信号输入，24路信号输出；后者则可实现8路音视频输入，4路音视频输出，两者都是采用普通通用的莲花头接口。而OFM0804与前两者是质地上的区别，OFM0804光纤矩阵是采用光纤的多模LC型接口，OFM0804切换的信号不是普通的音视频信号，而是通过光纤电缆传输过来的高清信号，因此OFM0804光纤矩阵能切换出比AV系列矩阵切换的信号更好，更清晰，更稳定。
    （2）RGB1616音视频切换矩阵，RGB0804音视频切换矩阵，VGA3201视频切换矩阵都是一般用于PC信号切换的矩阵。不同的是：RGB1616与RGB0804是可切换信号通道总数上的差异，前者可实现16路信号输入，16路信号输出；后者可实现8路信号输入，4路信号输出，本质还是一样的。而VGA0804和前两者有着本质上的区别，首先是接口上的不同，VGA矩阵采用DB15的VGA接口，而RGB矩阵是采用五芯的BNC接口，从接口的焊法和复杂度来看，RGB的BNC要容易的多，也方便得多。其次是从信号的传输距离来看，VGA信号的正常传输距离可达20米到30米之间，超过这个距离，就可以看到信号出现明显的衰减现象；而RGB的正常传输距离可达50米到70米，且抗干扰能力及稳定性都比VGA要好得多。因此一般情况下，VGA矩阵是可以满足用户的要求的，但如果特殊情况下，既用户要求非常严格苛刻的时候，用RGB矩阵是完全可以满足用户的。

 
    （3）SC190倍线器是一款信号转换器，它不仅能选择将普通的VIDEO信号还是S-VIDEO信号转换成高清的VGA信号或更高清的RGB信号，而且还可以选择输出视频的分辨率，分辨率的模式有三组选择（800×600、1024×768、1280×1024）。广州市委常委会议厅根据自身需要，采用了三台SC190倍线器，将三组VIDEO信号转换成RGB信号，实现了信号转换的需要。
    （4）VGA/RGB 185Ⅱ长线驱动器也是一款转换器，但它还内置了增益功能，可以通过此功能来调节信号的传输距离，从而实现或保证了RGB信号的传输距离达到150米之远，有效地避免了由于距离太远而导致信号衰减出现拖尾的现象。

三、高清传输系统
    广州市委会议厅采用的快捷高清传输系统为：VGA-F500T/R光纤传输器
    VGA-F500T/R光纤传输器支持一路模拟RGBHV信号输入，一组光纤信号输入。它不仅可以实现模拟VGA信号的长距离的传输，而且还可以实现模拟VGA信号到数字DVI信号的轮换。当信号在分辨率为1600×1200，刷新率为60的情况下，其最大传输距离可达500米之遥。广州市委常委会议厅的面积虽近四百平方，但以该款光纤传输器的500米传输距离来看，足够从机房把信号传到会议厅的每个角落。

精彩案例

Bitwave推出高档别墅智能家居无线覆盖及监控方案

    别墅区作为现代社会化发展的产物，多为高收入家庭居住，为了能切实使这些高收入群体享受先进前卫的信息化网络应用，同时保障家人的生命安全及家居的财产安全，利用高度信息化网络技术为别墅业主提供高品质生活环境已经成为必然。专业的无线通讯品牌Bitwave针对高端别墅区的信息网络需求，提出了无线监控及无线覆盖的应用，并有针对性的制定出完善的无线网络解决方案。
    引言：别墅区作为现代社会化发展的产物，多为高收入家庭居住，为了能切实使这些高收入群体享受先进前卫的信息化网络应用，同时保障家人的生命安全及家居的财产安全，利用高度信息化网络技术为别墅业主提供高品质生活环境已经成为必然。 

高档别墅区的无线网络需求 
    飞速发展的无线技术在别墅区的应用可以为业主提供更加完美的生活品质，同时又不影响别墅外观造型的美观。专业的无线通讯品牌Bitwave针对高端别墅区的信息网络需求，提出了无线监控及无线覆盖的应用，并有针对性的制定出完善的无线网络解决方案。例如，通过Bitwave的无线监控，可以对社区内及其他流动人员进行24小时监控，一旦出现异常状况，可以在第一时间快速反应，而且还可以随时调阅视频档案；借助Bitwav的无线技术实现无线宽带，为别墅区的居民提供高速的无线上网，不受任何束缚的随时随地上网，无论在家还是在湖边，还是在网球场，无线网络的灵活和便捷性既可以为居民提供安全保护，又可以提供宽带上网。 
    Bitwave针对别墅区设计的独特的无线监控无线覆盖解决方案，为打造信息化社区提供了有力的技术保障，目前已经在国内外多个高档别墅区获得了成功高效的应用。  

Bitwave 别墅区覆盖解决方案 
    别墅区的环境不同普通社区，虽然无线监控采用无线技术，但是由于应用环境树木、建筑等障碍物比较多，人流复杂，传输的视频数据量很大，所以一般的无线产品很难解决上述难题。 
    在此方案中，我们推荐使用Bitwave高穿透性无线覆盖网桥，中心点尽量选择在需要覆盖区域位置的最高点，采用BWA-310无线基站，该设备使用功分器连接3个120度扇区天线，进行全景区覆盖。BWA-310工作在2.4GHz范围，采用最新的OFDM调制技术，最高速率支持到108Mbps。BWA-310提供多种安全机制保证您的数据安全，如：支持WPA、基于802.1x认证机制、MAC访问控制、WEP加密等，具有独特的防水防尘设计，配备远程供电，具有较高的输出功率，尤其适合室外大范围无线接入应用,其最高输出功率，可以使其穿透几层树木，最远可以达到3公里的覆盖半径，如果远端子站配置16dbi增益天线，可以达到6公里范围。BWA-310无线基站专为电信运营商设计，所以能够适应严酷的环境，可以工作在-40~60℃，同时支持30个并发子站，工作极其稳定，完全可以应付视频传输和数据传输的需要。 
    与其配套的无线子站采用Bitwave的BWU-100 ODU无线网卡，本身具有较高的输出功率，内置16dBi的定向增益天线，支持POE以太网供电，全防水设计，和BWA-310配合使用可以达到非常好的覆盖效果。Green USB 100 无线网卡最大的优点是传输距离远，具有优良的环保性，几乎可以将电磁辐射降低到0，该网卡具有独特的6dbi定向天线设计，可任意调整方向。该网卡还配备了玻璃安装套间，可以固定在居室窗户玻璃上。如果将无线网卡安装在玻璃上，不但可以接收到非常好的信号，还可以将信号直接发射到窗户外面，这样保证室内几乎没有任何电磁污染。 
    Green USB 100 无线网卡提供多种安全机制，保证数据在公共网络的安全性，如：支持WPA、WEP加密等。Green USB 100 无线网卡内置的6dbi定向天线可以使传输距离增加2~ 6倍，非常适合于小区无线覆盖，校园无线接入，无线城市覆盖客户端。 
    中心点采用具有极强抗干扰能力的5.8GHz的网桥，BWB210中心端网桥，远端同样采用BWB210远端网桥，网络摄像头（或者视频服务器）通过网线与远端网桥连接，透过无线传输系统将视频信号回传至中心的监控服务器。每台Bwb210中心网桥支持22Mbps的上传带宽，可以连接多达10个远端监控点。由于采用5GHz频段，避开了2.4GHz的干扰，可以保证视频的稳定传输。MAC地址控制和加密则可以保证系统的安全稳定运行。 

别墅区无线覆盖的注意事项 
    由于有丰富的别墅及高端社区无线应用经验，Bitwave在实际方案规划及实施上总结了相关的注意事项： 
    1. 覆盖技术最好采用2.4Ghz 802.11g的技术，由于此技术成熟，成本比较低，还因为其具有更好的穿透性，可以实现非视距传输，可以很好的穿透大树；监控点采用5.8 Ghz技术，可以实现流畅的视频传输，不易受到其他信号干扰； 
    2. 中心基站一定要具有非常高的位置，这样可以达到更好的覆盖效果。 
    3. 中心基站一定要采用扇区天线覆盖的方式，并向下有一定的倾斜角度，这样才可以把最好的信号覆盖在别墅区内，以免对周围产生电磁干扰，注意不要使用全向天线。 
    4. 无线子站一定也要高增益输出，否则信号不对等，覆盖效果也不会理想。 
    5. 如果覆盖有盲区，可以使用5.8G的网桥进行中继，建立一些新的覆盖区域，以达到更好的覆盖效果。 
    6. 设备最好支持VLAN，为将来的无线应用做好技术储备。

精彩案例

EPON技术在智能化小区的应用

无源光网络与有源光网络投资成本分析
    针对目前小区网络建设的特性，有两种网络建设方案可供选择，分别为EPON无源光网络和传统有源光交换网络两种方式，它们各有优势，如表1所示。有源光交换网络和EPON无源光网络都是利用以太网技术，采用光纤+双绞线的方式对小区进行综合布线。
    EPON无源光网络与传统有源光交换网络对比最大的优势如下：
    1. 服务质量有保障
    OLT发挥对整个系统的主控作用，彻底改变了以太网设备各自为政的局面；EPON系统可以对每个用户进行带宽的静态/动态分配，并保证每个用户的QoS。
    2. OAM&P能力强
    EPON系统具有先进的测距、环回测试、断电告警以及端口状态监视等维护功能，克服了以太网缺乏OAM手段的缺陷。
    3. 系统成本低
    EPON在一根光纤上实现双向传输，节省了光纤资源；节约了近50％的光收发模块。
    4. 多网融合
    技术上支持宽带上网、有线电视（CATV）接入和传统固定电话接入，实现三网合一。
    以下为无源光网络和有源光网络分别在核心层、汇聚层、接入层用到的设备。
    建立与住宅小区较符合的模型：以16层高层建筑为主，一个单元，总共32户，每幢楼距离汇聚机房300m，汇聚机房距离主机房500m，设有X幢此类高层建筑。 
    横向坐标轴代表高层建筑模型，单位（幢）；纵向坐标轴代表建设成本，单位（万元）。将EPON+LAN接入与传统LAN接入方式设备成本进行对比，可以清晰分析得出：
    （1）当承载楼栋X＜5时，即接入用户数小于160（32*5）户时，EPON+LAN的接入方式设备成本略高于传统接入方式。
    （2）当承载楼栋X＝5时，即接入用户数为160户时，成为EPON+LAN的接入与传统接入方式设备投资成本的临界点。
    （3）当承载楼栋X＞5时，即接入用户数大于160户时，EPON+LAN的接入设备成本高于传统接入方式；并随着楼栋X数值越大，EPON+LAN的接入设备投资成本比传统方式的优势就越明显。
    （4）X取值：每增加5栋接入时，传统投入将比EPON+LAN接入增加15000元成本。假设项目需要接入600个单元数来计算，采用传统接入比EPON+LAN接入的设备投资将高出200万元。
    （5）在线路敷设等建设成本上，EPON+LAN也同样具有很大优势。
    以上计算部分未涉及光纤布线部分，根据无源光网络能极大节省光纤资源的特点可知，无源光网络的综合布线系统建设成本应低于有源光网络的布线建设成本，随着项目规模越大，无源光网络的成本优势越明显，因此，当X>32时即户数大于1000户，无源光网络的建设成本低于有源光网络的建设成本。
[Page]
组网方式投资成本分析
    根据现代智能住宅园区的定位，计算机网络组网主要考虑FTTH和FTTB这两种方式。以下以无源光网络为例，随机假设一幢多层建筑和一幢排屋别墅，分别进行深化设计，比较实现FTTH和FTTB两种组网方式的投资成本。
    1. 多层建筑
    （1）参考楼型：楼层共十层，一个单元，总共20户，距离机房200m。
    （2）FTTH组网方式：OLT设备放置在机房内，配置一个PON口，将光纤拉到该楼附近，再通过1：32分光器将光纤引入每户家庭，以户为单位，配置20台ONU设备。
    （3）FTTB组网方式：与FTTH组网方式类似，主要区别在接入层，即光纤经过分光器后到达单元楼道内，只需配置1台ONU设备和一台24口交换机，再通过铜缆接入每户家庭（如表3所示）。

    2. 排屋别墅
    （1）参考楼型：联排公寓，总共6户，距离机房200m。
    （2）FTTH组网方式：OLT设备放置在机房，配置一个PON口，光纤通过1：32分光器将光纤引入每户家庭，以户为单位，配置6台ONU设备。
    （3）FTTB组网方式：与FTTH组网方式类似，主要区别在接入层，即光纤经过分光器后，将其中一路光纤接到1台ONU设备，经过24口交换机转换，再通过铜缆接入每户家庭。 
    
结束语
    目前由于各类型住宅小区项目规模较大，且各建筑区域划分结构复杂，无源光网络方式和有源光交换网络方式的网络建设工程总价相差不大，而考虑到施工难易度、后期设备维护检修及因此产生的费用等方面，EPON光纤接入方式的优势尤其明显，突出表现在其高服务质量保证、可管理性强、系统成本低、多网融合支持好等诸多方面。相信随着今后EPON技术的日渐成熟，EPON光纤接入方式必然会成为未来智能化住宅小区的网络建设的主导技术。
    综合以上分析，FTTH组网方式的建设成本偏高，从节约投资成本的角度出发，建议采用以下组网解决方案：针对多层、高层、小高层住户密集的特点，在满足带宽需求的前提下，尽可能地减少投资成本，这些区域则选用FTTX+LAN接入方式组网；而对于排屋别墅，两种组网方式的户均设备成本相差不大，可根据此类户型住户的身份特性，选用FTTH或FTTB光纤接入方式。

技术交流