智能电网中智能家居终端的设计

摘要 针对智能小区家庭中智能家居终端的特点和功能进行了阐述，研究并提出了一款基于ARM芯片并以Linux为操作系统智能家居终端的设计方案和软硬件模型，理论上实现了智能家居终端的基本功能，为今后开发此类产品提供了一个思路方法。
关键词 智能家居终端；嵌入式：通信

所谓智能电网，就是指通过新技术能形成业务流、信息流、能量流之间双向互动的未来电网，也叫“聪明电网”。与传统电网比，智能电网孕育着更大的市场空间。智能电网是技术密集、资金密集集合体，将会带动新能源、信息、传感器等传统产业的创新和发展，具有很强的技术辐射性和经济带动性。而智能家居系统就是其中显著的一个方面，智能家居系统的核心设备是智能家居终端，通过它实现系统信息的采集、信息输出、集中控制、远程控制、联动控制等功能。

1 智能家居平台系统的技术特点
智能家庭网络随着集成技术、通信技术、互操作能力和布线标准的实现而不断改进，它涉及到对家庭网络内所有的智能和非智能电器、设备和系统的操作、管理以及集成技术的应用。
(1)家居智能平台系统的组成。
通过智能家庭网关、智能家居终端、具有采集电量和功率功能的插座及其系统软件建立家居智能平台系统。智能家庭网关是智能家庭局域网的核心部分，主要完成家庭内部网络各种不同通信协议之间的转换和发送。
用计算机技术、微电子技术、通信技术，智能家居终端将家庭智能化的几乎所有功能集成起来，使智能家居建立在一个统一的平台上。首先，实现家庭内部网络的数据交换，其次还要保证能够识别通过网络传输的指令是否合法，因此智能家居终端既是家庭信息的交通枢纽，又是信息化家庭的保护神。
(2)通过通信模块和通信协议实现与家电的互联。
为实现家电的控制和相关信息的采集，系统平台通过通信模块并按照特定的通讯协议借助串口发送和接收码流，从而实现家电的控制和信息采集。
(3)硬件中嵌入式系统的应用。
随着功能的不断增加、性能的不断提升，对处理能力和速度提出了更高的要求，所以具有高性能的嵌入式芯片系统将应用到智能家居终端中去。

2 智能家居平台系统的结构
智能家居平台系统的物理框图如图1所示。

3 智能家居终端的功能
智能家居终端的功能包括如下几个方面：
(1)家电控制。家电控制是智能家居终端的主要功能，代表着家庭智能化的发展方向，通过无线通信方式对家庭的用电设备进行控制。
(2)用电信息采集和分析。采集家电的用电量、功率、电压和电流等一些用电数据，并以表格或者图表的形式展示出来，为用户分析家庭的用电情况，从而指导用户进行合理用电。
(3)家庭安防。安全是居民对智能家居的首要要求，所以家庭安防成为智能家居的重要组成部分。包括家庭安防报警、门窗磁报警、燃气泄露报警、火灾烟雾报警、紧急求助报警等。当智能家居终端处于布防状态时，一但红外探头探测到家中有人走动，就会自动报警，同时将报警信息报到物业管理中心，还可以将报警信息发到主人的手机或其他移动终端上。
(4)视频通话。智能家居终端上集成了可视对讲功能，可实现终端之间的视频通话功能。
(5)便民信息服务。物业管理中心与智能家居终端联网，对住户发布一些小区信息和小区周边的一些便民服务信息，从而为住户提供生活方便。
(6)增值服务。通过智能家居终端可以实现网上购物，视频点播等增值服务。

4 智能家居终端的硬件设计
智能家居终端的微处理器采用S3C2440A，是三星公司推出的16／32位RISC微处理器，它为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。S3C2440A采用了ARM920t的内核，0．13μm的CMOS标准宏单元和存储器单元。它采用AMBA的总线架构。 ARM920t实现了MMU，AMBA BUS和Harvard高速缓冲体系结构。这一结构具有独立的16 kB指令Cache和16 kB数据Cache。
作为智能家居的控制中心，智能家居终端除了具有网络RJ-45接口、PSTN接口、RS-485接口、无线传输模块接口外，还应该提供音频视频接口、报警传感器接口、HUB接口、RS-232接口等。这些接口可以实现音视频的编解码转换，指令的传输接收以及与PC机的结合等功能。