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(多图) 基于S3C2410的智能家居数据采集系统设计

现代电子技术 周维龙 吴桂清?? 2011年09月07日 ?? 收藏0

  摘要:提出一种智能家居数据采集系统的设计。以S3C24lO处理器为核心搭建硬件平台,利用TCP/IP协议实现数据传输以及数据共享,采用嵌入式操作系统Linux,缩短开发周期,系统可以很方便地对家居环境状态进行智能化管理和有效监控,使居住更加方便、安全、舒适。

  O 引言

  智能家居是以住宅为平台,兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。它利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术,将与家居生活有关的各种系统有机地结合在一起,通过统筹管理,让家居生活更加舒适、安全。家庭自动化、家庭网络、网络家电、信息家电等产品都属于智能家居系统产品。

  数据的采集、处理以及传输是实现智能小区控制作用的核心。在此设计了利用嵌入式系统作为开发平台,利用TCP/IP协议作为信息传输方式的业主基本信息数据采集的方案。

  由于Internet的发展和普及,采用TCP/IP协议简单、方便、成本低,开放性好,标准化程度高。物业管理中心一方面通过互联网获得最新的消息(天气预报、重大新闻等),向外发布。另一方面,利用采集各节点的数据进行控制、决策和协调,并向外发布信息。

  1 数据采集系统设计

  1.1 基本要求

  各个业主将自己的基本信息(主要包括电度表、水度表、气压表等的读数)、室内情况(主要包括温度、含天燃气浓度等)通过信息采集、处理与分析,完成单个业主的控制,并传输到物业管理中心,提供给物业管理人员使用以及供广大业主参考。必须满足的基本要求如下:

  能对业主家各类传感设备兼容,即能实现多路模拟和数字信号的采集。采集的时间间隔在30 s~2 min。

  具有业主控制功能,能实现数据传输、处理和控制。当通信网络一旦出现故障,各节点能依据历史数据和当前采集的信息,实现报警功能。

  实时接收由管理中心发来的信息,并能做出相应的显示,提醒业主自己当前的情况。通信接口丰富(具有TCP/IP通信接口、RS 232/USB接口等),内存空间较大。数据采集系统的组成原理如图1所示。

数据采集系统的组成原理

  1.2 系统设计

  1.2.1 节点的硬件组成

  考虑到各业主间的完全独立的特殊性,前端设备采用嵌入的设计方法,其硬件组成结构如图2所示。

硬件组成结构

  节点作为控制的一部分,要完成对各业主的控制功能。控制的实现利用采集的各种数据和中心发布的协调控制指令,通过节点处理后完成。所以,一个节点由数据采集、传输、控制三个功能单元组成。这些功能的实现通过嵌入式系统来完成。

  按其功能要求其数据流有:一是从各个传感器采集的数据,通过中间处理过程进行处理后,显示在业主面前;二是从信息采集系统中取来的数据,通过中间处理过程进行处理后,上传到物业管理中心,存储在数据库中;三是管理中心发布系统协调控制的命令或处理的结果在业主家显示。

  1.2.2 数据的采集

  物业管理数据的采集主要功能是将各业主的水表、电表、媒气表等原始数据通过各类检测器送到节点进行预处理。

  常用传感器技术包括干簧管传感器、霍尔传感器、红外线传感器、IC卡控制器和电子传感器等。本系统采用电子传感器,在普通水表、气表的计数机构中对应于刻度盘的下面安装电子传感器,使传感器与计数齿轮同步转动,电子传感器得到的电子信息与机械读数完全同步,形成一定的函数关系,经A/D转换后,分别得到水表、媒气表读数的数字信息,电表的读数则可以采用电子式智能电表得到。通过RS 232接口传送到微处理器中。

  摄像头数据通过USB接口与处理器通信。主要用于业主外出(特别是在外出度假)时,开启摄像设备。可以对客厅或其他重要地方进行监控。

  1.2.3 数据的预处理

  节点数据的预处理,其主要功能将各类检测器采集的异样数据进行过滤,去掉非法、无效的数据,对故障数据进行恢复,将有效、合法的数据按照标准进行格式化处理,并将其封装、利用TCP/IP协议,通过通信网络发送到测控中心指定的数据通道或数据库。提供给物业管理中心。采集得到的数据经预处理后的实时检测交通数据效果更好,更符合实际情况的需要,并有效地节省了计算机存储的工作量。

  1.2.4 数据的显示、存储及传输

  节点控制机将各种检测器采集的交通流信息用来控制该节点的交通,同时又要经处理机进行预处理,一方面利用LCD液晶显示,使各业主很方便知道自已各种费用;另一方面,利用通信接口,通过TCP/IP协议,保证采集到的数据安全性、可靠性、有效性传输到控制中心,用于整个系统协调控制和管理。


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智能家居? 数据采集? TCP?

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