1)综合布线系统;
2)家电控制系统;
3)环境信息采集系统;
4)远程抄表系统;
5)安防监控系统;
6)人机交互系统;
7)健康关护系统;
8)智能服务系统;
系统之间的关联结构如图1-2所示。
其中综合布线系统为底层通信介质的基础,直接为家电控制、环境采集、远程抄表系统、安防监控系统提供硬件连接通道,直接或间接地为人机交互系统、健康关护系统、智能服务系统提供底层通信基础。
家电控制系统、环境采集系统、远程抄表系统、安防监控系统是数字家庭基础的功能设施,是智能家居必须实现的内容。
人机交互系统、健康关护系统自成体系,它们既需要其他系统的支持,也向高级服务提供依据,同时也可以独立运行。
智能服务系统是整个智能空间的高级实现形式,是整个智能家居系统的核心和最终目的。它依赖其他系统,又高出其他系统,它无法脱离其他系统存在,但它面对的却是服务流和服务数据,并不直接针对特定设备。
这几个系统的实物连接框图如图1-3所示。
图1-2 智能家居系统关联结构(www.xing528.com)
图1-3 智能家居实物连接框图
本系统是一个层次化的系统,层次图如图1-4所示。
一个好的系统设计是松耦合的、模块化的、标准化的。本系统为了让不同的设备开发者各司其职,同时又能在一定程度上互相沟通,设计了层次化的系统结构。
1)异构设备层:家庭设备千变万化、通信手段多种多样,因此家庭设备具有异构的特点。承认设备的异构化,能够极大扩展设备的选型,方便硬件开发者开发新设备。因此,系统设计的最底层规定为异构设备层,给开发者提供相当程度的自由。
2)硬件接入与Wi-Fi硬件层:异构设备层为我们带来了大量优秀的硬件,但是这些硬件是孤立的,和服务系统的衔接并不友好。于是系统扩展了异构设备层,把它们发展成了Wi-Fi硬件层。顾名思义,系统通过提供TTL/RS232转Wi-Fi模块,规定所有的设备信号,最终都必须通过Wi-Fi接入到路由器,所有上行信号和控制信号都重定向到Wi-Fi输出。TTL/RS232转Wi-Fi模块是一个透明传输的硬件模块,它能够在硬件层直接接入到TTL/RS232接口,同时可以自动连接路由器,并能够屏蔽硬件差异,在上述两种不同的硬件接口之间透明传输、转发数据,因此硬件开发者不需要额外制作硬件或编程序,就能把设备无缝转换成Wi-Fi家居设备。
3)Wi-Fi布线层:顾名思义,即把所有的设备通过RJ45网线或是Wi-Fi连接起来,使用TCP/UDP对话。
4)服务标准化模块:前几个模块只保证了设备能够通过Socket访问,并不能保证设备信息是否被正确理解。这就需要对设备信息进行编码和解码。要求硬件信息强制符合某种编码规范,是不切实际的,这会极大地造成硬件开发的困难。一个变通的方法是,在软件层,对不同设备传输的信息进行理解,进行编解码,每一种设备对应一个服务标准化模块,每个服务化标准模块都和服务器之间遵循统一的通信协议,以达到接收异构信息,同时“归一化”设备信息的目的。
5)服务管理层:服务管理层是系统的核心。经过服务标准化模块,服务管理层“看到的”是一个一个标准的设备(事实上是标准的服务模块),这样就可以统一地管理底层设备了。服务管理层负责设备管理、信息采集、数据存储、数据分析,智能服务等一系列服务功能,是整个智能家居的“大脑”和“记事本”。
6)Socket、HTTP、WebService服务层,提供了不同的服务访问手段,针对不同终端服务访问设备工作在网络七层协议不同层的现状,提出的一种兼容并包的手段。
7)服务表现层:服务表现层主要责任是实现丰富的用户交互方式,例如手机界面、网页访问、语音对话、行为理解、机器人管家等。
一个更加抽象的系统层次图如图1-5所示。
图1-4 智能家居逻辑层次
图1-5 更加抽象的智能家居逻辑层次
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