基于Lon Works 技術(shù)的智能家居體驗艙設(shè)計探索

黃修力

（廣東建設(shè)職業(yè)技術(shù)學院，廣東 廣州 510440）

隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，特別是計算機、通信、控制術(shù)等信息技術(shù)的提高，智能家居快速崛起，不斷滿足現(xiàn)代化家庭對安全化、智能化、生態(tài)化以及個性化的需求。

目前,我國正在大力推廣“互聯(lián)網(wǎng)+”的創(chuàng)新應(yīng)用,為智能家居的發(fā)展提供了有力的支持。因此，智能家居體驗艙的建設(shè)，將為我們研究智能家居系統(tǒng)，跟上時代的大方向，提供一個良好的環(huán)境，同時，也很好地支持了我院建筑設(shè)備工程技術(shù)專業(yè)群的發(fā)展。

1 基于Lon Works 技術(shù)智能家居體驗艙的系統(tǒng)構(gòu)架

本系統(tǒng)架構(gòu)的最底層是檢測設(shè)備和終端設(shè)備，通過各功能DDC、VCN-MIO 控制節(jié)點與i.Lon LonWorks/IP 服務(wù)器[1]進行信息的交換。其系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1 所示。

i.Lon LonWorks/IP 服務(wù)器是多功能的、智能能源管理設(shè)備，將Lon Works 與互聯(lián)網(wǎng)無縫連接，內(nèi)置 Web server、任務(wù)調(diào)度、數(shù)據(jù)記錄、報警和集成應(yīng)用，支持網(wǎng)絡(luò)路由器和M-Bus 和Modbus 設(shè)備，可以實現(xiàn)智能控制系統(tǒng)的遠程控制。

應(yīng)用i.Lon LonWorks/IP 服務(wù)器進行組網(wǎng)時，首先，通過Web 服務(wù)器進入iLon Smart Server 2.0 內(nèi)置微機系統(tǒng)，配置服務(wù)器的IP 及網(wǎng)頁端口等參數(shù)。接著，添加現(xiàn)場層設(shè)備（DDC,VCN-MIO 控制節(jié)點，例如，燈光控制節(jié)點、窗簾控制節(jié)點等），最后進行控制網(wǎng)頁編程，如網(wǎng)絡(luò)變量參數(shù)綁定。

VCN-MIO 控制節(jié)點：CN-MIO 控制節(jié)點是一種I/O 端口可配置的多功能智能節(jié)點，可根據(jù)應(yīng)用需要配置模擬量和數(shù)字量的輸入、輸出，負責將底層I/O 信號轉(zhuǎn)變成Lon Works 信號，進而和i.Lon LonWorks/IP 服務(wù)器進行信息的交流。

2 智能家居體驗艙的設(shè)計內(nèi)容

本設(shè)計的內(nèi)容是基于Lon Works 技術(shù)的智能家居系統(tǒng)的組建與調(diào)試，進而完成智能家居體驗艙的建設(shè)工作。本智能家居體驗艙以實際建筑為平臺（我院綜合樓三樓后部夾層空間約80 平方米場地），建造了智能家居體驗艙，同時，將體驗艙內(nèi)部將劃分為5 個主要功能區(qū)域，分別是客廳、臥室、書房（兼控制中心）、浴室和廚房（開放式）。

在收集相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，主要完成了以下智能家居子系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試工作：可視對講（訪客監(jiān)控）子系統(tǒng)、防盜報警子系統(tǒng)、智能照明控制子系統(tǒng)、智能閉窗與電動窗簾功能子系統(tǒng)、水電氣在線監(jiān)測子系統(tǒng)。同時，以智能家居體驗艙為基礎(chǔ)，開發(fā)了智能家居體驗艙監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)存放在i.Lon LonWorks/IP 服務(wù)器中；服務(wù)器的默認固定IP 為：192.168.1.222；服務(wù)器和路由器相連，所以，可以通過網(wǎng)線或無線WIFI 相連后即可登錄訪問系統(tǒng)監(jiān)控界面。

整個智能家居系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)都有對應(yīng)的監(jiān)控頁面，依次為各表讀數(shù)、防盜報警、窗簾控制、臥室、書房、衛(wèi)生間、廚房、客廳及室外燈。如圖2 所示。

2.1 可視對講（訪客監(jiān)控）子系統(tǒng)

可視對講系統(tǒng)有門口機（門口機帶有攝像頭、麥克風和喇叭）和室內(nèi)機組成，通過DDC 與Lon Works 總線相連。主要實現(xiàn)的功能有：一是用戶與來訪者進行可視對講,用戶可以在室內(nèi)看到來訪者的圖像，與來訪者進行聲音對話，并可為來訪者開鎖（主要是對那些安裝上門磁的玻璃門等）；二是對門口樓道的視頻監(jiān)控功能，門口機帶有攝像頭，因此，用戶能在任意時刻對門口樓道進行視頻監(jiān)控；三是與小區(qū)管理中心聯(lián)網(wǎng)，與管理中心進行通訊。

2.2 防盜報警子系統(tǒng)

防盜報警子系統(tǒng)包括門磁開關(guān)、被動紅外、聲光警號和控制鍵盤。各檢測與執(zhí)行元件通過防盜報警DDC 與Lon Works 總線相連。該系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：（1）通過幕簾探測器、門磁探測窗戶、大門的出入情況；（2）對非法闖入實施報警；（3）上位機的實時監(jiān)控；（4）控制鍵盤實現(xiàn)防盜報警子系統(tǒng)的布防和撤防、安全密碼等。

通過該系統(tǒng)上位機監(jiān)控界面，可以實現(xiàn)系統(tǒng)遠程布、撤防等相關(guān)操作，并可以顯示當前系統(tǒng)以及各個傳感器當前所處的狀態(tài)。

2.3 智能照明控制子系統(tǒng)

智能照明控制子系統(tǒng)主要完成客廳、走廊、過道、廚房、吧臺、書房、臥室、衛(wèi)生間的各種燈光以及場景控制。客廳場景設(shè)置有會客場景、回家場景、娛樂場景；書房場景設(shè)置有讀書場景、會客場景、休息場景；衛(wèi)生間的場景設(shè)置有洗浴場景、洗漱場景；臥室場景設(shè)置有夜晚場景和非夜晚場景。所有這些場景的設(shè)置都可以通過觸屏來完成。觸屏上的每個數(shù)字代表不同的功能，數(shù)字可以復(fù)用。

通過上位機PC 中的智能家居系統(tǒng)的監(jiān)控界面，可以實現(xiàn)對智能照明控制子系統(tǒng)的遠程監(jiān)控。比如，書房的監(jiān)控，可以實現(xiàn)燈亮度增加、減少、燈開度固定為100%、70%、35%。并可顯示顯示當前書房燈的實時開度。

2.4 智能閉窗與電動窗簾功能子系統(tǒng)

智能閉窗與電動窗簾功能子系統(tǒng)中包括2 層窗簾，內(nèi)窗簾和外窗簾，分別有2 個電機控制，可以實現(xiàn)內(nèi)外窗簾的開和關(guān)的各種控制。比如，只打開半邊窗簾，只打開單層窗簾等。同時，智能閉窗與電動窗簾功能子系統(tǒng)含有雨量傳感器，如果主人外出忘記關(guān)窗，當下雨的時候，雨量傳感器可以根據(jù)雨量的大小，實現(xiàn)自動關(guān)窗功能。

通過該子系統(tǒng)遠程監(jiān)控頁面中的相關(guān)按鈕，可以分別實現(xiàn)內(nèi)外窗簾的全開，所有電機的開關(guān)、內(nèi)外窗簾的半開以及當前正在動作的窗簾立刻停止動作。

2.5 水電氣在線監(jiān)測子系統(tǒng)

在該系統(tǒng)中，不但含有水電氣表的在線監(jiān)測，同時，含有溫、濕度的監(jiān)測。其中水表、電表和氣表讀數(shù)是通過RS485 總線通訊來實時獲取當前數(shù)值，然后，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)傳送到Lon Works 總線上，溫度讀數(shù)和濕度讀數(shù)是通過溫濕度傳感器協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，通過RS485 總線和相應(yīng)的探測器通訊獲來取當前數(shù)據(jù)。

3 智能家居體驗艙系統(tǒng)組網(wǎng)

每個子系統(tǒng)運行及監(jiān)控都是由基于Lon Works 總線技術(shù)的智能控制節(jié)點進行管理。各子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)在Lon Maker 開發(fā)工具中完成。

Lon Maker 開發(fā)工具提供圖形化的Lon Works 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計、安裝、運行和維護工具，包含LNS Server Turbo Edition和 Microsoft Visio 2003，支持多用戶同時修改網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，支持多廠家設(shè)備集成，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫合并/恢復(fù)。本智能家居體驗艙各個子系統(tǒng)通過Lon Maker 開發(fā)工具進行組網(wǎng)。

4 結(jié)語

通過本課題的研究，形成了一個以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖ⒕W(wǎng)絡(luò)通信、設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、服務(wù)為一體的舒適、安全、便利、環(huán)保的智能居住環(huán)境——智能家居體驗艙，實現(xiàn)照明、安全、訪客、能源消耗等的智能化監(jiān)控。未來，智能家居體驗艙的繼續(xù)發(fā)展，可以加入家居環(huán)境健康指示系統(tǒng)，背景音樂功能、醫(yī)療監(jiān)護功能等。當家里有老人需要監(jiān)護時，可以根據(jù)老人的身體狀況進行健康監(jiān)護，一旦發(fā)現(xiàn)有病情，及時通知家屬。