CN1346098A - 网络房屋的技术平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种网络房屋的技术平台,它由总线平台、应用模块及总线通讯协议三部分组成;总线平台采用EW总线平台(EW总线－西东现场控制总线),其特点是RS485总线的发展,是工业总线技术在智能建筑上的一种降效使用。它通过各种协议的建立,将各种信息家电、各种家庭报警控制装置、报警监控装置、紧急求助信号、家庭能耗远程计量管理信息、远程设备控制信号、数字通讯电话等装置和信号通过EW现场总线连接在一起,经过具有综合遥控器功能的家庭服务器进行集中控制及管理。它建设成本低,符合人们的应用习惯使用方便,且容易集中管理,是一种新型的网络房屋构设技术,适宜应用于各种类型的智能化建筑的建设。

Description

网络房屋的技术平台

本发明涉及一种控制技术，特别是一种应用于智能房屋建设的网络房屋的技术平台。

网络房屋是智能建筑发展到一定阶段的必然产物，它是建立在信息技术发展基础之上的新兴产业。自1984年在美国诞生了第一座智能大厦后，随着IT技术的发展，智能建筑在世界范围内的发展可谓是一浪高过一浪。到现在短短十几年间，智能大厦已遍布全世界各个地方，包括发展中国家。随着智能建筑技术的不断成熟、完善，建筑成本的不断降低，建筑智能化已从开始的办公大厦向建筑行业的最基本内容-民居住宅发展，引起了住宅建筑本身智能型，舒适型的革命性变化。这种变化同时还带动了家用电器的操作控制智能化，从而产生了信息家电等新的产业。在智能住宅蓬勃发展的形势下，英国去年推入市场的“聪明星”和注入现代技术的网络房屋雏形，已开始表明，网络房屋将会是智能园区新的发展方向。

网络房屋作为智能建筑的一种发展趋势，虽然人们有许多新奇的设想，但由于它是一种新兴的行业，国内外都在尝试和探索当中，实现方法各不相同。

目前智能建筑的智能化系统实行着多种现场控制总线(Field Bus)，比如LonWork、CEBUS、BatiBUS、EIB、BACnet等，这是基于工业控制的总线结构，主要考虑的是现场控制的实时性。现在我们所面对的网络房屋除了对信息家电和家庭机器人的实时控制之外，更加突出的问题是网络房屋中的各类信息家电设备的通讯问题，和由网络房屋组成的智能园区(社区)的通讯问题。这就要求出现一种更适用于网络房屋、智能园区概念的家庭控制总线。

在国外网络房屋一般以INTERNET为主，它是在现在INTERNET的基础上发展起来的，一般以电子商务为主。它虽然可以将一个个的独立家庭连成网络，实现家庭的网络化，但是整个的成本却很高，同时也不符合人们的操作习惯。

在国内网络房屋一般以电话(电讯)为主，它可以实现家庭自动报警功能，但存在不易集中管理、成本高等问题。

信息家电和家庭机器人的考虑还是各自独立的成为网络终端。随着信息家电和家庭机器人产品的不断发展，将不断进入智能家庭。不可想象的是，当大量的信息家电和家庭机器人进入普通家庭的时候，由各自的“机顶合”、“遥控器”去控制，将为这些由各种不同年龄、文化档次的个人组成的家庭带来什么样的困难。这也造成了整体成本高、不符合人们的操作习惯等问题。

本发明的目的是提供一种可以有效克服上述问题发生的新型网络房屋构设技术，它建设成本低，符合人们的应用习惯使用方便，且容易集中管理。

本发明的目的是这样实现的：它由总线平台、应用模块及总线通讯协议三部分组成；总线平台是在RS485基础上的拓展；应用模块包括主CPU模块、电话模块、总线中继模块、有线I/O模块、无线I/O模块、家电控制模块、报警输出模块、电源模块、键盘模块和母板；总线通讯协议提供一套通行服务，使任何装置中的应用程序能在EW现场总线上对主站和接受报文；该协议是一个主从式多用户系统，在这种系统中，主站(计算机)负责整个作业的操作，其他从站(基于EW现场总线的产品装置)通过总线控制器、通讯介质与主机相连接，任务由用户使用，向主站提交报警以及其他作业信息。

本发明具有的优点：

①成本低：网络房屋在建筑时采用综合布线技术，网络房屋中所有的设备、各种控制信号等均连接到本发明提供的总线技术平台上，由家庭服务器将众多的信号通过不同的网络协议将不同的信号向不同的管理中心传送，家庭服务器也可以集中控制网络家庭的各种信息家电及各种报警信号的设置；

②符合操作习惯：本发明由于不通过INTERNET或电话系统，因此所形成的网络房屋在操作上符合以往人们的操作习惯。

③便于网络房屋构成网络社区，易于集中管理：本发明可以将新型的智能小区连接成一个大的网络社区，将各个网络房屋所组成的家庭进行社区化的集中管理。

④可靠性高、可操作性强：由于网络房屋中的各种控制及报警信号都通过本发明提供的总线这个网络房屋技术平台，各种报警等控制信号不容易丢失，因此具有很高的可靠性。网络房屋各种设备之间网络联系问题由家庭(家电)服务器来管理和控制。家庭服务器实际上是将把各种各样的“机顶合”和“遥控器”集中在一起，实现真正意义上的傻瓜操作。

下面结合实施例详述本发明的具体内容。

本发明由总线平台、应用模块及总线通讯协议三部分组成；总线平台采用EW总线平台(EW总线----西东现场控制总线)，其特点是RS485总线的发展，是工业总线技术在智能建筑上的一种降效使用。它通过各种协议的建立，将各种信息家电、各种家庭报警控制装置、报警监控装置、紧急求助信号、家庭能耗远程计量管理信息、远程设备控制信号、数字通讯电话等装置和信号通过EW现场总线连接在一起，经过具有综合遥控器功能的家庭服务器进行集中控制及管理；应用模块包括主CPU模块、电话模块、总线中继模块、有线I/O模块、无线I/O模块、家电控制模块、报警输出模块、电源模块、键盘模块和母板；总线通讯协议提供一套通行服务，使任何装置中的应用程序能在EW现场总线上对主站和接受报文；该协议是一个主从式多用户系统，在这种系统中，主站(计算机)负责整个作业的操作，其他从站(基于EW现场总线的产品装置)通过总线控制器、通讯介质与主机相连接，任务由用户使用，向主站提交报警以及其他作业信息。

具体功能模块的内容表述如下：

1.主CPU模块

用于采集各种开关量和模拟量，同时作为EW家庭总线的中心。

2.电话模块

单机电话用户模块；网络用户电话模块，用于将远端的用户通过电话按键输入的控制信息传送给家庭服务器，并给用户语音提示。

3.EW总线中继模块

双向性：对上通讯，对下查询；

双路隔离功能；

配置地址功能；

总线驱动，对信息打包处理；

4.有线I/O模块

信号量采集；

控制量输出；

5.无线I/O模块

无线传输速率9600BPS；

16位CRC校验，保证接收可靠；

唯一地址(64位)；

模块上电即读取所有无线地址进行确认；

具备纠错功能；

无线探头包括烟感，温感，水位，栅窗，门磁，紧急按钮等；

6.家电控制模块

遥控器(拔插式)，有线无线转接器

遥控器实现家电协议转换和控制，对家庭服务器的接口协议遵守家庭服务器的串行总线协议；

有线无线转接器与各种家电相连；

用于遥控家电，或将有智能接口的家电协议转换到二级网协议。

7.报警输出模块

输入：开关量；

输出：蜂鸣器，喇叭，语音模块，声光等。

8.电源模块

包括电源开关，电源指示灯，附加保险措施。

输出：5V两路隔离，电流500mA，1.5A；

12V一路，电流2A。

家庭服务器用电由单独的220V市电供给，为保证其不间断，可采用蓄电池组，UPS电源或发电机作为备用电源。家庭内的各种传感器，门锁，智能接口等由家庭服务器集中供电，要求家庭服务器有+5V，+12V，-12V三组电压输出。

9.键盘模块

读取按键

显示功能

上传协议

密码确认

设防防区地址

撤防防区地址

消警防区地址

10.母板

包括插槽，电源线，通讯线。

总线通讯协议采用EW总线通讯协议，具体内容如下：

EW总线通讯协议是EW现场总线系统的技术核心。该协议提供一套通行服务，使任何装置中的应用程序能在EW现场总线上对主站和接受报文。

该协议是一个主从式多用户系统，在这种系统中，主站(计算机)负责整个作业的操作，其他从站(基于EW现场总线的产品装置)通过总线控制器、通讯介质与主机相连接，任务由用户使用，向主站提交报警以及其他作业信息。

a)主站

在给定时刻，具有选择从站和把信息文电发送到从站的权利，并且负责保证信息传送的那个站，在一条数据链路上一次只能有一个主站。

b)从站在给定的时刻，预期从主站接受信息文电的站。

协议寻址

协议寻址是采用一种广播监听单路寻址访问方式，即多个从站都连接在一条EW控制总线上，所有的从站都在监听主站发出的寻址信号。但在同一时刻只有一个从站能在总线上与主机进行通讯。

帧格式的规定：

有命令帧和信息帧两种格式，其中命令帧格式中又分短帧和长帧两种类型。

1、命令帧格式：

a)短帧格式

ADD COM CRC

b)长帧格式

ADD COM DATA1...DATAn CRC

2、信息帧格式

ADD INF DATA1...DATAn CRC

本发明管理机软件包功能概述

包括：初始化模块，请求数据模块，发送数据模块，控制模块，查询模块，实时报警模块。其中，请求数据模块又细分为：请求数据文件处理，请求数据串处理，远程请求数据处理。发送数据模块又细分为：发送数据文件处理，发送数据串处理。控制模块又细分为：发送本地结点参数处理，发送网络结点参数处理。查询模块又细分为：查询本地结点状态处理，查询网络结点状态处理。

本发明家庭服务器功能概述

家庭服务器位于一级网与二级网的交汇点，其主要功能是承上启下的作用，因此包括三方面：

(1)响应总线的数据命令，当发现有紧急情况必须要主动上发。

(2)向网上的各个结点发查询命令，并接受返回信息和进一步处理数据。

(3)响应远程用户的访问(通过电话接口)并产生语音提示。

本发明远程监控接口功能概述

(1)应具有电话振铃检测，铃响五次，若无人接听，则系统自动接听。

(2)接听后，产生一段语音提示用户输入密码(此密码可通过电话机修改)，密码确认。

(3)产生一段语音信息，提示用户执行那些控制功能。

(4)检测接受到的按键音，完成有效性检测，向主CPU发控制请求。主CPU在一次循环中，向网上的家电智能适配器发出控制命令，并接收成功与否的信息。

(5)语音系统根据主CPU发回的反馈信息产生相应成功与否的语音提示，如果用户挂机返回初始状态，否则返回(2)。

本发明家庭无线I/O系统功能概述

(1)网络组成：家庭无线网分为：安防报警网和家用电器网两部分，这两个网分别负责安防控制和家电控制的任务。其中安防报警网是由“无线安防控制器”和“无线安防报警传感器”组成，其中“无线安防控制器”作为控制中心。家用电器网是由“无线家电遥控器”，“无线家电控制接口”组成，其中“无线家电遥控器”作为控制中心。

(2)组网方式：安防报警网采用多主机突发式点对点传送，主动上发方式。家用电器网采用主从式(遥控器为主机，家用电器为从机)点对点方式。安防报警网和家用电器网工作在不同的频点，所以它们可以同时工作而互不影响。

(3)无线网的通信桢格式：采用软件串行接口以减少成本。通信桢格式采用VWDK的通信桢格式来组成多机通信。

(4)无线网的通信方式：采用无线收发模块(或者用晶体谐振器和无线接收芯片)作为无线数据通道。信道编码采用RS码方式作为纠错编码。校验方式为16位CRC校验，生成多项式采用X16+X12+X5+1。通信方式为ARQ方式。

(5)防冲突检测方式：采用多主机突发，随机延时躲避。并且采用在单片机内部程序存储区写入16字节数据作为无线网各结点的地址ID。这样一来能够满足系统对唯一性的要求，也省掉了其他的外接器件，降低成本，减小功耗。

(6)无线网与家庭服务器的关系：家庭无线网是家庭服务器的子系统。无线网的两个控制中心(无线安防控制器，无线家电遥控器)作为家庭服务器的功能模块插在家庭服务器的底板上。它们与家庭服务器的通信完全遵守家庭服务器的串行总线通信协议。

本发明的系统主要指标

1.具有32路(可选)隔离I/O功能。32路开入，开出数字量不仅可用于连接符合0-5V信号标准的各种传感器，并且，此32路I/O每路可根据用户需要灵活配置成开入量(用于连接报警器)和开出量(用于控制开关量)。

2.具有双向电话拨号控制功能。如果有报警信号产生，系统通过电话(有语音功能)接口自动拨打用户的传呼或手机，提示用户有紧急情况发生。用户也可通过电话实现远程控制。

3.具有报警消除功能。此方法是对应每路报警产生信号都有一路独立的识别通道。如果出现误报警，可用用户自己唯一的识别卡来消除报警。32路识别卡识别通道与32路监控量相对应，每个报警消除通道只能消除对应的报警监控通道，不干扰其他的报警监控正常工作。

4.有独立的声音报警。与报警控制器一起提供给用户的高分贝报警器，是提供给用户的可选件，它可与监控模块的I/O口相连，当有报警发生时，报警控制器使声音报警器产生高分贝的报警声响。

5.报警响应时间：10秒

6.平均无故障时间：10000小时

7.通讯速率：9600bps

8.有线报警节点：最多32点

9.无线报警节点：最多65535点

本发明所形成的网络房屋具有以下的功能和特点

(1)家庭安防预警

*家庭安防预警：包括非法进入、火警、煤气泄露、漏水、设备异常、紧急求助等，并可将报警信息反馈到主人的计算机、手表、移动电话、传呼机等，以及传送到就地报警中心。

*家庭设备远程监控：通过Internet网络或可视电话等监控家庭情况，获取各种电器设备的状态，实现信息家电的远程故障报警。

*智能身份识别，判断进入者身份。

*家庭卫士：通过安装在房屋内的微型摄像机或可行走摄像机器人，随时记录下家中报警地点的情况。

(2)信息家电控制

*每个信息家电可以将自己的控制菜单公布到家庭网络上，从而利用电视、家庭PC、可视电话和家庭服务器等，实现对连人家庭网络的所有家电的控制。具有友好、统一、图形化的界面，无须培训。无须看烦琐的说明书。

*利用信息家电的网络机项盒或家庭服务器实现对家庭所有网络连接设备的监控和管理。利用遥控器可以在电视上动态掌握家电工作状态，远程控制信息家电。所能监控家电包括了家中所有的网络信息家电，包括：网络冰箱、网络微波炉、网络洗衣机、网络空调、网络热水器、打印机等。

*信息家电功能的升级：从厂家自动下载新的控制程序，实现信息家电功能的升级。实现远程家电故障诊断、维护。

(3)家庭信息管理

*利用网络机项盒或家庭服务器实现网上信息交流，包括Internet例览，E-mail收发及远程E-mail读取，多媒体动态交互式广告、股票信息及交易、网上聊天、电子留言簿、网络游戏。

*采用高品质音像技术及游戏娱乐技术的信息家电，实现智能家庭娱乐(VOD、网络游戏、电子宠物)、教育、电子商务、信息交流(电视交谈，可视电话、Email、Internet等)。

*家庭理财中心通过机顶盒完成家政理财功能，可以实现家庭帐目的统计和查询，如家庭主人通过冰箱订购的食品清单可反映在家政理财的报表上。

*电子商务：利用家庭个人PC机实现计算机远程购物功能(B TOC)，这将是未来购物的主要方式。

*家庭能耗监测：家中的电、水、煤气、热水、热量等的自动计量和结算。

*多媒体通讯中心利用可视电话可与远方亲人作面对面的交谈，使用机项盒提供的带图像和录像功能的E-mail收发软件，可以向远方亲友送去温馨的祝福。

*远程教育：通过Internet实现在家中的网络电视或个人PC上网络教育功能。

(4)远程网络操作

*家庭主人可以在办公室或异地通过Internet远程监视家中所有信息电器的状态，可以远程控制家庭中的信息家电，如检查门锁、截取儿童正在观看的电视画面、远程启动空调、远程调节热水器温度等。

*家电厂商的客户服务中心可远程访问客户家中的电器设备，获取其运行参数，并可以实现远程故障诊断及软件维护。

*家庭主人可以在办公室或异地通过可视电话与家人联系。*监控家庭的小孩收看电视的情况(如可以远程抓一幅电视画面)。

Claims (2)

1.一种网络房屋的技术平台，其特征是：它由总线平台、应用模块及总线通讯协议三部分组成；总线平台采用EW总线平台(EW总线----西东现场控制总线)，其特点是RS485总线的发展，是工业总线技术在智能建筑上的一种降效使用。它通过各种协议的建立，将各种信息家电、各种家庭报警控制装置、报警监控装置、紧急求助信号、家庭能耗远程计量管理信息、远程设备控制信号、数字通讯电话等装置和信号通过EW现场总线连接在一起，经过具有综合遥控器功能的家庭服务器进行集中控制及管理；应用模块包括主CPU模块、电话模块、总线中继模块、有线I/O模块、无线I/O模块、家电控制模块、报警输出模块、电源模块、键盘模块和母板；总线通讯协议提供一套通行服务，使任何装置中的应用程序能在EW现场总线上对主站和接受报文；该协议是一个主从式多用户系统，在这种系统中，主站(计算机)负责整个作业的操作，其他从站(基于EW现场总线的产品装置)通过总线控制器、通讯介质与主机相连接，任务由用户使用，向主站提交报警以及其他作业信息。

2.如权利要求1所述的技术平台，其特征是：总线通讯协议的具体内容如下：

该协议是一个主从式多用户系统，在这种系统中，主站(计算机)负责整个作业的操作，其他从站(基于EW现场总线的产品装置)通过总线控制器、通讯介质与主机相连接，任务由用户使用，向主站提交报警以及其他作业信息；

a)主站

在给定时刻，具有选择从站和把信息文电发送到从站的权利，并且负责保证信息传送的那个站，在一条数据链路上一次只能有一个主站；

b)从站在给定的时刻，预期从主站接受信息文电的站；

协议寻址

协议寻址是采用一种广播监听单路寻址访问方式，即多个从站都连接在一条EW控制总线上，所有的从站都在监听主站发出的寻址信号；但在同一时刻只有一个从站能在总线上与主机进行通讯；

帧格式的规定：

有命令帧和信息帧两种格式，其中命令帧格式中又分短帧和长帧两种类型

1、命令帧格式：

a)短帧格式

ADD COM CRC

b)长帧格式

ADD COM DATA1...DATAn CRC

2、信息帧格式

ADD INF DATA1...DATAn  CRC。