智能家居控制系统需求分析

智能家居控制系统需求分析

版本号：V1.0

目 录

智能家居控制系统需求分析..................................................................................................................... 1 目 录........................................................................................................................................................ 2 一、背景...................................................................................................................................................... 1 二、智能家居控制系统概述...................................................................................................................... 1

2.1 需求分析 ...................................................................................................................................... 2

2.1.1 功能性需求分析 ............................................................................................................... 2 2.1.2 非功能性需求 ................................................................................................................... 5 2.2 关键技术 ...................................................................................................................................... 6

2.2.1 双码流技术 ....................................................................................................................... 7 2.2.2 控件MSComm的使用...................................................................................................... 7 2.2.3 公钥加密 ........................................................................................................................... 8

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一、背景

家居最早的功能是为人类提供遮风避雨和安全防护的功能。随着人类改造自然能力的不断提高，相应对家居的要求也不断提高。人们期望所生活的家居能够不断满足其对舒适、安全、高效、便捷等方面的要求，而这些要求的实现直接需要新的技术家居控制技术来支持。

而伴随信息时代的到来，通信技术、计算机技术、网络技术、控制技术迅猛发展与提高，控制技术不再是工业、电信等领域的专利技术，它已经开始逐步进入普通百姓的家居。促使家居实现了生活现代化，居住环境舒适化、安全化。家居智能化也正是在这种形势下应运而生的。

本课题开发的智能家居控制系统利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术、将与家居生活有关的各种子系统，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、有效。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，提供舒适安全、高品位且宜人的家居生活空间。还将原来的被动静止结构转变为具有能动智慧的工具，提供全方位的信息交换功能，帮助家居与外部保持信息交换畅通，优化人们的生活方式，帮助人们有效安排时间，增强家居生活的安全性，甚至为各种能源费用节约资金。

二、智能家居控制系统概述

智能家居控制系统是一个集成的解决方案，它将家居中各种与信息相关的通讯设备、家用电器、环境调 节设备和家居保安装置等，通过有线或无线网络连接到一个家居控制系统进行集中的监视和智能控制，同时可以支持远程的监控，实现信息化家居事务管理，并保持这些家用设施与住宅环境的和谐与协调。

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2.1 需求分析

在住宅装修中使用智能家居产品，住宅不再仅仅是各种装饰材料和电器设备的堆集，能够根据季节、照度、气候的变化，自动进行室内温度、湿度、灯光、窗帘的调节；根据自己的喜好和家居装修的风格，设置不同的场景模式；根据需要随时变幻出各种灯光、音响及环境的组合效果，增加更多的家居情趣；通过手机或互联网实现家居的远程监护和控制；能够方便的进行各种家电的控制和维护、实现有效的家居安全防范和管理、提供更便捷的多媒体娱乐活动、进行家居电子信息的安全存贮和管理等。其具体需求分析如下介绍。

2.1.1 功能性需求分析

智能家居控制系统实现以下功能。

（1）集成可视对讲和智能小区管理系统

把可视对讲和智能小区管理系统集成到一起，通过触摸控制终端便可直接点对点可视对讲和实现各种物业信息的查询等服务。在一个系统内的任意触摸屏之间可实现可视对讲，同时支持门禁，呼叫以及与小区管理系统之间的通讯和数据广播、提醒、数据发布、共享服务等。

（2）远程监控和移动侦测存储

系统可在使用触摸屏控制的同时，可采用浏览器等通过互联网或通过智能手机进行远程控制，而且所有的控制均在终端上同步显示。在通信终端上，不仅可以实现对远方整个系统设备的控制，而且还可以实时远程监控和查看历史来访或入侵信息等。除了可以通过

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手机或PDA等实时查看远程的图像，同时可以将移动视频或移动侦测的图片编码后存储于服务器，供远端随时浏览和查看。

图2.1 远程监控示意图

系统采用移动侦测技术，对监控范围实行动态监控，当有物体移动、物品增加或减少时，系统便会自动启动拍照和录像，并随时可以通过终端远程实时查看、浏览和管理。

（3）家居海量数据存储和调用

该系统设计以存储服务器为核心，把整个家居的数据集中存放，真正实现家居的海量数据存储和共享服务。该多功能网络存储服务器，内置双硬盘安全备份系统，单盘损坏数据不丢失。支持网络备份的同时还支持外接USB存储设备实现一键拷贝，内置文件服务、网页服务、媒体中心及BT下载服务。存储与服务器里面的内容，可通过播放机或者计算机随时播放和管理，非常方便。

（4）集成对网络媒体高清播放和输出

该全高清解码器支持通过网络直接播放存储服务器的内容，并输出到电视上显示，无需额外开启PC和插入碟片便可享受全高清体验。该网络媒体播放器可通过有线/无线网络

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播放多媒体影音或通过前置U口直接播放U盘、移动硬盘上的内容，纯遥控器点播，操作简单。并具有高清画质输出，支持MPEG2/4/WMV9等视频播放，支持MP3音乐播放，支持图片幻灯片浏览及背景音乐等。

（5） 向导式软件硬件便携安装

智能家居系统进入百姓家，这就要求我们的系统具备便携式安装和维护。根据生活习惯，直接将整个系统的搭建，安装和设计通过向导便可完成，完成后便可一键下载，完成了整个系统的设计和安装，大大降低了用户的设计门槛，让每一个用户都可以实现对自己系统的DIY，满足个性化需求和服务。

（6） 便捷的网络式布线安装和级联

采用5类线实现各主控制器之间的级联，全部主控制器和模块都采用导轨式设计，均可以直接安装于家里配电箱中，安装、连线、维护等均非常容易。而且由于是导轨式安装，设备和空开等本身在一个箱体中，所以非常方便连接电源和灯光控制线等。同时其他传感器均可以采用无线、载波或者采用5类网线作为总线直接连接到控制系统，非常方便。

（7） 本地控制的安全性

整个控制系统均采用了国际领先的算法和加密技术，同时，触摸控制终端和主控机均支持用户权限的分配和认证机制，而且支持24×7小时连续运行，绝对保证您的系统安全可靠，高枕无忧。

（8）远程控制的安全性

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1）控制界面用户名及口令认证：只有输入了正确的用户名和口令方可进入指定控制界面，而且不同的用户直接对应不同权限的控制界面；

2）Licence认证：只有经授权的控制端和受控端ID才能接入到系统，而且只有对应硬件设备的正确的Licence进行验证通过和实现通讯和控制；

3）通讯数据“公+私”双重加密传输：整个通讯的数据都是采用了“公+私”的双重加密后传输，而且，私匙可以由用户任意自行定义并不在网络上传输，直接在两端验证；

2.1.2 非功能性需求

1）高可靠性和高稳定性

高可靠性和高稳定性是系统设计的首要目标，在设计中要充分考虑家居应用中可能出现的情况，在设备选型时，在条件允许的情况下，尽可能选取高可靠性和高稳定性的设备，关键设备应有备份，以保障系统在任何条件下的正常使用。在系统故障或事故造成系统瘫痪后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能。特别在重要的系统中，应具有高的冗余性，确保系统能够正常运行。

2）实用性

兼顾多媒体、音视频、家电互连互控等多种使用功能，讲究简洁实用，满足各种使用要求。系统要保证技术上的可行性和经济上的可能性。设计选用的系统和产品应能够满足近期使用和远期发展的需要。在实现途径中，选择最经济、可行的技术与方法。以现有成熟的技术和产品为对象进行设计，同时考虑到周边信息、通信环境的现状和发展趋势，并

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兼顾管理部门的要求，使系统设计方案可行。

3）移动性

在设计中充分考虑多种设备的可公用性，即可以移动及组合使用，从而大大提高系统设备的利用率，使整体上满足经济性要求。

4）开放性和标准性

为满足系统所选用的技术和设备的协调运行能力，以及系统投资的长期效应和系统功能扩展的需要，系统设计必须坚持系统的开放性和标准性。系统的开放性已成为当今系统发展的一个方向。系统的开放性越强，系统集成商就越能够满足用户对系统的设计要求，更能体现出科学、方便、经济、实用的原则。

5）扩充性

各系统应具有数据共享功能，可以与其它系统相联，以便于获取相关数据。应具有Internet及网络接口，便于查询所需信息或进行信息发布。系统设计充分体现以最简便的方法、最经济的投资，实现系统的扩展和维护。

6）智能性及友善性

设计中使用的界面应尽可能友善，操作尽可能简单，便于用户的使用。

2.2 关键技术

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2.2.1 双码流技术

该方案的网络编码技术采用了双码流技术，在视频服务器中同时并存两种码流。双码流是通过在编码端采用两种格式进行分别编码来实现，一种码流用于网络传输，另一种码流用于高品质实时存储，同时兼顾本地存储和远程网络传输。这种双码流的提出具有非常现实的意义，它在现有网络瓶颈下兼顾了图象质量和传输质量，效果非常好，在基础网络设施有限的情况下，可以轻松实现本地高清图象存储及低码流网络传输并行不悖。

2.2.2 控件MSComm的使用

MSComm 控件通过串行端口传输和接收数据，为应用程序提供串行通讯功能。MSComm控件在串口编程时非常方便，程序员不必去花时间去了解较为复杂的API函数，而且在VC、VB、Delphi等语言中均可使用。 Microsoft Communications Control（以下简称MSComm）是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。具体的来说，它提供了两种处理通信问题的方法：一是事件驱动(Event－driven)方法，一是查询法。MSComm控件提供下列两种处理通讯的方式：事件驱动方式和查询方式。

①事件驱动方式

事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下，在事件发生时需要得到通知，这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。每个MSComm 控件对应着一个串行端口。如果应用程序需要访问多个串行端口，必须使用多个 MSComm 控件。

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②查询方式

查询方式实质上还是事件驱动，但在有些情况下，这种方式显得更为便捷。在程序的每个关键功能之后，可以通过检查CommEvent属性的值来查询事件和错误。如果应用程序较小，并且是自保持的，这种方法可能是更可取的。

2.2.3 公钥加密

为了保证控制系统数据的传输安全性、可靠性，我们专门对整个系统中网络数据进行了128bit RSA公钥加密。RSA算法属于非对称密钥密码体系，通讯双方的加、解密码不相同，监听程序无法推算出双方的密钥，具有很强的加密强度。现在常用的电子商务支付系统，智能卡、银行系统和认证中心均采用该加密算法。

在802.11无线网络中，为了保证数据的安全，我们采用了256位WEP加密标准，使用共享密钥和RC4加密算法，可以保证数据流在传输过程中不被窃听。

图2.2 公钥加密示意图