智能家居软件用户手册.docx

基于嵌入式的智能家居系统软件手册设计思路随着智能家居产业的兴起，小型化服务器、多功能数据监测与控制系统，已经成为智能家居系统发展的一种趋势，建立集服务、控制、监控、报警于一身的低成本智能家居系统，将在未来的市场中占有巨大的优势。基于此，系统设计阶段，即第三轮代码编写阶段，软件架构便明确的设计为，基于嵌入式系统的、利用TCP通信作为接口的Server/Client模式。Server程序作为嵌入式系统内长期运行的服务程序，无需面板显示功能，因此Server程序设计为无面板的黑盒；Client程序作为用户程序，通过LAN或Internet链接到Server，对服务器进行访问、设置等等，展现智能家居系统的全部功能。对于Server而言，其本身除提供Client端的数据访问外，还应具有传感器数据采集等等功能，通过“链接”在Server端的传感器，实时的监控家居环境。对于家庭环境，基于无线网络的监控系统，将大大的提高系统的安装灵活性。因此Server与Sensor之间的通信，将主要通过无线网络来完成。在Server于Sensor的通信中，由于Server无需实时的采集全部Sensor的数据，只需定时获取相关信息，因此在这一个层面的通信中，Sensor将作为“服务器Server”，而Server将作为“客户端Client”，Server主动的链接Sensor获取数据，而在获取数据后断开与Sensor的链接，这样便可实现Server对多个Sensor的定时监控。除了传统的传感器数据采集，近些年视频监控与图像识别，在各个领域内的应用越来越广泛。如若智能家居系统与视频监控相结合，既能满足对家庭环境的远程视频查看，又能利用图像识别功能，在儿童监护、老人防摔、家庭防盗、人脸识别等等方面发挥更大的作用。因此将视频监控系统集成与系统内，也是系统设计较早便考虑的方面。系统架构根据设计思路，系统架构由“三个层次”以及“外接设备”构成，我们将这三个层次分别命名为：Client Layer、Server Layer、Sensor Layer。Client Layer由客户端程序构成，运行于一台独立的PC，其与Server Layer通过LAN或Internet进行通信，实现命令的发送和数据的读取；Server Layer：由服务器软件及myRIO部分功能构成，程序分别运行于一台PC和myRIO，两个程序间的数据通信以“共享变量”来实现。这里额外要说的是，设计的初衷是将Server Layer的全部程序运行于myRIO中，这样便实现了真正的嵌入式，但是与NI工程师沟通后，得到目前myRIO不支持数据库功能的结论，因此不得不将myRIO与PC混合使用，来实现数据的存储。在实际的使用中，Server内部的通信将在内存中直接完成，可以舍弃全部共享变量；Sensor Layer：由Sensor程序构成，其运行于myRIO内，其与Server Layer通过无线网络的TCP或UDP进行通信，将采集到的传感器数据，通过网络发送给Server Layer。在实际的使用中，可以用无线通信模块及数据采集模块代替myRIO，以降低采购成本；结构图External Equipment（外接设备）：直接连接于Server Layer或通过网络连接于Server Layer的设备，包括摄像头、麦克风等等设备，可实时的采集家庭内的数据或发出报警信息，并通过LAN或Internet与Client Layer连接，实现数据的远程传输。通信协议对于三层数据传输的架构，针对性的制定了2套不同的通信协议，分别用于Client Layer与Server Layer间的通信，以及Server Layer与Sensor Layer之间的通信，我们这里分别命名为User Protocol和Sensor Protocol。User Protocol该协议用于Client Layer与Server Layer间的通信，Server Layer作为服务器，监听特定的端口，Client Layer作为客户端，链接Server Layer，建立连接后，实现数据的通信。当需要断开链接时，Client Layer发送断开命令，Server Layer将链接断开。该协议共分为5大部分，利用了三个不同的端口进行不同数据的通信。基本按照第三轮至第五轮的顺序，依次添加了不同部分的协议，这也是基于通信协议的优势，只要协议制定合理，其扩展能力很强，可以满足各种不同功能的需要。三个端口中，Port 1主要用于常规命令的发送和反馈信息的回复，可以实现小规模数据的通信；Port 2主要针对Monitor模块中的实时数据查看功能，当监测的窗口较多时，数据通信量较大，单独利用一个端口实现数据的传输，可以提高系统的反应速度；Port 3主要针对视