智能家居监控平台的研究与实现

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1、智能家居监控平台的研究与实现　　摘要：智能家居是未来最大的市场之一，但其发展速度差强人意。文中对目前智能监控平台，特别是智能家居系统的现状进行了分析，研究并提出了一个设备互联互通的解决方案，从而实现了通用智能监控系统。同时还描述了基于监控驱动程序中间件的监控平台的架构、特性和工作原理，为智能家居的发展提供了不同的解决方案。该技术已申请发明专利，并在实际项目中得到了良好的应用。　　关键词：智能家居；物联网；中间件；设备监控驱动；设备对象　　中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：2095-1302（2016）11-00-04　　0引言　　物联网把万物接入互联网，使

2、得人类监控这些物理设备的愿望得以实现。但前提是这些物理设备需要具备一定的智能特性，并符合生产厂商的通信规范才能在厂商提供的特定应用中与人类进行交互。如众多的智能家居设备厂商，其家居产品能通过互联网和智能终端设备（手机、平板电脑）与用户远程交互，极大地方便了主人对家庭电气电子设备的监控。但互联互通的问题仍未得到很好的解决。11　　如果购买了智能空调、智能冰箱、智能电视机、智能洗衣机、智能安防系统、智能门锁、智能传感器、智能穿戴式健康监护设备等众多未来家庭必须的产品，那么主人的智能手机上可能需要安装众多厂商提供的App，只有通过它才能与各自的设备交互，使用极为不便。而这就

3、是目前智能家居的现状。　　更为糟糕的是，这些异构的设备之间互不认识，无法“物物相连”进行交互，更无法满足设备之间的联动以达到主人需要的功能。如果检测到火灾发生，却无法自动把家里的门锁打开，若要满足这个要求，只有使用一个厂商的整套设备才可以实现，而垄断和价格高昂就成为必然，公民利益被绑架，也由此导致居民不愿意购买价格较高的“智能”设备，恶性循环，致使产业发展缓慢。因此设计一个亲民的智能家居监控系统势在必行。　　1解决监控平台通用的方案　　消费者自然希望通过单个App就可以监控家庭中的所有智能设备，不管这些设备来自哪个厂商。更加期望随心所欲的定制设备间的联动来自动完成主人

4、需要的任务，即智能家居DIY，包括硬件DIY和监控行为DIY。　　由于各厂商的设备通信协议不同或数据格式不同，用一个程序去满足众多设备的数据通信要求是极不现实的。正如互联网络和终端的多样性，通过Web服务器可把异构网络连接在一起实现数据共享。智能监控系统可提供类似的服务平台，把不同设备系统的通信数据规范化，对外提供统一的监控协议（SmartMonitorProtocol，SMProtocol），任何移动终端设备（MobileTerminal，MT）只要遵循SMProtocol的规范，就可与智能监控系统内部的各种异构的设备交互。这个轻量级协议就是物联网中间件的主要组成部

5、分之一。11　　尽管有很多智能家居监控的研究方案[1-3]，但大多注重云平台的研究。我们的方案则基于家庭微型服务器，在其中搭建运行中间件的智能家居监控服务平台（SmatHomePlatform，SHP），这是一种低成本、安全、扩展灵活的解决设备互联互通的有效方案。智能家居服务平台（SHP）由多个服务程序组成，可运行在低成本的微型PC、平板电脑或服务器中。SHP基于目前家庭最常用的网络环境部署，其运行环境如图1所示。　　由图1可知，移动终端通过互联网或局域网与SHP交互。设备子系统（EquipmentSubSystem，ESS）可以通过无线或有线方式与SHP通信。设备系

6、统内部的通信与SHP无关，可选用ZigBee、蓝牙、RS232等方式。SHP通过中间件与设备系统交互。这种结构可以方便地把各种异构设备系统接入监控平台，智能家居DIY得以实现，而我们只需要在SHP上安装一个中间件。分析这个结构发现，我们完全不需要设备厂商提供的云平台服务，同时无线设备系统不使用UPNP协议与智能移动终端直接通信。　　2通用监控平台中间件的功能和设计　　监控中间件必须具备以下几点功能：　　（1）对外提供统一的监控接口。　　（2）监控子系统的内部设备系统负责把外部监控协议翻译成特定设备系统的指令，从而实现对设备的监控。　　（3）为监控服务平台的其他程序提供

7、设备状态数据变化事件（DataChanged），以便服务平台对设备状态变化做出反应，从而实现设备间的联动。　　（4）中间件的通信足够简单，尽可能少修改设备系统的原有控制程序的工作量。　　2.1监控设备驱动程序中间件11　　各厂商内部的智能监控设备子系统（ESS）对外的通信方式有差别，有些使用串口设备通信，而有些使用TCP网络通信协议，或采用有线或无线的方式通信。通信的数据格式更是千差万别。这给中间件的开发设计带来了困难。　　借鉴操作系统管理硬件设备的方式，我们设计了一个应用层面的通用监控接口，用特定程序实现，即“监控设备驱动程序”（MonitorDe