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[摘 要]随着我国社会经济迅猛发展，人们的物质生活水平不断提升，对住宅的功能要求也相应提高。此篇文章笔者想通过实际项目案例来探讨利用现有市场中的产品如何设计出满足人们的上层需求的智能家居系统，同时探讨以往系统中软件界面不友好，系统集成度差，客户无法自由定制场景等问题，以及在实际项目操作中所遇到的一些调试问题。
[关键词]智能家居、实景触摸控制、智能网关、远程控制、KNX、ibeacon
中图分类号：TP327 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0270-01
1.智能家居系统的背景概述
传统的智能家居系统，大多是由硬件厂家提供的产品为基础，将定制的场景及控制逻辑预制在控制器或网关内，用户可以一键触发场景模式响应，替代了原来的手动多次按键控制。
这样的传统系统，在给人们带来便利的同时，也同时存在着各种不足。例如，预制化的场景难以满足各类客户的不同需求，而场景的更改又只能依赖于专业工程师，这就给使用者带来了很大的困扰。另外，由于各系统均是由硬件厂家自行开发，企业的基因造就了其重硬件轻软件的特点，各家的人机交互界面并不友好，不能给客户带来好的体验。也因为各自开发的原因，在系统集成的时候，软件平台不能方便得嵌入其它不同功能的系统。
在智能终端如此普及的今天，人们对于软件的使用体验已达到了一个非常高的认知水平。IOS系统占有市场如此大的份额，其在人机交互体验上的极至追求也是造就其成功的一个重要因素。然而这正是原有智能家居控制软件所欠缺的。
2.智能家居系统设计项目案例
通过对智能家居各类系统的利弊权衡，在实际项目设计中我们选用了KNX系统作为灯光、窗帘的控制系统，选用了基于IOS研发的软件作为智能家居的集成中心及终端控制界面，选用了beacon技术作为智能家居的后台定位系统和身份识别[1]。
KNX系统，采用EIB总线协议，我认为在智能家居系统设计中仍作为灯控及窗帘电机控制的首选方案，因为其硬件产品很成熟，系统稳定性高，对于场景调光及电动窗帘的控制已经过市场长期考验。
为了提供友好的人机交互界面，在市场中我们寻找到一款基于IOS系统开发的控制软件——Savant。此软件界面延续人们平时智能终端的使用习惯，可在移动端一个App上实现对各种系统的控制操作，并且结合触摸屏技术通过3D建模实现“实景触控”，这极大地提升了操作感受。当然考虑到老年人群，我们还是应保留墙面的开关面板，但是其控制原理由强电改为弱电控制。另外，此套IOS软件系统弥补了KNX系统定制化程度低的缺点，它能够根据个人喜好来更改保存控制模式，自由定制。在系统集成方面，此套软件可通过网关以TCP/IP协议对接其它控制系统，譬如：影音系统、安防报警系统、视频监控系统、空调新风系统等。借助云平台还可实现移动端的远程控制，譬如在回家路上即可提前开启空调，或离家后对住宅进行一键布防等。
采用ibeacon蓝牙通信技术应用，是希望通过在后台进行定位计算，住户只要携带蓝牙移动端，就能定位人员所在区域，让背景音乐跟随，实现自动分区音乐推送等功能，这种分区音乐推送方式即人性化又节能。此外，ibeacon还能进行身份识别，提供更私人更个性化的智能家居体验。相比较Wi-fi室内定位技术的精准度只有5-10米，不能满足本系统的定位功能需求，同时Beacon的待机功耗低，故beacon是比较合适的选择，且无需敷设供电线，一个普通的纽扣电池可供一个Beacon基站硬件使用两年。
3. 智能家居系统调试
3.1定制场景带来的调试问题
在项目实施过程中，笔者发现定制场景中对窗帘开合度的要求导致原先配置的窗帘电机无法反馈窗帘开合度的实际位置，只能控制电机正转或者反转，若要实现控制窗帘电机转动的百分比并反馈其运行位置，则需要采用协议电机，通过网线接入系统网关。
本系统可自由定制场景，但在调试过程中发现定制场景存在响应延时的问题。为找到原因，我们发现是由于场景储存在savant软件控制主机中，它将场景指令从网络协議转换为Modbus协议发送至KNX系统网关，而网关中并无相应的场景定义，故指令是逐条从KNX网关发送至各个KNX控制模块的，而KNX协议本身指令间与指令间的间隔就是20ms左右，所以当一个场景定义中指令数量较多时，就会主观的感觉到延时。另外，由于采用了Modbus通迅协议，对于末端的状态，需要通过轮询机质得到，所以常常出现，在软件上的末端状态和实际的不一致。解决这个问题关键就是要调整Modbus这种通讯机制，于是我们将KNX系统与Savant系统对接的定制网关由“EIB←→Modbus”更改为“EIB←→TCP/IP” ，简化了通讯语言的转换，使得通讯时间大大缩短，场景延时问题迎刃而解。
3.2蓝牙定位问题
在调试分区音乐推送及音乐跟随功能时，笔者发现人员定位点漂移，不能准确定位到某个房间，这极大影响了音乐跟随的效果。为解决此问题，我们将蓝牙定位精度设置为1m，需要以人员行走路径作为判定逻辑，在后台计算时结合房型图进行位置校核。
3.3远程控制调试问题
Savant软件控制系统，通过接入互联网，可实现远程控制功能。调试中我们发现只是申请开通房屋的外网是无法实现此功能的，因为普通家庭开通的互联网都是运营商随机分配的IP地址，每次都不一样，必须申请开通固定IP才能通过互联网访问户内的局域网，从而控制机电各系统，实现提前开启空调制冷，通风等功能。当然固定IP的费用较高，还可通过VPN在公用网络上建立专用网络，VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问功能。
当然，在今后的设计中，笔者更建议使用智能家居系统的云平台进行远程访问，这样提高了稳定性，也便于集中维护。相应的系统架构就需要对此有相应的支持，客户ID登录，远程访问云平台等就是软件必需支持的功能。
结束语
市场上智能家居产品繁多，作为一个机电工程师应该从使用者角度出发，从众多产品中挑选组合出适应人们生活需求的智能家居系统，从而真正解决人们生活中长期存在的痛点，帮助人们提升生活品质，提升舒适度及便利性，让住宅真正地服务于人。
参考文献
[1]郭颖.一种低功耗智能家居控制系统的设计[J].电子技术与软件工程，2018（06）：84.
[关键词]智能家居、实景触摸控制、智能网关、远程控制、KNX、ibeacon
中图分类号：TP327 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）38-0270-01
1.智能家居系统的背景概述
传统的智能家居系统，大多是由硬件厂家提供的产品为基础，将定制的场景及控制逻辑预制在控制器或网关内，用户可以一键触发场景模式响应，替代了原来的手动多次按键控制。
这样的传统系统，在给人们带来便利的同时，也同时存在着各种不足。例如，预制化的场景难以满足各类客户的不同需求，而场景的更改又只能依赖于专业工程师，这就给使用者带来了很大的困扰。另外，由于各系统均是由硬件厂家自行开发，企业的基因造就了其重硬件轻软件的特点，各家的人机交互界面并不友好，不能给客户带来好的体验。也因为各自开发的原因，在系统集成的时候，软件平台不能方便得嵌入其它不同功能的系统。
在智能终端如此普及的今天，人们对于软件的使用体验已达到了一个非常高的认知水平。IOS系统占有市场如此大的份额，其在人机交互体验上的极至追求也是造就其成功的一个重要因素。然而这正是原有智能家居控制软件所欠缺的。
2.智能家居系统设计项目案例
通过对智能家居各类系统的利弊权衡，在实际项目设计中我们选用了KNX系统作为灯光、窗帘的控制系统，选用了基于IOS研发的软件作为智能家居的集成中心及终端控制界面，选用了beacon技术作为智能家居的后台定位系统和身份识别[1]。
KNX系统，采用EIB总线协议，我认为在智能家居系统设计中仍作为灯控及窗帘电机控制的首选方案，因为其硬件产品很成熟，系统稳定性高，对于场景调光及电动窗帘的控制已经过市场长期考验。
为了提供友好的人机交互界面，在市场中我们寻找到一款基于IOS系统开发的控制软件——Savant。此软件界面延续人们平时智能终端的使用习惯，可在移动端一个App上实现对各种系统的控制操作，并且结合触摸屏技术通过3D建模实现“实景触控”，这极大地提升了操作感受。当然考虑到老年人群，我们还是应保留墙面的开关面板，但是其控制原理由强电改为弱电控制。另外，此套IOS软件系统弥补了KNX系统定制化程度低的缺点，它能够根据个人喜好来更改保存控制模式，自由定制。在系统集成方面，此套软件可通过网关以TCP/IP协议对接其它控制系统，譬如：影音系统、安防报警系统、视频监控系统、空调新风系统等。借助云平台还可实现移动端的远程控制，譬如在回家路上即可提前开启空调，或离家后对住宅进行一键布防等。
采用ibeacon蓝牙通信技术应用，是希望通过在后台进行定位计算，住户只要携带蓝牙移动端，就能定位人员所在区域，让背景音乐跟随，实现自动分区音乐推送等功能，这种分区音乐推送方式即人性化又节能。此外，ibeacon还能进行身份识别，提供更私人更个性化的智能家居体验。相比较Wi-fi室内定位技术的精准度只有5-10米，不能满足本系统的定位功能需求，同时Beacon的待机功耗低，故beacon是比较合适的选择，且无需敷设供电线，一个普通的纽扣电池可供一个Beacon基站硬件使用两年。
3. 智能家居系统调试
3.1定制场景带来的调试问题
在项目实施过程中，笔者发现定制场景中对窗帘开合度的要求导致原先配置的窗帘电机无法反馈窗帘开合度的实际位置，只能控制电机正转或者反转，若要实现控制窗帘电机转动的百分比并反馈其运行位置，则需要采用协议电机，通过网线接入系统网关。
本系统可自由定制场景，但在调试过程中发现定制场景存在响应延时的问题。为找到原因，我们发现是由于场景储存在savant软件控制主机中，它将场景指令从网络协議转换为Modbus协议发送至KNX系统网关，而网关中并无相应的场景定义，故指令是逐条从KNX网关发送至各个KNX控制模块的，而KNX协议本身指令间与指令间的间隔就是20ms左右，所以当一个场景定义中指令数量较多时，就会主观的感觉到延时。另外，由于采用了Modbus通迅协议，对于末端的状态，需要通过轮询机质得到，所以常常出现，在软件上的末端状态和实际的不一致。解决这个问题关键就是要调整Modbus这种通讯机制，于是我们将KNX系统与Savant系统对接的定制网关由“EIB←→Modbus”更改为“EIB←→TCP/IP” ，简化了通讯语言的转换，使得通讯时间大大缩短，场景延时问题迎刃而解。
3.2蓝牙定位问题
在调试分区音乐推送及音乐跟随功能时，笔者发现人员定位点漂移，不能准确定位到某个房间，这极大影响了音乐跟随的效果。为解决此问题，我们将蓝牙定位精度设置为1m，需要以人员行走路径作为判定逻辑，在后台计算时结合房型图进行位置校核。
3.3远程控制调试问题
Savant软件控制系统，通过接入互联网，可实现远程控制功能。调试中我们发现只是申请开通房屋的外网是无法实现此功能的，因为普通家庭开通的互联网都是运营商随机分配的IP地址，每次都不一样，必须申请开通固定IP才能通过互联网访问户内的局域网，从而控制机电各系统，实现提前开启空调制冷，通风等功能。当然固定IP的费用较高，还可通过VPN在公用网络上建立专用网络，VPN网关通过对数据包的加密和数据包目标地址的转换实现远程访问功能。
当然，在今后的设计中，笔者更建议使用智能家居系统的云平台进行远程访问，这样提高了稳定性，也便于集中维护。相应的系统架构就需要对此有相应的支持，客户ID登录，远程访问云平台等就是软件必需支持的功能。
结束语
市场上智能家居产品繁多，作为一个机电工程师应该从使用者角度出发，从众多产品中挑选组合出适应人们生活需求的智能家居系统，从而真正解决人们生活中长期存在的痛点，帮助人们提升生活品质，提升舒适度及便利性，让住宅真正地服务于人。
参考文献
[1]郭颖.一种低功耗智能家居控制系统的设计[J].电子技术与软件工程，2018（06）：84.