基于S3C2410的智能家居数据采集系统设计

　　O 引言

　　智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。它利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种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。家庭自动化、家庭网络、网络家电、信息家电等产品都属于智能家居系统产品。

　　数据的采集、处理以及传输是实现智能小区控制作用的核心。在此设计了利用嵌入式系统作为开发平台，利用TCP／IP协议作为信息传输方式的业主基本信息数据采集的方案。

　　由于Internet的发展和普及，采用TCP／IP协议简单、方便、成本低，开放性好，标准化程度高。物业管理中心一方面通过互联网获得最新的消息（天气预报、重大新闻等），向外发布。另一方面，利用采集各节点的数据进行控制、决策和协调，并向外发布信息。

　　1 数据采集系统设计

　　1．1 基本要求

　　各个业主将自己的基本信息（主要包括电度表、水度表、气压表等的读数）、室内情况（主要包括温度、含天燃气浓度等）通过信息采集、处理与分析，完成单个业主的控制，并传输到物业管理中心，提供给物业管理人员使用以及供广大业主参考。必须满足的基本要求如下：

　　能对业主家各类传感设备兼容，即能实现多路模拟和数字信号的采集。采集的时间间隔在30 s～2 min。

　　具有业主控制功能，能实现数据传输、处理和控制。当通信网络一旦出现故障，各节点能依据历史数据和当前采集的信息，实现报警功能。

　　实时接收由管理中心发来的信息，并能做出相应的显示，提醒业主自己当前的情况。通信接口丰富（具有TCP／IP通信接口、RS 232／USB接口等），内存空间较大。数据采集系统的组成原理如图1所示。

　　1．2 系统设计

　　1．2．1 节点的硬件组成

　　考虑到各业主间的完全独立的特殊性，前端设备采用嵌入的设计方法，其硬件组成结构如图2所示。

　　节点作为控制的一部分，要完成对各业主的控制功能。控制的实现利用采集的各种数据和中心发布的协调控制指令，通过节点处理后完成。所以，一个节点由数据采集、传输、控制三个功能单元组成。这些功能的实现通过嵌入式系统来完成。

　　按其功能要求其数据流有：一是从各个传感器采集的数据，通过中间处理过程进行处理后，显示在业主面前；二是从信息采集系统中取来的数据，通过中间处理过程进行处理后，上传到物业管理中心，存储在数据库中；三是管理中心发布系统协调控制的命令或处理的结果在业主家显示。

　　1．2．2 数据的采集

　　物业管理数据的采集主要功能是将各业主的水表、电表、媒气表等原始数据通过各类检测器送到节点进行预处理。

　　常用传感器技术包括干簧管传感器、霍尔传感器、红外线传感器、IC卡控制器和电子传感器等。本系统采用电子传感器，在普通水表、气表的计数机构中对应于刻度盘的下面安装电子传感器，使传感器与计数齿轮同步转动，电子传感器得到的电子信息与机械读数完全同步，形成一定的函数关系，经A／D转换后，分别得到水表、媒气表读数的数字信息，电表的读数则可以采用电子式智能电表得到。通过RS 232接口传送到微处理器中。

　　摄像头数据通过USB接口与处理器通信。主要用于业主外出（特别是在外出度假）时，开启摄像设备。可以对客厅或其他重要地方进行监控。

　　1．2．3 数据的预处理

　　节点数据的预处理，其主要功能将各类检测器采集的异样数据进行过滤，去掉非法、无效的数据，对故障数据进行恢复，将有效、合法的数据按照标准进行格式化处理，并将其封装、利用TCP／IP协议，通过通信网络发送到测控中心指定的数据通道或数据库。提供给物业管理中心。采集得到的数据经预处理后的实时检测交通数据效果更好，更符合实际情况的需要，并有效地节省了计算机存储的工作量。

　　1．2．4 数据的显示、存储及传输

　　节点控制机将各种检测器采集的交通流信息用来控制该节点的交通，同时又要经处理机进行预处理，一方面利用LCD液晶显示，使各业主很方便知道自已各种费用；另一方面，利用通信接口，通过TCP／IP协议，保证采集到的数据安全性、可靠性、有效性传输到控制中心，用于整个系统协调控制和管理。

　　2 系统实现
　　2．1 硬件结构

节点处理机要执行繁重的通信和算法处理，对处理器的通信和运算速度有很高的要求，传统的单片机处理器性能有限无法满足节点的要求。因此采用SAMSUNG公司的处理器S3C2410平台，它具有灵活的特性和强大的性能