基于Lon Works 技术的智能家居体验舱设计探索

黄修力

（广东建设职业技术学院，广东 广州 510440）

随着大数据、物联网、云计算、移动互联网、人工智能等技术的快速发展，特别是计算机、通信、控制术等信息技术的提高，智能家居快速崛起，不断满足现代化家庭对安全化、智能化、生态化以及个性化的需求。

目前,我国正在大力推广“互联网+”的创新应用,为智能家居的发展提供了有力的支持。因此，智能家居体验舱的建设，将为我们研究智能家居系统，跟上时代的大方向，提供一个良好的环境，同时，也很好地支持了我院建筑设备工程技术专业群的发展。

1 基于Lon Works 技术智能家居体验舱的系统构架

本系统架构的最底层是检测设备和终端设备，通过各功能DDC、VCN-MIO 控制节点与i.Lon LonWorks/IP 服务器[1]进行信息的交换。其系统架构图如图1 所示。

i.Lon LonWorks/IP 服务器是多功能的、智能能源管理设备，将Lon Works 与互联网无缝连接，内置 Web server、任务调度、数据记录、报警和集成应用，支持网络路由器和M-Bus 和Modbus 设备，可以实现智能控制系统的远程控制。

应用i.Lon LonWorks/IP 服务器进行组网时，首先，通过Web 服务器进入iLon Smart Server 2.0 内置微机系统，配置服务器的IP 及网页端口等参数。接着，添加现场层设备（DDC,VCN-MIO 控制节点，例如，灯光控制节点、窗帘控制节点等），最后进行控制网页编程，如网络变量参数绑定。

VCN-MIO 控制节点：CN-MIO 控制节点是一种I/O 端口可配置的多功能智能节点，可根据应用需要配置模拟量和数字量的输入、输出，负责将底层I/O 信号转变成Lon Works 信号，进而和i.Lon LonWorks/IP 服务器进行信息的交流。

2 智能家居体验舱的设计内容

本设计的内容是基于Lon Works 技术的智能家居系统的组建与调试，进而完成智能家居体验舱的建设工作。本智能家居体验舱以实际建筑为平台（我院综合楼三楼后部夹层空间约80 平方米场地），建造了智能家居体验舱，同时，将体验舱内部将划分为5 个主要功能区域，分别是客厅、卧室、书房（兼控制中心）、浴室和厨房（开放式）。

在收集相关资料的基础上，主要完成了以下智能家居子系统的设计和调试工作：可视对讲（访客监控）子系统、防盗报警子系统、智能照明控制子系统、智能闭窗与电动窗帘功能子系统、水电气在线监测子系统。同时，以智能家居体验舱为基础，开发了智能家居体验舱监控系统，监控系统存放在i.Lon LonWorks/IP 服务器中；服务器的默认固定IP 为：192.168.1.222；服务器和路由器相连，所以，可以通过网线或无线WIFI 相连后即可登录访问系统监控界面。

整个智能家居系统中各个子系统都有对应的监控页面，依次为各表读数、防盗报警、窗帘控制、卧室、书房、卫生间、厨房、客厅及室外灯。如图2 所示。

2.1 可视对讲（访客监控）子系统

可视对讲系统有门口机（门口机带有摄像头、麦克风和喇叭）和室内机组成，通过DDC 与Lon Works 总线相连。主要实现的功能有：一是用户与来访者进行可视对讲,用户可以在室内看到来访者的图像，与来访者进行声音对话，并可为来访者开锁（主要是对那些安装上门磁的玻璃门等）；二是对门口楼道的视频监控功能，门口机带有摄像头，因此，用户能在任意时刻对门口楼道进行视频监控；三是与小区管理中心联网，与管理中心进行通讯。

2.2 防盗报警子系统

防盗报警子系统包括门磁开关、被动红外、声光警号和控制键盘。各检测与执行元件通过防盗报警DDC 与Lon Works 总线相连。该系统主要实现以下功能：（1）通过幕帘探测器、门磁探测窗户、大门的出入情况；（2）对非法闯入实施报警；（3）上位机的实时监控；（4）控制键盘实现防盗报警子系统的布防和撤防、安全密码等。

通过该系统上位机监控界面，可以实现系统远程布、撤防等相关操作，并可以显示当前系统以及各个传感器当前所处的状态。

2.3 智能照明控制子系统

智能照明控制子系统主要完成客厅、走廊、过道、厨房、吧台、书房、卧室、卫生间的各种灯光以及场景控制。客厅场景设置有会客场景、回家场景、娱乐场景；书房场景设置有读书场景、会客场景、休息场景；卫生间的场景设置有洗浴场景、洗漱场景；卧室场景设置有夜晚场景和非夜晚场景。所有这些场景的设置都可以通过触屏来完成。触屏上的每个数字代表不同的功能，数字可以复用。

通过上位机PC 中的智能家居系统的监控界面，可以实现对智能照明控制子系统的远程监控。比如，书房的监控，可以实现灯亮度增加、减少、灯开度固定为100%、70%、35%。并可显示显示当前书房灯的实时开度。

2.4 智能闭窗与电动窗帘功能子系统

智能闭窗与电动窗帘功能子系统中包括2 层窗帘，内窗帘和外窗帘，分别有2 个电机控制，可以实现内外窗帘的开和关的各种控制。比如，只打开半边窗帘，只打开单层窗帘等。同时，智能闭窗与电动窗帘功能子系统含有雨量传感器，如果主人外出忘记关窗，当下雨的时候，雨量传感器可以根据雨量的大小，实现自动关窗功能。

通过该子系统远程监控页面中的相关按钮，可以分别实现内外窗帘的全开，所有电机的开关、内外窗帘的半开以及当前正在动作的窗帘立刻停止动作。

2.5 水电气在线监测子系统

在该系统中，不但含有水电气表的在线监测，同时，含有温、湿度的监测。其中水表、电表和气表读数是通过RS485 总线通讯来实时获取当前数值，然后，通过协议转换网关将数据传送到Lon Works 总线上，温度读数和湿度读数是通过温湿度传感器协议转换网关，通过RS485 总线和相应的探测器通讯获来取当前数据。

3 智能家居体验舱系统组网

每个子系统运行及监控都是由基于Lon Works 总线技术的智能控制节点进行管理。各子系统的网络组态在Lon Maker 开发工具中完成。

Lon Maker 开发工具提供图形化的Lon Works 网络设计、安装、运行和维护工具，包含LNS Server Turbo Edition和 Microsoft Visio 2003，支持多用户同时修改网络设备，支持多厂家设备集成，网络数据库合并/恢复。本智能家居体验舱各个子系统通过Lon Maker 开发工具进行组网。

4 结语

通过本课题的研究，形成了一个以住宅为平台，兼备建筑、网络通信、设备自动化，集系统、结构、服务为一体的舒适、安全、便利、环保的智能居住环境——智能家居体验舱，实现照明、安全、访客、能源消耗等的智能化监控。未来，智能家居体验舱的继续发展，可以加入家居环境健康指示系统，背景音乐功能、医疗监护功能等。当家里有老人需要监护时，可以根据老人的身体状况进行健康监护，一旦发现有病情，及时通知家属。