郭 斌，林敏強(qiáng)，賴東林

(1.康佳集團(tuán)，廣東 深圳 518053；2.中國電子科技集團(tuán)公司第三研究所，北京 100015)

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基于Android電視的云智控智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭 斌1，林敏強(qiáng)1，賴東林2

(1.康佳集團(tuán)，廣東 深圳 518053；2.中國電子科技集團(tuán)公司第三研究所，北京 100015)

針對物聯(lián)網(wǎng)智能家居現(xiàn)狀，介紹以TV和遙控器為控制中心，基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的物聯(lián)方案。此操作系統(tǒng)通過TV和遙控器轉(zhuǎn)發(fā)紅外碼以控制家用紅外設(shè)備，達(dá)到一個(gè)遙控器控制全部家庭紅外設(shè)備的效果。依托于龐大的紅外數(shù)據(jù)庫后臺(tái)，覆蓋兼容市面上大多數(shù)的設(shè)備。

智能電視；紅外；數(shù)據(jù)庫；語音控制；智能家居

近幾年智能家居市場發(fā)展迅速，物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)[1]被預(yù)言為繼互聯(lián)網(wǎng)之后全球信息產(chǎn)業(yè)的又一次科技與經(jīng)濟(jì)浪潮，受到各國政府、企業(yè)和學(xué)術(shù)界的重視。美國、歐盟、日本等甚至將其納入國家和區(qū)域信息化戰(zhàn)略[2]。物聯(lián)網(wǎng)的主要作用是通過射頻、傳感器、無線傳輸、全球定位系統(tǒng)(GPS)等技術(shù)，按照協(xié)議將世界上所有物體連接到信息網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、智能交互等功能。

智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及人工智能的發(fā)展，近兩年也有了迅猛發(fā)展?；谥悄芗揖泳W(wǎng)關(guān)的技術(shù)方案，給出了“云+端”智能家居模式[3]，通過WiFi，BT，ZigBee，Zwave等協(xié)議實(shí)現(xiàn)物聯(lián)控制和信息傳遞[4]。智能家居行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題在于各個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的差異化，行業(yè)競爭發(fā)展導(dǎo)致的企業(yè)圈地跑馬，從而限制了智能家居的推廣。本文提出了一種在當(dāng)前發(fā)展趨勢下，有效解決行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一[5]、智能設(shè)備互不兼容的方案，并就方案實(shí)現(xiàn)展開說明。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)

云智控系統(tǒng)指的是以TV和遙控器為平臺(tái)，配合對應(yīng)的軟件組成的一套交互系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以遙控器為終端控制設(shè)備，通過電視機(jī)平臺(tái)和其對應(yīng)的可以訪問的配套云端服務(wù)器，對帶紅外接收頭的設(shè)備實(shí)行有效控制的操作系統(tǒng)。

以智能電視和遙控器為控制中心，一個(gè)遙控器可實(shí)現(xiàn)全部家庭紅外接收設(shè)備的控制；簡易操作界面、低延遲的紅外轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，確保良好的交互體驗(yàn)；龐大的紅外數(shù)據(jù)庫后臺(tái)，覆蓋市面絕大多數(shù)的紅外設(shè)備。

2 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)

圖1為基于Android智能液晶電視平臺(tái)的家庭云智控系統(tǒng)的框架示意圖，圖中按照模塊分為云端服務(wù)器、TV，遙控器(云智控手柄)和紅外接收設(shè)備(機(jī)頂盒、空調(diào)、風(fēng)扇)。

圖1 系統(tǒng)框架示意圖

整體實(shí)現(xiàn)的簡單流程為：

1)通過遙控器發(fā)送命令到TV，由TV上傳至云端服務(wù)器；

2)云端服務(wù)器獲取對應(yīng)的數(shù)據(jù)下行給TV，TV解析出命令并打包相應(yīng)紅外碼給遙控器；

3)遙控器發(fā)射紅外碼值控制家電。

具體對應(yīng)的信號(hào)流程如圖2所示。

圖2 云端取存紅外碼流程圖

數(shù)據(jù)上行過程實(shí)現(xiàn)如下：用戶觸發(fā)遙控器的語音按鍵，啟動(dòng)TV平臺(tái)的云智控系統(tǒng)。用戶輸入語音命令，遙控器的MIC接收到用戶的模擬語音命令傳遞給云智控SoC芯片，語音在云智控SoC芯片中進(jìn)行編碼和壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)通過SPI協(xié)議傳遞給遙控器無線模塊，再由遙控器無線模塊發(fā)送給TV無線模塊。

TV無線模塊接收到遙控器發(fā)過來的RF數(shù)據(jù)包后，把數(shù)據(jù)進(jìn)行解壓縮和解碼，得到的數(shù)據(jù)通過USB接口以PCM數(shù)據(jù)格式傳遞給電視機(jī)端的TV SoC芯片，由該模塊對數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，解析成命令。把命令通過USB接口傳給WiFi模塊，信息在WiFi模塊中加載高頻載波后有天線發(fā)射出去，通過無線路由器連接到云端服務(wù)器。

數(shù)據(jù)下行過程實(shí)現(xiàn)如下：從云端下載相應(yīng)的數(shù)據(jù)。通過WiFi模塊接收，解壓縮后通過USB接口傳給TV SoC芯片，由其處理后傳送給TV無線模塊，轉(zhuǎn)成SPI數(shù)據(jù)格式，加載2.4 GHz載波信號(hào)，由天線發(fā)射出去。

遙控器無線模塊接收到RF信號(hào)后，解出對應(yīng)的數(shù)據(jù)信號(hào)，以SPI數(shù)據(jù)格式傳給遙控器SoC芯片，由其解析出對應(yīng)的紅外信號(hào)波形，由紅外發(fā)射電路發(fā)射出紅外信號(hào)，控制對應(yīng)的紅外接收設(shè)備。

3 軟件流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件應(yīng)用在設(shè)計(jì)上對UI和Service基本實(shí)現(xiàn)分離，UI交互和界面在下文說明，這里不詳細(xì)討論，后臺(tái)Service在開機(jī)啟動(dòng)后一直存在，同時(shí)提供了發(fā)紅外碼、獲取頻道列表等接口，以jar包的形式供其他應(yīng)用調(diào)用。Service的主要實(shí)現(xiàn)方案，主要分為和服務(wù)器通信以及數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)兩大部分，在服務(wù)器上得到數(shù)據(jù)后，按照一定格式存放于本地的數(shù)據(jù)庫中，供云智控和其他應(yīng)用進(jìn)行調(diào)用。軟件系統(tǒng)框圖如圖3所示。

圖3 軟件系統(tǒng)

云智控的主要子模塊包括FamilyControlCenter，F(xiàn)amilyControlCenterService，dataBaseOperation，Poster等部分，具體結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。

主要模塊工功能介紹如下：

1)FamilyControlCenter：云智控的操作界面，目前版本支持機(jī)頂盒、風(fēng)扇、空調(diào)的設(shè)定，本說明主要以機(jī)頂盒為例進(jìn)行說明，主要包括機(jī)頂盒屬性設(shè)置(省/市/運(yùn)營商/機(jī)頂盒型號(hào)/信號(hào)源)和臺(tái)序管理(用戶手動(dòng)調(diào)整臺(tái)序)。

2)FamilyControlCenterService：云智控的后臺(tái)服務(wù)，主要對前臺(tái)界面提供與服務(wù)器通信并獲取數(shù)據(jù)，對臺(tái)序和紅外碼進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)，對遙控器發(fā)送紅外碼。

3)DataBaseOperation：數(shù)據(jù)庫操作，主要提供數(shù)據(jù)庫的讀、寫、刪除操作。

4)Poster：服務(wù)器通信線程，主要負(fù)責(zé)從服務(wù)器獲得省/市/運(yùn)營商/機(jī)頂盒/頻道名稱/紅外碼的數(shù)據(jù)，并傳給前臺(tái)UI。

4 小結(jié)

隨著云計(jì)算技術(shù)和移動(dòng)通信技術(shù)日益成熟，越來越多的智能家居產(chǎn)品進(jìn)入人們的生活。智能家居行業(yè)發(fā)展處于百家齊放的態(tài)勢，在無線協(xié)議的使用上，各競爭廠家也有獨(dú)到的思考，智能家居發(fā)展仍呈概念化。綜合行業(yè)現(xiàn)狀以及市場需求，本文提出了基于Android智能液晶電視平臺(tái)的家庭云智控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。通過對系統(tǒng)方案、芯片選型、無線模塊設(shè)計(jì)等多方面的研究分析和電路設(shè)計(jì)，配合云端數(shù)據(jù)庫和軟件UI設(shè)定，完成了有效落地的解決方案。

[1]朱曉榮，孫君，齊麗娜，等.物聯(lián)網(wǎng)[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]朱洪波，楊龍祥，朱琦.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用[J].南京郵電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，31(1)：1-9.

[3]朱敏玲，李寧.智能家居發(fā)展現(xiàn)狀及未來淺析[J].電視技術(shù)，2015，39(4)：82-85.

[4]陳東偉，吳延超，李偉杰，等.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)，2014(5)：67-70.

[5]許子悅.物聯(lián)網(wǎng)智能家居淺析[J].信息通信，2013(3)：99-100.

郭 斌(1980— )，康佳集團(tuán)多媒體研發(fā)中心新技術(shù)所所長，主研電視前沿技術(shù)、無線通信；

林敏強(qiáng)(1990— )，康佳集團(tuán)多媒體研發(fā)中心硬件工程師，主研無線通信產(chǎn)品；

賴東林(1980— )，中國電子科技集團(tuán)公司第三研究所，主研智慧視聲技術(shù)、智能產(chǎn)品。

責(zé)任編輯：許 盈

Design of smart control system for smart home based on Android TV

GUO Bin1，LIN Minqiang1，LAI Donglin2

((1.KONKA，GuangdongShenzhen518053，China；2.TheThirdResearchInstituteofCETC，Beijing100015，China)

According to current situation of IoT smart home, an IoT solution is introduced based on network database,with the TV and the remote as the controlcenter. It's an operating system that TV and remote forward the infrared remote control code to control the household infrared equipment, to achieve the effect that a remote can control all household infrared devices. Thanks to the large background of infrared database, the OS is compatible with most of the equipment on the market.

smartTV；IR；database；voicecontrol；smarthome

郭斌，林敏強(qiáng)，賴東林.基于Android電視的云智控智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2016，40(11)：47-49. GUO B，LIN M Q，LAI D L. Design of smart control system for smart home based on Android TV[J].Video engineering，2016，40(11)：47-49.

TN943

A

10.16280/j.videoe.2016.11.010

2016-08-31