摘 要： 隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，與人們的居家環(huán)境之間的聯(lián)系也愈發(fā)緊密?；诖耍允謾C(jī)客戶端為基礎(chǔ)的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生。文章對(duì)于iOS和android軟件系統(tǒng)，從無線傳感技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、HTTP/TCP傳輸控制信息、RTP/UDP傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)四個(gè)核心技術(shù)點(diǎn)對(duì)智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞： 智能家居;無線傳感技術(shù);視頻壓縮編碼技術(shù);HTTP/TCP和RTP/UDP傳輸技術(shù)

一、 引言

所謂智能家居遠(yuǎn)程控制指的是當(dāng)戶主因某些原因家中無人時(shí)，通過使用手機(jī)客戶端的方式連接到各種智能家具家電運(yùn)行的底層系統(tǒng)之中，從而進(jìn)行控制。當(dāng)今社會(huì)，手機(jī)已經(jīng)是人們手中必備生活工具，通過把手機(jī)和智能家居聯(lián)系起來組成一整套完整的控制系統(tǒng)，使人們的生活方式更加安全和簡潔，尤其是針對(duì)那些有遺忘癥的人群。此項(xiàng)技術(shù)具有廣泛的發(fā)展前景，在未來組建智能家庭時(shí)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

二、項(xiàng)目概況

2017年1月，應(yīng)用在河北樂創(chuàng)智能科技公司的一套基于手機(jī)客戶端的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在iOS和安卓軟件系統(tǒng)下都可兼容使用，經(jīng)測試也未發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤，在全屋智能家居的硬件升級(jí)和場景組合中都起到了降低成本和提高穩(wěn)定性的作用。

三、技術(shù)知識(shí)與原理

（一）無線傳感技術(shù)

無線傳感技術(shù)又可稱為無限傳感器網(wǎng)絡(luò)，是一種把大量的不同類型傳感器節(jié)點(diǎn)，通過無線通信技術(shù)有機(jī)的聯(lián)系在一起，形成一種特定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。匯聚節(jié)點(diǎn)是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的重中之重。匯聚節(jié)點(diǎn)指系統(tǒng)中某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生錯(cuò)誤后將產(chǎn)生錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)報(bào)告，刪除錯(cuò)誤的報(bào)告數(shù)據(jù)，對(duì)這些生成的錯(cuò)誤報(bào)告進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，最后做出評(píng)斷，生成對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)文件。匯聚節(jié)點(diǎn)與用戶節(jié)點(diǎn)兩者可以相互之間進(jìn)行信息交流，其方法是借助局域網(wǎng)或者是衛(wèi)星信號(hào)。

無線傳感技術(shù)的其工作原理是：使用無線電通信與大量無線傳感器進(jìn)行信息交換。無線傳感器節(jié)點(diǎn)可以看成一個(gè)收集工具，對(duì)其感應(yīng)到的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，數(shù)據(jù)收集完畢后經(jīng)過系統(tǒng)處理傳遞給網(wǎng)關(guān)，最后，對(duì)應(yīng)的網(wǎng)關(guān)在確定檢測接收到的數(shù)據(jù)信息是否為是系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)，確認(rèn)無誤，再由網(wǎng)關(guān)傳輸?shù)接^測工具上。

（二）視頻壓縮編碼技術(shù)

視頻壓縮編碼技術(shù)，簡單理解就是將初始的視頻格式的文件通過重新編碼，再壓縮，最后形成另一種視頻格式文件的方式。由于連續(xù)的畫面之間相似性極高，為便于數(shù)據(jù)信息傳遞與交流，需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)編碼和壓縮，達(dá)到以去冗余，空間冗余、時(shí)間冗余、視覺冗余都屬于冗余。其中冗余信息在業(yè)界可以大致分為兩大類：空間域冗余信息和時(shí)間域冗余信息。視頻壓縮編碼技術(shù)就是將數(shù)據(jù)中的冗余信息去掉也就是把各個(gè)相關(guān)的圖像信息都忽略掉，只分析其中一個(gè)要素。壓縮技術(shù)有很多種其中最常使用的是，熵重新編碼，圖像數(shù)據(jù)的壓縮、幀間數(shù)據(jù)壓縮。當(dāng)需要去除空域冗余信息的情況下，可使用熵編碼的壓縮技術(shù)，當(dāng)需要去除時(shí)域冗余信息，建議使用，畫面幀與幀之間的壓縮技術(shù)。

（三）HTTP/TCP傳輸技術(shù)與RTP/UDP傳輸技術(shù)

應(yīng)用層（HTTP），為了簡單理解把它看成一個(gè)客戶端，應(yīng)用層（HTTP）與傳輸層（TCP）之間是可以相互之間進(jìn)行信息交換的，HTTP/TCP傳輸技術(shù)簡單來說，客戶端即應(yīng)用層（HTTP）想發(fā)送一個(gè)想要看到的HTTP請(qǐng)求的網(wǎng)頁，為了可以順利且快捷的傳輸?shù)絺鬏攲樱═CP），應(yīng)用層接收到的信件數(shù)據(jù)再到傳輸層（TCP）時(shí)會(huì)進(jìn)行一定程度的包裝整理分割，并在每個(gè)報(bào)告數(shù)據(jù)上標(biāo)記序列號(hào)。接著為后續(xù)信息的傳遞做好準(zhǔn)備，在傳輸層之后就會(huì)到達(dá)網(wǎng)絡(luò)層即人們常說的IP地址，網(wǎng)絡(luò)層將會(huì)接收到在傳輸層整理好的報(bào)告數(shù)據(jù)，在網(wǎng)絡(luò)層將會(huì)在這些信息數(shù)據(jù)上添加一通信為目的MAC地址，然后再把這些數(shù)據(jù)打包一并傳給下一層結(jié)構(gòu)，鏈路層即網(wǎng)絡(luò)。這樣一個(gè)從上到下的傳輸過程就結(jié)束了，在鏈路層信息處理后會(huì)按照原路寶整理好的數(shù)據(jù)，在傳回給應(yīng)用層（HTTP）。

RTP作為一種協(xié)議，主要是用來實(shí)時(shí)同步傳輸音頻、視頻等數(shù)據(jù)流。它包含兩個(gè)緊密相連的協(xié)議：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腞TP協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤判斷和服務(wù)監(jiān)控的RTCP協(xié)議。RTP通常不具備數(shù)據(jù)包的順序傳輸，也沒有相應(yīng)可靠的傳輸手段，也不負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)流的管理，這些功能都得靠 RTCP的支持來解決產(chǎn)生的困難。RTCP的反饋速度十分有效且迅速，可以花費(fèi)最少的做功，來達(dá)到最快的傳輸效率，特別適用于的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換和信息傳輸。TCP和UDP，它們都是為了使數(shù)據(jù)以及所需的信息流能夠快捷便利的傳送到應(yīng)用層，從而為相應(yīng)的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。當(dāng)需要可靠數(shù)據(jù)流傳輸時(shí)，選擇TCP傳輸最為妥當(dāng)，當(dāng)不重視可靠數(shù)據(jù)流傳輸，只想獲得較快的數(shù)據(jù)傳輸速度，選擇UDP的傳輸方式最佳。

四、技術(shù)應(yīng)用

首先在各個(gè)智能家居上安裝相對(duì)應(yīng)的傳感器，采用無線傳感技術(shù)，感知、采集和轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的感知對(duì)象的各種信息，并發(fā)送給家居擁有者本人，用戶則可使用自身攜帶的終端設(shè)備也就是手機(jī)App與智能家居系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)互連，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)手機(jī)端的遠(yuǎn)程控制。用戶在手機(jī)端可視化操控界面點(diǎn)擊相應(yīng)的特定按鈕來控制智能家居系統(tǒng)對(duì)應(yīng)功能的運(yùn)轉(zhuǎn);其次在智能家居與用戶進(jìn)行信息交換時(shí)，為了避免出現(xiàn)不可控的外界干擾等因素，采用視頻壓縮編碼技術(shù)，它引入了一種特殊的編碼機(jī)制即針對(duì)IP編碼，這種編碼機(jī)制會(huì)在網(wǎng)絡(luò)中事先進(jìn)行分組，然后在進(jìn)行傳輸動(dòng)作傳，同時(shí)視頻流媒體傳輸?shù)姆绞揭餐瑯蛹嫒?。不僅如此，它的抗誤碼特性十分強(qiáng)大，在丟包率高、干擾嚴(yán)重的無線通信傳輸?shù)那闆r下也有良好的發(fā)揮;另外為了使用戶與智能家居之間可以實(shí)現(xiàn)同步控制，本套系統(tǒng)采用HTTP/TCP傳輸控制信息，RTP/UDP傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)等兩項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)方法。最后，由于此系統(tǒng)大部分應(yīng)用場景主要以手機(jī)智能設(shè)備來發(fā)出系統(tǒng)的控制指令以及與智能家居系統(tǒng)的實(shí)時(shí)交互，這將會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，為了對(duì)這些龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理以及維護(hù)，系統(tǒng)將通過互聯(lián)網(wǎng)，直接傳輸?shù)健霸贫藬?shù)據(jù)”，從而緩解整個(gè)智能家居系統(tǒng)需要存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)信息的負(fù)荷與壓力。

五、 結(jié)論

文章對(duì)基于手機(jī)客戶端的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究。對(duì)于iOS和android軟件系統(tǒng)，從無線傳感技術(shù)、視頻壓縮編碼技術(shù)、HTTP/TCP傳輸控制信息、RTP/UDP傳輸實(shí)時(shí)多媒體數(shù)據(jù)四個(gè)核心技術(shù)點(diǎn)對(duì)智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并通過使用這些技術(shù)，在河北樂創(chuàng)智能科技公司開發(fā)的一套手機(jī)客戶端的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)進(jìn)行初步的技術(shù)應(yīng)用，檢測其可行性。希望文章可以更好促進(jìn)手機(jī)客戶端的智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研發(fā)，從而為我國信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力。

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作者簡介：? 倪勇，江蘇樂馳智能科技有限公司。