基于Android電視的云智控智能家居系統設計

郭 斌，林敏強，賴東林

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

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基于Android電視的云智控智能家居系統設計

郭 斌1，林敏強1，賴東林2

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

針對物聯網智能家居現狀，介紹以TV和遙控器為控制中心，基于網絡數據庫的物聯方案。此操作系統通過TV和遙控器轉發紅外碼以控制家用紅外設備，達到一個遙控器控制全部家庭紅外設備的效果。依托于龐大的紅外數據庫后臺，覆蓋兼容市面上大多數的設備。

智能電視；紅外；數據庫；語音控制；智能家居

近幾年智能家居市場發展迅速，物聯網(Internet of Things，IoT)[1]被預言為繼互聯網之后全球信息產業的又一次科技與經濟浪潮，受到各國政府、企業和學術界的重視。美國、歐盟、日本等甚至將其納入國家和區域信息化戰略[2]。物聯網的主要作用是通過射頻、傳感器、無線傳輸、全球定位系統(GPS)等技術，按照協議將世界上所有物體連接到信息網絡中，實現數據共享、智能交互等功能。

智能家居作為物聯網的重要應用，隨著網絡技術、計算機技術及人工智能的發展，近兩年也有了迅猛發展。基于智能家居網關的技術方案，給出了“云+端”智能家居模式[3]，通過WiFi，BT，ZigBee，Zwave等協議實現物聯控制和信息傳遞[4]。智能家居行業發展的瓶頸問題在于各個協議標準的差異化，行業競爭發展導致的企業圈地跑馬，從而限制了智能家居的推廣。本文提出了一種在當前發展趨勢下，有效解決行業標準不統一[5]、智能設備互不兼容的方案，并就方案實現展開說明。

1 系統設計目標

云智控系統指的是以TV和遙控器為平臺，配合對應的軟件組成的一套交互系統，該系統是以遙控器為終端控制設備，通過電視機平臺和其對應的可以訪問的配套云端服務器，對帶紅外接收頭的設備實行有效控制的操作系統。

以智能電視和遙控器為控制中心，一個遙控器可實現全部家庭紅外接收設備的控制；簡易操作界面、低延遲的紅外轉發機制，確保良好的交互體驗；龐大的紅外數據庫后臺，覆蓋市面絕大多數的紅外設備。

2 系統框架設計

圖1為基于Android智能液晶電視平臺的家庭云智控系統的框架示意圖，圖中按照模塊分為云端服務器、TV，遙控器(云智控手柄)和紅外接收設備(機頂盒、空調、風扇)。

圖1 系統框架示意圖

整體實現的簡單流程為：

1)通過遙控器發送命令到TV，由TV上傳至云端服務器；

2)云端服務器獲取對應的數據下行給TV，TV解析出命令并打包相應紅外碼給遙控器；

3)遙控器發射紅外碼值控制家電。

具體對應的信號流程如圖2所示。

圖2 云端取存紅外碼流程圖

數據上行過程實現如下：用戶觸發遙控器的語音按鍵，啟動TV平臺的云智控系統。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芯片中進行編碼和壓縮，壓縮后的數據通過SPI協議傳遞給遙控器無線模塊，再由遙控器無線模塊發送給TV無線模塊。

TV無線模塊接收到遙控器發過來的RF數據包后，把數據進行解壓縮和解碼，得到的數據通過USB接口以PCM數據格式傳遞給電視機端的TV SoC芯片，由該模塊對數據進行相關運算，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射出去，通過無線路由器連接到云端服務器。

數據下行過程實現如下：從云端下載相應的數據。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，轉成SPI數據格式，加載2.4 GHz載波信號，由天線發射出去。

遙控器無線模塊接收到RF信號后，解出對應的數據信號，以SPI數據格式傳給遙控器SoC芯片，由其解析出對應的紅外信號波形，由紅外發射電路發射出紅外信號，控制對應的紅外接收設備。

3 軟件流程設計

系統軟件應用在設計上對UI和Service基本實現分離，UI交互和界面在下文說明，這里不詳細討論，后臺Service在開機啟動后一直存在，同時提供了發紅外碼、獲取頻道列表等接口，以jar包的形式供其他應用調用。Service的主要實現方案，主要分為和服務器通信以及數據庫存儲兩大部分，在服務器上得到數據后，按照一定格式存放于本地的數據庫中，供云智控和其他應用進行調用。軟件系統框圖如圖3所示。

圖3 軟件系統

云智控的主要子模塊包括FamilyControlCenter，FamilyControlCenterService，dataBaseOperation，Poster等部分，具體結構框圖如圖4所示。

主要模塊工功能介紹如下：

1)FamilyControlCenter：云智控的操作界面，目前版本支持機頂盒、風扇、空調的設定，本說明主要以機頂盒為例進行說明，主要包括機頂盒屬性設置(省/市/運營商/機頂盒型號/信號源)和臺序管理(用戶手動調整臺序)。

2)FamilyControlCenterService：云智控的后臺服務，主要對前臺界面提供與服務器通信并獲取數據，對臺序和紅外碼進行數據庫存儲，對遙控器發送紅外碼。

3)DataBaseOperation：數據庫操作，主要提供數據庫的讀、寫、刪除操作。

4)Poster：服務器通信線程，主要負責從服務器獲得省/市/運營商/機頂盒/頻道名稱/紅外碼的數據，并傳給前臺UI。

4 小結

隨著云計算技術和移動通信技術日益成熟，越來越多的智能家居產品進入人們的生活。智能家居行業發展處于百家齊放的態勢，在無線協議的使用上，各競爭廠家也有獨到的思考，智能家居發展仍呈概念化。綜合行業現狀以及市場需求，本文提出了基于Android智能液晶電視平臺的家庭云智控系統設計。通過對系統方案、芯片選型、無線模塊設計等多方面的研究分析和電路設計，配合云端數據庫和軟件UI設定，完成了有效落地的解決方案。

[1]朱曉榮，孫君，齊麗娜，等.物聯網[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[2]朱洪波，楊龍祥，朱琦.物聯網技術進展與應用[J].南京郵電大學學報(自然科學版)，2011，31(1)：1-9.

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

[4]陳東偉，吳延超，李偉杰，等.基于物聯網的智能家居系統設計與實現[J].信息技術，2014(5)：67-70.

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

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

林敏強(1990— )，康佳集團多媒體研發中心硬件工程師，主研無線通信產品；

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

責任編輯：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，賴東林.基于Android電視的云智控智能家居系統設計[J].電視技術，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