基于Android电视的云智控智能家居系统设计

郭 斌，林敏强，赖东林

(1.康佳集团，广东 深圳 518053；2.中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015)



基于Android电视的云智控智能家居系统设计

郭 斌1，林敏强1，赖东林2

(1.康佳集团，广东 深圳 518053；2.中国电子科技集团公司第三研究所，北京 100015)

针对物联网智能家居现状，介绍以TV和遥控器为控制中心，基于网络数据库的物联方案。此操作系统通过TV和遥控器转发红外码以控制家用红外设备，达到一个遥控器控制全部家庭红外设备的效果。依托于庞大的红外数据库后台，覆盖兼容市面上大多数的设备。

智能电视；红外；数据库；语音控制；智能家居

近几年智能家居市场发展迅速，物联网(Internet of Things，IoT)[1]被预言为继互联网之后全球信息产业的又一次科技与经济浪潮，受到各国政府、企业和学术界的重视。美国、欧盟、日本等甚至将其纳入国家和区域信息化战略[2]。物联网的主要作用是通过射频、传感器、无线传输、全球定位系统(GPS)等技术，按照协议将世界上所有物体连接到信息网络中，实现数据共享、智能交互等功能。

智能家居作为物联网的重要应用，随着网络技术、计算机技术及人工智能的发展，近两年也有了迅猛发展。基于智能家居网关的技术方案，给出了“云+端”智能家居模式[3]，通过WiFi，BT，ZigBee，Zwave等协议实现物联控制和信息传递[4]。智能家居行业发展的瓶颈问题在于各个协议标准的差异化，行业竞争发展导致的企业圈地跑马，从而限制了智能家居的推广。本文提出了一种在当前发展趋势下，有效解决行业标准不统一[5]、智能设备互不兼容的方案，并就方案实现展开说明。

1 系统设计目标

云智控系统指的是以TV和遥控器为平台，配合对应的软件组成的一套交互系统，该系统是以遥控器为终端控制设备，通过电视机平台和其对应的可以访问的配套云端服务器，对带红外接收头的设备实行有效控制的操作系统。

以智能电视和遥控器为控制中心，一个遥控器可实现全部家庭红外接收设备的控制；简易操作界面、低延迟的红外转发机制，确保良好的交互体验；庞大的红外数据库后台，覆盖市面绝大多数的红外设备。

2 系统框架设计

图1为基于Android智能液晶电视平台的家庭云智控系统的框架示意图，图中按照模块分为云端服务器、TV，遥控器(云智控手柄)和红外接收设备(机顶盒、空调、风扇)。

图1 系统框架示意图

整体实现的简单流程为：

1)通过遥控器发送命令到TV，由TV上传至云端服务器；

2)云端服务器获取对应的数据下行给TV，TV解析出命令并打包相应红外码给遥控器；

3)遥控器发射红外码值控制家电。

具体对应的信号流程如图2所示。

图2 云端取存红外码流程图

数据上行过程实现如下：用户触发遥控器的语音按键，启动TV平台的云智控系统。用户输入语音命令，遥控器的MIC接收到用户的模拟语音命令传递给云智控SoC芯片，语音在云智控SoC芯片中进行编码和压缩，压缩后的数据通过SPI协议传递给遥控器无线模块，再由遥控器无线模块发送给TV无线模块。

TV无线模块接收到遥控器发过来的RF数据包后，把数据进行解压缩和解码，得到的数据通过USB接口以PCM数据格式传递给电视机端的TV SoC芯片，由该模块对数据进行相关运算，解析成命令。把命令通过USB接口传给WiFi模块，信息在WiFi模块中加载高频载波后有天线发射出去，通过无线路由器连接到云端服务器。

数据下行过程实现如下：从云端下载相应的数据。通过WiFi模块接收，解压缩后通过USB接口传给TV SoC芯片，由其处理后传送给TV无线模块，转成SPI数据格式，加载2.4 GHz载波信号，由天线发射出去。

遥控器无线模块接收到RF信号后，解出对应的数据信号，以SPI数据格式传给遥控器SoC芯片，由其解析出对应的红外信号波形，由红外发射电路发射出红外信号，控制对应的红外接收设备。

3 软件流程设计

系统软件应用在设计上对UI和Service基本实现分离，UI交互和界面在下文说明，这里不详细讨论，后台Service在开机启动后一直存在，同时提供了发红外码、获取频道列表等接口，以jar包的形式供其他应用调用。Service的主要实现方案，主要分为和服务器通信以及数据库存储两大部分，在服务器上得到数据后，按照一定格式存放于本地的数据库中，供云智控和其他应用进行调用。软件系统框图如图3所示。

图3 软件系统

云智控的主要子模块包括FamilyControlCenter，FamilyControlCenterService，dataBaseOperation，Poster等部分，具体结构框图如图4所示。

主要模块工功能介绍如下：

1)FamilyControlCenter：云智控的操作界面，目前版本支持机顶盒、风扇、空调的设定，本说明主要以机顶盒为例进行说明，主要包括机顶盒属性设置(省/市/运营商/机顶盒型号/信号源)和台序管理(用户手动调整台序)。

2)FamilyControlCenterService：云智控的后台服务，主要对前台界面提供与服务器通信并获取数据，对台序和红外码进行数据库存储，对遥控器发送红外码。

3)DataBaseOperation：数据库操作，主要提供数据库的读、写、删除操作。

4)Poster：服务器通信线程，主要负责从服务器获得省/市/运营商/机顶盒/频道名称/红外码的数据，并传给前台UI。

4 小结

随着云计算技术和移动通信技术日益成熟，越来越多的智能家居产品进入人们的生活。智能家居行业发展处于百家齐放的态势，在无线协议的使用上，各竞争厂家也有独到的思考，智能家居发展仍呈概念化。综合行业现状以及市场需求，本文提出了基于Android智能液晶电视平台的家庭云智控系统设计。通过对系统方案、芯片选型、无线模块设计等多方面的研究分析和电路设计，配合云端数据库和软件UI设定，完成了有效落地的解决方案。

[1]朱晓荣，孙君，齐丽娜，等.物联网[M].北京：人民邮电出版社，2010.

[2]朱洪波，杨龙祥，朱琦.物联网技术进展与应用[J].南京邮电大学学报(自然科学版)，2011，31(1)：1-9.

[3]朱敏玲，李宁.智能家居发展现状及未来浅析[J].电视技术，2015，39(4)：82-85.

[4]陈东伟，吴延超，李伟杰，等.基于物联网的智能家居系统设计与实现[J].信息技术，2014(5)：67-70.

[5]许子悦.物联网智能家居浅析[J].信息通信，2013(3)：99-100.

郭 斌(1980— )，康佳集团多媒体研发中心新技术所所长，主研电视前沿技术、无线通信；

林敏强(1990— )，康佳集团多媒体研发中心硬件工程师，主研无线通信产品；

赖东林(1980— )，中国电子科技集团公司第三研究所，主研智慧视声技术、智能产品。

责任编辑：许 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，林敏强，赖东林.基于Android电视的云智控智能家居系统设计[J].电视技术，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