安防系統作為智能家居重要的組成部分，無疑是至關重要的，隨著物聯網、移動互聯網、雲計算、智能化技術應用發展到一定階段疊加，傳統安防也產生了劇變，然而談到智能安防的發展前景不管智慧城市建設，還是說我們整天聽到的大數據、雲計算、智能交通、智慧酒店、智慧醫院、智慧校園等等都必須添加安防這重要的一 筆，所以安防作為智能家居的切入點是具備充足的理由的。智能家居安防系統網關解決方案主要分為硬件主控方案和軟件控制方案
硬件控制方案
互聯網網關是整個智能家居安防系統的中樞，類似於人類的中樞系統。有了網關，我們可以將智能終端的數據上傳到雲端，通過手機、電腦等查看信息，再經由網關輕鬆控制智能終端，實現無線數據安全、可靠傳輸。此次介紹Intel、NXP、TI 三大品牌的高速存取智能家居安防系統網關解決方案，通過方案的原理以及應用場景對比，用戶可選擇合適自身產品特性的方案作為參考。
一、NXP LPC3240 網關方案
方案概述：NXP LPC3240 ARM9處理器採用了一個ARM926EJ-S CPU，具備Harvard架構，5級流水線和完整的存儲器管理單元（MMU），工作頻率最高可達266 MHz，包含256 kB片內靜態RAM，一個NAND閃存接口，一個以太網MAC，一個支持SDR和DDR SDRAM的外部總線接口，以及其它靜態設備。
主控芯片：NXP LPC3240
方案原理圖：
功能描述：
無線通信：符合基於IEEE 802.15.4標準，具有 Zigbee自組網功能，可以與Zigbee 設備聯接，進行數據通訊
以太網通信：通過 RJ45 網口傳輸 Zigbee 收到的數據到電腦顯示
方案優勢
可支持ZigBee HA&LL或JenNet-IP智能照明網絡；
連通以太網網關/協議；
支持標準的網絡安全，支持本地Web服務器；
可編程的自定義應用程序，可定製的LED和按鍵的功能；
使用OpenWRT Linux操作系統；
NXP LPC 3240 ARM9主機控制器；
通過CE和FCC認證。
二、Intel Quark 網關解決方案
方案概述：基於 Intel x1000物聯網智能網關方案採用 Quark SOC x1000 處理器，內嵌 Linux 操作系統，擁有更高的安全性和更強的可管理性。還帶有 2 個百兆網口、3 個 USB 2.0 接口，可以支持 Zigbee 網絡。此外，設備還支持 2 個 miniPCIe 插槽，以支持藍牙、 Wi-Fi 和 3G/4G 網絡對邊緣設備進行數據採集、分析並將其傳輸至雲平臺。符合工業級環境要求，提供 I2C、SPI、UART 等豐富的拓展 I/O，可以用於連接至傳感器或控制設備進行數據採集。 該方案適用於工廠自動化、智能樓宇、物流、環境監控等 IoT 應用。
主控芯片：Intel Quark SOC x1000
方案原理圖：
功能描述：
支持 10/100Mbps 的傳輸速度以太網
支持 USB 2.0
具有 Mini-PCIE 接口 ，支持藍牙、 Wi-Fi 和 3G/4G 網絡對邊緣設備進行數據採集、分析並將其傳輸至雲平臺
提供 I2C、SPI、UART 等豐富的拓展 I/O
可支持 Zigbee 無線功能
支持 SD 卡
方案優勢：
Quark SOC x1000 處理器，400MHz 主頻；
配置 x 8 256MB DDR3，一片 8MB SPI Flash；
支持 1 個 SD 卡；
2 個 RJ45 接口，支持 10/100Mbps 的傳輸速度；
2 個 USB 2.0 Host 和 1 個 USB 2.0 Client 接口；
2 個 Mini-PCIE 接口 ，並提供 USB2.0 Host 支持；
1 個 RS232 DR9 接口和 1 個 RS485 DR9 接口；
1 個 10-pin JTAG 接口；
Linux Firmware Pre-Install；
Quark Soc X1000 Software Stack.
三、TI AM335X 網關解決方案
方案概述：TI AM335X基於ARM Cortex-A8內核，在圖像、圖形處理、外設和諸如EtherCAT和PROFIBUS的工業接口選項方面進行了增強。該系列包括AM3352、AM3354、AM3356、AM3357、AM3358、AM3359等，其速度為275 MHz至720 MHz它們最高都可工作在720Mhz的速度。
主控芯片：TI AM335X
方案原理圖：
功能描述：
AM335x 開發板
7 寸液晶顯示屏， 電阻式觸摸屏
10/100/1000Mbps 以太網接口
支持無線局域網
音頻輸入輸出功能
方案優勢
720MHz 高速 ARM Cortex-A8 內核
Android ， Linux ， WinCE 操作系統
分辨率高達 1366 x 768
4G DDR3 內存
可拓展藍牙、WIFI、Zigbee 功能
系統網關是整個智能家居系統的中樞，它幾乎控制著智能家居系統的一切，從檯燈、手機，一直到電腦、門禁等等。因此，智能家居系統的安全性將成為左右智能家居市場的重中之重，並將引領整個智能家居應用的市場需求。
由於當前物聯網基礎架構以及邊緣節點的開發採用不同的開發工具、不同的編程語言、不同的開發環境，網關（即一體化盒子）面臨著巨大的挑戰。從節點到網關，Wi-Fi、藍牙、ZigBee 等多種標準共存；從網關到雲端目前也具備光纖/以太網、802.11ah、Sub Gig 和 PLC 等通訊方式。這些標準要能夠共存，需要一個統一的平臺，網關是發展的關鍵。本文介紹了三種網關方案，通過對方案特性以及應用場景的介紹，幫助讀者更加清晰地瞭解方案本質，篩選出合理的解決方案。
軟件控制方案
在新型智能家居系統中，家庭網關將取代PC機作為家庭控制中心。傳統客戶端/服務器模式不能保持家庭網關與遠程服務器實時連接。基於百萬級的家庭網關與服務器保持長連接的目的，採用主從服務器框架進行負載均衡，心跳機制保障網關與服務器實時連接的方案。
新型系統整體框架
基於傳統C/S架構的智能家居系統需要保持一臺PC機運行中間件才能達到隨時控制的目的，這與智能家居綠色節能的理念相違背。在光纖到戶的推動下，PON上行家庭網關在全國得到普及，並且有低功耗保持長時間工作的特點，適合用於智能家居系統中。
本方案設計一種新型智能家居系統，由家庭網關替代PC成為家庭網絡控制中心。圍繞家庭網關與遠程服務器互聯問題展開，探討一種適合家庭網關與遠程服務器的連接方案。基於家庭網關的智能家居系統整體框架如圖1所示。智能家居系統由傳感器網絡，家庭控制中心，遠程服務器，手機終端組成。其中傳感器網絡通過ZigBee、Wi-Fi等無線通信技術組建。
傳統的智能家居系統中控制中心採用家用PC和協調器等設備，新型的智能家居系統如圖1所示，採用家庭網關充當家庭控制中心的角色。
新型智能家居系統中家庭網關與服務器連接的設計與實現
遠程服務器方案設計
傳統的服務器方案往往使用單一服務器模式，傳統業務不需要客戶端與服務器保持長連接，客戶端獲取數據時發送一個連接即可。並且客戶端運行在PC機上，客戶端對服務器發起連接後，服務器可暫存客戶端的IP地址和端口，當服務器需要給客戶端發送數據時直接用客戶端的IP地址和端口號即可。所以用單一服務器即能滿足傳統業務的需求。
當業務量大的時候，傳統服務器採用服務器集群技術來保證服務器不因業務量過大而癱瘓。隨著智能家居網關用戶逐步上升，用戶將達到百萬級。每個網關都要與服務器保持長連接，同時服務器還要與手機端通信。為了保證服務器的負載會達到百萬級時，其仍能正常其正常工作，本方案採用主從服務器框架來實現負載均衡。主服務器負責網關與服務器首次建立連接，然後根據地理位置等因素為網關分配一個從服務器並告知其IP等信息，網關再根據從服務器信息對從服務器發起連接，建立連接後網關與從服務器保持長連接並斷開與主服務器的連接。
本方案設計的服務器框架如圖2所示，由主服務器和從服務器組成，網關第一次連接或者與服務器連接中斷後重連都是對主服務器發起，主服務器收到網關發起的連接信息後進行認證，查看是否在服務網關列表，認證成功後分配從服務器IP和服務號給網關。從服務器用於保持與網關的長連接，一方面可以對網關發送控制命令，一方面可接收網關上報的監控信息。備用主服務器用於主服務器故障時切換使用。
家庭網關與遠程服務器連接方案的設計
家庭網關所屬的網絡環境為電信運營商的子網環境，IP動態更改，並且經過了多層NAT轉換，服務器無法對網關發起主動連接。而用戶需要隨時對家庭設備進行控制，服務器必須隨時能夠對網關發起連接。為了實現家庭網關與遠程服務器互相通信。
本方案採用socket長連接模式實現，服務器配置固定IP，網關上電後發起對服務器的socket連接，連接成功後保持連接不中斷，服務器可通過此socket連接收發網關的信息。
網關與服務器長連接及意外中斷恢復的設計實現
用戶需要隨時遠程監控家庭信息，例如回家路上打開空調，離開的路上關掉電源等，網關也需要隨時向用戶反饋家庭異常，例如煙霧報警信息，所以家庭網關必須與服務器隨時保持連接。
本方案採用心跳包監控網關與服務器之間的長連接，當網關與服務器連接成功後，服務器每隔一段時間(暫時設置為15s)向網關發送心跳包，網關接收到心跳包後需立即回應心跳包給服務器。若超過5次無回應，則判定為連接斷。
服務器會將次網關在線標誌位置為0，同樣家庭網關上線後會有監控心跳線程，若連續75 s內無心跳信息，則會判定已與服務器斷開連接，網關會自動重啟連接服務器線程。
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