【流媒体网】摘要： 我们的家庭多媒体控制中心一直在运行中，故有必要让它处理一些额外的任务。一个是功率控制，实现方法是利用SmartHome公司提供的Insteon技术。

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    我们的家庭多媒体控制中心一直在运行中，故有必要让它处理一些额外的任务。一个是功率控制，实现方法是利用SmartHome公司提供的Insteon技术。
    我们的PC机与Insteon电力线网络(powerline network)通过电力线控制器V2 USB(见图1)进行通信。这个USB器件内含自己的微控制器，作用相当于PC机和KeypadLinc V2 Dimmer(见图2)等其它Insteon设备间的缓冲器。这一单元还附带自己的器件驱动器和定时器软件。后者是相当基础的软件，能够启动和关断器件，所以我在这里就不再赘述细节了。幸运的是，还有两个更有趣的备选方案可用。

    第一个是mControl(见图3)，另一个是HomeLinc(见图4)。鉴于我们的家庭自动系统之特性，二者实际上是互补的。我家里已有大量Insteon设备，故能够对这一系统进行测试。在PC机的控制下，这些设备的使用就只是插入电力线控制器和安装软件这么简单的事情。

 

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    Embedded Automation的mControl

    Embedded Automation的mControl可与Insteon硬件绑定，也可单独供货。它是专门设计来为Insteon设备提供简单接口的。此外，它也可以控制大量其它系统，包括那些基于Z-Wave和X-10的系统，后者(X-10)可直接通过电力线控制器被控制。该部分很复杂，但易于使用，可以处理从灌溉系统到数码相机的广泛设备。

    mControl附带的说明文档易读易用，令人印象深刻。该文档相当详尽，囊括了所有特性，引言尤其出色，概述了大多数人都需要了解的基本知识。这一部分可由各种遥控设备控制，比如红外遥控器，但需要具备一点配置知识。

    mControl安装没有特别之处，类似于一般的Windows操作。mControl是设计来作为全屏应用在电视架构(如我们的)上运行的，但通过鼠标选择也很容易在一般的PC机显示屏使用。我曾使用过电视机主板的遥控设备和罗技键盘及辅助键盘。

    系统把各个设备划分为多个区域。术语和用法对加热和照明系统来说很常见。一般一个区域指的是一或多个房间连带其中的设备。我把家中的主要房间建立为多个单独的区域，然后开始往每个区域增加设备。

    在往系统增添设备时，需要知道Insteon和X10设备的ID及设备类型。设备类型可用来控制设备拥有的各类功能，因为某些更复杂的Insteon设备不仅仅只有电源开/关一种功能。一般而言，这个过程一次完成，跟着就可以增加新设备了。

    增添设备可以使用如启动和关断设备这样的基本操作。如果需要利用宏，事情就越来越有趣了。宏可以通过一种行为，比如按下KeypadLinc上的某个按键来触发。宏是一种简单的程序，可在系统控制下利用设备做任何事。它还能够发送电邮。由于电邮常常可以发送到手机上，故你能及时获知，什么时候有人打开了灯，或什么时候某个检测器被触发。

    宏能够使用时序，还能由时间触发。基于定时开灯是一种很简单的方法。你甚至可以把“随意”编入程序中。一切相当简单，开灯，再打开无线电，然后关闭所有东西，还给家庭活动的自由想像空间。

    我没有能够对相机支持进行测试，因为我在第二部分提到的单元与mControl不兼容。此外，文档中描述的接口似乎相当简单，尤其是在系统配置完成之后。

    我仍然使用Insteon辅助键盘来完成大部分系统控制任务，但最常使用软件界面来进行宏管理。在收看电视时开关灯相当方便，就只是几次点击而已。

    Insteon HomeLinc

    SmartHome的HomeLinc不同于mControl。HomeLinc具有基于Windows的界面，很易于使用，但与mControl却截然不同。mControl界面是专门设计来给那些本身并没有系统配置经验的人使用的。事实上，许多家庭系统都是由销售商安装配置的，用户只是使用而已。

    HomeLinc界面可分为多个面板。左上端的面板包含了一个设备清单。HomeLinc具有一个不可或缺的搜索模式(discovery mode)。实际上，我发现首先安装HomeLinc更方便，因为它提供了我进入mControl所需的设备ID清单。当有新的设备增添到家庭系统中时，或者是手动增添新的设备时，即可运行这种搜索模式。

    被搜索到的设备的所有特性都可以显示和控制。其中包括任何手动设置的关联。例如，要在一对KeyLinc开关上设置相同的行为，我必须按住按键，在设备间来回搜寻以建立关联，最后我可以通过在任一个开关上按下相同的按键来打开一盏灯。利用自动搜索模式可建立起所有这类联接关系。

    采用HomeLinc来建立设备间的关联要更容易。事实上，我已完成了设备和开关的链接，不必再到处走来走去手动执行了。利用HomeLinc，这个过程只是一些鼠标拖放操作而已，比如，在某个开关设备下选定一个开关按键输入，再把它拖到另一个控制设备处。

    HomeLinc的另一个主要优势是配置保存。这一点正是独立式Insteon系统所缺乏的，Insteon系统可能需要耗费数小时来建立一个相当复杂的环境。但通过HomeLinc，耗时少得多，保存和恢复配置很简单。当你的配偶喜欢他(或她)使用了数月的一种配置甚于“新的改良型”配置时，这一点尤为方便。

    HomeLinc可以像mControl一样处理宏和时序问题。HomeLinc的文档比mControl的简单，因为HomeLinc是专门针对Insteon和X10的。HomeLinc没有相机这样的功能。

    HomeLinc和mControl相互补充。HomeLinc在设备协调上要有优势得多。它的搜索模式非常有用。而mControl则在通用用户界面方面遥遥领先。如果你不打算经由没有多媒体接口的PC机使用电力线设备，那么，你可能只要HomeLinc就可以了。

    无线到Elk元件

    本系列文章的第四部分，也是最后一部分，将介绍Elk Products公司的家庭管理硬件，包括烟雾检测器和安全系统等。Elk M1G家庭控制系统(Home Control System)是一个很大的设备，带有自己的微控制器和接口硬件，专门设计为有线家庭自动系统的管理中心。它拥有自己的电池备份系统。

    M1G家庭控制系统可拥有多个接口，包括远程LCD平板和远程PC机接口。在我们的例子中，PC机接口通过电力线控制器V2 USB。该USB单元还可和Elk软件及这里提到的其它产品(如mControl)一起使用。

    这是本系列文章的最后一部分，颇花了我一点时间，而实际安装工作还没有完成。这是因为必须在住宅内布线，这可比直接插入到PC机中麻烦多了。

    本项目的这一部分，我们主要介绍由SmartHome公司分销的Elk产品，该公司还供应Insteon产品，后者在本系列文章的第三部分中曾使用到。我们首先接触的产品包是M1G家庭控制系统(M1GHome Control System)，价格为649美元。它包含了M1控制面板(M1 Control Panel)(图1)和M1跨平台控制(M1 Cross Platform Control)单元(图2)，此外还具有众多其它配件，稍后我们会涉及到。这为系统提供了一个基本框架，但各个远程传感器或设备，比如烟热检测器需单独购买。对于所使用的大量单元，我们只约略介绍一下选项功能。而有些配件并没有机会探讨，比如类似对讲机的音频系统和无线键入系统。

 

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    M1G是一种在建立计算机化家庭时需由专业人员安装的系统。它可以作为复杂的警报系统的一部分，也可以是一个能够对从草坪浇水到安全办公室环境出入跟踪的所有事务进行管理的控制系统。

    Elk组件

    M1G独自支持16个分区，并可扩展到208个分区。它具有语音功能(包括发布功能(announcements capabilities))和内建电话遥控系统，能够驱动音频输出和警报器，能够控制多个设备并跟踪更多设备的输入信息，包括每个分区中的多个设备。

    该系统是模块化的，很易于使用。例如，可以经由普通电缆线来增添终端模块(图3)，并把它们插入到控制单元中去(图4)。

 

 
    能够利用一台PC机来跟踪和控制系统。这时，我们的多媒体PC机通过Insteon电力线控制器V2 USB与M1G控制单元进行通信(图5)。M1G控制单元实际上有一个串行接口，故在M1G单元附近可发现第二个电力线控制器。差别在于，后一个电力线控制器带有串行接口而非USB接口。M1G能够被远程PC机控制，同时也向远程PC机提供信息。

 

    M1G控制单元被封装在一个粗糙的金属箱子里，一般最好安装在地下室这类地方的墙上。它需要靠近电源，如果缺乏外部电源，金属箱中有12V铅酸电池可供电。只要有电能可用，这个电池能自行充电 ，而且系统可以跟踪电池的电压情况。

    系统还能为系统上挂接的设备供电。一般而言，这几乎不耗什么电，铅酸电池通常就已足够支撑一段时间了，但必要时总是尽可能增加这种备份能力。

    M1控制单元是一种专用的嵌入式微控制器，还可以连接到标准电话系统上，对来电进行远程管理，并在预定事件发生时拔打电话。

    控制

    在准备扩展M1 Gold安全/自动化控制系统(单售)时，了解你的系统能够支持多达16个M1 LCD键盘是很有帮助的。每一个键盘都包含了6个功能键和一个每行容纳16个字符的两行背光大字符LCD显示屏，用于显示系统的诊断和设置信息。LCD的可调亮度和超大字体提高了可读性。通过它的菜单导航键和6个可编程功能键，特别是借助于内置温度传感器，可以很容易地对时间、日期和温度的显示进行编程。在每一个键盘上，一个分区输入和一个输出是可编程的。

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    安装流程

    如果以前你从来没有接触过这类系统，那么你可能需要像我这样做：在地板上安装它。本来，我把系统放置在地板上，逐一连线，使所有的设备都在附近不远处。这样，我可以很方便地检查设备，确认整个系统运行良好，并在PC机的正确控制中，不必满屋子乱窜去猜测问题究竟是出在系统、设备还是布线上。

    一旦系统能运行起来，一一拆卸每个组件，把线缆延长到需要的位置，安装远程设备等等，就是很简单的事了。这里花费的时间最多，我在几个月时间内断断续续进行，累计起来足足用了好几天的时间。根据住宅的类型、计划安装的单元以及希望的布线方式的不同，具体所用时间可能有所变化。

    这项工作不难，通常只需一把螺丝起子或两三把剪线钳或剥线钳就够了。按照布线的具体情况可能还需要一些其它工具。我的住宅是农场型的，非常容易操作，因为我的阁楼可通向每个房间。我还建立了一条从地下室到阁楼的专门路线作他用。多层住宅的情况可能很复杂，最好是把部分布线放在墙外。

    未来，无线解决方案会是一个很好的备选方案；不过在目前，有线系统仍是最便宜最可靠的。不久之后，802.15.4和ZigBee技术必定将改变这一切，但眼下还得暂时采用有线系统。有线方案往往非常可靠――尤其是在安全领域――无需担心电源问题。

    原因分析

    M1G系统支持三类设备接口。第一类采用单线对来连接一个或多个感测设备，比如7309烟热检测器(图6)。这些设备售价89美元，比电子商店里卖的电池供电单元贵得多，但7309的质量和功能性使其物有所值。尤其是需要安装在很难接触到的地方，比如大教堂的天花板上时，这种优势更加明显。

 

    像这类系统中所用的大多数感测设备一样，7309也以菊花链形式被接入，每一个设备都以并联方式连接到一个单线对(wire pair)上。有时，这些设备需要使用第二个线对以供电，但这种情况下，可采用相同的线对同时用于供电和感测。这一点通过跨线连接一个电阻即可实现。若系统有短路，传感器可显示出状态的变化，于是控制单元能够检测出电流的变化。实际上，设备没有真正短路，但最好再增加一个并联电阻，以减小线路上的电压，同时仍然为每一个设备供电。

    这是一种简而有效的方案。布线非常简单，通常是在线路终端增加一个外接电阻，如图7所示。任何类型的设备都可以通过这种方式被串联在一起，但无法知道什么设备可以显示事故(比如火灾)。这就是为什么系统支持多个分区的原因。常常一个分区拥有一个或几个设备，比如多个烟雾检测器，用于一个大房间的或几间相邻房间。这样，由哪个设备显示事故都不重要了，因为它最终将影响整个区域。

 

    第二类双线接口是简单的电压检测，用作温度传感器等设备。每条线路只能处理一个设备。若有需要，常常采样额外的一组电缆线来为设备供电。

    第三类接口是多支路RS-485串行接口。这是一种较以太网速度低的接口，但为传感器和系统控制提供了足够的带宽，并允许多个设备被单独识别和管理。一个典型系统包括调温器Thermostat RCS(图8)和M1控制面板。二者都有内置温度传感器。

 

    打开hermostat RCS，可以看到四线接口(图9)。一组连接到上游系统，另一组到下游系统。

 

    控制面板单元只是一系列设备中的一部分。扩展单元，比如用于M1面板的ELK-M1XSP 3-Way接口：照明、调温器和串行端口扩展器(图10)可用于把RS-232串行端口等接口放置在系统的一个偏远位置上。它也能处理远程的基于电压的温度传感器。

 

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    有专门研究这种接口的标准家庭控制协议，但必须确保你希望连接的设备和你的控制系统能够共同工作。某些设备，比如这里用到的，通过跳线来选择不同的协议。

    系统所用的传感器还包括PIR/微波运动传感器(图11)。这种传感器内置有抗宠物干扰能力，在检测运动同时可以自动忽略小动物比如猫的动作。运动传感器可用于安全目的或其他杂务比如自动照明的处理，这时，Insteon照明控制就很容易实现了。

 

 

 

 

    其它传感器还有一氧化碳报警器(图12)，其连线类似烟雾警报器，但具有自己的控制电路，故也能够工作在独立模式下。

 

    家庭布线

    第一步是在主要单元內建立电源和电池系统。接下来把它连接到串行Insteon电力线控制器V2上，再通过它的USB PowerLinc单元连接到PC机上。这样就让ElkRP软件得以访问系统。在这里，我就不对细节一一赘述了，由于可提供的选项繁多，系统一般相当复杂。相关说明文档很有用，但要掌握所有的东西，需要一些相关知识和一些耐心。这也正是安装人员收费昂贵的原因之一，因为这项工作确实需要专业水平来迅速完成。一旦你沿着程序往下做，安装即是件很轻松的事情，不必像我那样颇费周折地学习如何安装系统。由于这对我来说比较陌生，我发现最容易的方法是每隔一段时间就捣鼓熟悉一下系统。

    下一步该怎么做跟你拥有的设备，以及希望从什么地方着手开始有关。因为我的计划焦点是我的HVAC(加热、通风和空调)系统，所以我是从M1 Control Panel控制面板开始的，接下来是RS-485调温器。我已经有三个分区系统了，因此需要花一点时间来跟踪所有的线缆。一步一步地进行，我首先试图控制其中一个分区，最后用连接在我的主要控制系统上的M1控制面板来代替调温器单元。要让HVAC系统的控制和接口被链接起来，需要做一些软件编程工作。系统的协调工作并不难，但你必需根据文档说明确保配置正确，否则晚上就可能会感到有点冷。不要忘记检查所有的HVAC选项功能，要不然气候变化时，你可能不得不进行故障排除工作了。

    HVAC支持实际上是这种变化中最容易的部分，因为现有系统的线缆也可用于新的M1G系统。同样地，Insteon链路当然也能连接到PC机上。

    困难的部分出现在与其他有线设备协调工作时。由于你需要把线缆从M1G控制单元引到远程设备处，故要花费大量时间。如前所述，对农场型住宅这类阁楼可通向所有天花板的房子，在天花板上安装烟雾警报器等设备比较容易。

    而安装一氧化碳控制/传感器却是一项艰巨的工作，我至今没有完成，因为它必须安装在大约齐肩高的墙上。这意味着需从墙内走线或沿墙往上布线。这时，无线解决方案就非常有用了。

    总而言之，在地板上的试验成功了。下面的事就很简单了，断开运行中的设备，再利用更长的线缆沿墙往上布线进行重新连接，通过阁楼……

    好了，你已了解整个概念了。

    Elk软件

    系统附带有ElkRP管理程序(图13)。它相当复杂，能够处理多个房间、控制面板和分区。系统可以通过设置对住宅进行远程管理。同样地，它也可通过控制面板用来建立所需界面，这样无需连接任何PC机即可使用系统。

 

    使用管理程序获得的灵活性和额外信息不能通过简单的LCD控制面板来访问。

    ElkRM远程管理软件(图14)提供了一个比ElkRP更简单的界面，但二者互为补充。ElkRM是为一般用户设计的，而ElkRP是为系统的建立和配置而设计的。ElkRM定价149美元。鉴于系统其余部分的费用，ElkRM的这个价格是相当合理的。

 

    也可以通过安装在墙上的基于Windows CE的平板显示屏来提供ElkRM界面。其价位为1279美元，带有7英寸的背光LCD触摸屏。

    它具有一个以太网接口，需要一个215美元的用于M1G的以太网端口扩展器(port expander)。如果网络中有网关的话，内建网络浏览器还能够访问因特网。

    Elk Products公司不是唯一的家庭控制系统供应商，但它的硬件和软件产品系列相当出色。该公司还提供经销商计划(dealer programs)、培训和众多其它服务，这些都可以在该公司的网站上找到。SmartHome的大部分产品是提供给终端用户的。

    像这样的一个系统，投入的费用多少取决于多种因素，比如你预计会在家里待多长时间。该项目绝对是我为EiED Online column所做项目中投入时间最多的。但付出的这番功夫是值得的，能够确保你的布线和配置无虞。

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