智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計

1、<p>　　智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計</p><p>　　【摘要】計算機技術(shù)、通信技術(shù)及自動化技術(shù)在各個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，不但促進(jìn)了社會信息化的高速發(fā)展，而且改變了人們?nèi)粘５墓ぷ饕约吧罘绞?。隨著信息家電、智能家居等新型概念的出現(xiàn)，讓人們對智能家居產(chǎn)品滿懷期望。智能家居的一個重要組成部分就是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，目前，國內(nèi)外都在展開積極的研究與設(shè)計。 </p><p>　　通過

2、分析我國當(dāng)前的國情，并結(jié)合國內(nèi)外智能家居的發(fā)展與現(xiàn)狀，提出一個新型智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案。該技術(shù)采取嵌入式技術(shù)從而降低成本及功耗，并且結(jié)合應(yīng)用GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)擴展可用范圍，引入分級警報制度以及模塊化設(shè)計提高系統(tǒng)的智能性與開放性的設(shè)計理念。最終建成一個家居型服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，尤其是應(yīng)用遠(yuǎn)程控制技術(shù)，使其操作更為方便快捷。 </p><p>　　【關(guān)鍵詞】：智能家居；遠(yuǎn)程監(jiān)控；全球移動通信系統(tǒng) </p>

3、<p>　　中圖分類號：S972.7+6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號： </p><p>　　引言：近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和我國綜合國力的提升，尤其是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、電子技術(shù)、智能控制技術(shù)的高速發(fā)展，加快了我國社會信息化的發(fā)展速度，與此同時，人們也越來越希望高科技能給生活帶來更多的便利。網(wǎng)絡(luò)信息化給人們的生活和工作方式帶來了諸多改變，人們已經(jīng)越來越不能滿足傳統(tǒng)住宅的功能的功能，人們對住宅的智能化

4、要求水平越來越高，提高住宅的智能化程度迫在眉睫，人們要求安全更可靠、環(huán)境更舒適。所以，智能家居因運而生。 </p><p>　　一、智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體方案 </p><p>　?。ㄒ唬┫到y(tǒng)總體設(shè)計 </p><p>　　此系統(tǒng)主要針對普通家庭用戶設(shè)計，其主要功能是讓用戶通過該系統(tǒng)可以對家居內(nèi)部進(jìn)行家電的控制以及遠(yuǎn)程監(jiān)測。系統(tǒng)可以通過各類傳感器監(jiān)測室內(nèi)的一切情

5、況，當(dāng)家中出現(xiàn)異常情況時就會產(chǎn)生警報信號，與此同時通過GPRS網(wǎng)絡(luò)給用戶手機發(fā)送信息反映情況；用戶可以通過GPRS網(wǎng)絡(luò)用手機查看攝像頭監(jiān)視的圖像情況以及控制家里的電器；圖像的查看通過GPRS網(wǎng)絡(luò)以彩信的方式發(fā)送到用戶的手機中；如果家里有闖入者被紅外探測器檢測到時，家居控制器就會自動采集此圖像并以彩信方式發(fā)送到用戶的手機，以便戶主及時防范。 </p><p>　　在系統(tǒng)的操作方面，用戶隨時都可以通過手機對這套系統(tǒng)進(jìn)

6、行遠(yuǎn)程控制。以后如果用戶需要，并且在能確?；ヂ?lián)網(wǎng)傳輸安全性的條件下，就可以將家居控制器連接到互聯(lián)網(wǎng)上，這就可以讓用戶遠(yuǎn)程對系統(tǒng)進(jìn)行控制。各種功能模塊以及家居控制器共同組成智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。家居控制器和各功能模塊之間采用藍(lán)牙技術(shù)或無線射頻技術(shù)進(jìn)行短距離無線通信。遠(yuǎn)程終端和系統(tǒng)之間的通信可用GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)連接。 </p><p>　　二、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) </p><p><b&

7、gt;　?。ㄒ唬┘揖涌刂破?</b></p><p>　　家居控制器集成藍(lán)牙模塊、USB攝像頭以及GPRS模塊等，能夠?qū)崿F(xiàn)藍(lán)牙通信、彩信發(fā)送以及短消息收發(fā)等功能。彩信發(fā)送和短消息收發(fā)等功能用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程終端及家居控制器之間的通信；藍(lán)牙通信則用于控制器與各個功能模塊的信息互換，用來實現(xiàn)入侵與燃?xì)饩瘓?、家電控制等功能?</p><p>　?。ǘ┫到y(tǒng)功能模塊 </p>

8、<p>　　系統(tǒng)模塊包括三部分：報警電路、檢測電路和應(yīng)急處理電路、主要由分機MCU以及燃?xì)饩瘓竽K共同組成；且入侵警報模塊，主要由被動式紅外報警電路和分機MCU組成；家電控制模塊，主要由紅外遙控信號發(fā)射器、MCU、外圍電路及其紅外遙控信號接收器組成。 </p><p><b>　　（三）遠(yuǎn)程終端 </b></p><p>　　用戶以廣泛使用的手機作為系統(tǒng)的

9、遠(yuǎn)程終端通過GPRS移動通信網(wǎng)絡(luò)給家居控制器發(fā)送短消息，家居控制器讀取短消息并執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的相應(yīng)指令，從而實現(xiàn)用戶對家居信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控；或是家居控制器在接收到功能模塊的報警信號后執(zhí)行相應(yīng)的指令與用戶的手機進(jìn)行通信，發(fā)送彩信和短消息進(jìn)行報警。 </p><p>　　三、硬件設(shè)計與選擇 </p><p>　?。ㄒ唬┐讼到y(tǒng)終端主要由TC35i無線通信模塊、主控制器SST89E58RD單片機、繼電

10、器控制開關(guān)、各種傳感器（煙霧傳感器、溫濕度傳感器等）組成。該系統(tǒng)核心采用了SST89E58RD單片機，與此同時，結(jié)合各種傳感器當(dāng)做采集設(shè)備，用來監(jiān)測用戶各種安全信息，一旦出現(xiàn)警報，經(jīng)由TC35i模塊向主人手機打電話或者發(fā)送報警短信提示。相應(yīng)的，戶主通過手機發(fā)送的控制命令也是由GSM網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)到TC35i模塊，然后傳到單片機，最后由單片機分析處理后，就可以執(zhí)行相應(yīng)的命令。其中，單片機通過串行通信口與TC35i連接，采用固態(tài)繼電器控制排風(fēng)扇、

11、電動窗簾等家用設(shè)備。 </p><p>　?。ǘ﹤鞲衅鲉卧O(shè)計 </p><p>　　傳感器單元是此系統(tǒng)的又一重要組成部分，掌控著系統(tǒng)的報警誤報率與靈敏度。本系統(tǒng)包括防盜傳感器、煙霧傳感器以及溫濕度傳感器。 </p><p>　　煙霧傳感器采用了技術(shù)先進(jìn)的無線離子式煙霧傳感，是一種工作可靠穩(wěn)定的傳感器。該設(shè)備在內(nèi)外電離室里存放有放射源，電場的作用下電離產(chǎn)生的正、負(fù)

12、離子在不斷做向正負(fù)電極移動。在正常情況下，內(nèi)外電離室的電流和內(nèi)外電離室的電流以及電壓都是穩(wěn)定可靠的。所以，一旦發(fā)現(xiàn)有煙霧逃離外電離室，就會干擾帶電粒子的正常運動，電壓與電流就會改變，內(nèi)外電離室之間的平衡被打破，就會產(chǎn)生信號。 </p><p>　　SHT10溫濕度傳感器是一種高度集成的數(shù)字溫濕度傳感器，采取了CMOSens的專利技術(shù)，可以阻止來自外界的影響，即便將傳感器放到液體中也不會受任何到損害；除此之外，將濕

13、度傳感器和溫度傳感器結(jié)合在一起使用，不僅會使測量精度提高而且還可以精確得出露點值，而且不會由于溫度與濕度傳感器之間隨溫度梯度產(chǎn)生變化從而引起的誤差。 </p><p>　　（三）處理器的選擇 </p><p>　　通過分析和研究市場上各大廠商生產(chǎn)的許多嵌入式處理器的性能指標(biāo)(例如處理能力、成本、質(zhì)量、可靠性、功耗、體積、速度等)來選擇能滿足實際需求的嵌入式處理器。選擇嵌入式處理器的根本原則

14、是硬件配置最少的、能夠滿足具體功能性及非功能性指標(biāo)要求的、市場應(yīng)用反應(yīng)良好的嵌入式處理器。 </p><p>　　除此之外，還應(yīng)考慮一些其他的因素，例如：處理器是否內(nèi)置調(diào)試工具、是否有比較好的軟件開發(fā)工具支持以及供應(yīng)商是否提供評估板等。依照以上三點因素，推薦系統(tǒng)選用的嵌入式處理器是三星公司的S3C44BOX。 </p><p>　　四、系統(tǒng)內(nèi)部通信方式的選擇 </p><

15、;p>　　因為一般的家居的面積不是很大，家居控制器和系統(tǒng)功能模塊之間的聯(lián)系應(yīng)當(dāng)選擇適宜短距離的無線傳輸方式，如： </p><p>　　(一)紅外遙控技術(shù)原理是利用紅外線進(jìn)行一對一通信的技術(shù)，其相應(yīng)的硬件和軟件技術(shù)都已經(jīng)比較完善。紅外遙控技術(shù)的主要優(yōu)點有：具有移動通信設(shè)備所必需的功率低、體積小的特點；不需要專門申請?zhí)囟l率使用執(zhí)照；傳輸速率適宜于家庭及辦公室使用的網(wǎng)絡(luò)：成本低廉；傳輸準(zhǔn)確度高，信號無干擾等特

16、點。它的缺點有一下幾點：因為它是一種視距傳輸?shù)募夹g(shù)，采用一對以的連接，具有方向性，如果兩個設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，基本沒辦法控制信息傳輸?shù)乃俣?，并且通訊距離比較短，而且紅外線的器件并不是十分耐用。 </p><p>　　(二)無線射頻技術(shù)可以在家庭區(qū)域范圍內(nèi)的每個地方使用，在用戶電子設(shè)備和電腦之間實現(xiàn)無線數(shù)字通信的開放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。無線射頻技術(shù)的優(yōu)點是；低功耗、低數(shù)據(jù)速率、近距離、低復(fù)雜度以及低成本的無線通信技術(shù)。它的缺

17、點有：，控制方式比較單一功能比較弱，并且容易受周圍無線設(shè)備環(huán)境尤其是同頻及阻礙物屏蔽和干擾。 </p><p>　　(三)藍(lán)牙是一種小范圍的無線通信技術(shù)，它可以讓各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)系統(tǒng)、各種通信設(shè)備、計算機以及終端設(shè)備甚至可以把家用電器用無線藍(lán)牙方式連接起來。所以藍(lán)牙用有電磁波的基本特征，還有比較大的功率，從而可以增加傳送距離，而且沒有方向性及角度限制，并且具有穿墻性，除此之外，可以在物體之間鏡射、反射、繞射。藍(lán)牙主要

18、用于短距離傳輸數(shù)據(jù)和語音，具有功率低，能同時能連接許元件，傳輸速度快等優(yōu)點。 </p><p>　　通過比較，系統(tǒng)的內(nèi)部通信方式一般選擇采用藍(lán)牙技術(shù)，但也可以根據(jù)實際情況來選擇其他方式。 </p><p>　　結(jié)束語：智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是全無線系統(tǒng)，安裝方便，不用布線。并且系統(tǒng)成本相對低，便于推廣。與此同時，因為系統(tǒng)傳感器的可裁減性，可以通過配備不同的傳感器，就可以對不同地地方進(jìn)行監(jiān)測。

19、該系統(tǒng)不僅可以應(yīng)用于家庭遠(yuǎn)程智能控制，除此之外，還可以應(yīng)用于學(xué)校、公司、機房以及養(yǎng)殖場等特殊場合，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　【1】陳曦.智能家居控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[J].國外 </p><p>　　電子元器件,2003,(11):5-7. </p><