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

1、<p>　　智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)</p><p>　　【摘要】計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，不但促進(jìn)了社會(huì)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(duì)智能家居產(chǎn)品滿懷期望。智能家居的一個(gè)重要組成部分就是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，目前，國(guó)內(nèi)外都在展開(kāi)積極的研究與設(shè)計(jì)。 </p><p>　　通過(guò)

2、分析我國(guó)當(dāng)前的國(guó)情，并結(jié)合國(guó)內(nèi)外智能家居的發(fā)展與現(xiàn)狀，提出一個(gè)新型智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展可用范圍，引入分級(jí)警報(bào)制度以及模塊化設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)的智能性與開(kāi)放性的設(shè)計(jì)理念。最終建成一個(gè)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(dòng)通信系統(tǒng) </p>

3、<p>　　中圖分類號(hào)：S972.7+6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： </p><p>　　引言：近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和我國(guó)綜合國(guó)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(guó)社會(huì)信息化的發(fā)展速度，與此同時(shí)，人們也越來(lái)越希望高科技能給生活帶來(lái)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(lái)了諸多改變，人們已經(jīng)越來(lái)越不能滿足傳統(tǒng)住宅的功能的功能，人們對(duì)住宅的智能化

4、要求水平越來(lái)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(yùn)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(jì) </p><p>　　此系統(tǒng)主要針對(duì)普通家庭用戶設(shè)計(jì)，其主要功能是讓用戶通過(guò)該系統(tǒng)可以對(duì)家居內(nèi)部進(jìn)行家電的控制以及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)。系統(tǒng)可以通過(guò)各類傳感器監(jiān)測(cè)室內(nèi)的一切情

5、況，當(dāng)家中出現(xiàn)異常情況時(shí)就會(huì)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)，與此同時(shí)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)給用戶手機(jī)發(fā)送信息反映情況；用戶可以通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)用手機(jī)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(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)以彩信的方式發(fā)送到用戶的手機(jī)中；如果家里有闖入者被紅外探測(cè)器檢測(cè)到時(shí)，家居控制器就會(huì)自動(dòng)采集此圖像并以彩信方式發(fā)送到用戶的手機(jī)，以便戶主及時(shí)防范。 </p><p>　　在系統(tǒng)的操作方面，用戶隨時(shí)都可以通過(guò)手機(jī)對(duì)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(duì)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(wú)線射頻技術(shù)進(jìn)行短距離無(wú)線通信。遠(yuǎn)程終端和系統(tǒng)之間的通信可用GPRS移動(dòng)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(shí)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(gè)功能模塊的信息互換，用來(lái)實(shí)現(xiàn)入侵與燃?xì)饩瘓?bào)、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(bào)警電路、檢測(cè)電路和應(yīng)急處理電路、主要由分機(jī)MCU以及燃?xì)饩瘓?bào)模塊共同組成；且入侵警報(bào)模塊，主要由被動(dòng)式紅外報(bào)警電路和分機(jī)MCU組成；家電控制模塊，主要由紅外遙控信號(hào)發(fā)射器、MCU、外圍電路及其紅外遙控信號(hào)接收器組成。 </p><p><b>　?。ㄈ┻h(yuǎn)程終端 </b></p><p>　　用戶以廣泛使用的手機(jī)作為系統(tǒng)的

9、遠(yuǎn)程終端通過(guò)GPRS移動(dòng)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(shí)現(xiàn)用戶對(duì)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(bào)警信號(hào)后執(zhí)行相應(yīng)的指令與用戶的手機(jī)進(jìn)行通信，發(fā)送彩信和短消息進(jìn)行報(bào)警。 </p><p>　　三、硬件設(shè)計(jì)與選擇 </p><p>　?。ㄒ唬┐讼到y(tǒng)終端主要由TC35i無(wú)線通信模塊、主控制器SST89E58RD單片機(jī)、繼電

10、器控制開(kāi)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(jī)，與此同時(shí)，結(jié)合各種傳感器當(dāng)做采集設(shè)備，用來(lái)監(jiān)測(cè)用戶各種安全信息，一旦出現(xiàn)警報(bào)，經(jīng)由TC35i模塊向主人手機(jī)打電話或者發(fā)送報(bào)警短信提示。相應(yīng)的，戶主通過(guò)手機(jī)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(jī)，最后由單片機(jī)分析處理后，就可以執(zhí)行相應(yīng)的命令。其中，單片機(jī)通過(guò)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(dòng)窗簾等家用設(shè)備。 </p><p>　?。ǘ﹤鞲衅鲉卧O(shè)計(jì) </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(bào)警誤報(bào)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(wú)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(chǎng)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(dòng)。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(huì)干擾帶電粒子的正常運(yùn)動(dòng)，電壓與電流就會(huì)改變，內(nèi)外電離室之間的平衡被打破，就會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。 </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(lái)自外界的影響，即便將傳感器放到液體中也不會(huì)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(huì)使測(cè)量精度提高而且還可以精確得出露點(diǎn)值，而且不會(huì)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(guò)分析和研究市場(chǎng)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(lái)選擇能滿足實(shí)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(chǎng)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(kāi)發(fā)工具支持以及供應(yīng)商是否提供評(píng)估板等。依照以上三點(diǎn)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?yàn)橐话愕募揖拥拿娣e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(wú)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(duì)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(diǎn)有：具有移動(dòng)通信設(shè)備所必需的功率低、體積小的特點(diǎn)；不需要專門(mén)申請(qǐng)?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(hào)無(wú)干擾等特

16、點(diǎn)。它的缺點(diǎn)有一下幾點(diǎn)：因?yàn)樗且环N視距傳輸?shù)募夹g(shù)，采用一對(duì)以的連接，具有方向性，如果兩個(gè)設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，基本沒(méi)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(wú)線射頻技術(shù)可以在家庭區(qū)域范圍內(nèi)的每個(gè)地方使用，在用戶電子設(shè)備和電腦之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)字通信的開(kāi)放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。無(wú)線射頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(wú)線通信技術(shù)。它的缺

17、點(diǎn)有：，控制方式比較單一功能比較弱，并且容易受周?chē)鸁o(wú)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(wú)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(jì)算機(jī)以及終端設(shè)備甚至可以把家用電器用無(wú)線藍(lán)牙方式連接起來(lái)。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(méi)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(yǔ)音，具有功率低，能同時(shí)能連接許元件，傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　通過(guò)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(shí)際情況來(lái)選擇其他方式。 </p><p>　　結(jié)束語(yǔ)：智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是全無(wú)線系統(tǒng)，安裝方便，不用布線。并且系統(tǒng)成本相對(duì)低，便于推廣。與此同時(shí)，因?yàn)橄到y(tǒng)傳感器的可裁減性，可以通過(guò)配備不同的傳感器，就可以對(duì)不同地地方進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

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(jī)房以及養(yǎng)殖場(chǎng)等特殊場(chǎng)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(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].國(guó)外 </p><p>　　電子元器件,2003,(11):5-7. </p><