基于GSM的遠程家電控制與安全監(jiān)控系統(tǒng)

劉茂鈺　劉鴻旗

摘 要 為了給人們提供一個安全、舒適、個性的家居環(huán)境，將GSM與微處理器結(jié)合，設(shè)計了基于GSM遠程控制與安全監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)面向普通用戶設(shè)計，系統(tǒng)將遠程家居控制、家居環(huán)境參數(shù)測量與遠程安防等多個子系統(tǒng)集于一體，實現(xiàn)了家電遠程控制及安全監(jiān)測的一體化。在短信接收時，有用短信收發(fā)，垃圾短信過濾的算法編寫和用戶安全等級防護的設(shè)計，使得系統(tǒng)的安全性大大增強。

關(guān)鍵詞 GSM；遠程控制；安全監(jiān)測

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0022-02

隨著科技日益發(fā)達和生活質(zhì)量不斷提高，人們對家居環(huán)境的要求不再局限于電氣化，而對家居環(huán)境的智能化和安全性也提出了更高的要求[1]。在家電的選擇和使用上，人們已經(jīng)從只關(guān)心家電的單項功能轉(zhuǎn)向追求家電品位和控制的便捷性[2]。目前已建成的GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強的優(yōu)點，用戶不需要另外組建網(wǎng)絡(luò)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的同時為用戶節(jié)省了昂貴的組建和維護網(wǎng)絡(luò)的費用[3]。而且，該網(wǎng)絡(luò)對用戶的數(shù)量沒有限制，為遠程數(shù)據(jù)傳輸以及監(jiān)控系統(tǒng)的通信提供了一個強大的支持平臺[4]。此外，短消息業(yè)務(wù)可以在智能遠程控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用[5]。

1 系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)由作為上位機的能收發(fā)短信的GSM通信模塊、微處理器、傳感器和作為下位機的家用電器（如熱水器、空調(diào)、電視等）或家居環(huán)境組成。其主要功能是將遠程家電控制、遠程報警及安全監(jiān)測系統(tǒng)等子系統(tǒng)，連接到一個處理器上，通過GSM網(wǎng)絡(luò)使家中電器設(shè)備始終與用戶保持聯(lián)系。

1）GSM通信模塊。GSM通信模塊它主要用于對家用電器的遠程控制、對家中電器及家居環(huán)境的狀態(tài)查詢以及實現(xiàn)遠程報警等功能。智能家居控制系統(tǒng)說明書的通信模塊采用SIM300。

2）智能控制器模塊。智能控制器是系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)采用的控制器是微處理器STM32，其性能高、成本低、功耗低是嵌入式領(lǐng)域非常優(yōu)越的芯片。

3）傳感器模塊。傳感器單元主要是對家中各指標進行檢測，例如煙霧濃度，溫度高低等，并將這些離散量裝換成數(shù)字量送給控制系統(tǒng)單元。家居遠程監(jiān)控的一個重要作用就是遇到險情時能夠及時通知用戶。

4）家用電器及家居環(huán)境。家用電器及家居環(huán)境是要被控制的對象，無論是家用電器的遠程控制還是對家居環(huán)境監(jiān)測，都需要構(gòu)建一個家庭網(wǎng)絡(luò)，家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以各種無線或有線方式，將家庭范圍內(nèi)所有家電、安防系統(tǒng)、各類智能終端設(shè)備與外部相連接的一種新技術(shù)。

2 硬件設(shè)計實現(xiàn)

在本文提到的遠程家電控制與安全監(jiān)控系統(tǒng)中，當相應(yīng)的傳感器檢測到室內(nèi)溫度過高、有煤氣泄露等后，控制器將采集到的溫度數(shù)據(jù)送入GSM通訊模塊，GSM通訊模塊將數(shù)據(jù)以短信息方式傳輸給用戶手機，以實現(xiàn)安全監(jiān)測的功能。該系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示。

3 軟件設(shè)計和實現(xiàn)

該軟件編寫采用C語言編寫。處理器上電復(fù)位后，首先對

系統(tǒng)進行初始化，初始化成功后，讀取室內(nèi)溫度并顯示到顯示器上，緊接著就進行工作模式的判別，當前模式為短信或者飛信模式時，判斷當前是否有新短信或新飛信到來，如有新短信或新飛信就判斷用戶的權(quán)限，然后根據(jù)用戶權(quán)限決定是否需要輸入密碼。高權(quán)限用戶不需要密碼，直接執(zhí)行短信或飛信內(nèi)的指令，普通用戶在密碼輸入正確后才進行指令的執(zhí)行。指令在執(zhí)行的同時，顯示器上會有提示信息，提示當前動作對象。當動作成功執(zhí)行后，用戶手機會收到一條反饋信息，提示當前動作執(zhí)行的狀態(tài)。在室內(nèi)安全防護功能中，設(shè)置了兩級防護，避免戶主受到損失。

1）穩(wěn)定性測試。穩(wěn)定性測試結(jié)果如表1所示。

條未能成功收到，短信成功率高達99.8%，實驗結(jié)果可以滿足用戶的需求。

2）短信延遲時間測試。根據(jù)數(shù)據(jù)得出的條狀圖如圖3所示。

分析：現(xiàn)在手機短信延遲問題一直是通信過程中很大的一個難題，但對于這個系統(tǒng)來說，短信的延遲時間平均在2.786 s左右，這個延遲時間能夠在實現(xiàn)對室內(nèi)控制的同時滿足用戶的承受能力。

3）溫度數(shù)據(jù)測量。溫度數(shù)據(jù)測量結(jié)果如表2所示。

分析：溫度傳感器測量的數(shù)據(jù)精度為0.1℃，能夠測量小數(shù)點后1位，測量結(jié)果滿足實際需要。

4）傳感器工作次數(shù)測試。在室內(nèi)模型中對各個傳感器進行測試時，傳感器成功響應(yīng)次數(shù)和未能響應(yīng)次數(shù)對比如表3所示。

分析：從測量數(shù)據(jù)中可知，各傳感器工作次數(shù)在實驗500次時，只有一兩次未能成功響應(yīng)，成功響應(yīng)比率高達99%以上，實驗數(shù)據(jù)滿足普通家庭室內(nèi)需求。

4 結(jié)論

經(jīng)過初期控制板的設(shè)計，到后期室內(nèi)模型的制作，以及對整個模型系統(tǒng)的測試，結(jié)果表明，智能家居控制系統(tǒng)說明書能夠較為穩(wěn)定的對家居模型內(nèi)的溫度、光強、煤氣、人體紅外等進行檢測，并且可以良好的完成對家居模型中門、窗簾、彩燈、燒水器等家用電器的遠程控制，取得了較好的控制和監(jiān)測效果。整個系統(tǒng)能夠在采用短信或飛信遠程控制，該方法體現(xiàn)了生活的舒適化。目前該系統(tǒng)只是在模型中進行了驗證，后期會逐步在實際的家居環(huán)境中進行運行，以加快基于GSM遠程對室內(nèi)家電進行控制和安全監(jiān)測向著智能化、人性化發(fā)展的步伐。

參考文獻

[1]胡瑋.基于GSM的遠程家居智能控制研究[J].科技風(fēng)，2012（8）：32-34.

[2]林添成.基于GSM的遠程家居控制系統(tǒng)[J].裝備制造技術(shù)，2010（5）：75-76.endprint

摘 要 為了給人們提供一個安全、舒適、個性的家居環(huán)境，將GSM與微處理器結(jié)合，設(shè)計了基于GSM遠程控制與安全監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)面向普通用戶設(shè)計，系統(tǒng)將遠程家居控制、家居環(huán)境參數(shù)測量與遠程安防等多個子系統(tǒng)集于一體，實現(xiàn)了家電遠程控制及安全監(jiān)測的一體化。在短信接收時，有用短信收發(fā)，垃圾短信過濾的算法編寫和用戶安全等級防護的設(shè)計，使得系統(tǒng)的安全性大大增強。

關(guān)鍵詞 GSM；遠程控制；安全監(jiān)測

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0022-02

隨著科技日益發(fā)達和生活質(zhì)量不斷提高，人們對家居環(huán)境的要求不再局限于電氣化，而對家居環(huán)境的智能化和安全性也提出了更高的要求[1]。在家電的選擇和使用上，人們已經(jīng)從只關(guān)心家電的單項功能轉(zhuǎn)向追求家電品位和控制的便捷性[2]。目前已建成的GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強的優(yōu)點，用戶不需要另外組建網(wǎng)絡(luò)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的同時為用戶節(jié)省了昂貴的組建和維護網(wǎng)絡(luò)的費用[3]。而且，該網(wǎng)絡(luò)對用戶的數(shù)量沒有限制，為遠程數(shù)據(jù)傳輸以及監(jiān)控系統(tǒng)的通信提供了一個強大的支持平臺[4]。此外，短消息業(yè)務(wù)可以在智能遠程控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用[5]。

1 系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)由作為上位機的能收發(fā)短信的GSM通信模塊、微處理器、傳感器和作為下位機的家用電器（如熱水器、空調(diào)、電視等）或家居環(huán)境組成。其主要功能是將遠程家電控制、遠程報警及安全監(jiān)測系統(tǒng)等子系統(tǒng)，連接到一個處理器上，通過GSM網(wǎng)絡(luò)使家中電器設(shè)備始終與用戶保持聯(lián)系。

1）GSM通信模塊。GSM通信模塊它主要用于對家用電器的遠程控制、對家中電器及家居環(huán)境的狀態(tài)查詢以及實現(xiàn)遠程報警等功能。智能家居控制系統(tǒng)說明書的通信模塊采用SIM300。

2）智能控制器模塊。智能控制器是系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)采用的控制器是微處理器STM32，其性能高、成本低、功耗低是嵌入式領(lǐng)域非常優(yōu)越的芯片。

3）傳感器模塊。傳感器單元主要是對家中各指標進行檢測，例如煙霧濃度，溫度高低等，并將這些離散量裝換成數(shù)字量送給控制系統(tǒng)單元。家居遠程監(jiān)控的一個重要作用就是遇到險情時能夠及時通知用戶。

4）家用電器及家居環(huán)境。家用電器及家居環(huán)境是要被控制的對象，無論是家用電器的遠程控制還是對家居環(huán)境監(jiān)測，都需要構(gòu)建一個家庭網(wǎng)絡(luò)，家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以各種無線或有線方式，將家庭范圍內(nèi)所有家電、安防系統(tǒng)、各類智能終端設(shè)備與外部相連接的一種新技術(shù)。

2 硬件設(shè)計實現(xiàn)

在本文提到的遠程家電控制與安全監(jiān)控系統(tǒng)中，當相應(yīng)的傳感器檢測到室內(nèi)溫度過高、有煤氣泄露等后，控制器將采集到的溫度數(shù)據(jù)送入GSM通訊模塊，GSM通訊模塊將數(shù)據(jù)以短信息方式傳輸給用戶手機，以實現(xiàn)安全監(jiān)測的功能。該系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示。

3 軟件設(shè)計和實現(xiàn)

該軟件編寫采用C語言編寫。處理器上電復(fù)位后，首先對

系統(tǒng)進行初始化，初始化成功后，讀取室內(nèi)溫度并顯示到顯示器上，緊接著就進行工作模式的判別，當前模式為短信或者飛信模式時，判斷當前是否有新短信或新飛信到來，如有新短信或新飛信就判斷用戶的權(quán)限，然后根據(jù)用戶權(quán)限決定是否需要輸入密碼。高權(quán)限用戶不需要密碼，直接執(zhí)行短信或飛信內(nèi)的指令，普通用戶在密碼輸入正確后才進行指令的執(zhí)行。指令在執(zhí)行的同時，顯示器上會有提示信息，提示當前動作對象。當動作成功執(zhí)行后，用戶手機會收到一條反饋信息，提示當前動作執(zhí)行的狀態(tài)。在室內(nèi)安全防護功能中，設(shè)置了兩級防護，避免戶主受到損失。

1）穩(wěn)定性測試。穩(wěn)定性測試結(jié)果如表1所示。

條未能成功收到，短信成功率高達99.8%，實驗結(jié)果可以滿足用戶的需求。

2）短信延遲時間測試。根據(jù)數(shù)據(jù)得出的條狀圖如圖3所示。

分析：現(xiàn)在手機短信延遲問題一直是通信過程中很大的一個難題，但對于這個系統(tǒng)來說，短信的延遲時間平均在2.786 s左右，這個延遲時間能夠在實現(xiàn)對室內(nèi)控制的同時滿足用戶的承受能力。

3）溫度數(shù)據(jù)測量。溫度數(shù)據(jù)測量結(jié)果如表2所示。

分析：溫度傳感器測量的數(shù)據(jù)精度為0.1℃，能夠測量小數(shù)點后1位，測量結(jié)果滿足實際需要。

4）傳感器工作次數(shù)測試。在室內(nèi)模型中對各個傳感器進行測試時，傳感器成功響應(yīng)次數(shù)和未能響應(yīng)次數(shù)對比如表3所示。

分析：從測量數(shù)據(jù)中可知，各傳感器工作次數(shù)在實驗500次時，只有一兩次未能成功響應(yīng)，成功響應(yīng)比率高達99%以上，實驗數(shù)據(jù)滿足普通家庭室內(nèi)需求。

4 結(jié)論

經(jīng)過初期控制板的設(shè)計，到后期室內(nèi)模型的制作，以及對整個模型系統(tǒng)的測試，結(jié)果表明，智能家居控制系統(tǒng)說明書能夠較為穩(wěn)定的對家居模型內(nèi)的溫度、光強、煤氣、人體紅外等進行檢測，并且可以良好的完成對家居模型中門、窗簾、彩燈、燒水器等家用電器的遠程控制，取得了較好的控制和監(jiān)測效果。整個系統(tǒng)能夠在采用短信或飛信遠程控制，該方法體現(xiàn)了生活的舒適化。目前該系統(tǒng)只是在模型中進行了驗證，后期會逐步在實際的家居環(huán)境中進行運行，以加快基于GSM遠程對室內(nèi)家電進行控制和安全監(jiān)測向著智能化、人性化發(fā)展的步伐。

參考文獻

[1]胡瑋.基于GSM的遠程家居智能控制研究[J].科技風(fēng)，2012（8）：32-34.

[2]林添成.基于GSM的遠程家居控制系統(tǒng)[J].裝備制造技術(shù)，2010（5）：75-76.endprint

摘 要 為了給人們提供一個安全、舒適、個性的家居環(huán)境，將GSM與微處理器結(jié)合，設(shè)計了基于GSM遠程控制與安全監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)面向普通用戶設(shè)計，系統(tǒng)將遠程家居控制、家居環(huán)境參數(shù)測量與遠程安防等多個子系統(tǒng)集于一體，實現(xiàn)了家電遠程控制及安全監(jiān)測的一體化。在短信接收時，有用短信收發(fā)，垃圾短信過濾的算法編寫和用戶安全等級防護的設(shè)計，使得系統(tǒng)的安全性大大增強。

關(guān)鍵詞 GSM；遠程控制；安全監(jiān)測

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）08-0022-02

隨著科技日益發(fā)達和生活質(zhì)量不斷提高，人們對家居環(huán)境的要求不再局限于電氣化，而對家居環(huán)境的智能化和安全性也提出了更高的要求[1]。在家電的選擇和使用上，人們已經(jīng)從只關(guān)心家電的單項功能轉(zhuǎn)向追求家電品位和控制的便捷性[2]。目前已建成的GSM網(wǎng)絡(luò)在全國范圍內(nèi)實現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)和漫游，具有網(wǎng)絡(luò)能力強的優(yōu)點，用戶不需要另外組建網(wǎng)絡(luò)，在極大提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的同時為用戶節(jié)省了昂貴的組建和維護網(wǎng)絡(luò)的費用[3]。而且，該網(wǎng)絡(luò)對用戶的數(shù)量沒有限制，為遠程數(shù)據(jù)傳輸以及監(jiān)控系統(tǒng)的通信提供了一個強大的支持平臺[4]。此外，短消息業(yè)務(wù)可以在智能遠程控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用[5]。

1 系統(tǒng)介紹

本系統(tǒng)由作為上位機的能收發(fā)短信的GSM通信模塊、微處理器、傳感器和作為下位機的家用電器（如熱水器、空調(diào)、電視等）或家居環(huán)境組成。其主要功能是將遠程家電控制、遠程報警及安全監(jiān)測系統(tǒng)等子系統(tǒng)，連接到一個處理器上，通過GSM網(wǎng)絡(luò)使家中電器設(shè)備始終與用戶保持聯(lián)系。

1）GSM通信模塊。GSM通信模塊它主要用于對家用電器的遠程控制、對家中電器及家居環(huán)境的狀態(tài)查詢以及實現(xiàn)遠程報警等功能。智能家居控制系統(tǒng)說明書的通信模塊采用SIM300。

2）智能控制器模塊。智能控制器是系統(tǒng)的核心，本系統(tǒng)采用的控制器是微處理器STM32，其性能高、成本低、功耗低是嵌入式領(lǐng)域非常優(yōu)越的芯片。

3）傳感器模塊。傳感器單元主要是對家中各指標進行檢測，例如煙霧濃度，溫度高低等，并將這些離散量裝換成數(shù)字量送給控制系統(tǒng)單元。家居遠程監(jiān)控的一個重要作用就是遇到險情時能夠及時通知用戶。

4）家用電器及家居環(huán)境。家用電器及家居環(huán)境是要被控制的對象，無論是家用電器的遠程控制還是對家居環(huán)境監(jiān)測，都需要構(gòu)建一個家庭網(wǎng)絡(luò)，家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是以各種無線或有線方式，將家庭范圍內(nèi)所有家電、安防系統(tǒng)、各類智能終端設(shè)備與外部相連接的一種新技術(shù)。

2 硬件設(shè)計實現(xiàn)

在本文提到的遠程家電控制與安全監(jiān)控系統(tǒng)中，當相應(yīng)的傳感器檢測到室內(nèi)溫度過高、有煤氣泄露等后，控制器將采集到的溫度數(shù)據(jù)送入GSM通訊模塊，GSM通訊模塊將數(shù)據(jù)以短信息方式傳輸給用戶手機，以實現(xiàn)安全監(jiān)測的功能。該系統(tǒng)的工作原理圖如圖1所示。

3 軟件設(shè)計和實現(xiàn)

該軟件編寫采用C語言編寫。處理器上電復(fù)位后，首先對

系統(tǒng)進行初始化，初始化成功后，讀取室內(nèi)溫度并顯示到顯示器上，緊接著就進行工作模式的判別，當前模式為短信或者飛信模式時，判斷當前是否有新短信或新飛信到來，如有新短信或新飛信就判斷用戶的權(quán)限，然后根據(jù)用戶權(quán)限決定是否需要輸入密碼。高權(quán)限用戶不需要密碼，直接執(zhí)行短信或飛信內(nèi)的指令，普通用戶在密碼輸入正確后才進行指令的執(zhí)行。指令在執(zhí)行的同時，顯示器上會有提示信息，提示當前動作對象。當動作成功執(zhí)行后，用戶手機會收到一條反饋信息，提示當前動作執(zhí)行的狀態(tài)。在室內(nèi)安全防護功能中，設(shè)置了兩級防護，避免戶主受到損失。

1）穩(wěn)定性測試。穩(wěn)定性測試結(jié)果如表1所示。

條未能成功收到，短信成功率高達99.8%，實驗結(jié)果可以滿足用戶的需求。

2）短信延遲時間測試。根據(jù)數(shù)據(jù)得出的條狀圖如圖3所示。

分析：現(xiàn)在手機短信延遲問題一直是通信過程中很大的一個難題，但對于這個系統(tǒng)來說，短信的延遲時間平均在2.786 s左右，這個延遲時間能夠在實現(xiàn)對室內(nèi)控制的同時滿足用戶的承受能力。

3）溫度數(shù)據(jù)測量。溫度數(shù)據(jù)測量結(jié)果如表2所示。

分析：溫度傳感器測量的數(shù)據(jù)精度為0.1℃，能夠測量小數(shù)點后1位，測量結(jié)果滿足實際需要。

4）傳感器工作次數(shù)測試。在室內(nèi)模型中對各個傳感器進行測試時，傳感器成功響應(yīng)次數(shù)和未能響應(yīng)次數(shù)對比如表3所示。

分析：從測量數(shù)據(jù)中可知，各傳感器工作次數(shù)在實驗500次時，只有一兩次未能成功響應(yīng)，成功響應(yīng)比率高達99%以上，實驗數(shù)據(jù)滿足普通家庭室內(nèi)需求。

4 結(jié)論

經(jīng)過初期控制板的設(shè)計，到后期室內(nèi)模型的制作，以及對整個模型系統(tǒng)的測試，結(jié)果表明，智能家居控制系統(tǒng)說明書能夠較為穩(wěn)定的對家居模型內(nèi)的溫度、光強、煤氣、人體紅外等進行檢測，并且可以良好的完成對家居模型中門、窗簾、彩燈、燒水器等家用電器的遠程控制，取得了較好的控制和監(jiān)測效果。整個系統(tǒng)能夠在采用短信或飛信遠程控制，該方法體現(xiàn)了生活的舒適化。目前該系統(tǒng)只是在模型中進行了驗證，后期會逐步在實際的家居環(huán)境中進行運行，以加快基于GSM遠程對室內(nèi)家電進行控制和安全監(jiān)測向著智能化、人性化發(fā)展的步伐。

參考文獻

[1]胡瑋.基于GSM的遠程家居智能控制研究[J].科技風(fēng)，2012（8）：32-34.

[2]林添成.基于GSM的遠程家居控制系統(tǒng)[J].裝備制造技術(shù)，2010（5）：75-76.endprint