基于GPRS技術(shù)遠程控制的智能家居開發(fā)方案的研究

張鳳君　曲艷波

摘 要：本文提出了一種基于GPRS技術(shù)實現(xiàn)遠程控制的智能家居的開發(fā)方案。本方案主要涉及了計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的相關(guān)知識。在實時通信方面采用GPRS技術(shù)和高頻無線傳輸技術(shù)；在保障系統(tǒng)的安全性和可控性方面采用了指紋識別技術(shù)和語音解碼技術(shù)。文中從總體設(shè)計、硬件設(shè)計和軟件設(shè)計三個方面論述該方案，并且在實際的智能家居平臺的搭建與測試過程中，檢驗了該方案的可行性。

關(guān)鍵詞：GPRS技術(shù)；智能家居；計算機技術(shù)

1 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開始步入“智能時代”。在“智能時代”里，家居的智能化是一個不可阻擋進程。智能家居作為時代趨勢的一個縮影正在迅速的發(fā)展，并且對人們的生活產(chǎn)生了深遠的影響。智能家居以住宅為平臺，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電和設(shè)備自動化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、管理、服務(wù)為一體的高效舒適安全便利環(huán)保的居住環(huán)境。

1984年在美國出現(xiàn)了世界上第一幢智能使建筑，隨后在北美，西歐和東南亞等一些地區(qū)，各種各樣的智能家居開發(fā)方案相繼問世，并且投入實踐應(yīng)用。我國于上個世紀90年代開始智能家居的研究。本文從總體設(shè)計，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計入手闡述基于GPRS技術(shù)的智能家居開發(fā)方案。

2 總體設(shè)計

該系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為傳感模塊，控制模塊，被控制對象以及用戶四個部分。傳感模塊，控制模塊以及被控對象之間通過高頻無線傳輸技術(shù)進行數(shù)據(jù)的交換。控制模塊和用戶之間通過GPRS技術(shù)實現(xiàn)通信。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

智能家居系統(tǒng)具有如下功能：

用戶進入智能家居控制系統(tǒng)，要進行用戶指紋、用戶預(yù)設(shè)問題和用戶密碼的驗證以保證系統(tǒng)的安全性。

系統(tǒng)可以接收用戶語音命令和遠程的信息指令，并執(zhí)行用戶指令，實現(xiàn)對居家的控制。

系統(tǒng)可以實時全方位的檢測居室內(nèi)各項指標，包括：溫度，濕度，光線強度，空氣中可燃氣體以及煙霧的濃度，家電的工作狀態(tài)和門窗關(guān)閉情況等。并且能夠?qū)z測的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理。

系統(tǒng)工作于安防模式下，實時監(jiān)測居室內(nèi)的人員存在狀態(tài)，若存在，則立即啟用攝像裝置對人物拍照，并且向用戶發(fā)送消息，并等待用戶回應(yīng)，根據(jù)用戶的回應(yīng)，判斷是否報警。

3 硬件設(shè)計

該智能家居系統(tǒng)采用以ARM為核心的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)。各個傳感器和中央處理器以及被控家電之間采用無線通信技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸，用戶手機和中央處理器之間應(yīng)用GPRS技術(shù)實現(xiàn)通信。具體關(guān)系如圖2所示：

各類傳感器檢測外部信息，由高頻無線傳輸器傳送給中心處理器，中心處理器對數(shù)據(jù)進行分析處理，再將控制命令經(jīng)由高頻無線傳輸器傳送至家電控制模塊，進而實現(xiàn)對外圍家電的控制；或經(jīng)由串口將信息送至SIM300（GPRS模塊），然后由SIM300將信息發(fā)送至用戶手機。同時用戶可以通過手機短信的形式將命令發(fā)送，由SIM300接收，再由中心處理器解析，達到遠程控制的目的。安全防護模塊中包括指紋識別和報警器兩大部分，指紋識別用來驗證用戶身份，報警器負責(zé)在相應(yīng)的情況下報警。

GPRS技術(shù)是該智能家居系統(tǒng)實現(xiàn)遠程控制的一個重要技術(shù)支柱，它是直接面向用戶的，這就對系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提出了很高的要求。在保障安全性方面，主要做的工作是防御來自于系統(tǒng)內(nèi)外的破壞，這里采取了包括信道加密，信源加密等在內(nèi)的防護措施。穩(wěn)定性則是指無間斷運行。

4 軟件設(shè)計

軟件設(shè)計要根據(jù)硬件的使用情況進行，由于開發(fā)平臺的系統(tǒng)是ARM-LINUX系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持很多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這就對智能家居系統(tǒng)功能的穩(wěn)定和實時性提供了保障。在本方案中我們應(yīng)用了TCP/IP協(xié)議。GPRS技術(shù)和高頻無線通信技術(shù)是該系統(tǒng)軟件設(shè)計過程中的兩大主要組成部分。其中高頻無線通信技術(shù)相對應(yīng)用廣泛，相關(guān)知識普及程度高，本文將不做重點論述。以下將對GPRS技術(shù)做重點論述。

在短信命令發(fā)送之前，首先要考慮編碼切換問題。在LINUX系統(tǒng)中，中文字符采用GB-2312存儲模式。但是GPRS傳輸數(shù)據(jù)是要以16位的PDU格式進行編碼，為此我們使用了函數(shù)（icnov）實現(xiàn)了GB-2312編碼格式向16位的PDU編碼格式的轉(zhuǎn)換。在編碼完畢之后，便可以開始發(fā)送信息。在發(fā)送過程中，要進行如下幾步操作：

等待MC35模塊接受到AT指令后的OK響應(yīng)。

通過AT和CSCA設(shè)置短信中心號碼及格式然后發(fā)送AT+CMCS=

“電話號碼”，得到提示符。

向MC35模塊發(fā)送編輯好的PDU編碼并以特定格式結(jié)束。得到響應(yīng)OK.則發(fā)送成功，否則發(fā)送失敗，重新執(zhí)行上述過程。

軟件設(shè)計流程如圖3所示：

5 結(jié)語

本文所介紹的基于GPRS技術(shù)遠程控制的智能家居的開發(fā)方案，在智能家居開發(fā)模型的搭建和測試過程中等到了檢驗，最終驗證了該方案的可行性。

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