基于GPRS的智能家居系統的應用研究

摘 要：本文提出了一種基于嵌入式ARM-LINUX系統的智能家居研究與開發方案。采用GPRS技術和RS-485總線實現了用戶在異地對家居狀態的遠程控制及查詢。而指紋識別技術以及聲控技術的應用，增加了系統的安全性和易用性。

關鍵詞：GPRS技術；智能家居；RS-485總線

1 引言

隨著科學技術的迅猛發展，人們生活水平的不斷提高，家居的智能化已成為必然的趨勢。在這個大的社會環境下，“智能家居”這個代名詞開始打入時代潮流，并成為推動時代潮流的一股不容小覷的力量。為了滿足人們對家居的要求，1984年美國聯合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設備信息化、整合化概念應用于美國康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時，便出現了首棟的“智能型建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。本文中介紹的方案結合了GPRS技術、指紋識別技術和聲控技術，不僅使系統的穩定性強，可控距離遠，同時還提高了系統的安全性和易用性。

2 系統設計

系統從結構上可分為傳感模塊、中央處理器和用戶三部分。傳感器和中央處理器之間通過RS485總線完成數據的交換。中央處理器和用戶之間通過GPRS技術完成家居狀態信息的反饋以及命令的發送、接收。從而實現了用戶、中央處理器和傳感模塊之間的信息交互，進而實現了遠程控制。

系統可實現如下功能：

（1）系統可通過語音，遠程電話接收命令，并將命令處理轉化，實現對應命令的要求。

（2）系統可以完全監控室內各項指標。包括：室內可燃氣體、煙霧濃度監測，溫濕度監測，光照強度監測，室內人物監測，門窗開閉監測。

（3）系統對各項監測數據迅速處理。包括：①可燃氣體、煙霧濃度超標，啟動信息發送，向用戶發送信息并報警。②室內溫度偏離預定值，自動啟動空調調節功能，使溫度向預定值靠近。③室內光照強度發生變化，自動控制窗簾開閉，電燈開閉，使室內光照接近預值。

（4）工作于防盜模式下，監測房屋內是否有人，若有人，啟用攝像頭對人物拍照，向用戶發送消息，并等待用戶回應，根據用戶的回應，判斷是否報警。若在10分鐘之內未接收到回應，則報警、

3 硬件設計

系統整體采用以ARM為核心的嵌入式系統技術。傳感模塊、外圍家電設備、控制模塊以及中心處理器之間通過RS485總線進行連接。具體關系如圖3.1所示：

傳感模塊接收外部信息，經RS-485總線傳送給中心處理器，中心處理器對數據進行分析處理，將命令經由RS-485總線傳輸至控制模塊，進而實現對外圍家電的控制；或經由串口將信息送至sim300（GPRS模塊），然后由sim300將信息發送至用戶手機。同時用戶可以通過手機短信的形式將命令發送，由sim300接收，再由中心處理器解析，達到遠程控制的目的。

GPRS技術是實現智能家居系統無線傳輸的一個重要技術支柱。由于其面向用戶，故本系統需要極高的系統安全保障和穩定性。安全保障主要是防止來自系統內外的有意和無意的破環，安全防護措施包括信道加密、信源加密等。穩定性是指系統能夠24小時不間斷運行，即使出現硬件和軟件故障，系統也能持續穩定運行。

（1）利用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡對應的手機號碼進行鑒別授權，在網絡側對SIM卡號和APN進行綁定，劃定用戶可接入的系統范圍。

（2）對于特定用戶，可通過數據中心分配特定的用戶賬號和密碼， 其他沒有數據中心分配的用戶賬號和密碼的用戶將無法進入系統，系統的安全性進一步增強。

（3）數據加密：通過VPN對整個數據傳送過程進行加密保護。

4 軟件設計

軟件需要根據硬件的使用情況來進行設計，由于系統使用的是ARM-LINUX系統，且該系統支持眾多的網絡協議，對硬件功能的穩定性以及實時性提供了重要的保障。在這里，我們選擇了TCP/IP協議。GPRS無線傳輸與RS485總線控制作為本系統軟件設計過程中兩大重要組成部分。其中RS485總線技術相對應用廣泛，使用較為普及，在此不做重點論述。以下將以GPRS無線傳輸作為重點展開論述。

在短信發送之前，需要考慮編碼轉換問題。在LINUX系統中，中文字符采用GB-2312模式存儲，但在GPRS數據傳輸過程當中，數據格式為16位PDU編碼。在此，我們使用函數icnov（）實現了GB-2312編碼向16位PDU編碼的轉換。編碼轉換完畢之后，便可以開始發送信息。在發送過程中，首先需要等待MC35模塊接受到AT指令后的OK響應。然后通過AT和CSCA設置短信中心號碼及格式然后發送AT+CMCS=“電話號碼”，得到提示符。此時可以向MC35模塊發送編輯好的PDU編碼并以特定格式結束。得到響應OK.則發送成功，否則發送失敗，重新執行上述過程。軟件設計流程如圖 4.1所示。

5 結論

智能家居能夠使我們的生活更舒適、更方便、更快捷，從根本上改變了傳統的生活方式。它的出現可以說是新世紀人們生活的一次“大革命”。它能夠對我們居家的電器進行高效率的精準的智能化控制，例如：它能根據室內的光線強度自動調整燈的亮度，能根據主人的語音指令自動開啟熱水器，電視機和窗簾機等家用電器，真正做到貼心、放心和舒心。

6 結束語

本文主要介紹了基于GPRS遠程控制智能家居系統的研究實現方案，并對系統的總體設計和GPRS技術進行了系統的分析與研究。該方案主要采用了GPRS技術和RS-485總線實現了各功能模塊之間的穩定的數據交換，以及用戶與系統之間穩定、安全的通信。系統采用了ARM-LINUX嵌入式平臺完成了智能家居系統的搭建，并通過該平臺實現對家用電器的智能管理和控制。

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