基于GPRS技術遠程控制的智能家居開發方案的研究

張鳳君　曲艷波

摘 要：本文提出了一種基于GPRS技術實現遠程控制的智能家居的開發方案。本方案主要涉及了計算機技術和自動控制技術的相關知識。在實時通信方面采用GPRS技術和高頻無線傳輸技術；在保障系統的安全性和可控性方面采用了指紋識別技術和語音解碼技術。文中從總體設計、硬件設計和軟件設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。

關鍵詞：GPRS技術；智能家居；計算機技術

1 引言

隨著信息技術的飛速發展，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展，并且對人們的生活產生了深遠的影響。智能家居以住宅為平臺，兼備建筑設備網絡通信、信息家電和設備自動化，集系統、結構、管理、服務為一體的高效舒適安全便利環保的居住環境。

1984年在美國出現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，各種各樣的智能家居開發方案相繼問世，并且投入實踐應用。我國于上個世紀90年代開始智能家居的研究。本文從總體設計，硬件設計和軟件設計入手闡述基于GPRS技術的智能家居開發方案。

2 總體設計

該系統從結構上分為傳感模塊，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進行數據的交換。控制模塊和用戶之間通過GPRS技術實現通信。

系統結構圖如圖1所示：

智能家居系統具有如下功能：

用戶進入智能家居控制系統，要進行用戶指紋、用戶預設問題和用戶密碼的驗證以保證系統的安全性。

系統可以接收用戶語音命令和遠程的信息指令，并執行用戶指令，實現對居家的控制。

系統可以實時全方位的檢測居室內各項指標，包括：溫度，濕度，光線強度，空氣中可燃氣體以及煙霧的濃度，家電的工作狀態和門窗關閉情況等。并且能夠對檢測的數據做出相應的處理。

系統工作于安防模式下，實時監測居室內的人員存在狀態，若存在，則立即啟用攝像裝置對人物拍照，并且向用戶發送消息，并等待用戶回應，根據用戶的回應，判斷是否報警。

3 硬件設計

該智能家居系統采用以ARM為核心的嵌入式系統開發的計算機技術和自動控制技術。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進行數據傳輸，用戶手機和中央處理器之間應用GPRS技術實現通信。具體關系如圖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，中心處理器對數據進行分析處理，再將控制命令經由高頻無線傳輸器傳送至家電控制模塊，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。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，報警器負責在相應的情況下報警。

GPRS技術是該智能家居系統實現遠程控制的一個重要技術支柱，它是直接面向用戶的，這就對系統的安全性和穩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內外的破壞，這里采取了包括信道加密，信源加密等在內的防護措施。穩定性則是指無間斷運行。

4 軟件設計

軟件設計要根據硬件的使用情況進行，由于開發平臺的系統是ARM-LINUX系統，該系統支持很多的網絡協議，這就對智能家居系統功能的穩定和實時性提供了保障。在本方案中我們應用了TCP/IP協議。GPRS技術和高頻無線通信技術是該系統軟件設計過程中的兩大主要組成部分。其中高頻無線通信技術相對應用廣泛，相關知識普及程度高，本文將不做重點論述。以下將對GPRS技術做重點論述。

在短信命令發送之前，首先要考慮編碼切換問題。在LINUX系統中，中文字符采用GB-2312存儲模式。但是GPRS傳輸數據是要以16位的PDU格式進行編碼，為此我們使用了函數（icnov）實現了GB-2312編碼格式向16位的PDU編碼格式的轉換。在編碼完畢之后，便可以開始發送信息。在發送過程中，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。

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。

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3所示：

5 結語

本文所介紹的基于GPRS技術遠程控制的智能家居的開發方案，在智能家居開發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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