嵌入式智能家居遠程監控系統的設計與實現

陳強（安康學院科研處，陜西　安康　725000）

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嵌入式智能家居遠程監控系統的設計與實現

陳強
（安康學院科研處，陜西安康725000）

設計實現了基于互聯網的嵌入式智能家居遠程監控系統，該系統以ARM9的S3C2440為核心處理器，外部擴展SIM300 GPRS無線傳輸模塊及網絡接口，通過攝像頭、溫濕度傳感器模塊、紅外感應模塊、LED等對家居環境進行實時監控。系統整個實時監控的主要作用平臺是Boa服務器，為整個系統提供一個可靠、穩定的監控系統。通過測試，系統中的LED、GPRS、溫濕度模塊和攝像頭模塊能夠在Boa服務器的協調下有效地運行，基本實現了基于Boa服務器與GPRS的智能家居監控系統。

監控系統；智能家居；嵌入式；Boa服務器

智能家居控制系統是對家居環境進行智能控制的過程［1］。該系統使用當前先進的計算機控制技術、無線網絡通訊技術、綜合布局布線技術，把與家居環境或者日常生活相關的子系統有效地結合起來，經過協調管理使人們的家居生活更加舒適、安全、便捷。與傳統家居生活相比，智能家居系統在擁有傳統居住功能的基礎上，更加注重家庭生活的舒適安全、高品位。

計算機與無線通訊網絡技術相結合而產生的智能家居系統，使人們的日常生活有了不一樣的感受。當今，依賴手機或互聯網，人們可以隨時隨地來監控自己的家居環境狀況，使人們的日常家居生活有了很大改變。隨著現代科技的不斷發展，家居環境的智能化、信息化和網絡化必將成為未來家居設計裝飾的發展趨勢［2-3］。

1　系統設計分析

在整個系統的設計過程中，系統方案的確定是整個系統設計中非常重要的一個環節，整個系統的整體性能和實施細節都依賴于系統方案。該設計屬于嵌入式應用設計，系統設計的大致方法如下：首先根據系統的整體要求確定系統類型，在確定系統方案時必須考慮系統器件選型，器件的選擇在整個系統方案設計過程中至關重要，合理的器件選型直接關乎設置參數精確度和系統性能的穩定性。整個參數的設置過程還需要考慮以下幾點：I/O口是串行操作還是并行操作；各個模塊間數據交互的傳輸方式、速率以及整個系統信息的提示方式等。

2　系統硬件設計方案

該系統主要使用S3C2440作為主控器件，輔助以LED、GPRS、溫濕度傳感器、人體紅外感應及USB攝像頭等來模擬智能家居系統，在整體器件選型和參數設置上充分考慮了整體系統的低功耗、高精度、易控制和可擴展性［4-6］。該設計系統硬件框圖如圖1所示。

圖1　系統硬件框圖

3　統軟件實現

系統軟件實現的主要功能有GPRS通信控制和遠程控制的配置。

3.1GPRS通信程序實現

GPRS模塊的通信控制通過AT指令集來實現通信功能。SIM300可設置的 AT命令包括 GSM07.05、GSM07.07、ITU-T介紹的AT命令［7-8］。此外，SIM300還支持SIM公司擴展的AT命令。

3.2遠程控制程序實現

首先，從UART串口端接收數據包，在分析數據包中內容的基礎上，把信息內容存入buffer中，以備后續控制部分使用該內容。

其次，依據提取的短信內容和通過內容來對相關資源進行控制。由于該段代碼需要實時刷新，故在定義變量時不要被每次改變的信息定義為靜態變量，且注意在將控制狀態寫入UART時應先打開串口驅動，在每次用過串口后應將其關閉，以免影響下次使用時的數據信息。

4　智能家居遠程控制系統的設計實現

該智能家居遠程控制系統的設計主要分為Web頁面設計和CGI程序設計，其中Web頁面主要由功能選擇和系統控制兩部分功能組成；而CGI程序通過Web服務器，響應用戶請求，執行相應的操作以完成家居環境監控任務。

該系統CGI程序的主要功能有：①響應用戶查詢，包括環境溫濕度、視頻監控的狀態，以頁面的形式給用戶提供實時的家居現場信息；②接受用戶控制請求后，通過控制子程序來實現相應的控制動作［8-9］。

5　結語

該設計在基于家居智能化要求的基礎上，提出了以ARM9的S3C2440為核心處理器，外部擴展SIM300 GPRS無線傳輸模塊及網絡接口的設計方案，GPRS模塊根據AT指令集完成接收報警短信，并且保證實時對家居環境進行監測，而Boa服務器實現了基于CGI接口的經由網絡的家居監控功能。該系統具有低成本、高可靠性和良好的可擴展性等特點，符合未來家居的信息化、智能化要求。

［1］楊士元.掀開智能家居的面紗［J］.中國計算機用戶，2002（33）：123-126.

［2］秦勃，王琳，邵峰晶，等.無線嵌入式智能家居環境網關［J］.計算機應用研究，2006（6）：239-241.

［3］李東曉.分布式監測診斷系統總體設計思想的研究［J］.供工礦自動化，2007，（2）：4-7.

［4］王聰，王鵬.基于BOA與GPRS的智能家居監控系統［J］.吉林化工學院，2011（9）：80-83.

［5］施自華，伍臣周.基于GSM的智能家居系統的設計與實現［J］.三明學院報，2010（4）：341-344.

［6］彭輝.基于GPRS的智能家居控制系統設計［J］.綿陽師范學院學報，2009（11）：84-87.

［7］譚波.基于GPRS的智能監控系統的研究［J］.微計算機信息，2009（3）：70-71.

［8］施文灶，王平，黃晞，等.嵌入式智能家庭網關的軟件設計［J］.計算機系統應用，2010（10）：47-50.

［9］宋文輝，余楚中.嵌入式智能客房控制終端的設計與實現［J］.現代建筑電氣，2010（1）：9-12.

Design and Implementation of Embedded Inteligent Home Romote Monitoring System

Chen Qiang
（Department of Science and Technology，Ankang University，Ankang Shanxi 725000）

Romote control and system management of intelligent home facility based on Internet was designed and implemented，S3C2440 was used as the core processor and SIM300 GPRS and network interface was used as the external expansion interface.The scene was monitored by the cameras，temperature and humidity sensors，infrared induction and LED module.The Boa server，which could provide a dependable and stable service，was regarded as the control center of the scene monitor.The test showed that the LED，GPRS，temperature and humidity sensors，and camera module could work collaborated by the Boa web server.The monitoring system of smart house based on the Boa server and the GPRS was implemented. Keywords:monitoring system；smart house；embedded；boa server

TP277

A

1003-5168（2016）04-0043-02

2016-03-06

安康學院2013年國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201311397005）；安康學院2013年校級大學生創新創業訓練計劃項目（2013aku015）。

陳強（1983-），男，本科，實習研究員，研究方向：計算機系統集成。