嵌入式無線智能家居監控系統分析

馬佩雨

【摘要】在社會不斷發展的過程中，衍生出了許多的高新科技，電子信息技術就是其中的一種。隨著電子信息技術被社會各行各業廣泛應用，越來越多的智能化、無線化、遠程化的生活用品被創造出來，也逐漸改變著我們的日常生活，使我們的生活更加舒適和安全。本文就對嵌入式無線智能家居監控系統進行全面分析和研究。

【關鍵詞】嵌入式；無線智能家居；監控系統

一般對智能家居的定義存在于電腦、網絡等一系列通過家庭管理系統、與人們日常生活相關子系統的結合體。隨著我國嵌入式系統的迅速發展及技術的成熟，人們也逐漸將嵌入式技術運用到智能家居中，比如監控系統。在如今的社會中，監控系統以遍布在我們生活中的每個角落，傳統的監控系統目的只是為了尋找可疑人員及情況，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對這種保護模式的要求也越來越高，那么智能家居監控系統就滿足了現代人們的需求。

一、嵌入式無線智能家居監控系統設計分析

1、系統電路設計分析

嵌入式無線智能家居監控系統從結構上可分為前、后兩通道。控制單元的目的是對室內環境進行實時監控，并且對其發出相關控制指令，可以對家居設備進行控制，不僅能夠使室內的電燈、窗簾等隨著室內環境變化進行自動的控制，還能對空調、熱水器等設備的開關進行控制。系統中的數據通信的目的有兩個：其一，如果一旦發生情況可以將家居設備的狀態通過短信匯報給用戶；其二，接受用戶的短信，并且能夠將其翻譯成控制命令，輸入到前通道，并且完成相關控制功能。整個系統電路的設計框架見圖1。

2、硬件電路設計分析

嵌入式無線智能家居監控系統的硬件電路設計是通過一個無線通信模塊，設計成一個無線的數據傳輸系統，以實現組網通信功能。為了能夠方便與單片機之間的互相通信，在此可以選用ATmega16L單片機。它可以使單片機與單片機、單片機與外設之間進行數據同步傳輸，并且自帶四線接口。

3、電磁閥電路控制設計

電磁閥的目的就是通過電源控制水閥的開關，可以用在家居中清潔用具、澆灌工具、淋浴用具等開關的控制方面。

4、電燈控制設計

電燈控制設計主要有三個三極管組成，以此來檢測電路。白天的時候，光敏二極管D2會變小，三極管Q3的輸入電壓為零，不導通。電容器C3電壓為零。晚上的時候，光敏二極管D2電阻變大，在LS1得到聲音指示的時候，聲音會被夸大，從而誘發三極管Q3，Q1也被誘發，之后電容C3開始充電。隨后電容C3開始放電，三極管Q4被接送，繼電器就開始工作，電燈在此時也就亮起。電容C3決定著電燈亮的時間長短。這就是控制電燈開關的原理。圖2就是電燈控制設計。

5、窗簾控制設計

設計窗簾控制可以運用電機驅動芯片，以此來對直流減速電機進行控制。電機驅動芯片可以選用L298N，它有著四個通道的邏輯驅動，也是四相電機的專用驅動器。

二、傳感器的電路設計

1、可燃氣體傳感器的設計

嵌入式無線智能家居監控系統使用的是可燃氣體傳感器，可以將氣體體系分數轉變為相應的電信號。探頭可以通過氣體傳感器調理氣體，比如過濾雜質氣體、干燥或者制冷部分。可以在廚房設計可燃氣體探測器，對天然氣管道及泄露進行監控。如果它發出警報信號，就可以自動將天然氣管道上的閥門關閉，并且將家居室內的窗戶打開，然后以短信的形式通知用戶或者小區物業，降低事故的發生概率。

2、防盜傳感器的設計

可以在家居內部的主要通達及重要的房間內設計防盜傳感器，此防盜傳感器是以熱釋電紅外傳感器及外接元器件所構成，防盜傳感器的感應范圍在7米以內，110°角度的感應范圍。加入有人在這個范圍內，就輸出高電平，人離開這個范圍，就輸出低電平。在此基礎上，如果房間內有人，系統就會自動感應出來，從而報警，并且發短信通知用戶，降低事故的發生。

3、溫度及濕度傳感器

在家居中的窗戶邊緣設計濕度及溫度傳感器，可以提前了解暴雨天氣的是否發生，當傳感器的濕度達到設計的數值之后，窗戶就會自動關閉，并且發送短信通知用戶。

三、嵌入式無線智能家居監控系統的軟件設計

無線智能家居監控系統是以星型拓撲系統為基礎，配以嵌入式微型處理器及無線控制模塊，控制各個家電。此系統的總體設計如圖3.ARM嵌入式服務器使用的是CE5.0系統，使用VC++開發。GPIO作為基本的I/O通道，也是各電器的控制通道。在ARM平臺中，CE系統可以將GPIO的實時地址映射到虛擬地址中，通過對虛擬地址的操作，完成其他資源的控制工作及I/O工作。

系統中使用TCP/IP網絡，通過UDP進行連接，利用數據報式套接字對數據進行傳輸。服務器及終端可以實現雙向通信，對家居進行實時監控及遠程監控。手機或者電腦終端可以利用數據報式套接字接受網絡消息。

四、結束語

隨著社會的不斷發展，人們對自己的生活方式要求也越來越高，智能化的家居監控也是社會的發展趨勢，想要對其實現智能化監控，就要對控制系統進行智能化。本文中所分析的無線智能家居監控系統就是采用的嵌入式系統及GSM模塊，通過手機和觸摸屏來監控家居環境，對家居中的家電進行智能化控制，形成了遠程、無線監控家居環境的功能。

【參考文獻】

[1] 秦召兵. 嵌入式智能家居無線圖像監控系統的研究[D]. 東北大學， 2008.

[2] 馮志榮， 王紅梅. 嵌入式無線智能家居監控系統[J]. 電子設計工程， 2015（6）：149-152.