基于GSM網絡的家居自動化系統研究

曹磊

摘 要：通過使用自動化技術和藍牙、GSM無線通訊技術，應用數字化的技術來優化家居環境，滿足人們對現代家居的要求，讓家居更加智能，更加貼心，更加安全，更加人性，具有廣泛的應用價值和一定的創新性。

關鍵詞：自動控制技術；藍牙技術；GSM通訊技術；傳感器

家居最早的功能是為人類提供遮風避雨和安全防護的功能。隨著人類改造自然能力的不斷提高，相應對家居的要求也不斷提高。人們期望所生活的家居能夠不斷滿足其對舒適、安全、高效、便捷等方面的要求。隨著自動化技術與網絡技術的飛速發展與廣泛應用，自動化技術和無線通訊技術在優化家居環境中有著可觀的應用前景。

主要研究內容如下：

1 家電的聯網一體化控制系統

現代家庭中往往擁有眾多的家用電器，大致可以分類如下：

1）電聲：收音機、錄音機、電唱機、擴音機、組合音響、CD機等

2）視頻：電視機、錄像機、攝像機、VCD、DVD、衛星接收機、投影儀等；

3）環境：空調機、電風扇、加濕器、空氣凈化器、電動窗簾等；

4）取暖：空間加熱器、電熱毯等；

5）制冷：冰箱、冷飲機等；

6）廚房：電飯鍋、電烤箱、微波爐、電磁爐、飲水機等；

7）清潔：洗衣機、吸塵器、淋浴器等；

8）娛樂：電子玩具、電子游戲機、電子樂器等；

顯然，以上各類電器的控制方式至少可以是電源通斷的控制。例如，打開和關閉一套音響，一臺空調等。構建藍牙網絡，將家用電器連接成網絡，實現網絡化得集成控制。但是，怎樣讓音響播放音樂，或者讓空調調節溫度呢？

假如對傳統電器設備進行改造，增加網絡控制電路單元，顯然可以解決這個問題，但用戶往往已經購買了像電視機，空調這樣的傳統家電。為了具備網絡特性，用戶不得不重新購買新型網絡家電，或者改造每個家電的控制單元，顯然這是不合理的。實際上很多電器設備都具有紅外遙控的功能，所以對于電視，空調等有遙控器的電器，除進行電源控制外，加裝模塊來模擬遙控器功能，實現智能化操作.主要由集成的總控制盒和電器外接模塊構成。

2 遠程控制子系統

不妨先來看這樣的場景：你有急事突然要出門，卻忘記了關燈，等到想起的時候，為了不耽誤手頭的工作，您用通過手機JAVA程序通過GSM網絡發送指令將電燈關閉，避免了能源的浪費。

或者，外出時下起了雨，為了防止雨點飄入房間，您通過發送指令來將家中的百葉窗關閉；

再比如：炎熱的夏天，為了能一回家就享受到清爽宜人的環境，您在辦公室發送指令來啟動家中的空調和通風設備。

在本項目中對總控制盒加裝GSM網絡模塊，與手機網絡聯機，實現家用電器的遠程控制。即用戶可通過短信指令對家庭狀態進行監測和控制。

3 安全防范子系統

舉一個更有意思的例子，晚上因故不能及時回家，擔心家中無人而遭遇“梁上君子”的光顧，您通過手機，啟動“娛樂”場景，虛擬出家中有人的場景；燈光打開，電視正在播放電視節目…這樣小偷就要“三思而后行”。另，通過各種傳感器的應用，或者與已有的安全設備進行接駁，實時的對家庭安全設備進行監控，一旦發現問題（如門窗沒鎖好，有人闖入），通過短信方式通知戶主，并采取安全措施。讓你家庭安全無憂。

通用性設計：由于家用電器沒有統一的能夠外接的標準。本系統擬采用外置電源為被控對象，使其具有很強的可擴展性和廣泛的應用場合。同時編寫手機通用的JAVA 程序，建立可視化的人機通訊界面，用戶可以根據提示，輕摁手機就可以對家庭狀態進行監測和操作。大大降低了系統使用門檻。

實驗方案：

本系統主要包括手機程序終端（JAVA程序），家庭總控制器，分塊控制器，通訊模塊四部分構成，本系統將采用嵌入式系統來實現上述部分的設計。下面將根據上述分類詳細介紹。

1.手機程序終端：手機程序是整個系統的終端，是功能成果的載體，其主要實現人性化的人機對話，通過JAVA程序通過GSM網絡發送指令，控制整個系統的運行。整個手機程序設計要做到簡潔與人性化。并且要預留可擴展的空間。盡量保證其通用性。

2.家庭總控制器：這是整個系統的核心。我們準備采用32位ARM嵌入式微處理器作為核心單元，以CPLD作為時序控制單元，采用藍牙為室內通訊模塊，GSM網絡為人機通訊方式，在內嵌Linux操作系統的草礎上，充分利用了ARM器件體積小、能力強以及功耗低的特點。實現多通道，多功能的智能化控制。同時，要考慮停電等特殊情況的控制，盡量做到完善，無漏洞。

3.各分塊控制器：由藍牙通訊模塊和簡單的數字電路以及電力電子器件組成，主要實現總控制器指令接收執行和狀態反饋。是整個系統的執行部件，設計應具有結構簡單，可移植強的特點。同時，某些分塊控制器件要能夠模擬遙控器的功能，實現更智能化的要求。

4.通訊模塊：采用成熟的藍牙通訊模塊和GSM網絡模塊來進行。實現總控制器與分塊控制器的雙向通訊。

系統功能框圖如圖1所示

4 總結

現有家居的自動化、通信水平已經不能滿足人們對家居的舒適、安全、高效、便捷等方面的要求。本項目通過使用自動化技術和藍牙、GSM無線通訊技術，應用數字化的技術來優化家居環境，讓家居更加智能，更加貼心，更加安全，具有廣泛的應用價值和一定的創新性。

系統實現所涉及的主要技術難度適中，具有較強的可行性。endprint