智能家居远程监控系统的研究与设计.doc

1、1智能家居远程监控系统的研究与设计【摘要】计算机技术、通信技术及自动化技术在各个领域都有广泛的应用，不但促进了社会信息化的高速发展，而且改变了人们日常的工作以及生活方式。随着信息家电、智能家居等新型概念的出现，让人们对智能家居产品满怀期望。智能家居的一个重要组成部分就是远程监控系统，目前，国内外都在展开积极的研究与设计。 通过分析我国当前的国情，并结合国内外智能家居的发展与现状，提出一个新型智能家居远程监控系统设计方案。该技术采取嵌入式技术从而降低成本及功耗，并且结合应用 GPRS 移动通信网络扩展可用范围，引入分级警报制度以及模块化设计提高系统的智能性与开放性的设计理念。最终建成一个家居型服

2、务网络，尤其是应用远程控制技术，使其操作更为方便快捷。 【关键词】：智能家居；远程监控；全球移动通信系统 中图分类号：S972.7+6 文献标识码：A 文章编号： 引言：近些年来，随着科学技术的不断发展和我国综合国力的提升，尤其是物联网技术、电子技术、智能控制技术的高速发展，加快了我国社会信息化的发展速度，与此同时，人们也越来越希望高科技能给生活带来更多的便利。网络信息化给人们的生活和工作方式带来了诸多改变，人们已经越来越不能满足传统住宅的功能的功能，人们对住宅的智能化要求水平越来越高，提高住宅的智能化程度迫在眉睫，人们要求安全更2可靠、环境更舒适。所以，智能家居因运而生。 一、智能家居远程监

3、控系统的总体方案 （一）系统总体设计 此系统主要针对普通家庭用户设计，其主要功能是让用户通过该系统可以对家居内部进行家电的控制以及远程监测。系统可以通过各类传感器监测室内的一切情况，当家中出现异常情况时就会产生警报信号，与此同时通过 GPRS 网络给用户手机发送信息反映情况；用户可以通过GPRS 网络用手机查看摄像头监视的图像情况以及控制家里的电器；图像的查看通过 GPRS 网络以彩信的方式发送到用户的手机中；如果家里有闯入者被红外探测器检测到时，家居控制器就会自动采集此图像并以彩信方式发送到用户的手机，以便户主及时防范。 在系统的操作方面，用户随时都可以通过手机对这套系统进行远程控制。以后如

4、果用户需要，并且在能确保互联网传输安全性的条件下，就可以将家居控制器连接到互联网上，这就可以让用户远程对系统进行控制。各种功能模块以及家居控制器共同组成智能家居远程监控系统。家居控制器和各功能模块之间采用蓝牙技术或无线射频技术进行短距离无线通信。远程终端和系统之间的通信可用 GPRS 移动通信网络连接。 二、系统的体系结构 （一）家居控制器 家居控制器集成蓝牙模块、USB 摄像头以及 GPRS 模块等，能够实现蓝牙通信、彩信发送以及短消息收发等功能。彩信发送和短消息收发等功能用于实现远程终端及家居控制器之间的通信；蓝牙通信则用于控制3器与各个功能模块的信息互换，用来实现入侵与燃气警报、家电控制

5、等功能。 （二）系统功能模块 系统模块包括三部分：报警电路、检测电路和应急处理电路、主要由分机 MCU 以及燃气警报模块共同组成；且入侵警报模块，主要由被动式红外报警电路和分机 MCU 组成；家电控制模块，主要由红外遥控信号发射器、MCU、外围电路及其红外遥控信号接收器组成。 （三）远程终端 用户以广泛使用的手机作为系统的远程终端通过 GPRS 移动通信网络给家居控制器发送短消息，家居控制器读取短消息并执行预先设定的相应指令，从而实现用户对家居信息的远程监控；或是家居控制器在接收到功能模块的报警信号后执行相应的指令与用户的手机进行通信，发送彩信和短消息进行报警。 三、硬件设计与选择 （一）此系

6、统终端主要由 TC35i 无线通信模块、主控制器SST89E58RD 单片机、继电器控制开关、各种传感器（烟雾传感器、温湿度传感器等）组成。该系统核心采用了 SST89E58RD 单片机，与此同时，结合各种传感器当做采集设备，用来监测用户各种安全信息，一旦出现警报，经由 TC35i 模块向主人手机打电话或者发送报警短信提示。相应的，户主通过手机发送的控制命令也是由 GSM 网络传达到 TC35i 模块，然后传到单片机，最后由单片机分析处理后，就可以执行相应的命令。其中，单片机通过串行通信口与 TC35i 连接，采用固态继电器控制排风4扇、电动窗帘等家用设备。 （二）传感器单元设计 传感器单元是

7、此系统的又一重要组成部分，掌控着系统的报警误报率与灵敏度。本系统包括防盗传感器、烟雾传感器以及温湿度传感器。 烟雾传感器采用了技术先进的无线离子式烟雾传感，是一种工作可靠稳定的传感器。该设备在内外电离室里存放有放射源，电场的作用下电离产生的正、负离子在不断做向正负电极移动。在正常情况下，内外电离室的电流和内外电离室的电流以及电压都是稳定可靠的。所以，一旦发现有烟雾逃离外电离室，就会干扰带电粒子的正常运动，电压与电流就会改变，内外电离室之间的平衡被打破，就会产生信号。 SHT10 温湿度传感器是一种高度集成的数字温湿度传感器，采取了CMOSens 的专利技术，可以阻止来自外界的影响，即便将传感器

8、放到液体中也不会受任何到损害；除此之外，将湿度传感器和温度传感器结合在一起使用，不仅会使测量精度提高而且还可以精确得出露点值，而且不会由于温度与湿度传感器之间随温度梯度产生变化从而引起的误差。 （三）处理器的选择 通过分析和研究市场上各大厂商生产的许多嵌入式处理器的性能指标(例如处理能力、成本、质量、可靠性、功耗、体积、速度等)来选择能满足实际需求的嵌入式处理器。选择嵌入式处理器的根本原则是硬件配置最少的、能够满足具体功能性及非功能性指标要求的、市场应用反应良好的嵌入式处理器。 除此之外，还应考虑一些其他的因素，例如：处理器是否内置调试5工具、是否有比较好的软件开发工具支持以及供应商是否提供评

9、估板等。依照以上三点因素，推荐系统选用的嵌入式处理器是三星公司的S3C44BOX。 四、系统内部通信方式的选择 因为一般的家居的面积不是很大，家居控制器和系统功能模块之间的联系应当选择适宜短距离的无线传输方式，如： (一)红外遥控技术原理是利用红外线进行一对一通信的技术，其相应的硬件和软件技术都已经比较完善。红外遥控技术的主要优点有：具有移动通信设备所必需的功率低、体积小的特点；不需要专门申请特定频率使用执照；传输速率适宜于家庭及办公室使用的网络：成本低廉；传输准确度高，信号无干扰等特点。它的缺点有一下几点：因为它是一种视距传输的技术，采用一对以的连接，具有方向性，如果两个设备之间传输数据，基

10、本没办法控制信息传输的速度，并且通讯距离比较短，而且红外线的器件并不是十分耐用。 (二)无线射频技术可以在家庭区域范围内的每个地方使用，在用户电子设备和电脑之间实现无线数字通信的开放性工业标准。无线射频技术的优点是；低功耗、低数据速率、近距离、低复杂度以及低成本的无线通信技术。它的缺点有：，控制方式比较单一功能比较弱，并且容易受周围无线设备环境尤其是同频及阻碍物屏蔽和干扰。 (三)蓝牙是一种小范围的无线通信技术，它可以让各种数字数据系统、各种通信设备、计算机以及终端设备甚至可以把家用电器用无线蓝牙方式连接起来。所以蓝牙用有电磁波的基本特征，还有比较大的功率，6从而可以增加传送距离，而且没有方向

11、性及角度限制，并且具有穿墙性，除此之外，可以在物体之间镜射、反射、绕射。蓝牙主要用于短距离传输数据和语音，具有功率低，能同时能连接许元件，传输速度快等优点。通过比较，系统的内部通信方式一般选择采用蓝牙技术，但也可以根据实际情况来选择其他方式。 结束语：智能家居远程监控系统是全无线系统，安装方便，不用布线。并且系统成本相对低，便于推广。与此同时，因为系统传感器的可裁减性，可以通过配备不同的传感器，就可以对不同地地方进行监测。该系统不仅可以应用于家庭远程智能控制，除此之外，还可以应用于学校、公司、机房以及养殖场等特殊场合，具有非常广泛的应用前景。 参考文献： 【1】陈曦.智能家居控制系统的设计与实现J.国外 电子元器件,2003,(11):5-7. 【2】余永权智能家居网络的架构、功能及发展四电子世界，2002，(5)：4-5 【3】高小平中国智能家居的现状及发展趋势叨f 氐压电器，2005，(4)：1821