摘 要：本文提出了一種基于嵌入式ARM-LINUX系統(tǒng)的智能家居研究與開發(fā)方案。采用GPRS技術(shù)和RS-485總線實現(xiàn)了用戶在異地對家居狀態(tài)的遠(yuǎn)程控制及查詢。而指紋識別技術(shù)以及聲控技術(shù)的應(yīng)用，增加了系統(tǒng)的安全性和易用性。

關(guān)鍵詞：GPRS技術(shù)；智能家居；RS-485總線

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，家居的智能化已成為必然的趨勢。在這個大的社會環(huán)境下，“智能家居”這個代名詞開始打入時代潮流，并成為推動時代潮流的一股不容小覷的力量。為了滿足人們對家居的要求，1984年美國聯(lián)合科技公司（United Techno1ogies Building System）將建筑設(shè)備信息化、整合化概念應(yīng)用于美國康乃迪克州（Conneticut）哈特佛市（Hartford）的CityPlaceBuilding時，便出現(xiàn)了首棟的“智能型建筑”，從此也揭開了全世界爭相建造智能家居的序幕。本文中介紹的方案結(jié)合了GPRS技術(shù)、指紋識別技術(shù)和聲控技術(shù)，不僅使系統(tǒng)的穩(wěn)定性強，可控距離遠(yuǎn)，同時還提高了系統(tǒng)的安全性和易用性。

2 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上可分為傳感模塊、中央處理器和用戶三部分。傳感器和中央處理器之間通過RS485總線完成數(shù)據(jù)的交換。中央處理器和用戶之間通過GPRS技術(shù)完成家居狀態(tài)信息的反饋以及命令的發(fā)送、接收。從而實現(xiàn)了用戶、中央處理器和傳感模塊之間的信息交互，進(jìn)而實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制。

系統(tǒng)可實現(xiàn)如下功能：

（1）系統(tǒng)可通過語音，遠(yuǎn)程電話接收命令，并將命令處理轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)對應(yīng)命令的要求。

（2）系統(tǒng)可以完全監(jiān)控室內(nèi)各項指標(biāo)。包括：室內(nèi)可燃?xì)怏w、煙霧濃度監(jiān)測，溫濕度監(jiān)測，光照強度監(jiān)測，室內(nèi)人物監(jiān)測，門窗開閉監(jiān)測。

（3）系統(tǒng)對各項監(jiān)測數(shù)據(jù)迅速處理。包括：①可燃?xì)怏w、煙霧濃度超標(biāo)，啟動信息發(fā)送，向用戶發(fā)送信息并報警。②室內(nèi)溫度偏離預(yù)定值，自動啟動空調(diào)調(diào)節(jié)功能，使溫度向預(yù)定值靠近。③室內(nèi)光照強度發(fā)生變化，自動控制窗簾開閉，電燈開閉，使室內(nèi)光照接近預(yù)值。

（4）工作于防盜模式下，監(jiān)測房屋內(nèi)是否有人，若有人，啟用攝像頭對人物拍照，向用戶發(fā)送消息，并等待用戶回應(yīng)，根據(jù)用戶的回應(yīng)，判斷是否報警。若在10分鐘之內(nèi)未接收到回應(yīng)，則報警、

3 硬件設(shè)計

系統(tǒng)整體采用以ARM為核心的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)。傳感模塊、外圍家電設(shè)備、控制模塊以及中心處理器之間通過RS485總線進(jìn)行連接。具體關(guān)系如圖3.1所示：

傳感模塊接收外部信息，經(jīng)RS-485總線傳送給中心處理器，中心處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將命令經(jīng)由RS-485總線傳輸至控制模塊，進(jìn)而實現(xiàn)對外圍家電的控制；或經(jīng)由串口將信息送至sim300（GPRS模塊），然后由sim300將信息發(fā)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(fā)送，由sim300接收，再由中心處理器解析，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。

GPRS技術(shù)是實現(xiàn)智能家居系統(tǒng)無線傳輸?shù)囊粋€重要技術(shù)支柱。由于其面向用戶，故本系統(tǒng)需要極高的系統(tǒng)安全保障和穩(wěn)定性。安全保障主要是防止來自系統(tǒng)內(nèi)外的有意和無意的破環(huán)，安全防護(hù)措施包括信道加密、信源加密等。穩(wěn)定性是指系統(tǒng)能夠24小時不間斷運行，即使出現(xiàn)硬件和軟件故障，系統(tǒng)也能持續(xù)穩(wěn)定運行。

（1）利用SIM卡的唯一性，對用戶SIM卡對應(yīng)的手機號碼進(jìn)行鑒別授權(quán)，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)對SIM卡號和APN進(jìn)行綁定，劃定用戶可接入的系統(tǒng)范圍。

（2）對于特定用戶，可通過數(shù)據(jù)中心分配特定的用戶賬號和密碼， 其他沒有數(shù)據(jù)中心分配的用戶賬號和密碼的用戶將無法進(jìn)入系統(tǒng)，系統(tǒng)的安全性進(jìn)一步增強。

（3）數(shù)據(jù)加密：通過VPN對整個數(shù)據(jù)傳送過程進(jìn)行加密保護(hù)。

4 軟件設(shè)計

軟件需要根據(jù)硬件的使用情況來進(jìn)行設(shè)計，由于系統(tǒng)使用的是ARM-LINUX系統(tǒng)，且該系統(tǒng)支持眾多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對硬件功能的穩(wěn)定性以及實時性提供了重要的保障。在這里，我們選擇了TCP/IP協(xié)議。GPRS無線傳輸與RS485總線控制作為本系統(tǒng)軟件設(shè)計過程中兩大重要組成部分。其中RS485總線技術(shù)相對應(yīng)用廣泛，使用較為普及，在此不做重點論述。以下將以GPRS無線傳輸作為重點展開論述。

在短信發(fā)送之前，需要考慮編碼轉(zhuǎn)換問題。在LINUX系統(tǒng)中，中文字符采用GB-2312模式存儲，但在GPRS數(shù)據(jù)傳輸過程當(dāng)中，數(shù)據(jù)格式為16位PDU編碼。在此，我們使用函數(shù)icnov（）實現(xiàn)了GB-2312編碼向16位PDU編碼的轉(zhuǎn)換。編碼轉(zhuǎn)換完畢之后，便可以開始發(fā)送信息。在發(fā)送過程中，首先需要等待MC35模塊接受到AT指令后的OK響應(yīng)。然后通過AT和CSCA設(shè)置短信中心號碼及格式然后發(fā)送AT+CMCS=“電話號碼”，得到提示符。此時可以向MC35模塊發(fā)送編輯好的PDU編碼并以特定格式結(jié)束。得到響應(yīng)OK.則發(fā)送成功，否則發(fā)送失敗，重新執(zhí)行上述過程。軟件設(shè)計流程如圖 4.1所示。

5 結(jié)論

智能家居能夠使我們的生活更舒適、更方便、更快捷，從根本上改變了傳統(tǒng)的生活方式。它的出現(xiàn)可以說是新世紀(jì)人們生活的一次“大革命”。它能夠?qū)ξ覀兙蛹业碾娖鬟M(jìn)行高效率的精準(zhǔn)的智能化控制，例如：它能根據(jù)室內(nèi)的光線強度自動調(diào)整燈的亮度，能根據(jù)主人的語音指令自動開啟熱水器，電視機和窗簾機等家用電器，真正做到貼心、放心和舒心。

6 結(jié)束語

本文主要介紹了基于GPRS遠(yuǎn)程控制智能家居系統(tǒng)的研究實現(xiàn)方案，并對系統(tǒng)的總體設(shè)計和GPRS技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的分析與研究。該方案主要采用了GPRS技術(shù)和RS-485總線實現(xiàn)了各功能模塊之間的穩(wěn)定的數(shù)據(jù)交換，以及用戶與系統(tǒng)之間穩(wěn)定、安全的通信。系統(tǒng)采用了ARM-LINUX嵌入式平臺完成了智能家居系統(tǒng)的搭建，并通過該平臺實現(xiàn)對家用電器的智能管理和控制。

參考文獻(xiàn)

[1]馬增強，燕延，井海明.基于GPRS的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究[J].微計算機信息.2005.

[2]黃慶成，洪炳熔，Javaid Khurshid，高慶吉，朱瑩，阮玉峰.全自主足球機器人的超聲波定位避障系統(tǒng)，2003，35（9）：1077-1079.

[3]楊興裕.吳海彬，陳力.基于虛擬力場的移動機器人避障方法[J].機床與液壓.2005.No.7：87-89.

[4]張海濤.基于多超聲波傳感器的避障系統(tǒng)設(shè)計[J].山西科技，2006，1：20-21.