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        基于GSM網(wǎng)絡(luò)的家居自動化系統(tǒng)研究

        2017-09-02 09:14:03曹磊
        卷宗 2017年22期
        關(guān)鍵詞:自動控制技術(shù)傳感器

        曹磊

        摘 要:通過使用自動化技術(shù)和藍牙、GSM無線通訊技術(shù),應(yīng)用數(shù)字化的技術(shù)來優(yōu)化家居環(huán)境,滿足人們對現(xiàn)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(yīng)用價值和一定的創(chuàng)新性。

        關(guān)鍵詞:自動控制技術(shù);藍牙技術(shù);GSM通訊技術(shù);傳感器

        家居最早的功能是為人類提供遮風(fēng)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(yīng)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(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用,自動化技術(shù)和無線通訊技術(shù)在優(yōu)化家居環(huán)境中有著可觀的應(yīng)用前景。

        主要研究內(nèi)容如下:

        1 家電的聯(lián)網(wǎng)一體化控制系統(tǒng)

        現(xiàn)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(wèi)星接收機、投影儀等;

        3)環(huán)境:空調(diào)機、電風(fēng)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(guān)閉一套音響,一臺空調(diào)等。構(gòu)建藍牙網(wǎng)絡(luò),將家用電器連接成網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化得集成控制。但是,怎樣讓音響播放音樂,或者讓空調(diào)調(diào)節(jié)溫度呢?

        假如對傳統(tǒng)電器設(shè)備進行改造,增加網(wǎng)絡(luò)控制電路單元,顯然可以解決這個問題,但用戶往往已經(jīng)購買了像電視機,空調(diào)這樣的傳統(tǒng)家電。為了具備網(wǎng)絡(luò)特性,用戶不得不重新購買新型網(wǎng)絡(luò)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(shè)備都具有紅外遙控的功能,所以對于電視,空調(diào)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(xiàn)智能化操作.主要由集成的總控制盒和電器外接模塊構(gòu)成。

        2 遠程控制子系統(tǒng)

        不妨先來看這樣的場景:你有急事突然要出門,卻忘記了關(guān)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(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令將電燈關(guān)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(fā)送指令來將家中的百葉窗關(guān)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(huán)境,您在辦公室發(fā)送指令來啟動家中的空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備。

        在本項目中對總控制盒加裝GSM網(wǎng)絡(luò)模塊,與手機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機,實現(xiàn)家用電器的遠程控制。即用戶可通過短信指令對家庭狀態(tài)進行監(jiān)測和控制。

        3 安全防范子系統(tǒng)

        舉一個更有意思的例子,晚上因故不能及時回家,擔(dān)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(jié)目…這樣小偷就要“三思而后行”。另,通過各種傳感器的應(yīng)用,或者與已有的安全設(shè)備進行接駁,實時的對家庭安全設(shè)備進行監(jiān)控,一旦發(fā)現(xiàn)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(shè)計:由于家用電器沒有統(tǒng)一的能夠外接的標(biāo)準(zhǔn)。本系統(tǒng)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(yīng)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(jù)提示,輕摁手機就可以對家庭狀態(tài)進行監(jiān)測和操作。大大降低了系統(tǒng)使用門檻。

        實驗方案:

        本系統(tǒng)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(gòu)成,本系統(tǒng)將采用嵌入式系統(tǒng)來實現(xiàn)上述部分的設(shè)計。下面將根據(jù)上述分類詳細介紹。

        1.手機程序終端:手機程序是整個系統(tǒng)的終端,是功能成果的載體,其主要實現(xiàn)人性化的人機對話,通過JAVA程序通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)送指令,控制整個系統(tǒng)的運行。整個手機程序設(shè)計要做到簡潔與人性化。并且要預(yù)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(tǒng)的核心。我們準(zhǔn)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(nèi)通訊模塊,GSM網(wǎng)絡(luò)為人機通訊方式,在內(nèi)嵌Linux操作系統(tǒng)的草礎(chǔ)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(xiàn)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(shù)字電路以及電力電子器件組成,主要實現(xiàn)總控制器指令接收執(zhí)行和狀態(tài)反饋。是整個系統(tǒng)的執(zhí)行部件,設(shè)計應(yīng)具有結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(wǎng)絡(luò)模塊來進行。實現(xiàn)總控制器與分塊控制器的雙向通訊。

        系統(tǒng)功能框圖如圖1所示

        4 總結(jié)

        現(xiàn)有家居的自動化、通信水平已經(jīng)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(shù)和藍牙、GSM無線通訊技術(shù),應(yīng)用數(shù)字化的技術(shù)來優(yōu)化家居環(huán)境,讓家居更加智能,更加貼心,更加安全,具有廣泛的應(yīng)用價值和一定的創(chuàng)新性。

        系統(tǒng)實現(xiàn)所涉及的主要技術(shù)難度適中,具有較強的可行性。endprint

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