徐行 徐春華

摘要：隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展和人們對物質生活水平的要求的不斷提高，人們對生活的安全、舒適、便捷等方面的要求也越來越高。近年來人們對家庭住宅觀念發(fā)生了巨大改變，智能家居將成為現(xiàn)代化住宅的發(fā)展趨勢。本文以物聯(lián)網的發(fā)展為背景，通過學習研究物聯(lián)網的相關技術，明確物聯(lián)網的關鍵技術包括： RFID標識技術、傳感網技術、M2M技術。在硬件方面，采用了GPRS模塊作為遠程人機交互手段，接收和發(fā)送信息。利用器件組成ZigBee網絡實現(xiàn)短距離的無線網絡通信，并詳細闡述了各硬件模塊的功能和實現(xiàn)方法。GPRS模塊軟件方面，利用AT指令編寫程序，實現(xiàn)用戶手機的短信收發(fā)過程，利用單片機實現(xiàn)了對家用電器的控制。在智能家居控制系統(tǒng)中應用了星型網的網絡拓撲，通過ZigBee網實現(xiàn)了節(jié)點之間無線通信。

關鍵詞：物聯(lián)網;智能家居;ZigBee;GPRS;遠程控

1. 前言

智能家居作為家庭信息化的實現(xiàn)方式，已成為社會信息化發(fā)展的重要組成部分。21世紀是信息化的時代，物聯(lián)網新技術推動了人類文明的進步。隨著人們生活水平的提高以及科技的高速發(fā)展，智能化家居已成為一種必然趨勢而深入千家萬戶。智能化家居是利用電力自動化、計算機、網絡通信、信息、結構化布線、無線等技術將多種設備應用和綜合功能組成一個強大的完善的系統(tǒng)。它以住房為平臺，同時兼?zhèn)渚W絡家電、家電設備自動化、建筑、通信、遠程醫(yī)療、家庭辦公、娛樂等功能，集結構、服務、系統(tǒng)、管理為一體的舒適、節(jié)能、安全、便利、高效、娛樂、環(huán)保的居住環(huán)境。

2. 物聯(lián)網技術概述

2.1物聯(lián)網發(fā)展背景

2009年1月，IBM公司提出了“智慧地球”的理念;2009年8月，溫家寶在中科院無錫高新微納傳感網工程技術研發(fā)中心考察時，提出了“感知中國”。物聯(lián)網被預言為繼計算機、互聯(lián)網與移動通信網之后的世界信息產業(yè)第三次浪潮，一時間很多人預見到了一場新的技術革命。

2.2 智能家居概述

智能家居又稱智能住宅，是指利用先進的計算機技術、網絡通信技術、綜合布線技術，將與家居生活有關的各種子系統(tǒng)有機地結合在一起，通過統(tǒng)籌管理，讓家居生活更加舒適、安全、有效。與普通家居相比，智能家居不僅具有傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間;還由原來的被動靜止結構轉變?yōu)榫哂心軇又腔鄣墓ぞ?，提供全方位的信息交互功能，幫助家庭與外部保持信息交流暢通，優(yōu)化人們的生活方式，幫助人們有效安排時間，增強家居生活的安全性、舒適性，甚至合理控制各種能源的使用。要完整地理解智能家居，有必要先對幾個智能家居發(fā)展過程中有著重大影響的系統(tǒng)進行簡單介紹。

2.3 智能家居的發(fā)展

相比于國外，我國對智能家居系統(tǒng)的相關產品的研發(fā)起步較晚。從目前中國的國情來看，實用型與舒適型應當成為家庭住宅建設的主流，舒適型面向中等偏上收入者。但是住宅是一項使用壽命較長、次投資較大的特殊商品，因此，建設時的標準必須具有一定的前瞻性。

目前在我國，智能家居系統(tǒng)被定義為：利用4C（自動控制、計算機網絡、無線通信、IC卡）技術，通過有效的傳輸網絡，將多元信息服務與管理、安全防護與物業(yè)管理、住宅智能化系統(tǒng)集成，提供高技術的智能化住宅小區(qū)的服務于管理為手段，以期實現(xiàn)快捷高效的超值服務與管理，提供安全舒適的家居環(huán)境[12]。

目前智能家居系統(tǒng)一般要求有三大功能單元： 第一，必須要有一個功能非常強大的智能家庭系統(tǒng)平臺;第二，必須要有一個完整的綜合性的家居布線系統(tǒng);第三，必須要有家庭內部進行控制的互聯(lián)網、連接外網的寬帶互聯(lián)網和家庭內部各種家電進行控制的家庭控制網絡這三種網絡支持的系統(tǒng)才能叫做真正的智能家居系統(tǒng)。

3. 智能家居系統(tǒng)工作過程

智能家居的系統(tǒng)主要有GPRS模塊、基于單片機的主控制模塊、ZigBee無線傳輸模塊、家電端的控制模塊、和傳感信號采集發(fā)送模塊幾部分組成。其中，GPRS模塊的主要功能是接收用戶手機所發(fā)送的短消息，并將短消息解析成為一段可以識別的命令傳輸給主控制器?；趩纹瑱C的主控制器的作用是將接收到的命令做出響應。ZigBee模塊是將主控制器所下達的命令通過無線的ZigBee網傳輸?shù)郊译姸?。傳感信號采集發(fā)送模塊的作用是通過實時的監(jiān)控，不斷確認是否達到預訂的警報值，如果達到了預定值，就將警報信號發(fā)送給主控制器，主控制器通過分析判斷出該警報信號是從哪個家電終端發(fā)送的，在經過GPRS模塊發(fā)送給用戶手機，從而實現(xiàn)了對家庭各個方面的防護[1]。

4. 智能家居的系統(tǒng)設計

4.1模塊框架結構

ZigBee實現(xiàn)對外連接，完成遠程和近端的多網絡數(shù)據(jù)交互。在網絡接入方面，由于系統(tǒng)提供了GPRS和WIFI兩條數(shù)據(jù)通道，因此，可以實現(xiàn)通過Internet的訪問和通過智能移動終端訪問，比如用戶在家中時，可以通過手機上的客戶端進行家電控制和家庭溫濕度查詢，當用戶在公司上班時，可以通過訪問服務器得知家里布置的傳感器的數(shù)據(jù)，了解到家中實時狀況。向下可以連接萬能遙控器實現(xiàn)家電控制，同時可以連接ZigBee設備實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，從而構成一個完整的智能家居控制系統(tǒng)[6]。如圖一所示：

4.2系統(tǒng)硬件

（1）復位電路

復位電路是一種用來使電路恢復到起始狀態(tài)的電路設備，它的操作原理與計算器有著異曲同工之妙，只是啟動原理和手段有所不同。復位電路，就是利用它把電路恢復到起始狀態(tài)。就像計算器的清零按鈕的作用一樣，以便回到原始狀態(tài)，重新進行計算。

（2）單片機晶振電路

晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電氣.上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個電容的二端網絡。電工學上這個網絡有兩個諧振點，以頻率的高低分，其中較低的頻率是串聯(lián)諧振。

（3）Zigbee無線傳輸電路

CC2530是ZigBee無線數(shù)據(jù)傳輸中的一個核心芯片，該芯片有四種不同的閃存版本：分別具有32/64/128/256KB的閃存。該電路有兩個晶振，一個是系統(tǒng)時鐘晶振，一個是實時時鐘晶振。系統(tǒng)時鐘晶振用于向CC2530芯片和其他電路（RTC電路）提供工作時鐘。

（4）GPRS無線傳輸電器

GPRS無線傳輸設備主要針對工業(yè)級應用，是一款內嵌GSM/GPRS核心單元的無線Modem，采用GSM/GPRS網絡為傳輸媒介，是一款基于移動GSM短消息平臺和GPRS數(shù)據(jù)業(yè)務的工業(yè)級通訊終端。

5. 結語

基于物聯(lián)網的智能家居系統(tǒng)不只包含嵌入式技術的應用，同時還是一個復雜的綜合性工程。在做嵌入式系統(tǒng)的研究的同時，還不得不從系統(tǒng)的角度考慮諸如網絡、環(huán)保、生態(tài)等其他問題。智能家居的設計必須具有前瞻性，緊密關注當前的技術發(fā)展方向，才能夠確保所設計的結構、采用的技術具有擴展性和更長的生命周期。未來科技的發(fā)展速度是人們無法預料的，在智能家居建設方面會出現(xiàn)什么樣的成果，是我們所期待的。但是有一點可以肯定，隨著時間的推移，我們的生活條件將會得到進一步的改善，我們的生活質量會更上一層樓。

參考文獻：

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[6]曾宏安.嵌入式Linux c語言開發(fā)[M].北京：

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