張鳳君　曲艷波

摘 要：本文提出了一種基于GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的智能家居的開發(fā)方案。本方案主要涉及了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的相關(guān)知識(shí)。在實(shí)時(shí)通信方面采用GPRS技術(shù)和高頻無線傳輸技術(shù)；在保障系統(tǒng)的安全性和可控性方面采用了指紋識(shí)別技術(shù)和語(yǔ)音解碼技術(shù)。文中從總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)三個(gè)方面論述該方案，并且在實(shí)際的智能家居平臺(tái)的搭建與測(cè)試過程中，檢驗(yàn)了該方案的可行性。

關(guān)鍵詞：GPRS技術(shù)；智能家居；計(jì)算機(jī)技術(shù)

1 引言

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，人們開始步入“智能時(shí)代”。在“智能時(shí)代”里，家居的智能化是一個(gè)不可阻擋進(jìn)程。智能家居作為時(shí)代趨勢(shì)的一個(gè)縮影正在迅速的發(fā)展，并且對(duì)人們的生活產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。智能家居以住宅為平臺(tái)，兼?zhèn)浣ㄖO(shè)備網(wǎng)絡(luò)通信、信息家電和設(shè)備自動(dòng)化，集系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)、管理、服務(wù)為一體的高效舒適安全便利環(huán)保的居住環(huán)境。

1984年在美國(guó)出現(xiàn)了世界上第一幢智能使建筑，隨后在北美，西歐和東南亞等一些地區(qū)，各種各樣的智能家居開發(fā)方案相繼問世，并且投入實(shí)踐應(yīng)用。我國(guó)于上個(gè)世紀(jì)90年代開始智能家居的研究。本文從總體設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)入手闡述基于GPRS技術(shù)的智能家居開發(fā)方案。

2 總體設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為傳感模塊，控制模塊，被控制對(duì)象以及用戶四個(gè)部分。傳感模塊，控制模塊以及被控對(duì)象之間通過高頻無線傳輸技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。控制模塊和用戶之間通過GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

智能家居系統(tǒng)具有如下功能：

用戶進(jìn)入智能家居控制系統(tǒng)，要進(jìn)行用戶指紋、用戶預(yù)設(shè)問題和用戶密碼的驗(yàn)證以保證系統(tǒng)的安全性。

系統(tǒng)可以接收用戶語(yǔ)音命令和遠(yuǎn)程的信息指令，并執(zhí)行用戶指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)居家的控制。

系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)全方位的檢測(cè)居室內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)，包括：溫度，濕度，光線強(qiáng)度，空氣中可燃?xì)怏w以及煙霧的濃度，家電的工作狀態(tài)和門窗關(guān)閉情況等。并且能夠?qū)z測(cè)的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的處理。

系統(tǒng)工作于安防模式下，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)居室內(nèi)的人員存在狀態(tài)，若存在，則立即啟用攝像裝置對(duì)人物拍照，并且向用戶發(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(bào)警。

3 硬件設(shè)計(jì)

該智能家居系統(tǒng)采用以ARM為核心的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)。各個(gè)傳感器和中央處理器以及被控家電之間采用無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，用戶手機(jī)和中央處理器之間應(yīng)用GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)通信。具體關(guān)系如圖2所示：

各類傳感器檢測(cè)外部信息，由高頻無線傳輸器傳送給中心處理器，中心處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，再將控制命令經(jīng)由高頻無線傳輸器傳送至家電控制模塊，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)。同時(shí)用戶可以通過手機(jī)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。安全防護(hù)模塊中包括指紋識(shí)別和報(bào)警器兩大部分，指紋識(shí)別用來驗(yàn)證用戶身份，報(bào)警器負(fù)責(zé)在相應(yīng)的情況下報(bào)警。

GPRS技術(shù)是該智能家居系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的一個(gè)重要技術(shù)支柱，它是直接面向用戶的，這就對(duì)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提出了很高的要求。在保障安全性方面，主要做的工作是防御來自于系統(tǒng)內(nèi)外的破壞，這里采取了包括信道加密，信源加密等在內(nèi)的防護(hù)措施。穩(wěn)定性則是指無間斷運(yùn)行。

4 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)要根據(jù)硬件的使用情況進(jìn)行，由于開發(fā)平臺(tái)的系統(tǒng)是ARM-LINUX系統(tǒng)，該系統(tǒng)支持很多的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這就對(duì)智能家居系統(tǒng)功能的穩(wěn)定和實(shí)時(shí)性提供了保障。在本方案中我們應(yīng)用了TCP/IP協(xié)議。GPRS技術(shù)和高頻無線通信技術(shù)是該系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過程中的兩大主要組成部分。其中高頻無線通信技術(shù)相對(duì)應(yīng)用廣泛，相關(guān)知識(shí)普及程度高，本文將不做重點(diǎn)論述。以下將對(duì)GPRS技術(shù)做重點(diǎn)論述。

在短信命令發(fā)送之前，首先要考慮編碼切換問題。在LINUX系統(tǒng)中，中文字符采用GB-2312存儲(chǔ)模式。但是GPRS傳輸數(shù)據(jù)是要以16位的PDU格式進(jìn)行編碼，為此我們使用了函數(shù)（icnov）實(shí)現(xiàn)了GB-2312編碼格式向16位的PDU編碼格式的轉(zhuǎn)換。在編碼完畢之后，便可以開始發(fā)送信息。在發(fā)送過程中，要進(jìn)行如下幾步操作：

等待MC35模塊接受到AT指令后的OK響應(yīng)。

通過AT和CSCA設(shè)置短信中心號(hào)碼及格式然后發(fā)送AT+CMCS=

“電話號(hào)碼”，得到提示符。

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(jì)流程如圖3所示：

5 結(jié)語(yǔ)

本文所介紹的基于GPRS技術(shù)遠(yuǎn)程控制的智能家居的開發(fā)方案，在智能家居開發(fā)模型的搭建和測(cè)試過程中等到了檢驗(yàn)，最終驗(yàn)證了該方案的可行性。

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