嵌入式智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳強(qiáng)（安康學(xué)院科研處，陜西　安康　725000）

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嵌入式智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

陳強(qiáng)
（安康學(xué)院科研處，陜西安康725000）

設(shè)計實現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的嵌入式智能家居遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)以ARM9的S3C2440為核心處理器，外部擴(kuò)展SIM300 GPRS無線傳輸模塊及網(wǎng)絡(luò)接口，通過攝像頭、溫濕度傳感器模塊、紅外感應(yīng)模塊、LED等對家居環(huán)境進(jìn)行實時監(jiān)控。系統(tǒng)整個實時監(jiān)控的主要作用平臺是Boa服務(wù)器，為整個系統(tǒng)提供一個可靠、穩(wěn)定的監(jiān)控系統(tǒng)。通過測試，系統(tǒng)中的LED、GPRS、溫濕度模塊和攝像頭模塊能夠在Boa服務(wù)器的協(xié)調(diào)下有效地運行，基本實現(xiàn)了基于Boa服務(wù)器與GPRS的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)。

監(jiān)控系統(tǒng)；智能家居；嵌入式；Boa服務(wù)器

智能家居控制系統(tǒng)是對家居環(huán)境進(jìn)行智能控制的過程［1］。該系統(tǒng)使用當(dāng)前先進(jìn)的計算機(jī)控制技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、綜合布局布線技術(shù)，把與家居環(huán)境或者日常生活相關(guān)的子系統(tǒng)有效地結(jié)合起來，經(jīng)過協(xié)調(diào)管理使人們的家居生活更加舒適、安全、便捷。與傳統(tǒng)家居生活相比，智能家居系統(tǒng)在擁有傳統(tǒng)居住功能的基礎(chǔ)上，更加注重家庭生活的舒適安全、高品位。

計算機(jī)與無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的智能家居系統(tǒng)，使人們的日常生活有了不一樣的感受。當(dāng)今，依賴手機(jī)或互聯(lián)網(wǎng)，人們可以隨時隨地來監(jiān)控自己的家居環(huán)境狀況，使人們的日常家居生活有了很大改變。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，家居環(huán)境的智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化必將成為未來家居設(shè)計裝飾的發(fā)展趨勢［2-3］。

1　系統(tǒng)設(shè)計分析

在整個系統(tǒng)的設(shè)計過程中，系統(tǒng)方案的確定是整個系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的一個環(huán)節(jié)，整個系統(tǒng)的整體性能和實施細(xì)節(jié)都依賴于系統(tǒng)方案。該設(shè)計屬于嵌入式應(yīng)用設(shè)計，系統(tǒng)設(shè)計的大致方法如下：首先根據(jù)系統(tǒng)的整體要求確定系統(tǒng)類型，在確定系統(tǒng)方案時必須考慮系統(tǒng)器件選型，器件的選擇在整個系統(tǒng)方案設(shè)計過程中至關(guān)重要，合理的器件選型直接關(guān)乎設(shè)置參數(shù)精確度和系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性。整個參數(shù)的設(shè)置過程還需要考慮以下幾點：I/O口是串行操作還是并行操作；各個模塊間數(shù)據(jù)交互的傳輸方式、速率以及整個系統(tǒng)信息的提示方式等。

2　系統(tǒng)硬件設(shè)計方案

該系統(tǒng)主要使用S3C2440作為主控器件，輔助以LED、GPRS、溫濕度傳感器、人體紅外感應(yīng)及USB攝像頭等來模擬智能家居系統(tǒng)，在整體器件選型和參數(shù)設(shè)置上充分考慮了整體系統(tǒng)的低功耗、高精度、易控制和可擴(kuò)展性［4-6］。該設(shè)計系統(tǒng)硬件框圖如圖1所示。

圖1　系統(tǒng)硬件框圖

3　統(tǒng)軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)軟件實現(xiàn)的主要功能有GPRS通信控制和遠(yuǎn)程控制的配置。

3.1GPRS通信程序?qū)崿F(xiàn)

GPRS模塊的通信控制通過AT指令集來實現(xiàn)通信功能。SIM300可設(shè)置的 AT命令包括 GSM07.05、GSM07.07、ITU-T介紹的AT命令［7-8］。此外，SIM300還支持SIM公司擴(kuò)展的AT命令。

3.2遠(yuǎn)程控制程序?qū)崿F(xiàn)

首先，從UART串口端接收數(shù)據(jù)包，在分析數(shù)據(jù)包中內(nèi)容的基礎(chǔ)上，把信息內(nèi)容存入buffer中，以備后續(xù)控制部分使用該內(nèi)容。

其次，依據(jù)提取的短信內(nèi)容和通過內(nèi)容來對相關(guān)資源進(jìn)行控制。由于該段代碼需要實時刷新，故在定義變量時不要被每次改變的信息定義為靜態(tài)變量，且注意在將控制狀態(tài)寫入UART時應(yīng)先打開串口驅(qū)動，在每次用過串口后應(yīng)將其關(guān)閉，以免影響下次使用時的數(shù)據(jù)信息。

4　智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)

該智能家居遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計主要分為Web頁面設(shè)計和CGI程序設(shè)計，其中Web頁面主要由功能選擇和系統(tǒng)控制兩部分功能組成；而CGI程序通過Web服務(wù)器，響應(yīng)用戶請求，執(zhí)行相應(yīng)的操作以完成家居環(huán)境監(jiān)控任務(wù)。

該系統(tǒng)CGI程序的主要功能有：①響應(yīng)用戶查詢，包括環(huán)境溫濕度、視頻監(jiān)控的狀態(tài)，以頁面的形式給用戶提供實時的家居現(xiàn)場信息；②接受用戶控制請求后，通過控制子程序來實現(xiàn)相應(yīng)的控制動作［8-9］。

5　結(jié)語

該設(shè)計在基于家居智能化要求的基礎(chǔ)上，提出了以ARM9的S3C2440為核心處理器，外部擴(kuò)展SIM300 GPRS無線傳輸模塊及網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計方案，GPRS模塊根據(jù)AT指令集完成接收報警短信，并且保證實時對家居環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，而Boa服務(wù)器實現(xiàn)了基于CGI接口的經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的家居監(jiān)控功能。該系統(tǒng)具有低成本、高可靠性和良好的可擴(kuò)展性等特點，符合未來家居的信息化、智能化要求。

［1］楊士元.掀開智能家居的面紗［J］.中國計算機(jī)用戶，2002（33）：123-126.

［2］秦勃，王琳，邵峰晶，等.無線嵌入式智能家居環(huán)境網(wǎng)關(guān)［J］.計算機(jī)應(yīng)用研究，2006（6）：239-241.

［3］李東曉.分布式監(jiān)測診斷系統(tǒng)總體設(shè)計思想的研究［J］.供工礦自動化，2007，（2）：4-7.

［4］王聰，王鵬.基于BOA與GPRS的智能家居監(jiān)控系統(tǒng)［J］.吉林化工學(xué)院，2011（9）：80-83.

［5］施自華，伍臣周.基于GSM的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.三明學(xué)院報，2010（4）：341-344.

［6］彭輝.基于GPRS的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.綿陽師范學(xué)院學(xué)報，2009（11）：84-87.

［7］譚波.基于GPRS的智能監(jiān)控系統(tǒng)的研究［J］.微計算機(jī)信息，2009（3）：70-71.

［8］施文灶，王平，黃晞，等.嵌入式智能家庭網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計［J］.計算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2010（10）：47-50.

［9］宋文輝，余楚中.嵌入式智能客房控制終端的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代建筑電氣，2010（1）：9-12.

Design and Implementation of Embedded Inteligent Home Romote Monitoring System

Chen Qiang
（Department of Science and Technology，Ankang University，Ankang Shanxi 725000）

Romote control and system management of intelligent home facility based on Internet was designed and implemented，S3C2440 was used as the core processor and SIM300 GPRS and network interface was used as the external expansion interface.The scene was monitored by the cameras，temperature and humidity sensors，infrared induction and LED module.The Boa server，which could provide a dependable and stable service，was regarded as the control center of the scene monitor.The test showed that the LED，GPRS，temperature and humidity sensors，and camera module could work collaborated by the Boa web server.The monitoring system of smart house based on the Boa server and the GPRS was implemented. Keywords:monitoring system；smart house；embedded；boa server

TP277

A

1003-5168（2016）04-0043-02

2016-03-06

安康學(xué)院2013年國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（201311397005）；安康學(xué)院2013年校級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（2013aku015）。

陳強(qiáng)（1983-），男，本科，實習(xí)研究員，研究方向：計算機(jī)系統(tǒng)集成。