基于GPRS的無線智能家居系統(tǒng)解決方案

引言

　　隨著網(wǎng)絡技術和通信技術的不斷發(fā)展以及人們對生活要求的不斷提高，實現(xiàn)家庭智能的遠程控制已經成為必然的趨勢。國家建設部住宅產業(yè)化促進中心提出住宅小區(qū)要實現(xiàn)六項智能化要求，其中包括實行安全防范自動化監(jiān)控治理：對住宅的火災、有害氣體的泄漏實行自動警；防盜警系統(tǒng)應安裝紅外或微波等各種類型警探測器；系統(tǒng)應能與計算機安全綜合治理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；計算機系統(tǒng)能對防盜警系統(tǒng)進行集中治理和控制。但由于目前無線通訊技術的不成熟、運行費用高等弊端，智能家居控制器與外網(wǎng)無線通訊技術成為導致市場接受度低的重要因素，而GPRS系統(tǒng)的特點能夠很好的解決該問題。GPRS網(wǎng)絡通信業(yè)務是通訊公司推出的一項數(shù)據(jù)傳輸通信業(yè)務，在GPRS網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內，傳輸距離不受限制，通信費用相對低廉，傳輸速率較快。本文涉及家庭智能系統(tǒng)及GPRS技術相關背景，分析了其各自基本特點和所要實現(xiàn)的基本功能，并在此基礎上提出了基于GPRS無線智能家居系統(tǒng)的總體解決方案。最后總結系統(tǒng)核心GPRS芯片軟硬件實現(xiàn)方法。

系統(tǒng)總體架構

　　網(wǎng)絡應用的普及以及各種信息家電的產生都使得在家庭內部對Internet的訪問不再局限于單個PC，每個家庭都將面臨如何在家庭內部傳送Internet數(shù)據(jù)以及如何將各種家電設備連接起來的問題，基于此，智能家居網(wǎng)絡應運而生。智能家居網(wǎng)絡是信息社會的基本單元。未來的家庭中，各種家電設備將組成一個家庭局域網(wǎng)，并通過智能家居控制器接入互聯(lián)網(wǎng)。智能家居網(wǎng)絡的市場發(fā)展?jié)摿O其可觀，幾家大的廠商Intel、IBM、Microsoft及Sony都早已涉及其中。

　　智能家居網(wǎng)絡指的是在一個家居中建立一個通信網(wǎng)絡，將各種家電設備互相連接起來，實現(xiàn)對所有智能家居網(wǎng)絡上的家電設備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、電視或數(shù)據(jù)等。智能家居網(wǎng)絡的構架包括家庭內部網(wǎng)絡系統(tǒng)、智能家居控制器以及智能家居網(wǎng)絡與外部Internet網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網(wǎng)絡的一個重要組成部分，起到核心的治理、控制和與外部網(wǎng)絡通訊作用。它是通過家庭治理平臺與家居生活有關的各種子系統(tǒng)有機結合的一個系統(tǒng)，也是連接家庭智能內部和外部網(wǎng)絡的物理接口，完成家庭內部同外部通信網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換功能，同時還負責家庭設備的治理和控制。

　　智能家居控制器一方面需要為家庭內部布線提供通訊接口，能夠采集家庭設備的信息，并進行處理，自動控制和調節(jié)；另一方面智能家居控制器作為家庭網(wǎng)關，也為外部提供網(wǎng)絡接口，連通家庭內部網(wǎng)絡和外部Internet網(wǎng)絡，使得用戶可以通過網(wǎng)絡等方式訪問家庭內部網(wǎng)絡，實現(xiàn)監(jiān)視和控制。此外智能家居控制器還應當具備自動警等功能，即當發(fā)現(xiàn)警信號如：有人惡意闖入，溫度超高等，控制器能立即處理并向用戶發(fā)出警信號。

　　智能家居控制器為系統(tǒng)的核心?？刹捎肁RM嵌入式系統(tǒng)設計，能夠自動運行、處理數(shù)據(jù)，通過RS485總線治理和控制各控制終端。并且控制器通過GPRS模塊，實現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡的通訊，使用戶可以通過短信和互聯(lián)網(wǎng)等方式實現(xiàn)家庭系統(tǒng)的遠程控制，同時，控制器還通過鍵盤和顯示屏為用戶提供人機界面，方便用戶實現(xiàn)本地控制?？刂平K端為單片機組成若干小的控制系統(tǒng)控制各家用設備，并通過控制總線將這些小的控制系統(tǒng)組成網(wǎng)絡，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。

智能家居控制器的具體功能包括：

　　家用設備的數(shù)據(jù)采集：采集家用設備包括室內溫度，燈具家電，防盜門等設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經控制器處理后反饋給用戶。

　　本地控制：用戶通過控制器上的鍵盤和顯示屏，對家用設備進行監(jiān)控。

　　遠程控制：遠程用戶可以通過發(fā)送手機短信或通過互聯(lián)網(wǎng)對家庭系統(tǒng)進行控制和查詢。

　　自動警：當控制器檢測到非法闖入或溫度超高等警信號時，及時觸發(fā)室內警裝置，并通過發(fā)送警短信等方式及時通知用戶。

　　溫度查詢：用戶可以通過控制器查詢室內溫度。

　　防盜門密碼設置：用戶可以通過本地或遠程方式修改防盜門的密碼，在門外輸入正確密碼后才可打開門。

　　紅外家電控制：接收用戶命令，通過紅外發(fā)射電路控制電視、空調等紅外可控的家電設備。

　　其它燈具等開關量控制：接收用戶命令控制燈具等開關量設備。

　　智能家居控制器通過GPRS模塊，實現(xiàn)家庭系統(tǒng)與外部網(wǎng)絡的通訊為系統(tǒng)核心部分，解決以前智能家居系統(tǒng)瓶頸的關鍵技術。GPRS的簡稱，是在現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)上新增新GGSN和SGSN節(jié)點發(fā)展出來的一種新的分組數(shù)據(jù)承載業(yè)務。GPRS與現(xiàn)有的GSM系統(tǒng)最根本的區(qū)別是，GPRS是一種分組交換系統(tǒng)，非凡適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶然的大數(shù)據(jù)量傳輸。GPRS網(wǎng)絡傳輸?shù)闹饕獌?yōu)點有：永遠、按流量計費、快速登錄、高速傳輸、覆蓋范圍內不受限制、數(shù)據(jù)傳輸可靠等。

基于ARM及GPRS智能家居控制器的軟硬件實現(xiàn)