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標題: 各種無線通訊技術打造現代智能家居生活 [打印本頁]

作者: qib 時間: 2011-10-8 09:11 標題: 各種無線通訊技術打造現代智能家居生活

隨著網絡技術和通信技術的不斷發展以及人們對生活要求的不斷提高，實現家庭智能控制已經成為必然的趨勢。國家建設部住宅產業化促進中心提出住宅小區要實現六項智能化要求，其中包括實行安全防范自動化監控管理：對住宅的火災、有害氣體的泄漏實行自動報警；防盜報警系統應安裝紅外或微波等各種類型報警探測器；系統應能與計算機安全綜合管理系統聯網；計算機系統能對防盜報警系統進行集中管理和控制。

在智能家居系統中，將無線網絡技術應用于家庭網絡已成為勢不可擋的趨勢。這不僅僅是因為無線網絡可以提供更大的靈活性、流動性，省去花在綜合布線上的費用和精力，而且更因為它符合家庭網絡的通訊特點。隨著無線網絡技術的進一步發展，必將大大促進家庭網絡智能化的進程。

本文介紹的智能家居控制系統采用ARM嵌入式系統設計，利用ZigBee通訊模塊構建智能家居無線網絡系統，跟各個子控制模塊進行通訊。系統通過藍牙接口與手機或PC連接，使用手機作為用戶操控終端。當前手機的功能相當強大，大多數手機已經內置Java虛擬機，利用Java開發工具設計功能非常強大管理軟件，與傳統的鍵盤加液晶屏的人機界面相比，操作更靈活、方便。系統通過藍牙接口，搜索用戶手機，判斷用戶是否在本地，而自動進行布防和設防已及切換到GPRS網絡，進行遠程監控，防止用戶忘記布防而令監控系統失去作用。

1智能家居控制系統設計

1.1系統功能

本文介紹的家居系統具備以下功能。家用設備的數據采集：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數據，經控制器處理后反饋給用戶。本地控制：用戶通過人機界面，對家用設備進行監控。遠程控制：遠程用戶可以通過發送手機短信或通過互聯網對家庭系統進行控制和查詢。自動報警：當控制器檢測到非法闖入或溫度超高等報警信號時，及時觸發室內報警裝置，并通過發送報警短信等方式及時通知用戶。門禁系統：手機內置藍牙模塊都具有全球唯一識別碼，利用它識別用戶身份。用戶再不需記密碼，或帶其他的IC卡。家電控制：接收用戶命令，通過紅外發射電路控制電視、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。

1.2系統總體結構

本控制系統分兩部分：主控制器，各控制終端。系統框圖如圖1所示：

主控制器相當于家庭網關，由GPRS、藍牙、ZigBee通訊模塊構成。負責接收各控制終端的數據，經處理后傳給用戶手機，同時接收用戶手機發出的指令，經解析后分發到各個控制終端。

1.3主控制器的硬件設計

主控制器的CPU采用NXP微控制器LPC2378，它使用了一個高性能的32位ARM7內核，可以在高達72MHz的頻率下操作。LPC2378含有高達512KB的片內Flash和58KB的片內SRAM存儲器，而且有4個16C550UART（1個帶有IrDA）、3個I2C總線接口、3個SPI/SSP接口和1個I2S接口。多個串行通信接口增強了設計的靈活性，提供了更大的緩沖區，并且具有更高的處理能力。

GPRS通信模塊采用西門子公司的無線數據傳輸模塊MC35i，支持數據、短信、語音和傳真業務。MC35i是新一代GSM/GPRS雙模模塊，完全兼容上一代的MC35、TC35i；采用緊湊型設計，為用戶提供了簡單、內嵌式的無線GPRS連接。

MC35i的GPRS永久在線功能提供了最快的數據傳輸速率。

ZigBee無線網絡通信模塊采用赫利訊的IP_Link1270模塊。ZigBee（IEEE802.15.4）技術是最近發展起來的一種近距離、低功耗、低數據率、低成本的雙向短距離無線通信技術，被業界認為是最能應用在工控場合的無線方式。

藍牙模塊采用Ericsson公司的ROK101007/1,該藍牙模塊集成度高，功耗小，完全兼容藍牙協議V1.1，可嵌入任何需要藍牙功能的設備中。該模塊包括基帶控制器，無線收發器，閃存等部件，可提供高至HCI（主機控制接口）層的功能。此外，該模塊還提供有USB、UART和PCM接口，因而能方便地與主機（host）進行通信，另外，該模塊還同時支持藍牙語音和數據傳輸，且其輸出功率能滿足藍牙2級操作的要求。
1.4主控制器的嵌入式軟件設計

家庭智能主控制器軟件是對遠程和本地通訊協議的解析執行及實時控制整個系統有序工作。主要部分包括對各個控制終端的數據采集，經處理分析后，提供給用戶查詢。并且實時監測各模塊的報警信息，實施聯動控制。軟件通過藍牙接口，定時搜索用戶手機，判斷用戶是否在本地，而自動進行布防和設防已及切換到GPRS網絡，以便及時通知用戶系統信息。

1.5基于手機的控制終端軟件設計

目前大部分手機已經內嵌Java虛擬機，支持Java程序開發。手機所以非常適合作為家居系統的控制終端。本軟件采用SUN公司提供的通用的開發包J2MEWirelessToolKit2.2。本軟件主要部分包括要是顯示系統的各種信息，包括溫度數據、各電器、照明設備的使用狀態、各種報警信息。設置系統各種參數，如定時開關電器、防盜報警的設防和撤防、消防報警聯動。

發指令控制各種電器、照明設備。

1.6控制終端設計

控制終端需要根據家居裝修布局的情況來具體設計。控制終端的功能要求比較單一，安裝比較分散。如家庭電器/照明控制、煤氣/煙霧探測、防盜報警等。因此采用無線通訊可以大大節省精力和費用。控制終端一般需要實現脈沖量數據采集，可采集水、電、氣三表數據；安防傳感器開關量數據采集，可進行設防/撤防報警、安防報警（紅外幕簾、門磁、窗磁、玻璃破碎等）；模擬量數據采集；模擬量數據輸出；繼電器觸點輸出；CPU可以采用通用8位的單片機即可，根據具體控制要求靈活配置。而ZigBee通訊接口模塊則統一使用赫立訊公司的IP_Linkl270。

2結語

本文介紹智能家居控制系統使用多種先進的無線通訊技術：ZigBee、藍牙和GPRS。主要是充分考慮家庭內部的特點，提供更大的靈活性、擴展性，省去花在綜合布線上的費用和精力。使用手機作為的操作終端，是本系統的一大特色。用戶只需用手機就可以隨時隨地監控整個系統。利用手機的強大功能，系統可以增加更多人性化的設計，應用前景廣闊。

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