基于物联网的智能家居控制系统设计

要 : 物联网是当前应用热点之一 , 已引起广泛关注 。 提出了基于物联 网技术的智 能家居控 制系统实现 方案 , 详细阐
述了软硬件设计过程并给出了软硬件设计框图 、 原理图及部分软件代码 。 关键词 : 物联网 ; 智能家居 ; G PRS; 远程控制 中图分类号 : T N92 34 文献标识码 : A 文章编号 : 1004 373X( 2011) 09 0168 04
Abstract: T he contro l and management of home a ppliances, infor mat ion sy st ems, entertainment sy stems, security sy s tems, lig hting sy st ems, remot e medical monito ring system are realized by means of the available technolog ies o f IOT , PC ( o r PDA , mobile pho nes) , netw or k, info rmat ion, structured cabling, wireless and so on throug h the mo nitor ing center in or ganic co mbinat ion w ith the smar t home contro l system and the r elevant subsystems of smart home. T he realizat ion pro gr am of the smar t home contro l sy stem based o n IO T is g iv en . T he desig n pro cess of so ftwar e and hardwar e is elabor ated. T heir design block diagr ams and schematic diag rams, as w ell as part ial soft war e co des are o ffered. Keywords: IOT ; smart ho me; G PRS; remote contr ol
/ / 写 8880CR A 和 CR B
图6
远程医疗监护系统框图
系统工作时 , 患者可随身携带的远程医疗智能终端 首先实现对患者心电、 血压、 体温进行监测, 当发现可疑 病情时, 通信模块对采集到人体现场参数进行加密、 压 缩处理后 , 以数据流形式通过串行方式 ( RS 232) 连接 到 GP RS 通信模块上 , 并与中国移动基站进行通信 , 基 站 SGSN 再与网 关支持节点 GGSN 进行通信 , GGSN 对分组资料进行相应的处 理并把资料发送到 Int ernet 上, 并且去寻找在 Int er net 上的一个指定 IP 地址的监 护中心, 并接入后台数据库系统。这样, 信息就开始在 移动病人单元和远程移动监护医院工作站之间不断进 行交流, 所有的诊断数据和病人报告电子表格都会被传 送到远程移动监护信息系统存档, 远程移动监护信息系 统存储数据以 供将来 研究、 评 估、 资 源规 划所 用。该 GP RS 远程医疗智能终端的硬件框图如图 7 所示。系 统监护中心由监控平台和信息管理系统、 电子地图、 电 子病历等组成, 系统软件的框图如图 8 所示, 其中电子 病历系统中的病人详细病历界面如图 9 所示。
随着人们生活水平的提高和科技的发展 , 家庭智能 化已成为一种必然趋势而深入千家万户。家庭智能化 即智能化家居 ( Sm art H om e) , 亦称 数字家 园 ( Dig it al Family ) 、 家庭 自动化 ( H ome Aut omat ion) 、 电子家庭 ( E hom e) 、 智能化 住宅 ( Int e1ligent H o me) 、 网络家居 ( Netw o rk H om e) 、 智能屋 ( W ise H ouse, WH ) 、 智能建 筑( Int e1lig ent Building) 等。它是利用计算机、 通信、 网 络、 电力自动化、 信息、 结构化布线、 无线等技术将所有 不同的设备应用和综合功能互连于一体的系统。它以 住宅为平台 , 兼备建筑、 网络家电、 通信、 家电设备自动 化、 远程医疗、 家庭办公、 娱乐等功能 , 集系统、 结构、 服 务、 管理为一体的安全、 便利、 舒适、 节能、 娱乐、 高效、 环 保的居住环境。其从控制层次来分 , 一般由中央控制中 心、 家居智能控制终端、 小区智能控制系统、 家庭网关和 外部网络几部分组成。 1 智能家居系统体系结构 家居系统主要由智能灯光控制、 智能家电控制、 智 能安防报警、 智能娱乐系统、 可视对讲系统、 远程监控系 统、 远程医疗监护系统等组成 , 框图如图 1 所示。 2 2. 1
图 2 灯光及家居设 备控制框图
对于灯光控制, 可以形成不同的灯光情景模式 , 以 营造舒适优雅的环境气氛。为了提高系统的可维护性 及可靠性 , 设计时应使系统具有智能状态回馈功能、 故 障自动报警功能、 软启动功能。系统能自动检查负载状 态, 检查坏灯、 少灯, 保护装置状态等; 也可以根据季节、 天气、 时间、 人员活动 探测等作出智能处理 , 达到节能 目的。 对于其他家电设备及窗帘控制, 与照明控制类似 , 均可采用手动和自动控制两种方式。
图 5 接口电路
170 2. 3 远程医疗系统设计
现代电子技术
vo id wr ite_status( ucha r value) { M T _RS= 1; M T _RW= 0; M T _CK= 0; P1= value; M T _CK= 1; delayN O P( ) ; M T _CK= 0; }
图 8 监护中心系统框图
图 7 远程医疗智能终 端的硬件框图
3 系统部分软件设计 3. 1 电话报警部分程序 电话报警部分程序如下:
M T 8880 写状态函数 RS= 1, RW= 0, 写状态寄存器 图 9 病人详细病历界面
3. 2
防盗报警及远程控制软件 系统开机初始化, 首先进入开机界面, 然后进行参
M T 8880 发码程序 vo id M T _T RA N( ) { M T _CS= 0; delayN O P( ) ; w rite_status( 0x 1d) ; / / 写 8880CRA , CR A= 1101 w rite_status( 0x 10) ; / / 写 8880CRB, CRB= 0000 / / 8880 模式 2 为 T O N E, DT M F, I RQ , BU RST M T _RS= 0; / / 写发送寄存器 M T _RW= 0; M T _CK= 0; / / dis_buf1 [ i] = dis_buf1[ i] & 0x 0f; / / 取数据低 4 位 P1= 0x 0f; M T _CK= 1; / / 发送号码 delayN O P( ) ; M T _CK= 0; delay( 3000) ; / / 调整拨号速率 M T _CS= 1; }
ห้องสมุดไป่ตู้
收稿日期 : 2010 12 07
第9期
曾松伟等: 基于物联网的智能家居控制系统设计
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也可以进行相反操作控制主机模块实 现交互式通信。 系统主框图如图 2 所示, 系统主从模块的程序流程图如 图 3 所示。其中主机相当于网络的服务器, 主要负责整 个系统的协调工作。
片机连接 , 实现单片机对 T C35 模块的控制 , 从而实现 远程控制功能。电路如图 5( b) 所示。
数设置。若直接选择确定则默认原设置, 也可对默认设
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曾松伟等: 基于物联网的智能家居控制系统设计
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置进行重设。设置完成后 , 各传感器开始采集、 处理参 数, 在液晶上显示各参数并通过 GPRS 将数据发送至 用户手机 , 流程图如图 10 所示, 数据短 信收发流程如 图 11所示。
住环境, 帮助人们有效地利用空间、 节约各种能源 , 实现 了对家电、 防盗报警、 环境、 设备等控制 , 实现了远程控 制功能, 与其他系统的一大区别是加入了远程医疗监护 系统。由于物联网的互联体系标准尚未统一 , 各种子系 统较多等原因 , 系统的兼容性和稳定性需要进一步提高 和改进。
Design of Smart Home Control System Based on IOT
Z ENG Song w ei, Z HA N G Y un, QIU Wei qiang
( Schoo l o f Inf ormat io n Engineering, Zhejiang A& F University, L in an 311300, C hina)
2011 年 5 月 1 日 第 34 卷第 9 期
现代电子技术
M odern Electro nics T echnique
M ay 2011 V ol. 34 N o. 9
基于物联网的智能家居控制系统设计
曾松伟, 章 云, 邱伟强
311300) ( 浙江农林大学 信息工程学院 , 浙江 临安 摘
图 1 智能家居系统结构框图
系统主要模块设计 照明及设备控制 智能家居控制系统的总体目标是通过采用计算机、
网络、 自动控制和集成技术建立一个由家庭到小区乃至 整个城市的综合信息服务和管理系统。系统中照明及 设备控制可以通过智能总线开关来控制。本系统主要 采用交互式通信控制方式 , 分为主从机两大模块, 当主 机触发后, 通过 CPU 将信号发送, 进行编码后通 过总 线传输 到从模块 , 进 行解码后 通过 CPU 触 发响应 模 块。因为主机模块与从机模块完全相同, 所以从机模块
参 考 文 献
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图4
入侵检测报警框图及电路
图 3 系 统模块程序流程图
2. 2
智能安防及远程监控系统设计 智能安防系统主要由各种报警传感器 ( 人体红外、
烟感、 可燃气体等) 及其检测、 处理模块组成。入侵检测 报警电路及其他火灾、 燃煤气泄漏报警电路类似 , 其中 入侵检测报警框图及电路如图 4 所示。 图 4 中, DT M F ( 双音多频 ) 收发电路如图 5( a) 所 示, 其核心芯片为 M T 8880, 可接收和发送 DT MF 全部 16 个信号, 具有接收呼叫音和带通滤波功能 , 能和微处 理器直接对接。其自动摘挂机可以通过单片机 I/ O 口 控制一个继电器的开关, 继电器的控制端连接一个电阻 接入电话线两端 , 从而完成模拟摘挂机。 GP RS 通信模块 T C35 模块主要通过串口与单
2011 年第 34 卷
智能家居系统中 , 远程医疗应用应该说还没有引起 广泛关注 , 但实际上它又是今后智能家居发展的一个方 向之一。本系统提出的基于 GPRS 的远程医疗监控系 统由中央控制器、 GP RS 通 信模块、 GPRS 网络、 Int er net 公共网络、 数据服 务器、 医院局域网等 组成。其框 图如图 6 所示。