基于GSM智能家居远程控制设计

摘要基于GSM智能家居远程控制设计摘要现在人们的家居生活大部分是传统家居模式，不具备远距离监控和控制的功能，如果家里没人却发生火灾险情、盗贼入侵等事件，传统的家居方式是难以实时掌握情况的。本文研究设计了一个基于GSM智能家居远程控制系统，该控制系统可根据家里的烟雾浓度、温度高低、是否存在非法入侵等变化判断家里是否有险情，实时通过短信将家里情况发送至主人预先设定的手机号码中。并且可通过手机发送短信的方式来远程控制门禁，远程抄表等。基于GSM智能家居远程控制系统运用了SIM卡特性、SIM900A模块、GSM模块、煤气泄漏模块、温度检测模块、烟雾检测模块、短信模块、热释电红外传感器、门禁电磁锁电路等。研究设计的智能家居远程控制系统具有火警检测报警、家庭防盗报警、远程控制门禁和远程抄表的功能。系统具有操作简单、性能稳定、实时监控、远程控制等特点。关键词：智能家居；火警检测；家庭防盗；控制门禁论文类型：理论研究目录目录TOC\o"1-3"\h\u94581绪论 绪论1.1研究背景及意义21世纪作为一个信息化的时代，互联网技术的不断发展促进人们文明的不断革新，科技水平不断提高的同时，人们的生活水平也在不断的提高，从而使得智能家居这个新兴的产业逐渐并渗透到人们的生活中。家电是人们家居生活中不可缺少的一部分，它在提高人们生活水平、改善人们室内生活环境起到重要作用。现在很多家电制造商在朝着更方便、更舒适和更人性化方向发展，这种发展趋势也正是人类社会发展到一定时期的必然结果。智能家居是一个强大且完善的系统，并融合了计算机技术、网络通信技术、信息技术电力自动化技术、结构化布线以及无线通信技术等先进的技术。智能家居的实现平台就是以房屋住宅为基础，与此同时，智能家居还能给家用电器连接网络，实现操作的自动化管理，也能够实现家电的通信功能，将医疗、办公、娱乐汇集在一起，从而实现一个舒适、便利以及高科技的生活环境。智能家居也实现了家庭中的音频器件设备、视频器件设备、照明设备、窗帘控制、空调控制以及安全防护系统共同结合在一起，利用编程的性能实现家居环境的监控，还设置定时的功能。这种高科技的家居生活环境和传统的家居环境比较来看，人民的居住生活有了更大的便利性与舒适性。智能家居控制系统的研究结合了很多种新型的技术，并且，智能家居系统更加关键的一点体现在控制功能，利用现在被大多数科技人员已掌握的计算机技术，网络通信系统、网络布线技术将其糅合，使之成为融合在家居控制中的多个子系统，并使其智能的结合在一起。1.2国内外研究现状很早之前，关于智能家居的概念已经被提及，但是具体的房屋中没有实现并体现智能家居的概念，上世纪80年代，美国联合科技公司实现了信息化智能家居设计，即康涅狄格州哈特佛市的城市居住建筑，由此产生了第一栋“智能型建筑”，在此之后，打开了智能家居研究的大门，世界各国纷纷开始着手研究智能家居技术。其实，真正意义上的智能家居应当数比尔﹒盖茨的房子。比尔﹒盖茨撰写的“未来之路”一书中，介绍其房屋的设计由硅片和软件建设而成，随着新技术的不断发展，也会不断融入新科技新技术。随后，经历了长达七年时间的建设，于1997年完成了比尔盖茨的房屋。其房屋建设就是遵循智能家居的理念进而实现的，内部不仅设置了高速上网的网线，并且通过计算机控制大门、窗户以及灯光、电器的使用，并专门设计一个性能极高的服务器控制系统的后台。1.3研究的主要内容本文的重点工作是研究以GSM为基础的家庭远程监控系统，具体实现了远程监控和控制功能，系统采用GSM的短信息技术实现了无线通信技术，用户能够及时获取关于家庭的消防信息、防盗信息以及门禁信息、报警信息。因为，移动通信新技术的应用十分成熟，其设计的覆盖面广泛，本次设计的以GSM技术为基础的智能家居远程监控系统不仅高效便利，其性价比也很高。2智能家居远程控制系统发展现状2.1智能家居发展背景智能家居在中国的发展已经有了数十年时间，由一开始的想象，到如今真正的实现，这个过程经历漫长的探索和发展。智能家居的研究重点对象就是房屋，在互联网的大浪潮之下，将家用电器连接到一起。利用网络传输技术、远程控制器、SIM卡特性、单片机等，构建高效舒适的住宅环境，并远程管理房屋住宅内的家庭事务，实现便利、方便的家居生活。在物联网技术不断发展的过程中，带动了智能家居的发展，智能家居也是一种物联化的一种形式。通过应用物联网技术将家庭中的电器连接在一起，进而实现了智能家居的概念。其中音频设备、视频设备、灯光照明系统、窗帘开合控制、空调开关控制、数字家庭影院系统、安全防护系统、家庭影音服务器，甚至影柜系统、网络家用电器均属于智能家居的组成部分。智能家居能够运用家用电器的启动功能以及关闭功能，实现控制灯光、电话以及房屋报警、监控房屋周边情况、控制暖通、转发红外、定时等功能。智能家居与生活家居相比来看，智能家居不仅能够日常居住，还能够实现网络通信功能，家电以及电器的自动化，还能够节约众多的费用。2.2智能家居发展现状可能还存在大量的人们认为智能家居离我们的生活好像相距十万八千里，只是出现在高科技相关的展览会，但是在实际社会生活中，智能家居从小物件逐渐走入到人们的生活中，越来越多的家庭开始使用智能化家居产品。甚至有家庭设计了一套智能家居系统，一般会包括安全防护、音频视频设备、灯光等几部分子系统，目前，消费者们已经可以接受智能家居系统所需的价格，并且，智能家居设计提供个性化设置，用户可以根据个人的喜好进行系统的安装，包括不同的安装方式以及设计方式。目前，经过调查，在智能家居的市场中，人们更加看重的是家庭安防系统，人们对其的认可程度以及接受程度也是极高的，当然，一套完整的智能安防系统不仅仅包括防盗报警系统，还包括对家居进行视频监控。90%以上的消费者，比较重视厨房模块的安全预防和防范，还包括房屋周围环境的防范系统，一般情况下，四个路灯组成了房屋建筑周围的防范系统。这些路灯在外表上类似于普通的路灯，但是设计了监控功能，其原理是运用红外线技术，识别物体以此实现警报功能，关于厨房警报系统主要功能就是自动检测厨房的煤气，如果检测到的煤气浓度超过设置的指标，警报系统就会发出了警报，随后，系统会采取相应的措施，将煤气的阀门进行关闭。智能家居的发展在我国已经不是概念了解的阶段，虽然其发展如火如荼，但是因为其作为新类型产业，真正做到使用性普及，多个消费者调查发现，仅仅听说过智能家居。目前，我国智能家居产业是出于概念未形成消费理念的阶段，因此，仍然需要对智能家居进行大规模的推广促进，逐步落实，挖掘潜在的消费用户，虽然，智能家居发展仍然存在很多困难，但是不难发现，智能家居的行业发展前景十分良好，仍然值得期待。正是因为智能家居行业展现出的发展潜力，其智能家居的技术研究受到了很多企业的重视，对其产品的研发成果层出不穷，尤其是客户需求趋势变化和企业发展境况的深入研究，伴随着物联网技术的不断发展，到2020年，有相关的预测说明，关于智能家居产业的投资将会达到620亿元，其中，中国家居市场规模将达到1396亿元。近年来，中国已经出现了很多智能家居的品牌以及产品，也向智能家居前沿品牌进军，值得期待。3智能家居网络3.1智能家居网络构成3.1.1智能家居网络控制平台所谓的智能家居就是在房屋这个基础之上展开实施智能设备的一个平台，融合房子建筑本身的设计，对家庭中的网络通信以及电器实现智能化，运用计算机高科技技术做到控制家庭电器，实现自动化的管理，其中，包括智能化的远程监控系统、智能化的家用电器以及智能影音、防盗系统、灯光系统等、还有智能门禁、智能清洁等。智能家居的核心在于一体化控制，其基础是物联网。智能家居的核心部分是智能家居网络主控制平台，房屋用户可以通过手机短信的命令操作方式，对智能家居电器实现简单的基本控制，达到用户的需求。通过智能家居家庭总网络控制系统，能够有效的连接系统的各个子模块，以此建设一个完整的智能家居管理平台。3.1.2智能家居控制系统智能家居控制系统中最重要的模块就是控制智能家居的网络平台，它是实现智能化家居控制的根基。总体上来说，各个部分的子控制系统比较灵活，可以根据需要，增加或减少子控制系统，并且通过手机短信的接收和发送命令的方式，进行远程控制。智能家居控制系统主要控制家用电器开关，如：冰箱，电视，空调，微波炉等常用电器，以及可运用于安防报警。伴随着计算机技术以及智能通信技术的不断发展，网络技术在近年来持续发展，以GSM网络通信系统为基础通信技术成本不高，智能家居控制系统成为越来越多的人们追求智能家居控制系统的捷径。由于人们生活水平不断提高，远程操作系统也越来越受到人们倾心。然而，目前人们使用的操控系统，无论是从成本、寿命、稳定性、便捷性以及维护的难易程度方面，几乎都不能使人们完全满意。GSM网络通信技术的出现大幅度的提升了智能家居控制系统的完善程度。3.2智能家居网络信号传输介质网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，智能家居网络通信形式种类繁多，可以采用不同的传输介质来传输网络通信信号，大体上，有线传输介质可用电话线、电力线、双绞线或同轴电缆，甚至可通过无线方式进行传输。具体如下：1.电话线：电话线的优势电路结构简单，应用极其便利，还具有很高的安全稳定特性，十分适合大范围的推广和宣传，并且，近年来电话线硬件的传输速率提升幅度很大，由此能够充分说明，电话线应用以及发展的现状极好，并且呈现一个急速上升的状态，在美国地区，已经具有很成熟的产品问世。2.电力线：全世界中每个国家的电力部门以及通信部门、网络技术部门以及其他相关产业部门将通信技术作为一个研究的重点，把电力线当做传输信号的介质以此实现通信的功能。一般情况下，按照电网的电压给电力线划分等级，正常情况下分为三种方式分别是35kV以上的高压电力线通信方式、在1kV～35kV区间之内的中压电力线通信方式、kV以下，380V/220V的低压电力线通信方式。但是，从所使用的载波信号频率、频带宽度和数据传输速率角度来划分，而且低压电力线通信技术有两个分支，即窄带电力线通信技术与宽带电力线通信技术。现在大部分家用电器设备都离不开电源的存在才能运行操作，因此，利用家中的电力线完成智能家居控制系统网络方案方便而且经济便宜。3.双绞线：双绞线的组成构造是由绝缘的保护层构成，类似一种传输媒介，常常运用子啊综合分布式的工程应用中。选择两根密度值特定的绝缘铜导线，相互缠绕在一起，这样情况下，一根导线上电波就会被另外一根冲击和抵消，就实现两个导线之间电波互相融合抵消，从而进一步降低了信号所带来的干扰大小。但是，还存在其他类型的传输介质，对比来看，在信道宽度以及传输距离、传输速率指标特性方面，双绞线自身受到限制，但是双绞线拥有通信可靠性和总线接口相对简单等优点，且价格低廉，因此仍然受到广泛消费者的大量使用。4.无线方式：人们在生活中以及工作中，已经普遍在运用无线通信技术，其中，手机、无线电话等均属于无线通信技术，手机作为一个典型的例子，完全融合渗透到人们的生活中，并且4G、蓝牙、WLAN、宽带卫星系统、数字电视等应用技术的发展十分流行，占据很大的市场份额。运用GSM网络作为无线智能家居系统中的信息传输媒介，这是一种行之有效的方法，因此本文设计的智能家居远程控制系统以GSM网络的短信服务为载体，合理应用GSM短信的应用，以此远程获取家居设备的信息，并实现控制家居设备的目的。4智能家居远程技术介绍4.1智能家居远程控制器结构本文所设计的智能家居远程监控系统组成部分如下所述：例如CPU模块、短信收发模块、LCD显示模块、电源模块、时钟模块、驱动模块、键盘模块、无线收发模块、检测模块等，示意图如图3.1所示。手机手机GSMGSM烟雾传感器CO传感器门禁系统LCD显示时钟模块烟雾传感器CO传感器门禁系统LCD显示时钟模块……..……..ATMEGA128检测模块短信收发模块ATMEGA128检测模块短信收发模块接口驱动电源模块接口驱动电源模块空调热水器空调热水器无线遥控键盘模块无线遥控键盘模块图4.1智能家居远程控制器结构4.2智能家居远程控制器工作原理用户实现查询功能或者控制功能，首先运用手机的短信通信功能，向GSM短息服务端发送请求指令，GSM短信接收端将接收的信息，通过CPU处理，基本过程是由串口先将指令放入系统内存设备中，CPU对用户指令进行全面的分析以及处理，从而将处理的结果通过具体响应操作实现，即开通操作实施以及关闭操作实施，以上所述就是用户远程控制家电的基本原理。CPU部件会在设定好的时间段内检查测试CO传感器、烟感传感器、门禁系统的信号，如果发现家庭中有火灾情况、或者检测煤气泄漏情况，系统自动将家庭的电源关闭，让蜂鸣器发出警报，并且向事先设置好的指定手机号码发送报警短信，由此实现了远程监视家庭家居的功能，在人性化方面还有提升的空间，用户在家里不用手动关闭家庭电源，可以通过遥控器控制等实现，在键盘上设置授权的手机号码以及权限、其他系统时间的设置等信息。LCD主要功能就是显示各个电器状态以及传感器的状态。4.3本章小结简单来说，智能家居远程控制是指离家之后在异地环境下对家庭的控制，因为GSM网络技术实现了全国范围内的网络连接和漫游功能，不需要用户另外组网设置，因为GSM自身的网络能力，实现覆盖的网络范围及其广泛，GSM短信息系统性能稳定还可进行双向数据传输，因此，智能家居控制系统选用GSM的短消息控制方式。网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，智能家居网络通信形式种类多种多样，可以采用不同的传输介质来传输网络通信信号。大体上，有线传输介质有电话线、电力线、双绞线或同轴电缆，甚至可通过无线方式进行传输。结论从对智能家居系统有了初步的概念到对智能家居系统各部分有了初步的设计，以及最后的联机设想，本系统以GSM网络通信技术为基础，借助SIM900A模块，运用SIM卡的各种特性，让传统的家居生活变得智能。基于GSM技术的家庭远程监控系统，运用GSM短信息技术进行无线通信功能，由此进一步远程控制智能家居设备，也能够获取家庭消防、防盗、门禁、等探测器的报警信息，让家居生活变得方便、安全。致谢致谢毕业设计完成了，在这个过程中我学到了很多东西。首先我要感谢我的导师，他在我完成论文的过程中，给予了我很大的帮助。在论文刚开始的时候，对于查阅文献资料处于迷茫的状态，后来通过老师的指点，深入理解了本次论文的重点及目的，让我对本次论文有了自己明确的构思与想法，因此论文才能够顺利的完成。同时也要感谢和我一起学习、交流的所有同学，我在写毕业论文的时候遇到的问题与他们进行交流，一起讨论，得以解决。只有在这种大家都努力的气氛下，我的毕业论文才能顺利进行。衷心感谢所有关心我的人！参考文献参考文献杨利平．基于网络技术的远程智能家居系统[J].仪器仪表学报，2009(10):19-32.沙占友．集成化智能传感器原理与应用[M].北京：电子工业出版社．2004.刘松，赵忠，孙学磊，等．远程家庭智能监控系统设计[M].北京：高等教育出版社，2009:98-106.宋文绪.传感器与检测技术.高等教育出版社，2004《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)》，2005刘龙．智能建筑中的综合布线系统．重庆电子工程职业学院学报2009,(04):113-115黄梅．基于GSM网络远程控制的智能家居系统．《价值工程》2014,(19):215-216宋绍剑，方鹏，黄如叠，薛春伟．一种基于SMS的智能家居远程监控系统．《自动化技术与应用》2009,(09):69-72李博．基于GSM技术的智能家居远程监控系统的设计．《电子世界》2013,(03):137-139季晨雪，郑小倩．基于单片机的安全报警器设计．《山西电子技术》2014,(01):43-44赵卉．基于GSM网络的新型门禁控制系统设计．《中国科技信息》2010,(19):72-72李世军，贾兆航，何乐生，张西洋，陈玲．GSMGPRS在无线抄表系统中的应用与比较．《电子设计工程》2011,(01):79-82周海波．基于