摘要：本文在充分分析國內(nèi)外智能家居報警系統(tǒng)的基礎上，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的優(yōu)勢和特點，指出基于網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)的智能家居報警系統(tǒng)是當前智能家居報警的發(fā)展趨勢。論文從實用性出發(fā)，在充分考慮智能家居報警系統(tǒng)應具有功能的基礎上給出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居報警系統(tǒng)的解決方案。通過本文初步實現(xiàn)了智能家居報警終端和遠程終端（用戶手機）之間的雙向數(shù)據(jù)通信；實時防盜、防火和防煤氣泄露報警；自動開啟攝像系統(tǒng)進行攝像，并將圖片傳送到連接Internet網(wǎng)的終端計算機或手機等功能。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)GPRS AT TCP/IP 報警
近年在我國，高科技和信息技術正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進而走進家庭�，F(xiàn)代社會的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，作為一個理想的目標來追求。隨著無線通信技術的日益成熟，其在工業(yè)上的應用也日益廣泛。尤其是GPRS技術的出現(xiàn)和成熟，通信網(wǎng)絡的日益完善，無線通訊穩(wěn)定性的進一步提高，使得GPRS技術在工業(yè)上的應用條件已基本成熟�！拔锫�(lián)網(wǎng)技術”的核心和基礎仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術基礎上的延伸和擴展的一種網(wǎng)絡技術；其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊。本設計使用工業(yè)上應用最為廣泛的單片機并基于成熟的GPRS技術開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居報警系統(tǒng)，希望能在未來智能家居的建設中并入系統(tǒng)，能得到廣泛應用。
一系統(tǒng)的總體設計方案
用戶家居中有盜賊侵入或發(fā)生火災或煤氣泄漏時，相應的傳感器檢測到相應的信號后，通過有線或無線方式送入單片機，經(jīng)微處理器處理后通過GPRS模塊根據(jù)需要發(fā)送到用戶手機或監(jiān)控中心的 PC機上，同時單片機啟動現(xiàn)場的執(zhí)行系統(tǒng)，如打開攝像機、打開照明燈、關閉煤氣和斷電等，完成相應的控制功能。另外，充分考慮該系統(tǒng)擴展為智能家居系統(tǒng)的需要，該系統(tǒng)還可以通過有線或無線方式與上位機通信，通過上位機對該系統(tǒng)進行設置；該系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)可為有線或無線方式。
二、該系統(tǒng)的總體構成
根據(jù)設計原則和系統(tǒng)的總體設計方案，初步將基于GPRS的智能家居報警系統(tǒng)分成數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊、GPRS通信模塊、執(zhí)行機構的控制終端模塊、GPRS通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控的PC上位機和移動終端組成，總體結(jié)構框架如圖所示。
數(shù)據(jù)采集模塊包括：防盜數(shù)據(jù)采集模塊，防火數(shù)據(jù)采集模塊和煤氣泄漏數(shù)據(jù)采集模塊。
執(zhí)行機構的控制終端模塊包括：攝像機控制終端，照明燈控制終端，煤氣控制終端和其它電器控制終端等。
圖系統(tǒng)結(jié)構總體框圖
系統(tǒng)由用戶可以使用任何一臺接入互聯(lián)網(wǎng)的PC機或使用用戶手機進行系統(tǒng)的設置和控制；用戶也可把下位機直接與上位機 PC機相連，使用上位機進行設置。GPRS通信模塊使用一個串口和單片機相連,下位機單片機與上位機PC機之間通過8251擴展串口連接。
GPRS通信模塊需要解決的問題主要有兩點：（1）數(shù)據(jù)及控制命令的TCP/IP協(xié)議打包和分包；（2）GPRS終端自動附著網(wǎng)絡。
單片機與PC機功能模塊分為：（1）單片機系統(tǒng)：實現(xiàn)和PC通信的串口通信程序。（2）外圍電路：實現(xiàn)單片機和PC機之間的串口電平轉(zhuǎn)換。（3）通信程序：一方面是單片機C51程序，另一方面是和 PC的通信程序。
三、該系統(tǒng)的技術方案
本系統(tǒng)的設計主要是防盜數(shù)據(jù)采集模塊、攝像機控制終端、單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊、GPRS通信模塊的設計和系統(tǒng)軟件設計方案。
1.防盜數(shù)據(jù)采集模塊的主要技術方案包括：人體探測方案和信號無線傳輸方案。
人體探測采用加裝有菲涅爾的熱釋電傳感器，這種傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，探測距離可超過10m，隱蔽性好，價格低廉，能滿足本系統(tǒng)在室內(nèi)使用的要求。 選用PT2262/2272可以解決該系統(tǒng)中信號的無線傳輸問題。
2.攝像機控制終端模塊主要技術方案是控制信號的無線傳輸方案，該方案同數(shù)據(jù)采集模塊的信號傳輸方案也采用PT2262/2272。單片機通過PT2262發(fā)送控制信號，PT2272接收解碼輸出信號控制繼電器動作，實現(xiàn)攝像機通電或斷電。
3.單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊的主要技術方案包括模擬量采集方案、處理器的選型方案、存儲器的擴展方案、串口通訊方案、控制信號輸出方案、系統(tǒng)實時時鐘方案、看門狗芯片選型方案、單片機與GPRS通信模塊之間的接口方案。
模擬量采集主要是A/D芯片的選用�？紤]到系統(tǒng)的精度要求，選用目前單片機系統(tǒng)應用比較普遍的A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543。
考慮到系統(tǒng)的實際技術要求，單片機選用工業(yè)級單片機P89C51RD2，它是80C51系列單片機中的佼佼者，具有1KB的片上RAM 和64KB的非易失FLASH程序存儲器。
本單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊中單片機的工作電壓是5V，而PC機RS -232串口電平為-12V∽+12V，要實現(xiàn)單片機和上位機的通訊，中間需要通過電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換芯片選用比較常用的串口電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232。
考慮到單片機I/O口的資源有限，控制信號輸出采用串并轉(zhuǎn)換芯片74LS164擴展部分I/O口作為外部輸出控制接點。
該系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)要求有準確的時間標識，故對于系統(tǒng)的實時時鐘有較高的要求。因此選用DALLAS公司生產(chǎn)的DS12887為模塊提供系統(tǒng)實時時鐘。
看門狗芯片選用目前較為常用的復位監(jiān)視芯片X25045以監(jiān)視系統(tǒng)程序的運行。
因為GPRS技術是一種基于分包的傳輸技術，所以單片機與GPRS通信模塊之間的接口要實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸前的TCP/IP技術的封裝處理，在這里我選用TCP/IP協(xié)議處理芯片E5112完成。E5112協(xié)議處理芯片采用通用的MCU Core 內(nèi)嵌經(jīng)過精簡的TCP/IP軟件，它兼有服務器和客戶機的雙重功能，使用它的系統(tǒng)之間只要知道對方的IP地址和端口號，即可完成INTERNET的網(wǎng)絡連接。
4.GPRS通信模塊的技術方案主要是GPRS MODEM的選型。
本系統(tǒng)通過GPRS MODEM實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸和交換，無線GPRS MODEM的選型直接關系到通信的質(zhì)量，選用目前市場上比較流行的MC35i GPRS MODEM.該產(chǎn)品由Siemens公司生產(chǎn)，性能非常穩(wěn)定，目前在工業(yè)無線通訊領域應用較為廣泛。
另外，還有電源方案。為保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定型和可靠型，采用成熟開關電源給系統(tǒng)供電，不另外設計電路。
5.系統(tǒng)軟件設計方案
系統(tǒng)控制程序主要采用C51語言實現(xiàn)，與匯編語言相比，C51具有開發(fā)速度快、軟件質(zhì)量高、結(jié)構化強、可維護性好的優(yōu)點。本系統(tǒng)根據(jù)本次設計的重點主要完成單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊的軟件設計，對于監(jiān)控中心PC機和用于系統(tǒng)設置的上位機PC 機的程序因時間關系不能完成。
結(jié)束語：
由于本人能力有限、經(jīng)驗還很尚缺，所以，在開發(fā)的系統(tǒng)軟件中一定還存在很多的不足，這些問題還有待于今后的進一步的改進和完善。智能家居報警系統(tǒng)的設計是一個系統(tǒng)工程，同時，也是一個技術水平方面快速發(fā)展的領域。所以，我們不僅要在技術水平、可靠性、實用性方面不斷的提高，同時要充分考慮到我國的國情和綜合效益，這也是以后要研究學習的重要的設計方向和工作重點。
關鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)GPRS AT TCP/IP 報警
近年在我國，高科技和信息技術正在由智能大廈走向智能住宅小區(qū)，進而走進家庭�，F(xiàn)代社會的家庭正在以家庭智能化帶來的多元化信息和安全、舒適、便利的生活環(huán)境，作為一個理想的目標來追求。隨著無線通信技術的日益成熟，其在工業(yè)上的應用也日益廣泛。尤其是GPRS技術的出現(xiàn)和成熟，通信網(wǎng)絡的日益完善，無線通訊穩(wěn)定性的進一步提高，使得GPRS技術在工業(yè)上的應用條件已基本成熟�！拔锫�(lián)網(wǎng)技術”的核心和基礎仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術基礎上的延伸和擴展的一種網(wǎng)絡技術；其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間，進行信息交換和通訊。本設計使用工業(yè)上應用最為廣泛的單片機并基于成熟的GPRS技術開發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居報警系統(tǒng)，希望能在未來智能家居的建設中并入系統(tǒng)，能得到廣泛應用。
一系統(tǒng)的總體設計方案
用戶家居中有盜賊侵入或發(fā)生火災或煤氣泄漏時，相應的傳感器檢測到相應的信號后，通過有線或無線方式送入單片機，經(jīng)微處理器處理后通過GPRS模塊根據(jù)需要發(fā)送到用戶手機或監(jiān)控中心的 PC機上，同時單片機啟動現(xiàn)場的執(zhí)行系統(tǒng)，如打開攝像機、打開照明燈、關閉煤氣和斷電等，完成相應的控制功能。另外，充分考慮該系統(tǒng)擴展為智能家居系統(tǒng)的需要，該系統(tǒng)還可以通過有線或無線方式與上位機通信，通過上位機對該系統(tǒng)進行設置；該系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)可為有線或無線方式。
二、該系統(tǒng)的總體構成
根據(jù)設計原則和系統(tǒng)的總體設計方案，初步將基于GPRS的智能家居報警系統(tǒng)分成數(shù)據(jù)采集模塊、單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊、GPRS通信模塊、執(zhí)行機構的控制終端模塊、GPRS通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控的PC上位機和移動終端組成，總體結(jié)構框架如圖所示。
數(shù)據(jù)采集模塊包括：防盜數(shù)據(jù)采集模塊，防火數(shù)據(jù)采集模塊和煤氣泄漏數(shù)據(jù)采集模塊。
執(zhí)行機構的控制終端模塊包括：攝像機控制終端，照明燈控制終端，煤氣控制終端和其它電器控制終端等。
圖系統(tǒng)結(jié)構總體框圖
系統(tǒng)由用戶可以使用任何一臺接入互聯(lián)網(wǎng)的PC機或使用用戶手機進行系統(tǒng)的設置和控制；用戶也可把下位機直接與上位機 PC機相連，使用上位機進行設置。GPRS通信模塊使用一個串口和單片機相連,下位機單片機與上位機PC機之間通過8251擴展串口連接。
GPRS通信模塊需要解決的問題主要有兩點：（1）數(shù)據(jù)及控制命令的TCP/IP協(xié)議打包和分包；（2）GPRS終端自動附著網(wǎng)絡。
單片機與PC機功能模塊分為：（1）單片機系統(tǒng)：實現(xiàn)和PC通信的串口通信程序。（2）外圍電路：實現(xiàn)單片機和PC機之間的串口電平轉(zhuǎn)換。（3）通信程序：一方面是單片機C51程序，另一方面是和 PC的通信程序。
三、該系統(tǒng)的技術方案
本系統(tǒng)的設計主要是防盜數(shù)據(jù)采集模塊、攝像機控制終端、單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊、GPRS通信模塊的設計和系統(tǒng)軟件設計方案。
1.防盜數(shù)據(jù)采集模塊的主要技術方案包括：人體探測方案和信號無線傳輸方案。
人體探測采用加裝有菲涅爾的熱釋電傳感器，這種傳感器本身不發(fā)任何類型的輻射，器件功耗很小，探測距離可超過10m，隱蔽性好，價格低廉，能滿足本系統(tǒng)在室內(nèi)使用的要求。 選用PT2262/2272可以解決該系統(tǒng)中信號的無線傳輸問題。
2.攝像機控制終端模塊主要技術方案是控制信號的無線傳輸方案，該方案同數(shù)據(jù)采集模塊的信號傳輸方案也采用PT2262/2272。單片機通過PT2262發(fā)送控制信號，PT2272接收解碼輸出信號控制繼電器動作，實現(xiàn)攝像機通電或斷電。
3.單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊的主要技術方案包括模擬量采集方案、處理器的選型方案、存儲器的擴展方案、串口通訊方案、控制信號輸出方案、系統(tǒng)實時時鐘方案、看門狗芯片選型方案、單片機與GPRS通信模塊之間的接口方案。
模擬量采集主要是A/D芯片的選用�？紤]到系統(tǒng)的精度要求，選用目前單片機系統(tǒng)應用比較普遍的A/D轉(zhuǎn)換芯片TLC2543。
考慮到系統(tǒng)的實際技術要求，單片機選用工業(yè)級單片機P89C51RD2，它是80C51系列單片機中的佼佼者，具有1KB的片上RAM 和64KB的非易失FLASH程序存儲器。
本單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊中單片機的工作電壓是5V，而PC機RS -232串口電平為-12V∽+12V，要實現(xiàn)單片機和上位機的通訊，中間需要通過電平轉(zhuǎn)換。電平轉(zhuǎn)換芯片選用比較常用的串口電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232。
考慮到單片機I/O口的資源有限，控制信號輸出采用串并轉(zhuǎn)換芯片74LS164擴展部分I/O口作為外部輸出控制接點。
該系統(tǒng)監(jiān)測的數(shù)據(jù)要求有準確的時間標識，故對于系統(tǒng)的實時時鐘有較高的要求。因此選用DALLAS公司生產(chǎn)的DS12887為模塊提供系統(tǒng)實時時鐘。
看門狗芯片選用目前較為常用的復位監(jiān)視芯片X25045以監(jiān)視系統(tǒng)程序的運行。
因為GPRS技術是一種基于分包的傳輸技術，所以單片機與GPRS通信模塊之間的接口要實現(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸前的TCP/IP技術的封裝處理，在這里我選用TCP/IP協(xié)議處理芯片E5112完成。E5112協(xié)議處理芯片采用通用的MCU Core 內(nèi)嵌經(jīng)過精簡的TCP/IP軟件，它兼有服務器和客戶機的雙重功能，使用它的系統(tǒng)之間只要知道對方的IP地址和端口號，即可完成INTERNET的網(wǎng)絡連接。
4.GPRS通信模塊的技術方案主要是GPRS MODEM的選型。
本系統(tǒng)通過GPRS MODEM實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)的傳輸和交換，無線GPRS MODEM的選型直接關系到通信的質(zhì)量，選用目前市場上比較流行的MC35i GPRS MODEM.該產(chǎn)品由Siemens公司生產(chǎn)，性能非常穩(wěn)定，目前在工業(yè)無線通訊領域應用較為廣泛。
另外，還有電源方案。為保證系統(tǒng)供電的穩(wěn)定型和可靠型，采用成熟開關電源給系統(tǒng)供電，不另外設計電路。
5.系統(tǒng)軟件設計方案
系統(tǒng)控制程序主要采用C51語言實現(xiàn)，與匯編語言相比，C51具有開發(fā)速度快、軟件質(zhì)量高、結(jié)構化強、可維護性好的優(yōu)點。本系統(tǒng)根據(jù)本次設計的重點主要完成單片機控制系統(tǒng)構成的下位機模塊的軟件設計，對于監(jiān)控中心PC機和用于系統(tǒng)設置的上位機PC 機的程序因時間關系不能完成。
結(jié)束語：
由于本人能力有限、經(jīng)驗還很尚缺，所以，在開發(fā)的系統(tǒng)軟件中一定還存在很多的不足，這些問題還有待于今后的進一步的改進和完善。智能家居報警系統(tǒng)的設計是一個系統(tǒng)工程，同時，也是一個技術水平方面快速發(fā)展的領域。所以，我們不僅要在技術水平、可靠性、實用性方面不斷的提高，同時要充分考慮到我國的國情和綜合效益，這也是以后要研究學習的重要的設計方向和工作重點。
