基于Linux系統和ZigBee的智能家居系統

摘要：根據現代家居的發展需求，提出了一種智能家居系統的整體設計方案，以ARM11S3C6410為核心處理器，Linux嵌入式系統為家居總中心監控系統，使用LinuxQt完成了控制程序及人機界面的編寫，采用GPRS通信技術完成了系統的遠程通信及監控，組建基于ZigBee無線通信技術的系統內部網絡，并完成了對家電的基于統一協議的控制，實現了家居的智能化。
關鍵詞：智能家居；GPRS；通信技術；ZigBee；遠程控制

0 引言
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，實現家庭智能的遠程監控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。隨著GPRS遠程通信技術和短距離無線網絡通信技術的不斷發展和成熟，智能家居的監控技術也逐步成熟，GPRS網絡通信業務是通信公司推出的一項數據傳輸通信業務，在GPRS網絡覆蓋區域內，傳輸距離不受限制，通信費用相對低廉，傳輸速率較快。ZigBee短距離無線通信技術是一種近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術，主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸以及典型的有周期性數據、間歇性數據和低反應時間數據傳輸的應用。本文解決了家庭智能嵌入式系統、GPRS遠程通信、ZigBee無線通信、家電解碼及編碼、家居控制協議等相關技術難點，分析了其各自基本特點和所要實現的基本功能，并在此基礎上提出了基于Linux嵌入式系統和ZigBee網絡及GPRS無線通信的智能家居系統的總體解決方案。

1 系統整體設計方案
智能家居網絡指的是在一個家居中建立一個通信網絡，將各種家電設備互相連接起來，實現對所有智能家居網絡上設備的遠程使用和控制及任何要求的信息交換，如音樂、門窗、電源、電視或數據等等。智能家居網絡的構架包括家庭內部網絡系統、智能家居控制器以及智能家居網絡與外部網絡之間的數據通信。其中，智能家居控制器是智能家庭網絡的一個重要組成部分，起到核心的管理、控制和與外部網絡通信的作用。它是通過家庭管理平臺與家居生活有關的各種子系統有機結合的一個系統，也是連接家庭智能內部和外部網絡的物理接口，完成家庭內部同外部通信網絡之間的數據交換功能，同時還負責家庭設備的管理和控制。智能家居控制器一方面需要為家庭內部布線提供通信接口，采集家庭設備的信息，并進行處理、自動控制和調節；另一方面智能家居控制器作為家庭網關，也為外部提供網絡接口，連通家庭內部網絡和外部網絡，使得用戶可以通過GPRS網絡等方式訪問家庭內部網絡，實現監視和控制。系統控制方案如圖1所示。

本系統采用三星公司最新推出的ARM11S3C6410控制芯片為核心控制器，完成所有家庭內部數據的處理，包括數據的采集與控制命令的發出，是整個智能家居控制的核心，采用Linux嵌入式系統為家居總中心監控系統，能夠自動運行、處理數據，通過串口管理、無線網絡來控制各控制終端，并且中心控制器通過GPRS模塊實現家庭系統與手機的通信，使用戶可以通過短信方式實現家庭系統的遠程控制，同時，控制器還采用10．3寸觸摸屏為用戶提供命令輸入端，采用Linux Qt完成人機界面的編寫，通過ZigBee無線通信協議完成家庭內部數據的傳輸，方便用戶實現本地控制。控制終端為單片機組成的若干小的控制系統控制各家用設備，并通過控制總線將這些小的控制系統組成網絡，連接到智能家居控制器，受智能家居控制器控制。