4G智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)分析

余東+郭彤穎

摘 要：4G網(wǎng)絡的應用改變了人們的生活，讓人們可以"遠在千里之外"便可以"操縱"家中一切，這就是4G智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的應用。此系統(tǒng)的應用通過微處理器與操控系統(tǒng)的軟件、硬件結合達到對家居的遠程控制，真正實現(xiàn)了家居的智能化。基于此，本文就4G智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)進行分析研究，以供參考。

關鍵詞：4G網(wǎng)絡；遠程監(jiān)控；智能家居

一、遠程監(jiān)控的總構架

通過遠程監(jiān)控的配置，能夠隨時隨地對居室內(nèi)的各類家電進行調(diào)節(jié)和控制，而達到隨時監(jiān)控的效果則需要構建相應的總框架。4G遠程監(jiān)控建立了智能化手機平臺，通過無線網(wǎng)絡，將遠程控制端和家庭的內(nèi)網(wǎng)連接在一起，在此過程中，手機端和主體控制器都能夠?qū)崿F(xiàn)信息交流，進行控制指令的發(fā)送。為了使家居環(huán)境的安全得到保障，在主控構件中融入智能家居配備的分支系統(tǒng)，對于火情、盜竊或其他危險事件能夠隨時進行測定，危險行為一旦查出，就會立刻報警。在新階段智能家居遠程監(jiān)控中，不同的配套模塊對應的控制功能也不盡不同，對于遠程信息的收集和處理則主要通過構建控制中心來完成，對遠程范圍內(nèi)的各類構件起到調(diào)節(jié)作用，開發(fā)板處于核心地位，利用擴展板和核心板的銜接作用，使整個監(jiān)控系統(tǒng)更加完善。

二、系統(tǒng)硬件設計

在4G智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的硬件應用中，主要包括感溫器、4G無線通信模塊、照明控制、SEC2440 ARM開發(fā)板、門窗控制、監(jiān)控攝像頭等。在整個系統(tǒng)中，SEC2440 ARM開發(fā)板處于中央控制的位置，主要負責采集和處理信息，對所有模塊進行控制并進行協(xié)調(diào)，核心板加擴展板是整個SEC2440 ARM開發(fā)板使用的結構。利用門窗控制模塊，通過互聯(lián)網(wǎng)，用戶可以對室內(nèi)的門窗開關進行控制，一旦有陌生人通過門窗進入室內(nèi)，系統(tǒng)會立刻發(fā)警報信號。利用照明控制模塊，只需連接互聯(lián)網(wǎng)，用戶就可以對室內(nèi)照明設備系統(tǒng)的開關進行控制。溫度檢測模塊其主要任務就是對家電的溫度進行監(jiān)測，電器溫度一旦達到55℃，該系統(tǒng)就會自動發(fā)出警報。這主要是由達拉斯公司生產(chǎn)的DS 18B20溫度傳感器來完成的，這種傳感器在遠距離傳輸、溫度準度測試、LED分辨率方面效果比較突出。SIM7250無線通訊模塊是在4G-LTE網(wǎng)絡無線數(shù)據(jù)傳輸塊的基礎上產(chǎn)生的，生產(chǎn)公司是Simcom公司。在其內(nèi)部有系統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議。在SIM725中，有一個具有四個引腳的有USIM卡接口，SIM卡的工作電源SIM—RST是由電壓VCC提供的，其可以實現(xiàn)SIM卡的復位。而SIM卡的工作時鐘則依據(jù)SIM—CLK而設置。

三、系統(tǒng)軟件設計

第一，在4G智能家具遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的軟件中，主要有驅(qū)動程序、Socket通信模塊、應用程序和Linux內(nèi)核組成。通信模塊與所有功能模塊之間存在著交互的關系，在Linux內(nèi)核層的子模塊中，包括應用層和通信模塊層，通過硬件設備的驅(qū)動程序，Linux系統(tǒng)能夠?qū)τ布ぷ鬟M行控制。第二，在個人電話與ARM開發(fā)板的無線通信設計系統(tǒng)中，主要是在TCP/IP協(xié)議的流式Socket通信中建立起來的，需要進行相關的連接工作。利用socket能夠完成雙工通信的建立，對于服務器和應用程序的數(shù)據(jù)能夠進行接收。在Bd（）中，名字中就包含一定的套接字，與指定本地半有一定的聯(lián)系。Monitor（）針對的是連接服務器的調(diào)用，代表著能夠開展連接工作。Adopt（）與服務器有連接的作用，請求指令一旦送達，Adopt（）就會把請求的套接字長度和地址放入到Mlr和addr中，以此來實現(xiàn)對新套接字的建立。Send（）能夠?qū)l(fā)送的總字節(jié)數(shù)進行返回，recv（）能夠?qū)B接的數(shù)據(jù)報或者流套字節(jié)上接收的輸入數(shù)據(jù)進行調(diào)用。closesocket能夠?qū)⑻捉幼株P閉，并能將該套接字的資源進行釋放和分配處理。第三，對于室溫的確定，主要是通過室內(nèi)溫度模塊的濕度或溫度傳感器來實現(xiàn)的，利用4G模塊的溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髦小Ｔ谟布某跏蓟?qū)動中，應當首先對RTC的時間進行設置，之后對感應器的端口號級IP地址進行設置，將服務器連接起來，這樣就可以通過感應器，來獲得溫度的相關數(shù)據(jù)。家用電器的模塊對于所有類型的家用電器的溫度值都能夠予以顯示，對各個設備的溫度都能夠進行控制。該模塊能夠?qū)σ苿咏K端輸入的信息指令進行讀取，將control.txt文件打開，然后通過數(shù)據(jù)端將數(shù)據(jù)寫進去，將control.txt文件進行關閉，這樣就完成了對家電溫度控制板塊的設計工作。第四，在視頻模塊軟件的設計工作中，視頻模塊主要包括對圖像的捕獲、傳輸以及輸出工作。攝像頭的像素為800*600。視頻模塊中的視頻驅(qū)動和video of Linux內(nèi)核中的數(shù)據(jù)圖像，主要是利用TCP/IP協(xié)議的socket套接字來進行發(fā)送的。

四、遠程監(jiān)控的實現(xiàn)

遠程監(jiān)控的實現(xiàn)，主要是利用QT軟件來進行圖形界面的制作，在ARM板上將圖形界面進行移植。該控制界面主要由四個部分組成，即視頻控制、家電控制、室溫控制以及照明控制。在照明控制見面中，包含著三個LCD燈。指令通過ARM串口進行傳輸，在通過4G無線網(wǎng)絡通信到達單片機端，再對發(fā)光二極管進行控制工作的開展。在溫度模塊中，客戶端上的測試溫度是利用傳感器進行傳遞的，之后利用客戶端傳遞到ARM終端，這樣在控制界面上就會形成一個圖形，對相關溫度的變化進行顯示。在視頻模塊中，微處理器端接收的圖像主要是通過對特定區(qū)域的監(jiān)控定時發(fā)送到串口終端的。在家居系統(tǒng)的硬件平臺設計中，SEC2440開發(fā)板處于控制核心的地位，實現(xiàn)了步進機、二極管及DS18B20傳感器驅(qū)動程序的編寫，使4G無線網(wǎng)與各個模塊、移動中端ARM板、ARM和單片機之間的通信變成了現(xiàn)實，利用TCP協(xié)議和socket編程，將于所有模塊之間的通信變?yōu)楝F(xiàn)實，依據(jù)4G無線網(wǎng)絡，將數(shù)字家具的遠程網(wǎng)絡監(jiān)控主要框架基本完成。對系統(tǒng)硬件的控制工作，主要是通過QT軟件的繪制界面來實現(xiàn)。

結語：

4G網(wǎng)絡與智能家居之間的結合是未來家居生活的重要趨勢，也是提高群眾居住生活感受的重要技術。4G智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)化真正讓人們的生活品質(zhì)得以改善，讓人們的生活更加舒適、便捷。

參考文獻：

[1]鄒旦. 基于4G的智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的探索[J]. 通訊世界，2016，（13）：30.

[2]張琰. 基于無線傳感器網(wǎng)絡的智能家居遠程監(jiān)控系統(tǒng)研究與設計[J]. 通訊世界，2015，（20）：49-50.

[3]梁茂麒. 基于4G的智能家居遠程網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的研究[J]. 信息通信，2015，（02）：226-227.

[4]吳凱，張弛，王詩睿，張亞，張萬江. 智能家居無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)電路設計與實現(xiàn)[J]. 建筑電氣，2014，（03）：61-64.