摘要：本文在充分分析國內外智能家居報警系統的基礎上，結合物聯網的優勢和特點，指出基于網聯網的智能家居報警系統是當前智能家居報警的發展趨勢。論文從實用性出發，在充分考慮智能家居報警系統應具有功能的基礎上給出了基于物聯網的智能家居報警系統的解決方案。通過本文初步實現了智能家居報警終端和遠程終端（用戶手機）之間的雙向數據通信；實時防盜、防火和防煤氣泄露報警；自動開啟攝像系統進行攝像，并將圖片傳送到連接Internet網的終端計算機或手機等功能。
關鍵詞：物聯網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，進而走進家庭。現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，其在工業上的應用也日益廣泛。尤其是GPRS技術的出現和成熟，通信網絡的日益完善，無線通訊穩定性的進一步提高，使得GPRS技術在工業上的應用條件已基本成熟。“物聯網技術”的核心和基礎仍然是“互聯網技術”，是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術；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。本設計使用工業上應用最為廣泛的單片機并基于成熟的GPRS技術開發基于物聯網智能家居報警系統，希望能在未來智能家居的建設中并入系統，能得到廣泛應用。
一系統的總體設計方案
用戶家居中有盜賊侵入或發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，經微處理器處理后通過GPRS模塊根據需要發送到用戶手機或監控中心的 PC機上，同時單片機啟動現場的執行系統，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，充分考慮該系統擴展為智能家居系統的需要，該系統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進行設置；該系統的執行系統可為有線或無線方式。
二、該系統的總體構成
根據設計原則和系統的總體設計方案，初步將基于GPRS的智能家居報警系統分成數據采集模塊、單片機控制系統構成的下位機模塊、GPRS通信模塊、執行機構的控制終端模塊、GPRS通信網、互聯網、監控的PC上位機和移動終端組成，總體結構框架如圖所示。
數據采集模塊包括：防盜數據采集模塊，防火數據采集模塊和煤氣泄漏數據采集模塊。
執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。
圖系統結構總體框圖
系統由用戶可以使用任何一臺接入互聯網的PC機或使用用戶手機進行系統的設置和控制；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）數據及控制命令的TCP/IP協議打包和分包；（2）GPRS終端自動附著網絡。
單片機與PC機功能模塊分為：（1）單片機系統：實現和PC通信的串口通信程序。（2）外圍電路：實現單片機和PC機之間的串口電平轉換。（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、該系統的技術方案
本系統的設計主要是防盜數據采集模塊、攝像機控制終端、單片機控制系統構成的下位機模塊、GPRS通信模塊的設計和系統軟件設計方案。
1.防盜數據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，能滿足本系統在室內使用的要求。 選用PT2262/2272可以解決該系統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，該方案同數據采集模塊的信號傳輸方案也采用PT2262/2272。單片機通過PT2262發送控制信號，PT2272接收解碼輸出信號控制繼電器動作，實現攝像機通電或斷電。
3.單片機控制系統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。考慮到系統的精度要求，選用目前單片機系統應用比較普遍的A/D轉換芯片TLC2543。
考慮到系統的實際技術要求，單片機選用工業級單片機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，要實現單片機和上位機的通訊，中間需要通過電平轉換。電平轉換芯片選用比較常用的串口電平轉換芯片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換芯片74LS164擴展部分I/O口作為外部輸出控制接點。
該系統監測的數據要求有準確的時間標識，故對于系統的實時時鐘有較高的要求。因此選用DALLAS公司生產的DS12887為模塊提供系統實時時鐘。
看門狗芯片選用目前較為常用的復位監視芯片X25045以監視系統程序的運行。
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數據在傳輸前的TCP/IP技術的封裝處理，在這里我選用TCP/IP協議處理芯片E5112完成。E5112協議處理芯片采用通用的MCU Core 內嵌經過精簡的TCP/IP軟件，它兼有服務器和客戶機的雙重功能，使用它的系統之間只要知道對方的IP地址和端口號，即可完成INTERNET的網絡連接。
4.GPRS通信模塊的技術方案主要是GPRS MODEM的選型。
本系統通過GPRS MODEM實現無線數據的傳輸和交換，無線GPRS MODEM的選型直接關系到通信的質量，選用目前市場上比較流行的MC35i GPRS MODEM.該產品由Siemens公司生產，性能非常穩定，目前在工業無線通訊領域應用較為廣泛。
另外，還有電源方案。為保證系統供電的穩定型和可靠型，采用成熟開關電源給系統供電，不另外設計電路。
5.系統軟件設計方案
系統控制程序主要采用C51語言實現，與匯編語言相比，C51具有開發速度快、軟件質量高、結構化強、可維護性好的優點。本系統根據本次設計的重點主要完成單片機控制系統構成的下位機模塊的軟件設計，對于監控中心PC機和用于系統設置的上位機PC 機的程序因時間關系不能完成。
結束語：
由于本人能力有限、經驗還很尚缺，所以，在開發的系統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。智能家居報警系統的設計是一個系統工程，同時，也是一個技術水平方面快速發展的領域。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：物聯網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，進而走進家庭。現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，其在工業上的應用也日益廣泛。尤其是GPRS技術的出現和成熟，通信網絡的日益完善，無線通訊穩定性的進一步提高，使得GPRS技術在工業上的應用條件已基本成熟。“物聯網技術”的核心和基礎仍然是“互聯網技術”，是在互聯網技術基礎上的延伸和擴展的一種網絡技術；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。本設計使用工業上應用最為廣泛的單片機并基于成熟的GPRS技術開發基于物聯網智能家居報警系統，希望能在未來智能家居的建設中并入系統，能得到廣泛應用。
一系統的總體設計方案
用戶家居中有盜賊侵入或發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，經微處理器處理后通過GPRS模塊根據需要發送到用戶手機或監控中心的 PC機上，同時單片機啟動現場的執行系統，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，充分考慮該系統擴展為智能家居系統的需要，該系統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進行設置；該系統的執行系統可為有線或無線方式。
二、該系統的總體構成
根據設計原則和系統的總體設計方案，初步將基于GPRS的智能家居報警系統分成數據采集模塊、單片機控制系統構成的下位機模塊、GPRS通信模塊、執行機構的控制終端模塊、GPRS通信網、互聯網、監控的PC上位機和移動終端組成，總體結構框架如圖所示。
數據采集模塊包括：防盜數據采集模塊，防火數據采集模塊和煤氣泄漏數據采集模塊。
執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。
圖系統結構總體框圖
系統由用戶可以使用任何一臺接入互聯網的PC機或使用用戶手機進行系統的設置和控制；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）數據及控制命令的TCP/IP協議打包和分包；（2）GPRS終端自動附著網絡。
單片機與PC機功能模塊分為：（1）單片機系統：實現和PC通信的串口通信程序。（2）外圍電路：實現單片機和PC機之間的串口電平轉換。（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、該系統的技術方案
本系統的設計主要是防盜數據采集模塊、攝像機控制終端、單片機控制系統構成的下位機模塊、GPRS通信模塊的設計和系統軟件設計方案。
1.防盜數據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，能滿足本系統在室內使用的要求。 選用PT2262/2272可以解決該系統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，該方案同數據采集模塊的信號傳輸方案也采用PT2262/2272。單片機通過PT2262發送控制信號，PT2272接收解碼輸出信號控制繼電器動作，實現攝像機通電或斷電。
3.單片機控制系統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。考慮到系統的精度要求，選用目前單片機系統應用比較普遍的A/D轉換芯片TLC2543。
考慮到系統的實際技術要求，單片機選用工業級單片機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，要實現單片機和上位機的通訊，中間需要通過電平轉換。電平轉換芯片選用比較常用的串口電平轉換芯片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換芯片74LS164擴展部分I/O口作為外部輸出控制接點。
該系統監測的數據要求有準確的時間標識，故對于系統的實時時鐘有較高的要求。因此選用DALLAS公司生產的DS12887為模塊提供系統實時時鐘。
看門狗芯片選用目前較為常用的復位監視芯片X25045以監視系統程序的運行。
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數據在傳輸前的TCP/IP技術的封裝處理，在這里我選用TCP/IP協議處理芯片E5112完成。E5112協議處理芯片采用通用的MCU Core 內嵌經過精簡的TCP/IP軟件，它兼有服務器和客戶機的雙重功能，使用它的系統之間只要知道對方的IP地址和端口號，即可完成INTERNET的網絡連接。
4.GPRS通信模塊的技術方案主要是GPRS MODEM的選型。
本系統通過GPRS MODEM實現無線數據的傳輸和交換，無線GPRS MODEM的選型直接關系到通信的質量，選用目前市場上比較流行的MC35i GPRS MODEM.該產品由Siemens公司生產，性能非常穩定，目前在工業無線通訊領域應用較為廣泛。
另外，還有電源方案。為保證系統供電的穩定型和可靠型，采用成熟開關電源給系統供電，不另外設計電路。
5.系統軟件設計方案
系統控制程序主要采用C51語言實現，與匯編語言相比，C51具有開發速度快、軟件質量高、結構化強、可維護性好的優點。本系統根據本次設計的重點主要完成單片機控制系統構成的下位機模塊的軟件設計，對于監控中心PC機和用于系統設置的上位機PC 機的程序因時間關系不能完成。
結束語：
由于本人能力有限、經驗還很尚缺，所以，在開發的系統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。智能家居報警系統的設計是一個系統工程，同時，也是一個技術水平方面快速發展的領域。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。
