随着时代的发展，人们生活水平的提高，对生活质量有更高的要求，促使智能家居不断发展，在人们的生活中逐渐兴起。智能家居系统通常可以分为3个部分，外网、家庭网关和家庭内网。不少家庭网关设计的控制核心为单片机，以总线和电力线为基础，构建家庭内网，存在一系列的问题，比如影响调试维护、缺乏美观、容易腐蚀、影响系统升级等。ZigBee是新兴的无线网络技术，具有功耗低、复杂性低、距离近和成本低等特点，应用前景广泛。利用ZigBee技术和ARM构建智能家居远程监控系统，能够规避传统方式的缺陷，有效管理和控制家居环境。

发酵酱油指标检测：全氮的测定参照GB/T 5009.5-2003；氨基酸态氮和总酸的测定采用电位滴定仪；L-谷氨酸的测定采用L-谷氨酸快速检测试剂盒(德国R-Biopharm公司)。

1 系统需求和总体结构

上世纪八十年代，智能家居已经出现，美国科技公司展示了智能家居概念设计的建筑案例，开始了智能家居技术的开发。西方发达国家相继设计了许多方案，发展智能家居。我国智能家居起步晚，在产品技术、市场推广等方面，都还存在问题。早期国内的智能家居，在技术上主要采用电力载波、总线集成等方式，在调试、维修和安装环节，容易出现问题，影响智能家居的发展和应用。随着近年来科学技术的发展，ZigBee技术、无线网络技术的出现，为智能家居的发展提供了新的路径。在智能家居的远程监控系统中，需要能够对家居环境的各项设备进行全面的监控，使用户在外面，也能了解家中的环境信息，以及设备信息，利用手机等在户外就能够对照明装置和电器等进行调控，并能够有防媒体泄漏、防火、放盗窃等报警信息，使用户能够在第一时间解决家中的危机，实现对家中照明装置、电器等的智能化的控制。智能家居远程监控系统的总体构架是用户能够利用手机，使用网络对智能家居进行控制，如图1所示。智能家居远程监控系统的组成部分包括：ZigBee监控模块，智能家居控制器等。利用ZigBee技术构建家庭内网，家庭外网采用GSM数字移动通信系统，设计家庭网关采用linux操作系统，以S3C6410为硬件平台，实现智能家居系统的远程控制。通过ZigBee个域网和GSM网络，能够互通信息，满足用户的家居控制需求。

图1 系统结构

2 硬件设计

2.1 控制器

智能家居的控制器是智能家居远程监控系统的核心，使用嵌入式处理器、声光报警装置、触摸屏、GPRS模块和ZigBee协调器，如图2所示。中央处理器是智能家居控制器的核心部件，中央处理器负责所有设备的调度任务、控制、数据收发和管理、通信协议的转换等。在设计中采用S3C6410为主处理器，型号是32bit-ARM11微处理器，功能强大。人机接口采用触摸屏，触摸屏能够显示各种信息，方便用户的信息输入。控制器有GPRS模块、ZigBee协调器两个通信模块。ZigBee网络主要由ZigBee协调器组建，在网络中纳入所有的监控模块，收集报警信息、环境监测信息。数据交互通过ARM11处理器和RS-232接口。GPRS模块中有射频部分、音频部分、SIM卡接口、主机。使用SIM300芯片，完成和ARM的数据传输。AT命令和RS-232接口，完成短消息的收发。声光报警装置可以利用蜂鸣器、闪烁的红光，警告盗贼，同时也告知用户。

图2 控制器结构

2.2 监控模块

监控模块的主要作用是进行信息的检测和采集，并将信息发送给智能家居控制器，并且智能家居控制器的命令，也要由监控模块接收执行，实现智能化的控制家中的电器设备等，如图3所示，构成智能家居监控模块的硬件包括电源、家电控制、安防信息检测、环境信息检测等模块。主控模块采用射频单芯片CC2430，符合IEEE802.15.4要求，数值为2.4 GHz射频。CC2430单芯片以51内核微控制器为基础，整合内存、ZigBee RF前端。支持载波监听多路访问和冲突检测，并且硬件电压功耗比较低。无线ZigBee网络控制的构建，需要连接ZigBee协调器，建立ZigBee网络，对家电进行控制，并实现安防作用。

安防信息检测模块主要目的是安全防护，保护家居环境，能够检测盗贼入侵，以及可燃气体泄漏事件，构成模块有热释电红外检测、可燃气体检测等。人体热释电红外传感器LHI958，是热释电红外检测模块主要使用的部件，LHI958传感器有高的灵敏度，以及良好的隐蔽性，并且功耗比较小。可燃气体检测模块，需要设定一个阀值，超过阀值，就会发出警报，告知用户。组成模块包括电压放大电路、分压电阻、可燃气体传感器MQ-2。当检测到可燃气体的浓度超过一定量，就会在主控模块中显示，信息通过主控模块，向智能家居控制器传送，再告知用户，通过发送信息给用户的手机上。声光报警装置也会同时触发，及时发出警报，避免危险。

环境信息检测模块，能够检测室内的亮度、湿度、温度等，组成部分主要是亮度检测模块和湿温度检测模块。亮度检测模块主要利用光敏电阻，获取亮度信息。光敏电阻阻值会随着室内亮度的变化而变化，从而改变电路中的电压值，经过算法转换A/D，采集亮度信息，并进行科学的处理。湿温度模块能够实时采集用户室内的温度和湿度，并将信息发送给主控模块，利用ZigBee网络，主控模块再将信息传递给控制器，进行智能化控制，合理调节温度和湿度。数字式湿温度传感器是湿温度检测模块的核心器件，采用HU-10S传感器，能够同时检测湿度和温度，有良好的线性度、精度和分辨率，有利于A/D转换，满足智能家居的要求。

图3 监控模块

2.2.2 数据导出。运用栅格叠置运算合并上述两图层，得到既有单线栅格也有多边形栅格的统一栅格图层。数据导出该图层，存储为256色的位图格式。

After a 5-year follow-up of European randomized studies, the expected increase in survival of D2 LD group was not achieved; the 5-year survival in the Dutch trial was 45% in group D1 LD and 47% in group D2 LD. In the British trial, it was 35% in group D1 LD and 33% in group D2 LD[32,33] (Figure 5).

如图4结果显示，与对照组相比，当L-阿拉伯糖浓度为2.5 mmol/L，线虫身体长度开始出现增长的状态，说明此时阿拉伯糖的浓度有促进线虫身体生长作用；当浓度达到7.5 mmol/L时，线虫身体长度增长明显（p＜0.05），与对照组相比增加了 10.89%；当浓度大于7.5 mmol/L，与5 mmol/L浓度下的线虫身体长度相比无明显变化，维持在较为稳定的水平。

使用Qt的第三方类设计串口驱动程序，文件包括 qextserialbase.h、、posix_qextserialport.、osix_qextse⁃rialport.ep等。在系统的初始函数类，建立串口对象，对串口对象进行定义，并制定查询模式和串口名，设置停止位、数据位、奇偶校验、波特率等，完成串口的通信。下载使用的内核源码，首先进入根目录，再进行编译。将目录下的Makefile文件进行相应的修改，并设置交叉编译器和目标平台。在配置菜单中选择需要的保存。编译完成后，获取内核镜像文件，再写入NAND Flash，完成移植Linux操作。

3 软件设计

3.1 串口驱动程序和移植Linux操作系统

家居中的家电设备很多，家电控制模块主要是控制这些家电设备，不同功能的家电有不同的控制路径。以电风扇为例，在控制器中的指令，通过ZigBee网络，传递到相应的节点，实现对电风扇的控制。不同的家电设备，有不同的识别码，通过不同的识别码就能实现对不同家电的控制。

3.2 ZigBee协调器

依据ZigBee协调器建立无线网络，将ZigBee协调器监控节点的网络地址进行科学的分配。ZigBee协调器不仅向监控节点发送控制命令，还需要接收监控节点的安防信息和环境信息。所有接收到的数据和信息，通过ZigBee协调器向ARM11微处理器S3C6410传送。最后数据信息通过移动网络，到达用户端。ZigBee协调器在运行中，先进行应用层的初始化，完成后开始初始化端口I/O。初始化信道和ZigBee网络建立相关，一个信道建立一个ZigBee网络。通过相应的认证，ZigBee监控节点就会加入相应的网络。

图4 ZigBee协调器流程图

3.3 ZigBee终端节点

ZigBee协调器控制的无线ZigBee节点，是ZigBee终端节点。在系统中，ZigBee终端节点主要是监控节点，也需要应用层初始化，以及端口初始化和总中断的打开。ZigBee终端节点要加入ZigBee网络中，需要ZigBee的终端节点和ZigBee设置相一致，比如设置通信信道，才能加入到网络中。然后注册信息通过ZigBee终端节点，向ZigBee协调器发送，完成注册工作。每隔一定的时间，ZigBee终端节点就会对环境信息进行采集，在ZigBee协调器中传递信息数据。在家居环境中，如果安防检测到盗贼入侵，或者煤气泄漏，ZigBee终端节点就会启动，进入中断处理流程，向智能家居控制器传递警报信息，启动声光报警功能，及时通知用户。在无线数据接收中断处理流程中，ZigBee终端节点会直接依据控制器的控制命令，控制家居环境中的家电，如图5所示。

图5 ZigBee终端节点流程图

3.4结果

依据ARM和ZigBee，设计智能家居远程监控系统，完成后进行实验调试。智能家居远程监控系统采用星形网络拓扑结构，构成部分有3个ZigBee监控模块，以及一个智能家居控制器。相邻的ZigBee监控模块相距十五米。ZigBee监控模块和控制器相距十米。系统在实验运行中保持稳定，数据传输及时，数据采集准确，执行速度快，有良好的移动性，实现的家居的智能化控制。

4 结束语

随着人们生活水平的提高，对家居生活质量的要求也越来越高，智能家居具有广阔的发展前景。本文基于ARM及ZigBee，设计智能家居远程监控系统，成本低、效率高，实现了远程监控功能，以及安防报警功能，有利于保证用户生命财产安全，实现家居生活的现代化和智能化。

参考文献：

[1]许岳兵，何烨雯，谭岳衡.基于ARM和ZigBee的智能家居系统的设计[J].电子世界，2016（19）:195-196.

[2]刘梦亭，赵丽红.基于ARM11S3C6410与GPRS的智能家居远程控制系统[J].现代电子技术，2015，38；No.436（5）:27-30.

[3]陈珍军，赵秋霞，李亚敏.基于ARM和ZigBee的智能家居系统研究与设计[J].中国科技论文，2015，10（5）:584-587.

[4]董萍.基于ARM和ZIGBEE的无线智能家居控制系统的研究与设计[J].佛山科学技术学院学报（自然科学版），2016，34（5）:46-51.

[5]徐宏宇，程武，张博.基于ARM和Android的智能家居控制系统设计[J].微型机与应用，2017，36（3）:29-32.

[6]于欣禾，张浩华，赵小姝.基于Zigbee技术的智能家居远程控制系统[J].沈阳师范大学学报（自然科学版），2015，33（2）:261-264.

[7]江丹丹，唐煜程，唐冬.一种基于ZigBee及GSM混合网络的轻智能家居安防系统设计[J].现代电子技术，2015（3）:6-8.

[8]刘绳武，范红，蔡卫峰.基于ARM+ZigBee的智能家居防盗报警系统[J].计算机系统应用，2015，24（2）:257-260.

[9]张瑶，侯远韶.ARM处理器和ZigBee的智能家居解决方案[J].长春大学学报，2015，25（8）:8-12.

[10]王佩，陈金鹰，喻恒彦.基于ARM和ZigBee的智能家居的设计[J].电子世界，2016（12）:163-163.

[11]林婷婷，陈华，LinTingting，等.基于Cubieboard和ZigBee的智能家居系统设计[J].计算机应用与软件，2016（2）:69-72.

[12]王雷，陈晓君.基于ARM和ZigBee智能家居系统的设计与实现[J].数字技术与应用，2015（9）:126.

[13]王亚，陈虹兵，常芬，等.基于ZigBee的智能家居远程安防系统的设计[J].电脑知识与技术，2016，12（8）:52-54.

[14]胡国伟，陈光绒，李群，等.基于ARM和ZigBee的智能家居控制系统设计与开发[J].宁波职业技术学院学报，2015（5）:81-86.

[15]徐文，孟文，曾丽.基于ZigBee无线传输网络的智能家居系统设计[J].自动化与仪器仪表，2017（4）:58-61.

[16]张孝兵，周宣赤.基于Zigbee技术的智能家居远程控制系统[J].科研，2015（54）:30.