摘 要：介绍了一种使用3G手机短信(SMS)进行家电远程控制的物联网系统的设计方法，该方法的主要思路是3G MODEM和红外线遥控的结合应用，可在3G MODEM收到短信并通过系统控制平台处理后发送控制数据给单片机控制器，然后由单片机控制器发射红外线控制信号来完成对家电的控制。当需要控制家庭中的多个电器时，还可建立一个控制网络。由于本系统采用无线方式，因而不会破坏家庭已有的装修，具有一定的实用性。�
关键词：SMS； 3G MODEM； 红外线遥控； 家电控制�
中图分类号：TP311 文献标识码：A
文章编号：2095-1302(2011)10-0043-03�
Internet of Things for Household Appliances Based on 3G Mobile Phone Message (SMS)�
WANG Wen-xuan�
(Nanjing College of Information Technology, Nanjing 210046, China)�
Abstract： A design method of IOT system by using 3G mobile SMS to control household appliances is introduced. The main idea of this method is the combination of 3G MODEM and infrared remote control, for which the SMS received by 3G MODEM was processed by the system control platform, and then the control data was sent to the micro-controller, at last, the infrared control signal was transmitted by micro-controller to complete the control of household appliances. A control network should be established when controlling multiple household appliances. The system has a certain practicality because of using wireless mode.�
Keywords： SMS; 3G MODEM; infrared remote control; appliances control��
0 引 言�
3G MODEM系统是目前移动通信体制中比较成熟而且应用比较广泛的一种系统。而红外线遥控则是目前使用最广泛的一种遥控手段，而且可通过学习各种红外遥控器的码型来实现对家电的遥控。因此，可以将3G MODEM和红外遥控结合起来，通过对家电的远程遥控来完成家庭电器物联网的构建。例如在工作、逛街或归家途中，发一条短信就可以控制家里的情况，不用为家里的门窗、电器、煤气担心。�
本系统中采用的3G MODEM是一款基于WCDMA网络的短信平台，内嵌工业级的3G无线模块，同时可以支持GSM、GPRS等网络。该平台采用标准工业级规范设计，具有中文短信收发、英文短信收发及无线上网功能。并提供RS232、USB2.0等标准接口，可直接与用户电脑连接，以实现短消息收发功能。�
由于3G MODEM的价格较贵，不可能为每一个家电遥控器安装一个3G MODEM，因此，只能把3G MODEM模块安装在一台主控机上(本设计使用PC机)，然后建立一个控制网络，以通过网络传输控制指令。但是，网络一般都需要通信介质，若使用有线网络，布线非常不方便，特别是在已装修的家庭。因此，本设计采用无线方式建立控制网络，其数据安全问题则使用软件解决。�
1 系统组成�
本系统由3G手机模块、红外遥控模块和控制程序平台三部分组成。其中3G手机模块包含3G MODEM和PC辅助程序两部分，3G MODEM主要用来建立无线GSM网络信道，PC辅助程序接收串口(USB口)发来的数据，检验手机号码的权限，根据短信的内容生成控制机地址以及控制指令，并通过无线数传模块发送给红外遥控系统。红外遥控系统收到无线模块传来的数据后，会根据收到的数据找到受控电器的红外发射码型(此码预存入PC机)，并发出红外光信号，从而实现对电器的控制。�
2 红外遥控模块�
遥控器发射的信号由一串包含0和1的二进制代码组成，可用38 kHz的载频进行二次调制，以提高发射频率，降低电源功耗。然后再通过红外发射二极管产生红外线向空间发射。当按下遥控器按键时，遥控器发出一串二进制代码，通常分为引导码、地址码、数据码和数据反码。�
2.1 红外编码学习部分�
家庭环境中的电器多数以红外遥控方式工作，具有便捷、易操作等特点。而每一件电器的每一个操作都是由发射的红外编码来决定。由于红外编码格式统一、数量繁多，如果用固定记忆方式则应用不灵活、不广泛。本模块采用动态学习记忆红外编码方式，该方式对由于新加入的电器、操作而增加的红外编码，能够进行实时学习，并不断加入红外编码数据文件中。图1所示是系统中的红外编码学习功能操作界面图，对于图1的界面，其操作说明如下：�
首先，应通过选择红外遥控装置对应的串口编号来设置波特率19 200 bps，8位数据位，1位停止位等参数并打开相应的COM端口。在连接正确的情况下，系统会提示“红外串口已打开！”否则报错。�
然后，在家电控制区域中填写“家电名称”和“家电状态”，代表对应的家电和对应的操作，该参数组合唯一确定了一个红外二进制编码组值。这里的内容要按照预先规定的格式进行填写。�
在确定操作内容后，点击“学习”按键，即可进行学习操作，同时在界面下方的“键值”区域显示16进制编码内容，同时在界面上也可以看到当前记录键值的数量。�
2.2 红外遥控发射部分�
红外遥控发射操作主要由软件与硬件两部分组成，软件完成读取对应红外编码的操作，而硬件与普通红外遥控器原理基本相同。编码信号送至红外遥控装置的内部芯片，经电阻限流后送至红外发射管，发出红外光信号，从而控制电器动作。�
3 3G手机模块�
3G模块由于3G MODEM和PC两部分组成。其中3G MODEM主要负责建立无线3G网络信道，并通过3G网络接收和发送短消息，它通过串口与PC通信；PC则负责从串口接收3G MODEM发来的数据，检验手机号码的权限，根据短信的内容生成受控机地址以及控制指令，并通过无线数传模块发送给红外控制系统。本设计中的3G MODEM选用的是Caimore 3G调制解调器。�
3.1 AT短信指令调试�
Caimore可支持标准AT指令，调试时可使用Windows自带的"超级终端"工具。将Caimore连接到PC的串口上，硬件连接好以后，便可启动超级终端，建立串口连接，并设置串口(波特率9600，8位数据位，1位停止位，无奇偶检验，流控制使用Xon/Xoff)。然后发送AT指令测试设备是否已正确连接，看能否正常通讯。�
3.2 短信控件SMSControl�
为了提高开发速度，本设计中使用了短信开发控件SMSControl。SMSControl以OCX控件的形式提供，可支持VB。该控件具有短信发送、短信自动接收、监控界面显示、从SIM卡中读取短信、从SIM卡中删除短信等功能。PC端程序开发可使用VB和SMSControl控件来完成，其程序界面如图2所示。�
3.3 3G手机模块操作方法�
用手机向Caimore上的SIM卡号码发送一条按照规定格式编辑的短信消息，其基本格式为家电名称拼音缩写+状态。如，编辑格式为"kt+on"，即完成打开空调的操作；编辑格式为"dsj+off"，即完成关闭电视机的操作。�
3G手机模块收到短信后，将先检测发送短信的手机号，若是在程序中设置的手机号码，则发送控制指令给红外控制模块；若是其他非法号码，则进行排除，并拒绝执行操作，这样可增加系统的安全性。�
在图2所示界面中，可以完成的功能首先是选择连接3G MODEM的串口编号，实现3G MODEM与PC机的通信；也可以实现发送、接收、查看和删除短信操作；同时可以实现系统自动接收新短信，完成实时显示等。�
4 控制平台程序�
家电物联网系统的核心模块是控制平台程序，它用于完成各个分立模块之间的功能连接，其程序界面如图3所示。这里要先选择红外发射串口端口和相关参数，点击“开始控制”后，系统即开始运行。�
程序后台所完成的几个步骤的操作，首先是从短信记录中提取新短信(未执行)，分析号码权限、受控家电名称和执行动作；其次，将家电和动作与红外编码学习记忆库进行比较，如有匹配者，则读取对应的红外编码，如无匹配，则发出告警；第三，将红外编码发送至红外遥控装置，由其完成对电器的操作。同时也可以通过图3中的“状态说明”来进行监控。
5 结 语�
基于3G网络的SMS是一种在2G技术基础上发展、演进而来的基本服务，是能够实现一种信息在移动网络上以高效、便捷、经济的特点进行存储和转寄的过程，可以跨市、跨省甚至跨国传送，灵活方便、廉价可靠。本文利用SMS这种通信基本形式作为载体来实现超远程遥控，以完成家电物联网基本系统的搭建。用户只要用随身携带的手机向家里的3G MODEM模块发送一条短消息，就可以对家里的电器或防盗报警器进行全球范围的遥控。由于本系统采用无线方式，因而不会破坏家庭已有的装修，具有一定的实用性。而且，3G MODEM和红外线遥控技术比较成熟完善，因此，这是一种可行方案，且方案成本低、性能高，具有灵活可靠的特点，它可使得对家电的控制变得更容易、更快捷、更方便、更安全。�
参 考 文 献
［1］熊江.利用Java-On-Silicon技术设计与实现信息家电［J］.现代电子技术,2003,26(2):38-40.
［2］聂伟,仰观东.智能手机电话短信实验模块设计与实现［J］.现代电子技术,2010,33(14):18-20.
［3］任刚,刘书强.基于手机短信功能的数据平台分析与应用［J］.现代电子技术,2006,29(22):21-22.
［4］胡笛,刘宏.基于802_11b和ZigBee相结合的信息家电系统的设计［J］.电脑知识与技术,2009,5(34):9 676-9 678.
［5］赵忠秋.关于手机“MMS”多媒体短信业务及相关问题［J］.家电检修技术,2003(7):27.
［6］吴志慧,陈隆道.基于GR47通信模块的短信远程家电控制系统［J］.机电工程,2008,25(8):25-28.
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作者简介：
王文轩 女，1982年出生，研究生，工程师/讲师。主要从事宽带通信、物联网技术等方面的研究。
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