摘  要： 介紹了一種基于蘋果公司Siri個(gè)人助理的智能控制方式,，通過GPRS和WIFI網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)醫(yī)藥企業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制，并詳細(xì)敘述了該系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計(jì),。該系統(tǒng)利用Siri的語音識(shí)別功能,，由SiriProxy代理服務(wù)器截取Siri的返回信息，并將該信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞給樹莓派（個(gè)人迷你電腦）,，樹莓派解析控制信息并控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正常開啟與關(guān)閉,。
關(guān)鍵詞： Siri；WIFI,；GPRS,；遠(yuǎn)程控制；樹莓派,；智能監(jiān)控

    隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,，電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日漸成熟[1]，智能監(jiān)控手段也變得多樣化[2],。同時(shí),，智能手機(jī)和平板電腦的迅猛革新，使手持移動(dòng)設(shè)備的智能程度越來越高,，不僅讓生活更加豐富多彩,，而且使得辦公更加便捷，逐漸成為未來智能監(jiān)控發(fā)展的一種趨勢,。
    在企業(yè)的智能監(jiān)控中,，對于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制多采用有線式或者基于GPRS的手機(jī)無線式控制，這兩種方式都具有一定的局限性,，有線式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的安裝布線多有不便,，而無線式手機(jī)控制指令輸入較為繁瑣,，與智能控制還有一定的距離?；谔O果移動(dòng)操作系統(tǒng)ios5的Siri個(gè)人助力業(yè)務(wù),，采用無線通信的架構(gòu)WIFI與3G，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的遠(yuǎn)程遙控,，充分利用了GPRS網(wǎng)絡(luò)高頻譜利用率,、高業(yè)務(wù)質(zhì)量、適應(yīng)多業(yè)務(wù)環(huán)境,，并具有較好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和全覆蓋能力等優(yōu)點(diǎn)[3],。
1 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    本文的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要由移動(dòng)控制終端(具有Siri個(gè)人助理的iPhone或者iPad)、GPRS與WIFI網(wǎng)絡(luò),、Raspberry Pi(樹莓派),、SD(Secure Digital Memory Card)卡、USB無線網(wǎng)卡,、編碼器,、發(fā)射模塊、無線開關(guān),、解碼器,、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

    遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)通過移動(dòng)終端(蘋果手機(jī)或者平板)的Siri語音輸入控制指令,，通過GPRS或者WIFI網(wǎng)絡(luò)、Siri服務(wù)器傳輸?shù)絉aspberry Pi,，并通過Raspberry Pi控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用的是單項(xiàng)控制方式，主要是Siri個(gè)人助理向Raspberry Pi發(fā)送操作指令,，由Raspberry Pi控制采集系統(tǒng)的開啟或者關(guān)閉,，指令完成以后將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開閉狀態(tài)反饋給使用者，讓使用者能夠了解指令的執(zhí)行情況,。
2 系統(tǒng)的通信原理及硬件設(shè)計(jì)
    本文的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主要采用蘋果移動(dòng)設(shè)備ios系統(tǒng)Siri個(gè)人助理發(fā)送操作指令,，采用GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，利用Raspberry Pi個(gè)人電腦進(jìn)行指令的無線接收及傳輸,，并控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開關(guān)操作,。
2.1 Siri
    Siri是蘋果公司在其產(chǎn)品iPhone及iPad上應(yīng)用的一項(xiàng)語音控制功能。Siri具有以下特性[4]：與Siri交流采用的是自然語言,，直接對話就可以,；與Siri的交流采用的是交互式對話方式,； Siri能理解整個(gè)對話中語言的上下文關(guān)系從而給出答復(fù),； Siri具有記憶功能,，能隨著使用時(shí)間的增長，對使用者的聲音越來越熟悉,；Siri在GPRS或WIFI網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下都能正常使用,。可以說,，Siri將用戶問題的關(guān)鍵字和相關(guān)的行為活動(dòng)信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的匹配,，以理解用戶語言表述的含義。
2.2 SiriProxy
    蘋果公司的Siri本身并不提供Siri第三方開發(fā)接口,，但可借助開發(fā)者開發(fā)的一套名為SiriProxy的程序,。SiriProxy是一個(gè)代理服務(wù)器，開發(fā)者可以為這個(gè)代理服務(wù)器添加自定義的插件,，用于截取可識(shí)別的語音命令進(jìn)而調(diào)用Siri實(shí)現(xiàn)各種用途,。這款程序可以讓Siri更加智能，為Siri增添第三方開發(fā)的能力,，通過SiriProxy插件可以讓Siri執(zhí)行使用者設(shè)定的指令,，豐富了Siri的應(yīng)用范圍。因?yàn)镾iriProxy既可以安裝在越獄的設(shè)備上也可以安裝在未越獄的設(shè)備上,，因此方便使用,。
2.3 樹莓派Raspberry Pi
    Raspberry Pi是一款基于Linux系統(tǒng)的個(gè)人電腦，配備一枚700 MHz的處理器,，256 B內(nèi)存,，支持SD卡和Ethernet，擁有兩個(gè)USB接口,，以及HDMI(High Definition Multimedia Interface)和RCA(Radio Corporation of American)輸出支持,，電源可以使用輸出5 V/1 A的mini USB充電器，并需要SD卡寫入系統(tǒng)鏡像,。對于GPIO（General Purpose Input Output）,，只需要讀寫/sys文件系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)交互控制。由于多數(shù)的車庫門控制系統(tǒng)是比較單一的開關(guān)控制,，并不具備無線遠(yuǎn)程控制,，因此采用Raspberry Pi輔助完成無線控制功能。Raspberry Pi共有兩種模型,，本文根據(jù)需求選用具有以太網(wǎng)接口及USB接口的B型,。
2.4 GPRS和WIFI
    GPRS(General Packet Radio Servers)是在現(xiàn)有GSM移動(dòng)通信系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的承載方式，能夠提供端到端的廣域無線IP連接,，為用戶提供一種分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù),。GPRS具有傳輸速率高(是現(xiàn)有GSM 網(wǎng)絡(luò)的10倍以上)、實(shí)時(shí)性強(qiáng),、系統(tǒng)容量大,、通信費(fèi)用低,、永遠(yuǎn)在線、適合遠(yuǎn)程控制等特點(diǎn)[5],。特別適用于間斷,、突發(fā)性或頻繁、少量的數(shù)據(jù)傳輸,，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸[6],。GPRS能夠在原有GSM 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)更高的數(shù)據(jù)傳輸在于它是基于多個(gè)GSM 時(shí)隙的復(fù)用機(jī)制的數(shù)據(jù)傳輸，不同網(wǎng)絡(luò)用戶通過復(fù)用機(jī)制共享一組信道[7],，使信道資源得到了更有效的利用,。目前，GPRS已在電力,、小區(qū)安全,、汽車防盜、環(huán)保等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用,。
    WIFI(Wireless Fidelity)是當(dāng)今使用最廣的一種無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),，是一種能夠?qū)€(gè)人電腦、手持設(shè)備(如PDA,、手機(jī),、Pad)等終端以無線方式互相連接的技術(shù)。WIFI為用戶提供了無線的寬帶互聯(lián)網(wǎng)訪問的技術(shù),，可以幫助用戶訪問電子郵件,、Web和流式媒體。WIFI無線網(wǎng)絡(luò)在開放性區(qū)域,，通信距離可達(dá)305 m,；在封閉性區(qū)域，通信距離為76 m～122 m[8],，便于與現(xiàn)有的有線以太網(wǎng)絡(luò)整合,，可以在降低成本的前提下為用戶提供更好的服務(wù)。WIFI技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)信號(hào)范圍廣,，適合辦公室及單位樓層內(nèi)部使用,；(2)傳輸速度快、可靠性高,。802．1lb無線網(wǎng)絡(luò)規(guī)范是IEEE802．11網(wǎng)絡(luò)規(guī)范的變種,，最高帶寬為11 Mb/s，在信號(hào)較弱或有干擾的情況下,，帶寬可調(diào)整為5．5 Mb/s,、2 Mb/s和1 Mb/s帶寬的自動(dòng)調(diào)整，有效地保障了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性,；(3)無需布線,，WIFI最主要的優(yōu)勢在于不受空間的局限性,，不用考慮如何去布線，可以美化網(wǎng)絡(luò)空間,，也節(jié)省了大量的設(shè)計(jì)成本。由于“熱點(diǎn)”所發(fā)射出的電波可以達(dá)到距接入點(diǎn)半徑數(shù)10 m～100 m的地方,，用戶只要將安裝有無線設(shè)備的筆記本電腦,、手機(jī)等裝置拿到無線信號(hào)覆蓋的區(qū)域內(nèi)，即可以自由上網(wǎng),。
2.5 硬件設(shè)備搭建
    硬件的搭設(shè)如圖2所示,，采用5 V/1 A的mini USB通用型手機(jī)充電器作為外接電源，插入SUB無線網(wǎng)卡即可連接外部WIFI網(wǎng)絡(luò),。發(fā)射器采用315 MHz發(fā)射模塊,，為了防止重碼的產(chǎn)生，在發(fā)射器電路設(shè)計(jì)時(shí)要加入編碼模塊,，電路圖如圖3所示,。編碼模塊采用PT2262/PT2272，該模塊是一種CMOS工藝制造的低功耗低價(jià)通用編解碼電路,，最多可有12位(A0-A11)三態(tài)地址端管腳(分別懸空,、接低電平、接高電平),，任意組合可以提供312=531 441地址碼,，PT2262最多可有6位(D0-D5)數(shù)據(jù)輸入端，設(shè)定的地址碼和數(shù)據(jù)碼從17腳串行輸出,。此次設(shè)計(jì)采用固定編碼,，將A3接高電平，A4接低電平,，其余管腳懸空,。Raspberry Pi樹莓派提供8個(gè)GPIO通用接口、1個(gè)I2C接口,、2個(gè)SPI接口和1個(gè)串口,，發(fā)射模塊的GND連接Raspberry Pi的Ground管腳，發(fā)射模塊的IN1連接Raspberry Pi的GPIO0(PIN17)管腳,，IN2連接Raspberry Pi的GPIO1(PIN18)管腳,，發(fā)射模塊的VCC外接5 V電源。在接收器接收到信號(hào)后要經(jīng)過解碼器才能被識(shí)別,，解碼器采用PT2272,，無線接收采用的是MICRF002，MICRF002是美國Micrel公司推出的完整的單片超外差接收電路,，具有固定模式和掃描方式兩種工作方式,，主要用于無線遙控,。MICRF002、PT2272和AT89S51單片機(jī)的連接電路圖如圖4所示,。PT2272采用發(fā)射端相對應(yīng)的地址編碼方式,，將A3接高電平，A4接低電平,，其余管腳懸空,，17管腳接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制電路，MICRF002的14管腳接外部時(shí)鐘,；單片機(jī)的P1.0,、P1.1、P1.2,、P1.3口作為數(shù)據(jù)的輸入端接PT2272的輸出端,，P2.7口作為數(shù)據(jù)輸出端外接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制開關(guān)，EA/VPP端接高電平,，CPU首先執(zhí)行片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中的程序,，然后自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器中的程序，XTAL1和XTAL2接外部時(shí)鐘,。

3 軟件設(shè)計(jì)部分
3.1 無線控制程序
    無線開關(guān)是采用射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification)技術(shù),，用無線遙控器控制各類燈具、門,、窗簾等家居用品的一種新型智能開關(guān),，也可用于工業(yè)設(shè)備的開關(guān)。無線開關(guān)可以進(jìn)行對碼,，所謂對碼是接收器對發(fā)射器的地址碼和控制碼進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程,，通過對碼建立主控與受控的關(guān)系，基于此原理就可以用電腦代替遙控器實(shí)現(xiàn)遙控器的功能,。給Raspberry Pi裝上鍵盤和顯示器,，便于程序的開發(fā)與調(diào)試，首先將Raspberry Pi映像安裝到SD卡中,，在Linux系統(tǒng)下下載和安裝wiringPi的庫,，安裝git-core：sudo apt-get install git-core；下載winringPi庫：git clone git://git.drogon.net/wiring,；Pi編譯和安裝庫：cd wiringPi,，./build，另外大家可以使用cd wiringPi,，git pull origin命令對庫進(jìn)行更新,。在圖形操作界面中運(yùn)行IDLE 3(Python的集成開發(fā)環(huán)境)，編寫遙控程序，程序流程圖如圖5所示,，開啟指令和關(guān)閉指令分別通過管腳GPIO0和GPIO1發(fā)送出去,。

3.2 Siri程序
    Siri指令的開發(fā)，首先便是要搭建SiriProxy代理服務(wù)器,，服務(wù)器需要.net環(huán)境同時(shí)支持C++插件和.net插件,，通過搭建好的平臺(tái)，安裝MySQL Community Server,，下載相應(yīng)數(shù)據(jù)庫并初始化,，啟動(dòng)MySQL 5.5 Command Line Client，執(zhí)行create database siri_proxy,；再執(zhí)行：source C：\Users\CDTeam\Desktop\database.sql，配置SiriProxy,，打開安裝目錄下的SiriProxySrv.properties,，修改MySQL的數(shù)據(jù)庫連接參數(shù)：database.mysql.enable=true，database.mysql.dbname=siri_proxy(數(shù)據(jù)庫名),，database.mysql.user=root,，database.mysql.password=(配置的數(shù)據(jù)庫密碼)，為iPhone 4S分配IP,，server.iphone4s.IPv4v6=(iPhone 4S服務(wù)器的IP,，如：192.168.1.122)，然后需要修改本地的DNS環(huán)境,，將https://guzzoni.apple.com解析至之前設(shè)定的iPhone 4S服務(wù)器IP,，最后啟動(dòng)Siri Proxy?？梢宰约簞?dòng)手為SiriProxy編寫Ruby插件,，然后在SiriProxy服務(wù)器上運(yùn)行自己編寫好的PHP腳本，通過該腳本可以截獲通過Siri識(shí)別的語音指令,，然后將指令發(fā)送到Raspberry Pi,，進(jìn)而控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開啟。軟件流程圖如圖6所示,。
3.3 單片機(jī)程序
    AP89S51單片機(jī)不僅功耗低,，而且具有4 KB的在線編程Flash存儲(chǔ)器，利用該單片機(jī)編寫指令識(shí)別程序,。P1.0~P1.7為雙向I/O口,，接收從PT2272輸入的數(shù)據(jù)，通過單片機(jī)內(nèi)置程序判斷是開啟指令還是關(guān)閉指令,，并將控制指令通過P2.7口輸出,。程序流程圖如圖7所示。

    基于Siri的遠(yuǎn)程監(jiān)控是控制時(shí)代的一種新思路，整合移動(dòng)通信技術(shù)與控制技術(shù),，開辟了控制時(shí)代的新格局,。運(yùn)用現(xiàn)代通信技術(shù)，擴(kuò)展了手機(jī)應(yīng)用范圍,，而且功能擴(kuò)展性比較好,，通過合理的設(shè)計(jì)，可以以一部iPhone手機(jī),，通過自然語言,，以人機(jī)對話的方式控制諸多設(shè)備。此設(shè)計(jì)成本比較低,，智能化程度較高,，適應(yīng)了智能控制發(fā)展潮流。
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