基于機智云物聯網智能家居系統

目錄

1、功能實現

2、軟、硬件系統設計

3、結論

1

功能實現

采用機智云APP實現全球控制，利用無線網絡技術連接家居設備到終端，實現智能操作。智能家居控制系統采用無線網絡技術，受環境影響小，建設周期短、成本低、易維護和擴展，完全符合智能家庭通信要求。用戶可通過手機隨時控制自動喂魚、臺燈開關、根據土壤濕度自動澆花等功能。

利用STM32單片機控制系統，產品性能主要針對家庭實用性，集成了物聯網技術控制臺燈、澆花器、喂魚器、紅外感應、熱釋電、PWM接口、溫濕度、繼電器等多功能的物聯網智能家居。經多次試驗驗證實用性和功能可靠性。服務器底板采用STM32內核，具有高性能、低成本、低功耗的優點，體現出在家居生活中的實用性和可靠性。

總體系統設計

此物聯網設備開發了10余種功能, 設備和手機APP端處在同一局域網環境下 (同一WIFI環境下) 即可實現近程控制, 與遠程控制相比設備接收數據的速度會更快一些。設備處于連接網絡的WIFI環境下, 手機處于2/3/4G網絡環境下或其他接入網絡的Wi Fi環境下, 可實現遠程控制, 即可實現全球控制。如下有具體功能。

(1) 遠程開啟、關閉臺燈, 模仿了家庭日用燈光的遠程控制, 更加人性化的設計, 遠程, 手動控制并用。

(2) 遠程澆花的功能, 可以進行遠程澆花, 為一些喜歡養花又很忙沒時間養花的用戶帶來了福音, 如果工作很忙可以工作的時候打開手機, 自行控制水量進行澆花 (也可根據土壤濕度傳感器進行自動澆花, 第 (5) 點介紹) 。

(3) 遠程喂魚的功能, 為喜歡養魚或其他小動物并且工作忙沒時間的用戶提供了方便, 點擊“喂魚器開/關”自動喂魚一次, 完畢后開關自動關閉。

(4) 繼電器用戶自定義接口, 為用戶提供方便, 用戶可將家里的小功率用電器接在這個繼電器上, 相當于一個遠程控制開關, 用戶可進行DIY設計連接使用。

(5) 遠程自動澆花的功能, 第 (2) 點提到遠程澆花, 但需要用戶自行控制水量, 但可能存在澆水過多或過少的情況, 為進一步給客戶提供方便, 點擊“自動澆花”功能, 澆花器將根據土壤濕度傳感器傳回來的值進行自動澆花, 最后一項是土壤濕度傳回到手機中的值, 當這個值小于13時會進行澆花, 土壤濕度傳感器上有感度調節繼電器, 可根據澆花類別不同進行適當調節。

(6) 遠程門鎖開關控制, 這個功能不建議遠程使用, 遠程打開門鎖如果家里沒人可能造成財產丟失, 設計目的是為其他人遠程打開門鎖, 或出門忘帶鑰匙的用戶可使用手機打開門鎖。

(7) 遠程控制電機轉速PWM的功能, 這個功能可以控制一些小型電機或小型電風扇, 可以遠程控制轉速, 達到一個排風通風干燥的目的, 喜歡小動物的用戶可以在其窩的上方安裝一個小風扇達到排風除臭的目的。

(8) 遠程紅外感應功能, 紅外感應功能可以提供一個簡單的監測作用, 如果家里有老人或小孩單獨在家, 可以大概了解一下其所在的方位, 避免其觸碰家里的危險物品, 比如燃氣灶或是家庭用電。

而且也可以監測家里的寵物的出行。除了這些, 紅外感應還可以直接放在廚房燃氣灶等紅外產生的地方, 監測容易出現危險易燃易爆的家庭用品, 一旦感應到紅外線, 手機端就會顯示開啟。

(9) 熱釋電感應模塊, 能夠監測到運動的微熱物體, 同樣有監測作用, 感應更靈敏, 判斷運動物體更準確, 起到實時監控的作用, 并在手機端顯示。

(10) 環境溫濕度傳感器, 實時感應家庭的溫度和濕度, 并將溫度和濕度的值傳送給手機端, 此傳感器的感應范圍能達到距離傳感器的距離方圓20米。

(11) 土壤濕度傳感器, 實時監測土壤濕度, 并將土壤濕度值傳送到手機, 在上面第 (5) 點中自動澆花功能起到數據判斷的功能。

(12) 留有接口待開發或升級更新添加新的功能。

1.2

特點

(1) 可遠程全球控制, 真正實現了隨時隨地控制, 為使用者提供了極大的方便。

(2) 科學合理性的人性化設計，操作的功能可以用手機端控制，不需要手機時也可以手動控制。

(3) 可靠性型極高, 每項功能都帶有實時反饋, 當用手機端遠程控制設備開啟, 設備一定處于開啟狀態, 當手機端控制設備關閉, 設備一定處于關閉狀態, 不會出現兩者錯亂的情況。

(4) 安全性極高, 機智云平臺自帶的硬件安全密匙已經很高, 又進行了軟件程序上的加密, 雙重加密, 幾乎破解可能性為零, 避免設備被盜用的情況。

(5) 運行穩定, 設備運行時一旦出現問題或死機會自行進行重啟, 瞬間即可重新啟動, 執行正在運行的操作, 不影響用戶的使用。

(6) 操作簡單, 用手機一次給設備配置家庭網絡WIFI, 如果家庭不更改, 那么設備的配置不需要更改, 即可長期使用。

(7) 此設備價格適中, 市場上物聯網設備價格昂貴, 一個功能簡單的小米智能插座可能就幾十到幾百元, 一些其他的物聯網智能家居系統設備價格可能更加昂貴, 而此設備價格大多數用戶都在能接受的范圍內。

1.3繼電器模塊

利用繼電器, 在現代家居生活中可以連接多種家用電器實現自動控制和遠距離控制, 具有很高的實用性。

1.4溫濕度模塊

它應用專用的溫濕度傳感技術以及數字模塊采集技術, 確保產品具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。

DHT11模塊

校準系數以程序的形式儲存在OTP內存中, 傳感器內部在檢測信號的處理過程中要調用這些校準系數。

澆花器模塊

該模塊適用電壓為DC/12V, 適用電流為0.25A, 功率為3W。水流量約為1.8L/min。其適用水溫為5℃---45℃, 其模塊工作環境溫度為5℃---40℃。工作時進水壓力為3Mpa, 可持續工作且自然冷卻。

軟件部分

1.6

整個控制系統根據功能可以分為智能控制中心和遙控部分?？刂菩盘柾ㄟ^手機發送到控制單片機STM32, 單片機接受信號將信號進行分析處理發出控制命令到各個開關并接受反饋信號, 將信息反饋給手機APP, 控制中心由STM32F103C8T6微控制器、無線接收模塊、傳感器等組成, 是整個系統的核心。遠程控制采用Android操作系統實現。

整體上, 我們采用的是C語言進行全部程序的編寫, 其中我們采用模塊化編程的思想, 進行每一個模塊單元程序的調試, 讓每一個模塊都能獨立進行正常的工作, 最后再在主程序里進行調用, 進行總體相應的調整, 讓各個模塊能進行協同工作。其中主要是用Protus軟件進行電路仿真, 用到了keil u Vision5進行編程。

結束語

本設計側重于提升人們生活質量，節約成本，連接了多種設備，如臺燈、火焰傳感器、喂魚器、澆花器、溫濕度傳感器、熱釋電等，并可擴展空氣質量檢測、家電控制等功能。通過手機APP、家庭路由器和云服務器構建基于云服務WiFi的物聯網智能家居系統，具備智能化、自動化、方便控制和高性價比的特點，適合推廣應用。