智能家居微信遠程控制系統(tǒng)的設計

廖清楊 曾慶煌 沙伊帆 呂斌輝

(西北民族大學 甘肅 蘭州 730124)

智能家居微信遠程控制系統(tǒng)的設計

廖清楊 曾慶煌 沙伊帆 呂斌輝

(西北民族大學 甘肅 蘭州 730124)

隨著物聯(lián)網技術的發(fā)展，智能家居的應用也愈加廣泛。文中設計和實現(xiàn)了一款基于微信公眾平臺的智能家居系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括手機微信端、服務器和安卓單片機控制端三部分。用戶通過訂閱指定的微信號，輸入相關指令就可控制室內燈光的開關并查詢室內的溫濕度情況。該設計具有開發(fā)周期短、價格低廉、簡單實用、用戶體驗好等優(yōu)點。

智能家居;安防系統(tǒng);無線傳感器網絡;ZigBee

隨著智能家居逐步進入人們的升活，在帶來便利的同時也產生了巨大的經濟效益，但是配套的安全防范技術一直是制約安全性和智能化程度的關鍵因素。隨著經濟和科技的高速發(fā)展，智能設備滲透到千家萬戶，相比過去，智能技術給我們帶來的便利是不敢想象的，但隨之而來的是各種不安全因素也進入了我們的家庭，比如電冰箱，熱水器，煤氣灶等的使用，都會成為一種安全隱患，使得火災、觸電、煤氣泄漏導致中毒，極端條件下使爆炸的發(fā)生成為可能;同時由于一些不法分子的存在，導致各種各樣的違法的和犯罪的行為都會經常發(fā)生，給人們的正常生活造成了嚴重干擾。現(xiàn)如今，人們需要的不僅僅是生活便利的住宅，更需要的是一個能夠給人安全感的生活空間。因此，在現(xiàn)代化的智能小區(qū)和家庭中，引入家庭安防預警系統(tǒng)的意義就不言而喻了。

一、系統(tǒng)總體設計

(一)設計思路

基于微信云平臺的智能家居遠程控制系統(tǒng)，項目分為微信軟件開發(fā)和智能硬件開發(fā)兩部分，通過微信在智能手機端實現(xiàn)對智能家居產品的遠程控制，通過安裝多種傳感器，對家居實行實時監(jiān)控，同時可以將數(shù)據(jù)傳送到云端，由控制人員在微信上進行控制。同時還可通過微信對窗簾、燈光、門窗等進行控制。

(二)無線傳感器網絡的設計

本系統(tǒng)需要借助由ZigBee模塊構成的無線傳感器網絡實現(xiàn)，該無線傳感器網絡采用星形拓撲結構由多個終端和一個協(xié)調器構成，終端完成信息的采集，協(xié)調器將接收到的信息通過串口傳輸給上位機。ZigBee技術作為一種新型的短距離無線通信技術，其特點是近距離、低復雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)傳輸速率以及低成本，主要適用于自動控制和遠程控制領域，可嵌入各種設備中。在ZigBee中定義了三種網絡拓撲結構即星型網絡、點對點網絡和簇樹網絡在星型結構的網絡中，其協(xié)調器節(jié)點的能量供應必須具有不間斷性，而終端節(jié)點則可以采用普通的電池對其提供能量。并且協(xié)調器作為中心節(jié)點，它可以和其它任何一個終端節(jié)點通信，所以此種網絡結構適合智能安防預警系統(tǒng)中無線傳感器網絡的組建。

二、主控平臺的構建

智能家居中家庭網關作為整個系統(tǒng)的主控平臺，其設計的好壞直接影響著系統(tǒng)整體性能的優(yōu)劣。本方案將設計一個基于智能家居安防系統(tǒng)的嵌入式家庭網關，家庭通過無線模塊與網絡中的子節(jié)點進行通信，實現(xiàn)家電控制，并且能夠在發(fā)生警情的情況下通過網絡給用戶發(fā)出警報信息。用戶通過互聯(lián)網利用遠程終端連接到家庭網關實現(xiàn)對家電實時監(jiān)控。

(一)嵌入式開發(fā)平臺的搭建

本方案選擇了以ARM處理器S3C2440為核心的MINI2440開發(fā)板作為目標開發(fā)板。通過交叉編譯簡單的在一個平臺上生成另一個平臺上的可執(zhí)行代碼，在這里我們確立一個平臺，即開發(fā)板MINl2440(目標板)，另一個平臺我們把它稱作宿主機，是安裝了Linux操作系統(tǒng)的PC機。雙方之間通過串口、并口或以太網接口建立連接關系，并且可以通過串口、FTP或NFS來進行通信。

(二)系統(tǒng)總體功能架構及說明

本設計是基于物聯(lián)網數(shù)據(jù)采集處理與應答和互聯(lián)網信息通信而設計的一套家庭智能安防預警系統(tǒng)，集家庭信息捕捉、數(shù)據(jù)計算、智能應答、及遠程控制等功能為一體。總體結構如下圖所示:

圖1 總體功能架構示意圖+

三、服務器的搭建

使用微信公眾平臺的開發(fā)者模式需要服務器的支持，開發(fā)者需首先搭建好公網服務器，這里選擇騰訊云服務。

本文設計的簡易智能家居系統(tǒng)需要傳輸溫度、濕度和開關狀態(tài)這三類數(shù)據(jù)。微信或者STC單片機數(shù)據(jù)通過網絡上傳至數(shù)據(jù)庫，另一端再通過網絡下載相應的數(shù)據(jù)。將溫濕度和燈光狀態(tài)存儲到數(shù)據(jù)庫上，首先對MySQL數(shù)據(jù)庫初始化，在“添加部署”完成后，“擴展服務”里就會自動生成一個MySQL數(shù)據(jù)庫，名稱、用戶名和密碼均已設置，不可修改。通過phpMyAdmin圖形化管理工具打開MySQL，新建三個字段數(shù)為3的數(shù)據(jù)表名稱，分別為switch、humdsensor和tempsensor，除“數(shù)據(jù)表名”不同，其他參數(shù)都一樣。設置完成后在各數(shù)據(jù)表中插入一條ID為1的記錄，data或state的值不為空即可。至此，數(shù)據(jù)庫初始化完成。

此外，服務器端需要完成兩個方面的代碼設計，一方面連接微信，另一方面連接Arduino單片機，均用PHP編寫。

四、本設計創(chuàng)新點

1.采用家庭局域網進行網絡進行連接，家庭的WiFi普及，使得控制更加方便，成本更加低廉。

2.通過智能手機端微信進行控制，只需“掃一掃”便可完成匹配和配置，并進行遠程控制和監(jiān)控。

3.通過紅外、氣體等傳感器的自動檢測，完成一定程度的自動控制，可以避免一些危險情況。

4.微信控制，便捷的用戶控制方案，用戶無需安裝專門的APP，可以使智能家居更容易得到推廣。

［1］張文海.基于物聯(lián)網的智能家居安防系統(tǒng)設計 ［D］.西安電子科技大學，2015.

［2］杜麗敏.基于ZigBee技術的無線傳感器網絡研究［D］.天津工業(yè)大學，2007.

［3］聶佰玲，劉亞，李宇，等.基于微信控制的智能家居系統(tǒng)研究與設計［J］.山西農經，2016(2).

2017年西北民族大學中央高校基本科研業(yè)務費資金資助項目，智能家居微信遠程控制系統(tǒng) (項目編號:Y17099)