基于物聯(lián)網(wǎng)智能家居安防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)*

陳靜

(內(nèi)蒙古科技大學(xué)包頭師范學(xué)院,內(nèi)蒙古包頭 014030)

1 緒論

本系統(tǒng)是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居,通過(guò)常用的傳感器實(shí)完成了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、與嵌入式開(kāi)發(fā)平臺(tái)的串口通信,最終實(shí)現(xiàn)智能家居基于QT界面的智能交互式管理,完整的搭建了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居安防系統(tǒng)硬件模型。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能家居系統(tǒng)采用分布式控制方式對(duì)智能家居的每一個(gè)部分進(jìn)行統(tǒng)一的控制,主要包括:家居環(huán)境的溫濕度檢測(cè)、煙霧檢測(cè)、光線檢測(cè)、控制電風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)。本系統(tǒng)中任何一個(gè)模塊出現(xiàn)問(wèn)題都不會(huì)影響到其它模塊的正常運(yùn)行。智能家居系統(tǒng)的整體框架如圖1所示。

智能家居系統(tǒng)感知層采用的是CC2530處理器,控制器控制溫濕度模塊、光線模塊、煙霧模塊、繼電器模塊等。在嵌入式CortexA8開(kāi)發(fā)板基于Linux 操作系統(tǒng)編程,設(shè)計(jì)了基于QT的開(kāi)發(fā)界面。首先在QT中編寫每個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)程序,然后通過(guò)協(xié)調(diào)器組網(wǎng),通過(guò)CotexA8液晶屏在顯示界面上會(huì)顯示傳感器模塊采集到的數(shù)據(jù),并根據(jù)智能控制調(diào)節(jié)溫度,比如控制電風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)等。

本系統(tǒng)溫濕度檢測(cè)采用的是的SHT10溫濕度采集模塊進(jìn)行開(kāi)發(fā),煙霧傳感器采用的是MQ-2煙霧傳感器進(jìn)行開(kāi)發(fā),MQ-2煙霧傳感器適用于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等探測(cè),也就是說(shuō)MQ-2煙霧傳感器是一個(gè)多氣體探測(cè)傳感器。本文中還用到了指紋模塊、攝像頭模塊等對(duì)家居進(jìn)行智能監(jiān)控,起到安防的作用。

圖1 智能家居系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框架

圖2 智能家居模型線路連接

2 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)及組網(wǎng)

ZigBee無(wú)線傳輸是一種短距離、低速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)。是無(wú)線標(biāo)記技術(shù)和Blue Tooth之間的一種技術(shù)。它結(jié)合了傳感器技術(shù)、嵌入式技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等,能夠通過(guò)集成化的傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、感知和采集各種環(huán)境信息。

物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)采用的是ZigBee無(wú)線組網(wǎng)通信,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)智能家居中感知層數(shù)據(jù)采集、組網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?將物聯(lián)網(wǎng)智能家居中的所有的模塊與協(xié)調(diào)器通信,協(xié)調(diào)器與CotexA8信息機(jī)交互通信,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸與智能監(jiān)控。無(wú)線傳感網(wǎng)由多個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)自組網(wǎng)絡(luò)的方式構(gòu)成,節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線自組成傳輸網(wǎng)絡(luò),以協(xié)作的方式 感知、采集與處理無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的信息,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各種環(huán)境實(shí)時(shí)的采集、處理、分析。在組網(wǎng)的過(guò)程中首先對(duì)所以默認(rèn)的信道進(jìn)行掃描,選擇最佳的工作信道。首先加入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn),協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)直接用指定的信道進(jìn)行通信,保證通信效果。PAN_ID是網(wǎng)絡(luò)在此信道的唯一標(biāo)識(shí),在參數(shù)選定后協(xié)調(diào)器允許終端節(jié)點(diǎn)加入該網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)建立后,所有節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求,根據(jù)所在網(wǎng)絡(luò)中的地址是否分配完,進(jìn)行對(duì)入網(wǎng)請(qǐng)求的回復(fù),在節(jié)點(diǎn)沒(méi)有分配完的情況下給需要加入的節(jié)點(diǎn)分配地址,至此節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)成功。

3 系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及測(cè)試

本文研究的物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模塊分為:室內(nèi)的溫濕度檢測(cè)、廚房煙霧檢測(cè)、客廳光線檢測(cè)、客廳控制電風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)等,每個(gè)模塊都是在嵌入式下開(kāi)發(fā)完成的,所以想要其運(yùn)行,都要在QT下編寫驅(qū)動(dòng),這樣才會(huì)使整個(gè)ZigBee組建的網(wǎng)絡(luò)經(jīng)行運(yùn)行。根據(jù)智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行該系統(tǒng)模型的搭建,物聯(lián)網(wǎng)智能家居的模型整體的線路連接如圖2所示。QT開(kāi)發(fā)程序在開(kāi)發(fā)環(huán)境下編寫完成后將QT程序進(jìn)行執(zhí)行并生成可執(zhí)行文件,將可執(zhí)行文件燒寫到A8信息機(jī)上。

將可執(zhí)行文件燒寫到A8信息機(jī)上并且ZigBee組網(wǎng)成功,按下溫濕度傳感器上的SW3按鈕,系統(tǒng)中采集到的家居環(huán)境的溫濕度顯示在界面上。在配置好IP地址后,將攝像頭連接在A8信息機(jī)上,開(kāi)啟A8信息機(jī)打開(kāi)視頻功能,選擇配置好的視頻通道,網(wǎng)絡(luò)攝像頭上傳捕捉到的圖像在A8信息機(jī)上。

4 結(jié)語(yǔ)

基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居綜合教學(xué)模型通過(guò)將多種傳感器包括溫濕度傳感器、煙霧傳感器、氣壓傳感器、火焰?zhèn)鞲衅鞯群拖嚓P(guān)的控制設(shè)備連接起來(lái),本文主要介紹溫濕度傳感器和煙霧傳感器和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng),通過(guò)硬件實(shí)物模型的搭建、程序的設(shè)計(jì)及最終的測(cè)試,完整的實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居的安防監(jiān)控,并構(gòu)建起實(shí)物模型,在教學(xué)中可以起到很好的示范作用,幫助同學(xué)更好的理解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用。

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