智能小區(qū)設(shè)計(jì)與開發(fā)

張桉實(shí) 胡元元

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

智能小區(qū)設(shè)計(jì)與開發(fā)

張桉實(shí) 胡元元

沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院

1 引言

1.1 設(shè)計(jì)初衷

中國建筑智能化是逐步發(fā)展起來的，人們對(duì)工作和生活環(huán)境越來越高的需求，以及影響建筑智能化的信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，構(gòu)成了推動(dòng)建筑智能化不斷發(fā)展的主要?jiǎng)恿Α?/p>

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化小區(qū)在發(fā)達(dá)國家應(yīng)運(yùn)而生。它通過對(duì)社區(qū)建筑群四個(gè)基本要素的優(yōu)化考慮，提供一個(gè)投資合理，又擁有高效、舒適、溫馨、便利以及安全的居住環(huán)境。

近幾年，各地政府主管部門以及房產(chǎn)開發(fā)商越來越重視智能化小區(qū)的開發(fā)和建設(shè)，并提出了實(shí)現(xiàn)住宅小區(qū)智能化的總體目標(biāo)，以此來提高住宅的科技含量和居住水平，以適應(yīng)21世紀(jì)的現(xiàn)代化居住生活的需要。

面對(duì)這樣的趨勢，想要構(gòu)建一套模擬智能小區(qū)模型的想法應(yīng)運(yùn)而生。

1.2 適用范圍

這款模擬智能小區(qū)模型，雖然結(jié)構(gòu)簡單，但能實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問控制，同時(shí)也可對(duì)模擬小區(qū)模型環(huán)境內(nèi)的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，通過繼電器鏈接到真正的水泵上、電燈上。如果規(guī)劃合理，完全可以應(yīng)用在真正的小區(qū)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)智能小區(qū)的一部分功能，體驗(yàn)智能小區(qū)生活。

1.3 開發(fā)工具

①數(shù)據(jù)實(shí)體圖和功能模塊圖設(shè)計(jì)：WPS2016；②開發(fā)工具：Eclipse、Java、IAR(8051)、單片機(jī)開發(fā)板、Android平板電腦。

2 系統(tǒng)概述

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

智能小區(qū)包括三個(gè)部分：主控芯-AT89C52、環(huán)境監(jiān)控部分-各種傳感器、小區(qū)外部控制部分-各種外部設(shè)備。

由PC端監(jiān)控系統(tǒng)與CC2530結(jié)合控制本系統(tǒng)。系統(tǒng)通過溫度傳感器ds18b20將周圍環(huán)境中的溫度檢測出來傳送至單片機(jī)，通過光照強(qiáng)度傳感器BH1750FVI實(shí)時(shí)檢測環(huán)境中光照強(qiáng)度，通過溫濕度傳感器DHT11檢測空氣中的濕度并由相應(yīng)的模塊做出調(diào)節(jié)。利用PC端監(jiān)控系統(tǒng)控制繼電器進(jìn)而控制外部設(shè)備的開啟與關(guān)閉。

2.2 系統(tǒng)功能模塊

智能小區(qū)系統(tǒng)包含了兩大模塊，分別是監(jiān)控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過PC機(jī)端和安卓移動(dòng)終端對(duì)小區(qū)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，控制系統(tǒng)分為綠化控制和燈光控制。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1 傳感器部分

我們采用的單片機(jī)是CC2530模塊，具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力和極強(qiáng)的中斷響應(yīng)能力，并且具有通用的架構(gòu)，簡易的開發(fā)流程，豐富的模擬外設(shè)和通信接口，豐富的設(shè)計(jì)及低廉的價(jià)格等特點(diǎn)。還具有大量的內(nèi)存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，具有低電壓供電，體積小，反應(yīng)快等特點(diǎn)，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，提供許多高性比的應(yīng)用場合。

所有用到的傳感器和作用如下：

（1）溫度傳感器由兩種不同的材質(zhì)做成，通過對(duì)周圍溫度的感應(yīng)，輸出電位差的變化量給終端，終端進(jìn)行處理，顯示出周圍的具體溫度，提醒人們當(dāng)前監(jiān)測的溫度變化。如設(shè)備的溫度，防止設(shè)備燒壞。

（2）光傳感器利用光敏元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，傳給終端進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)的告訴人們周圍的光照強(qiáng)度，根據(jù)光照強(qiáng)度智能調(diào)節(jié)燈光，節(jié)省能源，提供使人舒適的光照環(huán)境。

（3）利用氣敏傳感器來感應(yīng)小區(qū)的煤氣或者液化氣是否泄露，能有效的防范火災(zāi)的發(fā)生。

（4）利用人體紅外傳感器來感應(yīng)周圍是否有人經(jīng)過，以便提示防護(hù)人員禁止進(jìn)入的區(qū)域進(jìn)入外人，路燈在夜間也可以根據(jù)傳感器提供照明。

3.2 PC-服務(wù)器端

智能小區(qū)的PC服務(wù)器端口，作為整套設(shè)備的核心設(shè)備，它具備服務(wù)器開放或者關(guān)閉的選擇，傳感器接收數(shù)據(jù)的顯示，和遠(yuǎn)程Android數(shù)據(jù)的傳輸功能，并可以根據(jù)每個(gè)傳感器所檢測的數(shù)據(jù)對(duì)每項(xiàng)數(shù)據(jù)形成折線圖，顯示在電腦界面。

3.3 Android手機(jī)端

用戶通過安裝在Android平板電腦平臺(tái)的“智能小區(qū)”手機(jī)軟件APP對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)所檢測到的數(shù)據(jù)和用電器的狀態(tài)進(jìn)行查看，同時(shí)可以根據(jù)用電器狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。如控制路燈的開關(guān)、噴泉的情況等。

3.4 應(yīng)用流程

硬件連接：選擇五塊開發(fā)板，選擇其中一個(gè)當(dāng)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，連接電腦做為服務(wù)器。將其余4個(gè)開發(fā)板分別連入220V電燈、12V路燈、12V紅綠指示燈。

電腦端調(diào)試：將網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)接入電腦，并且讓電腦出于任意一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，打開電腦終端軟件。

之后點(diǎn)擊“打開”按鈕，開啟網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，再點(diǎn)擊“自動(dòng)刷新開”，獲取傳感器所檢測到的數(shù)據(jù)，顯示在電腦終端。

此時(shí)，可以查看到每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)所檢測到的數(shù)據(jù)，并在右側(cè)的窗口繪制折線圖。同時(shí)可以點(diǎn)擊軟件左下方的開關(guān)按鈕控制每個(gè)節(jié)點(diǎn)所連接的用電器，因?yàn)楸敬窝菔舅B接的用電器有220V路燈、12V紅綠指示燈、12V水泵。所以我們點(diǎn)擊開關(guān)，讓他們于工作狀態(tài)。

同時(shí)我們可以通過Android手機(jī)軟件控制這套設(shè)備。首先將手機(jī)和電腦終端服務(wù)器置于同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)。通過在手機(jī)端輸入電腦終端的IP地址鏈接服務(wù)器。

鏈接成功后，此時(shí)可以在手機(jī)端對(duì)整套設(shè)備進(jìn)行控制，如查看傳感器節(jié)點(diǎn)檢測到的數(shù)據(jù)、控制用電器的工作狀態(tài)

4 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

本次作品系統(tǒng)追求高性價(jià)比、高可維護(hù)性、安裝操作簡單、適用范圍廣。力求以最簡單的方法解決最普遍的智能小區(qū)需求。隨著智能設(shè)備的發(fā)展和成本的降低，智能小區(qū)控制系統(tǒng)必然會(huì)和傳統(tǒng)設(shè)備行業(yè)結(jié)合，從而使智能小區(qū)系統(tǒng)更加完善。通過系統(tǒng)的整合，使整個(gè)系統(tǒng)的安裝和調(diào)試更加系統(tǒng)化，減少重復(fù)投資，降低安裝和調(diào)試的費(fèi)用，生產(chǎn)物美價(jià)廉的小區(qū)化產(chǎn)品，使智能小區(qū)得到更好的普及。

胡元元