基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

于長(zhǎng)江　洪炎　蘇靜明　朱超　楊東東

【摘 要】本文結(jié)合了ZigBee無線通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感器技術(shù)以及人臉識(shí)別技術(shù)等提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)方案，并實(shí)現(xiàn)了智能化家居系統(tǒng)主要任務(wù)。

【關(guān)鍵詞】智能家居；ZigBee無線通信；CC2530

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于生活水平的要求逐步提高，對(duì)于家居環(huán)境的舒適度特別是家居的智能化程度提出了越來越高的要求。

1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)主要分五個(gè)部分組成，供電部分：供電部分為智能家居控制系統(tǒng)室內(nèi)系統(tǒng)部分供電。系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信部分：系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信部分主要是通過Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程控制家居設(shè)備。中央控制器：中央控制器是智能家居控制系統(tǒng)的核心部分，中央控制器接收由各個(gè)功能子模塊采集到的數(shù)據(jù)信息然后對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理分析，并根據(jù)分析的數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的指令。功能子模塊：每個(gè)功能子模塊實(shí)現(xiàn)自己特定的功能。系統(tǒng)室內(nèi)通信部分：系統(tǒng)室內(nèi)通信部分主要是各功能子模塊與中央控制器之間的通信，選擇的無線組網(wǎng)技術(shù)是ZigBee無線技術(shù)。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

2.1 中央處理器型號(hào)

中央處理器采用CC2530芯片，CC2530所使用的是一個(gè)單周期的8051兼容性CPU內(nèi)核。

2.2 LCD液晶顯示屏接口硬件電路

本設(shè)計(jì)中人機(jī)交互界面選擇LCD液晶顯示屏，采用以ST7920控制芯片的12864。

2.3 溫度傳感器硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

智能家居控制中室內(nèi)環(huán)境的溫度是我們進(jìn)行控制的主要因素之一。利用溫度傳感器進(jìn)行室內(nèi)溫度的采集，將采集到的結(jié)果傳送到中央處理器，根據(jù)當(dāng)前溫度值做出相應(yīng)的處理，控制空調(diào)等設(shè)備進(jìn)行溫度的調(diào)整。本設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度的采集。DS18B20的電路原理圖如圖3所示：

2.4 濕度傳感器硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

智能家居控制中室內(nèi)環(huán)境的濕度同樣也是我們進(jìn)行控制的主要因素之一，利用濕度傳感器進(jìn)行室內(nèi)濕度的采集，將采集到的結(jié)果傳送到中央處理器，根據(jù)當(dāng)前濕度值做出相應(yīng)的處理，控制加濕器進(jìn)行濕度的調(diào)整。本設(shè)計(jì)濕度傳感器模塊中采用的濕敏電阻是HR202，HR202是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件。

2.5 煙霧傳感器硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

在智能家居控制中，天然氣的泄漏以及火災(zāi)的發(fā)生都是系統(tǒng)檢測(cè)的重要因素，本設(shè)計(jì)中檢測(cè)所采用的傳感器是MQ-2氣體傳感器，該傳感器所使用的氣敏材料是二氧化錫（SnO2），它具有在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的特性。

2.6 光敏傳感器硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

室內(nèi)光線的明暗采集需要光敏傳感器采集，除此之外智能陽臺(tái)控制系統(tǒng)中同樣也用到光敏傳感器進(jìn)行光線亮度的采集。

2.7 紅外測(cè)溫傳感器硬件設(shè)計(jì)

在廚房用煤氣灶燒水時(shí)由于離開廚房去做其它事情，往往會(huì)忘記正在燒水而引起事故，本設(shè)計(jì)中利用紅外線采集模塊實(shí)時(shí)采集水壺中水的溫度，當(dāng)水的溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，如果在一定的時(shí)間沒有人過來關(guān)閉燃?xì)庠睿到y(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷燃?xì)庠畹娜細(xì)夤?yīng)。不僅僅是燒水，煲湯、蒸煮時(shí)可以根據(jù)不同的飯菜蒸煮的時(shí)間手動(dòng)設(shè)置好時(shí)間，時(shí)間到后系統(tǒng)同樣會(huì)發(fā)出報(bào)警聲，如果一定時(shí)間內(nèi)沒有人來，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切斷燃?xì)?。本設(shè)計(jì)中采用非接觸MLX90614 紅外線測(cè)溫模塊進(jìn)行對(duì)水壺中水溫的測(cè)量。

2.8 人臉識(shí)別模塊硬件設(shè)計(jì)

在我們的日常生活中由于小孩好奇誤操作燃?xì)庠疃l(fā)的事故屢見不鮮，本設(shè)計(jì)中就針對(duì)這樣情況進(jìn)行了廚房燃?xì)庠畹膶ｉT設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)中引進(jìn)了人臉識(shí)別技術(shù)，只有當(dāng)人臉圖像識(shí)別成功后才能開啟安裝在燃?xì)夤艿郎系娜細(xì)怆姶砰y，進(jìn)而開啟燃?xì)庠睢?/p>

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居控制系統(tǒng)通過手機(jī)可以隨時(shí)隨地隨心所欲的實(shí)現(xiàn)對(duì)家居的控制，使人們的居住環(huán)境變得更加舒適、安權(quán)、智能。

【參考文獻(xiàn)】

[1]鄭純軍，張軼.多方式接入智能家居系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2011（5-2）：55，169.

[2]齊躍峰，劉宇鵬.基于ARM的智能家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)[J].電子技術(shù)設(shè)計(jì)與運(yùn)用.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]