基于Arduino的智能家居遠程控制系統(tǒng)設(shè)計

黃利紅

摘要：近些年來家居行業(yè)最迫切的問題就是要使更多的普通家庭感受到科技進步的力量。的確，科學技術(shù)的進步為家居生活帶來了很多福利，特別是一系列智能家具控制系統(tǒng)的廣泛應用，由于這些系統(tǒng)穩(wěn)定安全，成本低功耗小，使用可靠，受到了很多用戶的青睞。本文以Arduino為基礎(chǔ)，探討設(shè)計一款智能家居控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：Arduino;智能家居;遠程控制;系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TN919 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）12-0161-01

生活水平與經(jīng)濟水平蒸蒸日上，人們追求更高品質(zhì)的生活。節(jié)奏越來越快的生活方式，讓人們感受到在這個時代里個性化的重要。于是，在家裝上，現(xiàn)代人非常喜歡智能化，人性化，甚至已然成為了一種趨勢。因此對于家具的要求也越來越嚴格。人們都渴望生活在舒適安全智能的居住環(huán)境中，所以為了實現(xiàn)這一目標，家居生活的高效節(jié)能是必須滿足的要求。于是在這些需求的推動作用下，智能電子技術(shù)實現(xiàn)了快速發(fā)展，并且在家居生活上得到了廣泛的應用。也正是因為智能電子技術(shù)的出現(xiàn)，越來越多的新型智能家具技術(shù)開始嶄露頭角。

家居生活由于智能家居的出現(xiàn)變得更富有智慧。智能家具在管理過程中，離不開智能家居技術(shù)的支持。通常情況下，智能家居技術(shù)包括計算機技術(shù)，網(wǎng)絡通信技術(shù)以及綜合布線技術(shù)。這幾種技術(shù)在智能家居技術(shù)中起到了至關(guān)重要的作用。智能家具設(shè)計規(guī)劃的基本目標是以人為本。智能家具的設(shè)計讓家庭中的信息之間實現(xiàn)了最有效的統(tǒng)籌管理[1]。任何與家居有關(guān)的執(zhí)行裝置，都可以使用無線和有線的方式實現(xiàn)連接。即便身處異地，也能通過外界通信實現(xiàn)訪問控制和監(jiān)視。這一技術(shù)讓家庭事務的管理變得更方便，使住宅環(huán)境與設(shè)施變得更加協(xié)調(diào)和諧。

1 系統(tǒng)設(shè)計概述

1.1 系統(tǒng)組成

顧名思義，在本系統(tǒng)中起到核心作用的就是Arduino負責對數(shù)據(jù)進行采集，發(fā)送，接受和處理。與wifi轉(zhuǎn)串口模塊相結(jié)合，共同搭建本地TCP/IP服務器，只要家居環(huán)境的信息需要通過該系統(tǒng)進行采集和控制，系統(tǒng)連接的WiFi轉(zhuǎn)串口模塊與安卓客戶端之間就會通過信息傳遞來實現(xiàn)交流。智能家居遠程控制系統(tǒng)由多個模塊構(gòu)成?；蛘哒f這些不同的模塊共同組成了智能家具系統(tǒng)。其中包括Arduino控制板、溫濕度探測模塊、火焰模塊、wifi模塊、路由器等，Arduino控制板負責對溫濕度探測模塊、wifi模塊、超聲波測距模塊等收集到的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一處理，并將處理后的數(shù)據(jù)反饋給手機客戶端，實現(xiàn)對家居控制系統(tǒng)的遠程操控。

1.2 模擬家居環(huán)境

利用市面上流行的DIY小房子來模擬實際家具環(huán)境是最常見的方法。這種方法能夠?qū)⒃緦嶋H的家具環(huán)境用小型家居環(huán)境模擬出來。通常情況下，在DIY小房子中并不能安裝硬件控制系統(tǒng)和供電系統(tǒng)等，主要原因是因為DIY小房子太小，并沒有安裝這些系統(tǒng)的位置，所以想要安裝這些裝置，需要在小房子的地基中開辟出一片空間。

2 系統(tǒng)架構(gòu)具體設(shè)計

所設(shè)計系統(tǒng)包括：手持設(shè)備，服務器和智能家居。手持設(shè)備即智能手機，可以通過手持設(shè)備來控制智能家居或者設(shè)置參數(shù)，使智能家居能自動的按照使用者意愿進行工作。

在整個智能家居遠程控制系統(tǒng)中，智能家居是無法與外部互聯(lián)網(wǎng)進行連接的，所以能夠與智能家居實現(xiàn)直接通信的只有Arduino，所以從某種程度上來講，Arduino起到了系統(tǒng)中的防火墻的作用。服務器與Arduino之間實現(xiàn)定期通信，將運行過程中收集到的用戶數(shù)據(jù)上傳到服務器中，人們在服務器端進行學習，通過一系列手段對技術(shù)進行強化，在深度分析數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，關(guān)注用戶體驗，處理用戶使用過程中存在的問題，完善智能家居遠程控制系統(tǒng)。

要集中在智能家居模塊，用來收集信息、傳遞信息及對輸入的信息作出響應，但不會對數(shù)據(jù)進行過多的處理[2]。而軟件設(shè)計主要是解決三個模塊之間的通信問題及數(shù)據(jù)在服務器上的存儲、處理問題。如下將進一步介紹所設(shè)計系統(tǒng)的軟、硬件相關(guān)設(shè)計。

2.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

在智能家居遠程控制系統(tǒng)中，起到直接作用的是Arduino，所以，Arduino開發(fā)板同樣也是系統(tǒng)的硬件主體，Arduino開發(fā)板是一種擴展性極強的工具，如果我們在使用過程中，為其增加各種sensor和actor，Arduino便能夠適用于各種不同的場合。在各種不同的場景中發(fā)揮不同的作用。實際上，Arduino是一個電子原型設(shè)計平臺。而且這個平臺是開源的。他之所以能夠發(fā)揮如此大的作用，也正是因為其開源的特性。

2.2 軟件設(shè)計

系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要是解決三個模塊之間的通信問題及數(shù)據(jù)在服務器上的存儲、處理問題。智能家居系統(tǒng)的用戶體驗受到軟件設(shè)計的直接影響。Arduino的Arduino環(huán)境中運行的程序;Arduino的Linux環(huán)境中運行的程序;服務器上運行的控制程序;手持設(shè)備上運行的程序共同構(gòu)成了智能家居遠程控制系統(tǒng)軟件設(shè)計中的四部分。

在整個智能家居遠程控制系統(tǒng)中，服務器上運行的程序起到了控制中樞的作用。當程序在收集信息的過程中，對某個動作或者是用戶的指令進行判斷時，Arduino便會向程序發(fā)送相應的信號，隨后，程序接觸到信號后，服務器端會經(jīng)過特定環(huán)境向Arduino傳送指令。

2.3 應用設(shè)計

Arduino智能家居遠程控制系統(tǒng)的應用還要體現(xiàn)在實際操作過程中。我們通過一個具體的應用來展示智能家居遠程控制系統(tǒng)的基本功能。

用戶可以利用終端系統(tǒng)隨時查看家中電熱水器水溫情況，也可以通過遠程控制，關(guān)閉開啟熱水器電源，還可以利用終端設(shè)備，對電熱水器的目標溫度進行設(shè)定[3]。這一智能家居遠程控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，當熱水器的實際水溫與目標水溫之間有差距時，系統(tǒng)可以自動控制電源進行開啟或關(guān)閉，使熱水器能夠?qū)崿F(xiàn)自動的加熱或斷電。在使用過程中，智能家居上安裝一個能夠檢測到水溫的溫控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要組成就是Arduino開發(fā)板，將熱敏電阻作為水溫傳感器，對水箱內(nèi)的水溫進行采集，Arduino開發(fā)板對溫度進行處理，在電阻分壓原理的引導下，使傳感器能夠?qū)㈤_發(fā)板與電壓進行連接，從而獲得了電壓的數(shù)值，Arduino開發(fā)板內(nèi)對電壓值進行換算后，便可以向終端系統(tǒng)展示出攝氏度水溫數(shù)據(jù)。這樣一來，用戶便可以利用遠程遙控系統(tǒng)對家中的熱水器進行遠程控制操作。

3 結(jié)語

基于Arduino的智能家居控制系統(tǒng)優(yōu)勢很大，不僅具備可擴展性高的特點，還能夠在運行過程中保持穩(wěn)定?；贏rduino的想要實現(xiàn)普及并不困難。智能家具控制系統(tǒng)設(shè)計成本低廉，效果好，可謂是物美價廉。這樣的系統(tǒng)想要實現(xiàn)普及并不困難。但隨著市場競爭的不斷加劇，智能家居市場的發(fā)展也要跟隨時代的潮流，遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計對于家具行業(yè)來說意義非凡，對未來行業(yè)發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

參考文獻

[1] 賈宗維，楊鵬飛，吳小強，等.基于ArduinoUno和STM32智能家居安防控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].山西電子技術(shù)，2018（05）：29-32.

[2] 董圣華，馬麗潔.基于Arduino的智能家居遠程控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電子世界，2018（11）：155.

[3] 朱江，吉順如，李淵，等.基于Arduino的智能家居系統(tǒng)設(shè)計[J].輕工科技，2015，31（04）：77-78.

Design of? Smart Home Remote Control System Based on Arduino

HUANG Li-hong

（Hunan Software Vocational College， Xiangtan Hunan? 411100）

Abstract：In recent years， the most urgent problem in the household industry is to make more ordinary families feel the power of technological progress. Indeed， the progress of science and technology has brought a lot of benefits to home life， especially the wide application of a series of intelligent furniture control systems. Because these systems are stable and safe， low cost and low power consumption， reliable use， they are favored by many users. Based on Arduino， this paper discusses the design of a smart home control system.

Key words：arduino; smart home; remote control; system design