體貼式實時監測家居系統電子創客創新設計作品

陽思琦 廖慧梅 王爭艷 李進

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體貼式實時監測家居系統電子創客創新設計作品

陽思琦 廖慧梅 王爭艷 李進

中南大學信息院，湖南 長沙 410000

智能家居可以進一步提高住戶在家居生活中的安全性、便利性、舒適性、藝術性，環保性。基于此，提出一種體貼式實時監測家居系統，以“構建人與家裝和諧，提升家居人性化格調”為目標，貫徹智能家居的宗旨，基于IAP15W4K58S4開發板，利用MQ-5、MQ-7、DHT11、雨滴傳感器等多種傳感器及WT588D-16P SPI-Flash 下載器，實現對室內溫濕度、家庭內包括天然氣煤氣等易燃氣體及不充分燃燒產生的CO等有毒氣體、室外降雨的檢測提醒。可以用低代價打造溫馨體貼、安全舒適的家庭平臺。

智能家居；實時監測；和諧家裝；自動化

1 研究背景

國外智能家居的研究較早，在1998年5月新加坡舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費品國際展覽會”上，通過在場內模擬“未來之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統，已經小有成就，其系統功能包括三表抄送功能、安防報警功能、可視對講功能、監控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網接入和統軟件配置等[1]。

國內智能家居的發展進程要滯后國外許多年，智能家居至今在中國已經歷了近13年的發展，2014年我國智能家居的契機出現，小米科技創始人雷軍說過：“站在風口上，豬都會飛”，智能家居時代將再次改寫歷史[2]。

智能家居在電器控制，音樂、視頻等娛樂，監控等方面已經有了較為成熟的應用，如深圳索科特的空調遠程控制，但目前安防監控系統發展并不成熟，只有極少數智能家居公司在安防監控系統方面較為成功，如中國香港的天龍VHome。但理想的安防系統不只是錄制視頻圖像，提供沒有經過解釋的視頻圖像，我們需要研制出能夠充分發揮安防實時性和主動性的系統[3]。

2 設計原理

實際生活中經常發生以下情況：天然氣泄漏，空氣中大量烴烷類氣體，易起火易爆炸，而當家庭中只留有小孩和老人或者無人時，極為危險；煤氣泄漏，尤其是人在睡眠中，將引發CO中毒；空氣溫濕度影響人體能量代謝平衡，當溫濕度達不到人體熱平衡時，將導致皮膚受損，降低皮膚保護能力，甚至影響人的心情，但由于難以察覺、操作麻煩等原因人們大都不關注空氣溫濕度的問題；出門時忘記帶雨傘，導致半路折回取傘[4]。

我們希望充分發揮智能家居的主動性來解決上述情況，實現下列功能：具有鳴笛報警功能，可以減少家庭安全事故的發生；具有應急處理功能，可以降低事故傷害性；具有語音提醒功能，可以為家庭出行帶來便利；具有敏銳感知功能，可以及時優化家庭舒適度。因此我們提出了“體貼式實時監測家居系統”，其模型如圖1[5]。

系統分為溫濕度監測及顯示、下雨監測及語音提示、煙霧監測及報警三個模塊，依次實現LED屏上實時顯示溫濕度，有雨時將進行語音提示，煙霧超標時將鳴笛報警的功能。其核心是IAP15W4K58S4單片機開發板，選擇MQ-5（CO傳感器）、MQ-7（甲烷傳感器）、DHT11（溫濕度傳感器）、雨滴傳感器等多種傳感器芯片及WT588D-16P SPI-Flash 下載器，將功能代碼拷錄至單片機中即可。開發難點在于傳感器分別監測到實時溫濕度、下雨、煙霧后如何與LED屏、語音存儲器、警報器進行通信。本系統利用傳感器感應到實時溫濕度、下雨、煙霧超標時特定引腳的電平變化，設置單片機循環檢測，電平突變即作為通信的信號。開發環境為KeilC，選擇Intel 8052編譯[6]。

圖1

3 創新特色

體貼式實時監測家居系統總的創新點是對分散的安防模塊進行整合與完善，分為門禁系統和監測系統兩個模塊，從進入家門開始，一直到離開家門，甚至在家中無人的情況下，一系列的監測與調整將被做出，只為實現“構建人與家裝和諧，提升家居人性化格調”的目標[7]。

4 應用前景

隨著研究深入，體貼式實時監測家居系統將不僅僅局限于對有毒氣體的檢測和報警，它將可以控制排風器自啟，實現自動應急處理；不僅僅局限于對溫濕度敏銳感知和精準顯示，它應該要能夠自啟空調和增濕器自啟，代替人工對家居環境做出調整。當“體貼式實時監測系統”做到這些功能擴展的時候，那么它的意義就不在局限于實現了高智能高自動化了，它更代表著一個新的時代，一個產業全新的時代的到來。

[1]馮凱,童世華.智能家居的由來及其發展趨勢[J]. 中國新技術新產品, 2010(6):7-7..

[2]佚名.智能家居創造智慧生活[J].智能建筑, 2015(1).

[3]康祥喆.淺談我國智能家居的現狀及發展趨勢[J]. 中國科技信息, 2014(8):121-122.

[4]周怡頲,凌志浩, 吳勤勤. ZigBee無線通信技術及其應用探討[J]. 自動化儀表, 2005, 26(6):5-9.

[5]周倩.基于藍牙的數字家庭網絡框架設計研究[D].長沙：長沙理工大學，2010.

[6]陳立定, 杜德飛. 智能樓宇中可視對講系統的構建與實現[J]. 自動化與儀表, 2011, 26(6):36-39..

[7]楊士元.數字家庭網絡技術及應用[M].北京：電子工業出版社，2002.

Considerate Real-time Monitoring of Home Systems Electronic Innovation and Design Works

Yang Siqi Liao Huimei Wang Zhengyan Li Jin

Department of Information of Central South University, Hunan Changsha 410000

Intelligent Home will further improve the safety, convenience, comfort, artistic, environental protection of life.we not only want it to play a cold role, more hope it becomes a considerate one in the living environent.This paper presents a real-time monitoring system of considerate Home Furnishing, which goal is to build harmony between people and home improvement and improve the style of home humanization.Based on the development board called IAP15W4K58S4, using MQ-5, MQ-7, DHT11, rain sensor and WT588D-16P SPI-Flash download, the system achieves indoor temperature and humidity, flammable gases as natural gas and other toxic gases as CO produced by inadequate combustion, rainfall reminder.Can be used to create a warm and considerate, safe and comfortable family platform in a low cost.

smart home; real-time monitoring; harmonious home improvement; automation

TU855

A

1009-6434（2017）04-0100-02