基于物聯網智能家居安防系統的設計與實現*

陳靜

(內蒙古科技大學包頭師范學院,內蒙古包頭 014030)

1 緒論

本系統是基于物聯網的智能家居,通過常用的傳感器實完成了無線傳感網絡組網、與嵌入式開發平臺的串口通信,最終實現智能家居基于QT界面的智能交互式管理,完整的搭建了基于物聯網的智能家居安防系統硬件模型?；谖锫摼W技術的智能家居系統采用分布式控制方式對智能家居的每一個部分進行統一的控制,主要包括:家居環境的溫濕度檢測、煙霧檢測、光線檢測、控制電風扇的開關。本系統中任何一個模塊出現問題都不會影響到其它模塊的正常運行。智能家居系統的整體框架如圖1所示。

智能家居系統感知層采用的是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開發板基于Linux 操作系統編程,設計了基于QT的開發界面。首先在QT中編寫每個模塊的驅動程序,然后通過協調器組網,通過CotexA8液晶屏在顯示界面上會顯示傳感器模塊采集到的數據,并根據智能控制調節溫度,比如控制電風扇的開關等。

本系統溫濕度檢測采用的是的SHT10溫濕度采集模塊進行開發,煙霧傳感器采用的是MQ-2煙霧傳感器進行開發,MQ-2煙霧傳感器適用于液化氣、苯、烷、酒精、氫氣、煙霧等探測,也就是說MQ-2煙霧傳感器是一個多氣體探測傳感器。本文中還用到了指紋模塊、攝像頭模塊等對家居進行智能監控,起到安防的作用。

圖1 智能家居系統整體結構框架

圖2 智能家居模型線路連接

2 無線傳感網絡及組網

ZigBee無線傳輸是一種短距離、低速率的無線網絡傳輸技術。是無線標記技術和Blue Tooth之間的一種技術。它結合了傳感器技術、嵌入式技術、現代網絡技術及無線通信技術、分布式信息處理技術等,能夠通過集成化的傳感器進行實時監控、感知和采集各種環境信息。

物聯網智能家居系統采用的是ZigBee無線組網通信,實現物聯網智能家居中感知層數據采集、組網、數據傳輸的功能,將物聯網智能家居中的所有的模塊與協調器通信,協調器與CotexA8信息機交互通信,實現實時的數據傳輸與智能監控。無線傳感網由多個無線傳感器節點根據自組網絡的方式構成,節點通過無線自組成傳輸網絡,以協作的方式 感知、采集與處理無線網絡中的信息,可以實現對各種環境實時的采集、處理、分析。在組網的過程中首先對所以默認的信道進行掃描,選擇最佳的工作信道。首先加入網絡的節點是協調器節點,協調器節點直接用指定的信道進行通信,保證通信效果。PAN_ID是網絡在此信道的唯一標識,在參數選定后協調器允許終端節點加入該網絡。網絡建立后,所有節點可以發送入網請求,根據所在網絡中的地址是否分配完,進行對入網請求的回復,在節點沒有分配完的情況下給需要加入的節點分配地址,至此節點加入網絡成功。

3 系統功能的實現及測試

本文研究的物聯網智能家居實驗教學系統設計的模塊分為:室內的溫濕度檢測、廚房煙霧檢測、客廳光線檢測、客廳控制電風扇的開關等,每個模塊都是在嵌入式下開發完成的,所以想要其運行,都要在QT下編寫驅動,這樣才會使整個ZigBee組建的網絡經行運行。根據智能家居系統的設計進行該系統模型的搭建,物聯網智能家居的模型整體的線路連接如圖2所示。QT開發程序在開發環境下編寫完成后將QT程序進行執行并生成可執行文件,將可執行文件燒寫到A8信息機上。

將可執行文件燒寫到A8信息機上并且ZigBee組網成功,按下溫濕度傳感器上的SW3按鈕,系統中采集到的家居環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信息機上,開啟A8信息機打開視頻功能,選擇配置好的視頻通道,網絡攝像頭上傳捕捉到的圖像在A8信息機上。

4 結語

基于物聯網的智能家居綜合教學模型通過將多種傳感器包括溫濕度傳感器、煙霧傳感器、氣壓傳感器、火焰傳感器等和相關的控制設備連接起來,本文主要介紹溫濕度傳感器和煙霧傳感器和無線傳感網絡組網,通過硬件實物模型的搭建、程序的設計及最終的測試,完整的實現了物聯網技術在智能家居的安防監控,并構建起實物模型,在教學中可以起到很好的示范作用,幫助同學更好的理解物聯網技術在智能家居中的應用。

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