遠程家居自動控制系統設計

中國人民解放軍陸軍炮兵防空兵學院 岳志軍 米天峰

引言

隨著計算機科學技術及自動化技術的快速發展，人們的生活不斷朝著智能化、信息化方向發展，為滿足人們對家居環境的需求，遠程家居自動控制系統出現并得到了極大的發展。這一系統主要是對家居環境中各種參數以及各種相關設備的運行狀態進行遠程監督和控制，為住戶提供各種智能化的保護措施以及對各類基本家用電器進行遠程操作，這一系統的使用在一定程度上解放了現代社會中工作學習繁忙的人們，為居家生活提供了極大的便利。

1.遠程家居自動控制的基本原理

遠程家居自動控制系統的核心為中心控制器，控制器通過周圍布置的相關傳感設備實時監控室內家居環境并獲取相應的數據信息，通過對這些數據信息進行特定程序的分析和計算，得出相應結果并根據該結果對相應的電器發出指令，實現對周圍電器的自動監督和控制。例如當防火傳感器出現問題時，中心控制器會對接收到的信息進行處理，然后向住戶發送報警信息。當住戶通過手機或顯示器向中心控制器發出查看請求時，系統會對家居環境中的各類參數及家居設備的運行狀態進行收集并發送到住戶手機或顯示器以供查看。此外，住戶可以利用系統對家居環境中的各類參數進行設定和調整，從而提供一個適合住戶需求的家居環境。

2.遠程家居自動控制系統設計

2.1 硬件結構

家居自動控制系統硬件結構可分為兩部分:家居WEB服務器和嵌入式控制器，如圖1所示。接入因特網的PC機構成家居WEB服務器，嵌入式控制器則通過RS232串行接口與家居服務器連接。嵌入式控制器用于采集傳感器接受的數據和家電設備運行的相關信息并將此信息傳遞給服務器，同時接收和下載服務器給出的控制信息并執行相應的實際操作。

圖1 系統硬件組成

嵌入式控制器是基于C8051F005單片機的微處理器。控制器有8路轉換通道和32個端口，9個微型鍵盤，一個顯示器。常用的家電設備通過繼電器連接到嵌入式控制器的數字接口，交流電通過繼電器向家電設備供電，繼電器則通過開關的顯示狀態將信息傳遞給嵌入式控制器，控制器根據相應的信息指示家電設備進行相應的工作，溫度、濕度等傳感器則是直接連接到嵌入式控制器的轉換通道中。總之，在家居自動控制系統中，所有的設備監控都是由嵌入式控制器執行相應指令的。

2.2 軟件架構與實現

家居自動控制系統軟件由監控程序和家居自動控制網站兩部分組成，監控程序在嵌入式控制器上運行，其主要功能為采集相應數據、控制家電設備以及完成家居服務器查詢、調整等請求功能。家居自動控制網站的主要功能則是為住戶提供遠程訪問自動化控制系統的服務。

監控程序共有數據采集模塊、控制模塊、通信模塊、鍵盤管理模塊以及參數設置與顯示模塊6部分。嵌入式控制器通過數據采集模塊采集傳感器輸入的數據信號并將信號轉換成數據進行歸一化處理。當歸一化后的數據超出設定好的數值范圍時，嵌入式控制器就會通過控制模塊對相應的家電設備進行控制。通信模塊則是將傳感器收集到的信息上傳到嵌入式控制器進行處理和將家電設備的運行信息傳遞到住戶的手機，還擁有讀取家居服務器遠程控制指令和查看指令等功能。參數設置模塊則是用來改變和調整各類家居設備的連接方式和家用電器的各種參數，此外，參數設置模塊還可用于更改家電設備和各類傳感器的名稱以及設置相應設備的數據傳輸速率等，以此增強家居自動控制系統的靈活性和便捷性。鍵盤管理模式和顯示模塊則是為住戶提供人機信息反饋及接收住戶監督控制請求的界面。

住戶通過有效用戶名和密碼登陸家居自動控制系統，既能獲取相應的數據信息以監控管理家居設備，又能對諸如電飯煲等家電設備發出相應的指令以滿足生活需求，實現智能化的家居生活。

3.試驗與應用

由家居自動控制網站、嵌入式控制器、電源、顯示器、微型鍵盤、電燈、加濕器、電磁水閥、電熱水器、空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、水溫度傳感器和土壤濕度傳感器等組成完整的系統進行試驗，當住戶登陸界面后，監控網頁在顯示器上出現，住戶可通過此界面控制家電設備的運行狀態。當住戶點開電熱水器的按鈕時，家居自動控制網站就會接受此命令并將其傳遞給嵌入式控制器，從而指揮電熱水器開始工作。同時，返回監控網頁以便住戶對電熱水器進行實時監督和控制。

4.結語

隨著智能化的快速發展，家居自動控制系統也得到了快速的發展，家居自動控制系統操作的準確性越來越高，對住戶需求的模擬越來越切合實際。家居自動控制系統擴展靈活、價格適中、功能強大等優點為人們的智能家居生活提供了極大的便利和保障，而隨著科技的發展及人們生活理念的轉變，家居自動控制系統必將有著更廣闊的應用前景。

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