智能家居環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

李陽 謝金龍

摘 要 本設(shè)計的主要功能是實(shí)現(xiàn)房間的安防監(jiān)測、房內(nèi)的燈光、溫濕度和光照控制。設(shè)備通信是通過傳感器接收到的信號，通過有線和無線來進(jìn)行傳輸與接收，用戶可以通過PC端進(jìn)行操控。

關(guān)鍵字 智能家居 環(huán)境監(jiān)測 系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP18 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）02-0013-02

1 概述

人工智能技術(shù)已悄無聲息的走進(jìn)大眾生活，如無人機(jī)、醫(yī)學(xué)、生物安全領(lǐng)域。[1]智能家居的系統(tǒng)作為人工智能的一大分支，是由最先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、云技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、傳感網(wǎng)等技術(shù)根據(jù)自身的要求來組建的。在智能家居系統(tǒng)的設(shè)計中，一共設(shè)計了5個子系統(tǒng)，這5個子系統(tǒng)分別用來控制家居里面的燈光、風(fēng)扇、霧化器、溫度、濕度等。[2]

比爾蓋茨IT行業(yè)最具盛名的人，曾經(jīng)的世界首富，微軟公司的總裁，同時他也是世界上第一個使用智能家居的人。比爾蓋茨的房子位于美國西雅圖華盛頓湖畔，一座價值幾億的豪宅“世外桃源2.0”。這座豪宅是由多個搭載Windows NT系統(tǒng)的中央電腦去集中控制和管理 。這座豪宅的智能化那可謂是面面俱到，從進(jìn)門開始就需要佩戴一個智能胸針，這個胸針不但可以把佩戴者對光線、室內(nèi)溫度、音樂的需求設(shè)置好，還可以通過胸針里的感應(yīng)器將數(shù)據(jù)和你的定位發(fā)送給中央電腦，無論你走到哪，環(huán)境都會變化。這個胸針還是進(jìn)入豪宅的通行證，沒有佩戴的人就會被系統(tǒng)自動判定為“入侵者”，中央電腦就會及時監(jiān)控和報警。

在上世紀(jì)，這還只是富豪才能體驗到的生活，現(xiàn)如今已經(jīng)開始越來越大眾化了。它的市場需求和應(yīng)用面已經(jīng)越來越廣了，因為智能化讓生活越來越舒適和便利，減少了許多擔(dān)憂和麻煩，我相信智能化家具能給我們帶來更加美好和舒適的生活環(huán)境。[3]

2 系統(tǒng)需求分析

在當(dāng)下這般迅速發(fā)展的時代，任何東西都是需要與時俱進(jìn)的，生活也不例外，為了讓人家居生活更加舒適，智能家居也順應(yīng)這時代孕育而生。

伴隨著生活水平的不斷提升，人們已經(jīng)不只是簡單的追求溫飽問題的解決，在原有的生活環(huán)境上，人們更追求舒適、方便、安全、便利的生活環(huán)境，而最近興起的智能家居正好順應(yīng)這種需求，在未來市場也會越來越普及。[4]

第一， 智能家居在未來的組建成本會越來越低，智能家居將會是未來家居的一大進(jìn)步點(diǎn)。

第二， 小區(qū)物業(yè)將會與小區(qū)內(nèi)各個家庭進(jìn)行一個組網(wǎng)，以便隨時能偵測到小區(qū)內(nèi)各種危險情況的發(fā)生。

第三， 智能家居在組建的時候可通過與房地產(chǎn)或者系統(tǒng)集成商進(jìn)行銷售，在房屋裝修或者剛做好的時候，既可將智能家居系統(tǒng)先行裝上去。通過近幾年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。工程渠道的銷售額占比為80%，通過系統(tǒng)集成商或者零售渠道銷售額占比僅占20%。通過統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析能夠得到消費(fèi)者很少會找零售商或系統(tǒng)集成商進(jìn)行購買，原因是成本貴、性價比不高，但在未來科技迅速發(fā)展的情況下，未來智能家居系統(tǒng)會越來越普及，性價比也會越來越高。

相信隨著科技不斷的發(fā)展，組建成本會不斷的降低，智能家居會慢慢普及到每一個家庭，讓所有人家庭生活更加舒適。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 總體設(shè)計

一套十分完整智能家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的組成會包括以下的功能：安防功能、設(shè)備控制功能、環(huán)境監(jiān)控功能、視像頭監(jiān)控功能。[5]

本系統(tǒng)是通過傳感器接收到的信號通過ADAM4150和四輸入來進(jìn)行傳輸與接受，用戶就在PC端進(jìn)行操控，這樣的操作，能讓用戶更加輕松的去操作這個系統(tǒng)。

3.2 設(shè)計思路

本系統(tǒng)的設(shè)計是利用無線傳感網(wǎng)的點(diǎn)對點(diǎn)簡單組網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，通過有線或無線將家庭里面的所有家居、傳感器、執(zhí)行設(shè)備等連接在一起，讓家庭的所有成員都能夠及時的獲取到房子里面的所有數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)在開發(fā)時就將自動化控制考慮在其中，當(dāng)房子內(nèi)的某一項值超過安全值時，就會自動的打開相對應(yīng)的設(shè)備來進(jìn)行一個危險發(fā)生程度的降低。[6]

隨著科技的飛速發(fā)展，人們在選購房子或者家居的時候，考慮的也不僅僅是外觀和價錢，人們更加考慮安全這一方面。在智能家居系統(tǒng)設(shè)計里面，安防也被當(dāng)做一個重點(diǎn)開發(fā)對象來進(jìn)行開發(fā)，比如如何進(jìn)行一個危險程度的降低、如何進(jìn)行一個避免危險程度的發(fā)生等等。當(dāng)然，在開發(fā)設(shè)計的時候，開發(fā)者從以下幾個方面進(jìn)行了一個分析：

（1）開發(fā)人員：開發(fā)人員在開發(fā)本系統(tǒng)的時候，采用的是C#語言的便捷、方便特點(diǎn)，由于在實(shí)物上難以進(jìn)行一個邊開發(fā)邊觀測效果的原因，所以在開發(fā)的時候，開發(fā)人員會利用到物聯(lián)網(wǎng)仿真平臺，用這兩款軟件進(jìn)行一個模擬數(shù)據(jù)獲取等。

（2）使用者：現(xiàn)在很多老年人接受能力過慢或很難學(xué)會新事物的使用，便成了本系統(tǒng)推廣的一大難題，在本系統(tǒng)開發(fā)的時候便考慮到了這一問題，所以本系統(tǒng)在開發(fā)上便為使用者精簡了很多復(fù)雜的問題，從而讓使用者能夠?qū)Ρ鞠到y(tǒng)快速上手。

（3）經(jīng)濟(jì)性：由于科技飛速的發(fā)展，現(xiàn)在可以進(jìn)行一個低成本高性能的系統(tǒng)組建，且本系統(tǒng)需要使用到的電腦也不像在2000年的時候那么珍貴，現(xiàn)在基本所有家庭都有一臺電腦，而本系統(tǒng)只需要一臺2000元左右的電腦便可進(jìn)行組建，且傳感器的性價比越來越高。

從以上幾個方面來進(jìn)行分析，本系統(tǒng)是確切可實(shí)施的可能性的。

4 關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

4.1 安防監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)

安防監(jiān)測系統(tǒng)，由1個button、3個image還有6個rad iobutton組件組成。界面上的圖標(biāo)分別為火焰、人體紅外、報警燈，通過界面上的這些可以讓用戶得知家庭的實(shí)時情況，解決用戶不在家也可以知道家庭安防方面的情況。其核心代碼如下：

DigitalLibrary.ComSettingModel model = new DigitalLibrary.ComSettingModel（）;

ZigBeeLibrary.ComSettingModel model1=new ZigBeeLibrary.ComSettingModel（）;

private void Dt_tick1（object sender， EventArgs e）

{

model.DigitalQuantityCom = "COM200";

ADAM4150 adam = new ADAM4150（model）;

adam.SetData（）;

string huoyanjiance， yanwujiance， hongwaijiance;

string shijian = DateTime.Now.ToString（）;

4.2 環(huán)境監(jiān)測功能實(shí)現(xiàn)

溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)界面由label、button和TextBox組件組成。溫度、濕度、光照與PM2.5都顯示在圖像中，讓用戶能實(shí)時獲取到數(shù)據(jù)，然后去調(diào)節(jié)空調(diào)、加濕器等，把這些調(diào)節(jié)到讓用戶擁有一個更加舒適的生活環(huán)境。

通過采集到的數(shù)據(jù)來調(diào)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)代碼如下：

DigitalLibrary.ComSettingModel model = new DigitalLibrary.ComSettingModel（）;

ZigBeeLibrary.ComSettingModel model1 = new ZigBeeLibrary.ComSettingModel（）;

DispatcherTimer dt = new DispatcherTimer（）;

dt.Interval = TimeSpan.FromSeconds（5）;

dt.Tick += Dt_tick;

dt.Start（）;

if （humi == "20"）

{ adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OnDO0）;

i="當(dāng)前室內(nèi)空氣濕度過于低，已為您自動打開霧化器";

}

else

{

adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OnDO1）;

i = "當(dāng)前室內(nèi)濕度過于高，自動為您打開風(fēng)扇通風(fēng)";

}

4.3 執(zhí)行設(shè)備控制功能實(shí)現(xiàn)

執(zhí)行設(shè)備控制系統(tǒng)界面包括3個image、4個button組件組成。這個界面可以查看智能燈的狀態(tài)并對燈進(jìn)行控制。用戶可以在界面上對燈光自行調(diào)節(jié)亮滅，不需要用戶走到特定的位置去開關(guān)燈，也可以不在家時實(shí)時查看燈光亮滅情況，避免不必要的浪費(fèi)。其實(shí)現(xiàn)代碼如下：

model.DigitalQuantityCom = "COM200";

ADAM4150 adam = new ADAM4150（model）;

if （ledbtn.Content.ToString（） == "打開"）

{

ledbtn.Content = "關(guān)閉";

adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OnDO2）;

MessageBox.Show（"燈光打開成功！"）;

}

else

{

ledbtn.Content = "打開";

adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OffDO2）;

MessageBox.Show（"燈光關(guān)閉成功！"）;

}

5 總結(jié)

本設(shè)計使用“物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)實(shí)訓(xùn)仿真平臺”設(shè)置設(shè)備的鏈接和通路，使用Visio 2012 畫網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)圖。主要功能是實(shí)現(xiàn)房間的安防監(jiān)測、房內(nèi)的燈光、溫濕度和光照控制。

本設(shè)計的設(shè)備通信是將傳感器接收到的信號，通過有線和無線來進(jìn)行傳輸與接受，用戶就可以通過PC端進(jìn)行操控。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張華.基于物聯(lián)網(wǎng)的人工智能圖像檢測系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)測量與控制，2017（02）：15-18.

[2] 廖建尚.物聯(lián)網(wǎng)長距離無線通信技術(shù)應(yīng)用與開發(fā) [M].電子工業(yè)出版社，2019.

[3] 方小祥.物聯(lián)網(wǎng)與人工智能關(guān)鍵技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（04）：258-259.

[4] 張龍翔.基于物聯(lián)網(wǎng)的智能家居環(huán)境監(jiān)測調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計[D].鄭州大學(xué)，2016.

[5] 盧坤.基于物聯(lián)網(wǎng)的家居環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究[D].南京信息工程大學(xué)，2016.

[6] 孫強(qiáng).基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的新型智能插座設(shè)計[D].西安工業(yè)大學(xué)，2016.

湖南現(xiàn)代物流職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙