基于Python語言的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

王雅瑩 蔡學(xué)森

摘? 要：隨著我國信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，中國智能技術(shù)正在飛速發(fā)展，今天各行各業(yè)都在向智能化轉(zhuǎn)變。智能家居系統(tǒng)，通過溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣質(zhì)量監(jiān)測器、影音傳感器、門磁傳感器等可以獲取室內(nèi)各空間當(dāng)前自然環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)做出智能控制決策。未來，智能家居系統(tǒng)將給人類生活帶來更多的便利服務(wù)，將成為未來的有力助手。文章研究了基于Python語言的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，借助了Django框架的可擴(kuò)展性優(yōu)勢，在軟硬件共同配合的前提下，實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境的自動(dòng)控制。

關(guān)鍵詞：Python語言? 智能家居系統(tǒng)? Django框架

1? 研究背景

隨著我國信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，中國智能技術(shù)正在飛速發(fā)展，今天各行各業(yè)都在向智能化轉(zhuǎn)變。智能家居系統(tǒng)，通過溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣質(zhì)量監(jiān)測器、影音傳感器、門磁傳感器等可以獲取室內(nèi)各空間當(dāng)前自然環(huán)境數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)做出智能控制決策。未來，智能家居系統(tǒng)將給人類生活帶來更多便利服務(wù)，將成為未來的有力助手。

2? 技術(shù)分析

2.1 Python語言

Python語言在20世紀(jì)80年代末期出現(xiàn)，在運(yùn)用該種計(jì)算機(jī)語言時(shí)操作較為簡單方便，具有較強(qiáng)的功能，Python語言的組成結(jié)構(gòu)是高層數(shù)據(jù)，具有較高的效率，在編輯對象時(shí)，簡單且高效，適合初學(xué)者在學(xué)習(xí)時(shí)進(jìn)行使用。Python語言在眾多領(lǐng)域中的大部分平臺中都得到了廣泛的應(yīng)用，由于其操作較為簡單，且容易上手，在語言方面具有較強(qiáng)解釋性的語言本質(zhì)優(yōu)勢，適合運(yùn)用Python對應(yīng)用程序進(jìn)行開發(fā)。

2.2 Django框架

Django是Python眾多的Web框架中具有代表性的一款，其應(yīng)用較為廣泛。由于Django是基于開放源代碼的，因此其生命力強(qiáng)，應(yīng)用廣泛，目前在網(wǎng)站與APP平臺中都有較多應(yīng)用。其框架采用的是MTV模式，即Model-Templates-Views”。Django框架是一種基于Python語言開發(fā)的框架，故而其數(shù)據(jù)接口功能多樣。由于其采用了分發(fā)的方式來處理RUL映射，因此可以更好地避免亂碼現(xiàn)象。

2.3 SQLite數(shù)據(jù)庫

SQLite，是一款輕型的數(shù)據(jù)庫，是遵守ACID的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它包含在一個(gè)相對小的C庫中。它是D.RichardHipp建立的公有領(lǐng)域項(xiàng)目。它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是嵌入式的，而且目前已經(jīng)在很多嵌入式產(chǎn)品中使用了它，它占用資源非常低，在嵌入式設(shè)備中，可能只需要幾百K的內(nèi)存就夠了。它能夠支持Windows、Linux、Unix等主流的操作系統(tǒng)，同時(shí)能夠跟很多程序語言相結(jié)合，比如Python、C#、Java等，還有ODBC接口，同樣比起Mysql、PostgreSQL這兩款開源的世界著名數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來講，它的處理速度比它們都快。

3? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

基于Python語言的智能家居系統(tǒng)采用B/S模式與C/S模式相結(jié)合的方式。B/S模式的優(yōu)勢是可以不通過客戶端接入，使用瀏覽器即可接入系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)升級時(shí)沒有更新客戶端的需要，適用于使用個(gè)人計(jì)算機(jī)接入系統(tǒng)。C/S模式的優(yōu)勢是可以方便快捷地接入系統(tǒng)，適用于新時(shí)期的智能控制設(shè)備，如智能手機(jī)等。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到其可擴(kuò)展性，當(dāng)有新設(shè)備接入時(shí)，可以快速無干擾地接入新設(shè)備并能夠?qū)崿F(xiàn)其智能化功能。系統(tǒng)以家庭網(wǎng)關(guān)作為核心，通過有線網(wǎng)與無線網(wǎng)兩種接入方式連接互聯(lián)網(wǎng)以及智能家居設(shè)備與控制設(shè)備。CAN總線控制器連接CAN節(jié)點(diǎn)，如燈光控制器、溫度傳感器、濕度傳感器、光照強(qiáng)度傳感器、空氣質(zhì)量監(jiān)測器、紅外控制器、影音傳感器、門磁傳感器等。CAN節(jié)點(diǎn)與CAN總線之間實(shí)現(xiàn)雙向控制，CAN節(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)擴(kuò)展設(shè)備。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖。

3.3 關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)

基于Python語言的的智能家居系統(tǒng)包括以下三大主要模塊。

3.3.1 數(shù)據(jù)采集模塊

智能家居預(yù)實(shí)習(xí)對居住環(huán)境的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，則首先要進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作。采集室內(nèi)的溫度、濕度、光照強(qiáng)度、空氣質(zhì)量、噪音強(qiáng)度等數(shù)據(jù)，并且配合紅外監(jiān)測器探查室內(nèi)、室外是否有使用人員。將數(shù)據(jù)采集并傳輸至CAN總線控制器，并傳送至基于Python Django的中央控制器。

3.3.2 分析控制模塊

分析控制模塊即基于Python Django的中央控制器，針對數(shù)據(jù)采集模塊所采集的數(shù)據(jù)，配合智能移動(dòng)設(shè)備中的參數(shù)設(shè)置、網(wǎng)絡(luò)攝像頭等，進(jìn)行當(dāng)前最佳參數(shù)設(shè)置的分析，提供科學(xué)數(shù)據(jù)與室內(nèi)環(huán)境調(diào)整方案。

3.3.3 智能控制模塊

當(dāng)分析控制模塊做出決策，將驅(qū)動(dòng)智能控制模塊進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境的調(diào)整。參數(shù)通過CAN總線控制器傳送給各CAN結(jié)點(diǎn)，從而驅(qū)動(dòng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行環(huán)境調(diào)整。如驅(qū)動(dòng)空調(diào)機(jī)加熱與制冷、驅(qū)動(dòng)智能窗簾升降等。

4? 結(jié)語

基于Python語言的智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)借助了Django框架的可擴(kuò)展性優(yōu)勢，在軟硬件共同配合的前提下，實(shí)現(xiàn)對家居環(huán)境的自動(dòng)控制。

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