基於物聯網技術的智慧型家居控制系統設計方案

2021-04-07 02:16:16 字數 2649 閱讀 6663

隨著人們生活水平的提高和科技的發展,家庭智慧型化已成為一種必然趨勢而深入千家萬戶。家庭智慧型化即智慧型化家居(**art home),亦稱數字家園(digital family)、家庭自動化(home automation)、電子家庭(e-home)、智慧型化住宅(intelligent home)、網路家居(network home)、智慧型屋(wise house,wh)、智慧型建築(intelligent building)等。它是利用計算機、通訊、網路、電力自動化、資訊、結構化佈線、無線等技術將所有不同的裝置應用和綜合功能互連於一體的系統。

它以住宅為平台,兼備建築、網路家電、通訊、家電裝置自動化、遠端醫療、家庭辦公、娛樂等功能,集系統、結構、服務、管理為一體的安全、便利、舒適、節能、娛樂、高效、環保的居住環境。其從控制層次來分,一般由**控制中心、家居智慧型控制終端、小區智慧型控制系統、家庭閘道器和外部網路幾部分組成。

1 智慧型家居系統體系結構

家居系統主要由智慧型燈光控制、智慧型家電控制、智慧型安防報警、智慧型娛樂系統、可視對講系統、遠端監控系統、遠端醫療監護系統等組成,框圖如圖1所示。

圖1 智慧型家居系統結構框圖

2 系統主要模組設計

2.1 照明及裝置控制

智慧型家居控制系統的總體目標是通過採用計算機、網路、自動控制和整合技術建立乙個由家庭到小區乃至整個城市的綜合資訊服務和管理系統。系統中照明及裝置控制可以通過智慧型匯流排開關來控制。本系統主要採用互動式通訊控制方式,分為主從機兩大模組,當主機觸發後,通過cpu將訊號傳送,進行編碼後通過匯流排傳輸到從模組,進行解碼後通過cpu觸發響應模組。

因為主機模組與從機模組完全相同,所以從機模組也可以進行相反操作控制主機模組實現互動式通訊。系統主框圖如圖2所示,系統主從模組的程式流程圖如圖3所示。其中主機相當於網路的伺服器,主要負責整個系統的協調工作。

圖2 燈光及家居裝置控制框圖

圖3 系統模組程式流程圖

對於燈光控制,可以形成不同的燈光情景模式,以營造舒適優雅的環境氣氛。為了提高系統的可維護性及可靠性,設計時應使系統具有智慧型狀態回饋功能、故障自動報警功能、軟啟動功能。系統能自動檢查負載狀態,檢查壞燈、少燈,保護裝置狀態等;也可以根據季節、天氣、時間、人員活動探測等作出智慧型處理,達到節能目的。

對於其他家電裝置及窗簾控制,與照明控制類似,均可採用手動和自動控制兩種方式。

2.2 智慧型安防及遠端監控系統設計

智慧型安防系統主要由各種報警感測器(人體紅外、煙感、可燃氣體等)及其檢測、處理模組組成。入侵檢測報警電路及其他火災、燃煤氣洩漏報警電路類似,其中入侵檢測報警框圖及電路如圖4所示。

圖4 入侵檢測報警框圖及電路

圖4中,dtmf(雙音多頻)收發電路如圖5(a)所示,其核心晶元為mt8880,可接收和傳送dtmf全部16個訊號,具有接收呼叫音和帶通濾波功能,能和微處理器直接對接。其自動摘掛機可以通過微控制器i/o口控制乙個繼電器的開關,繼電器的控制端連線乙個電阻接入**線兩端,從而完成模擬摘掛機。

gprs通訊模組——tc35模組主要通過串列埠與微控制器連線,實現微控制器對tc35模組的控制,從而實現遠端控制功能。電路如圖5(b)所示。

圖5 介面電路

2.3 遠端醫療系統設計

智慧型家居系統中,遠端醫療應用應該說還沒有引起廣泛關注,但實際上它又是今後智慧型家居發展的乙個方向之一。本系統提出的基於gprs的遠端醫療監控系統由**控制器、gprs通訊模組、gprs網路、internet公共網路、資料伺服器、醫院區域網等組成。其框圖如圖6所示。

圖6 遠端醫療監護系統框圖

系統工作時,患者可隨身攜帶的遠端醫療智慧型終端首先實現對患者心電、血壓、體溫進行監測,當發現可疑病情時,通訊模組對採集到人體現場引數進行加密、壓縮處理後,以資料流形式通過序列方式(rs 232)連線到gprs通訊模組上,並與中國移動基站進行通訊,基站sgsn再與閘道器支援節點ggsn進行通訊,ggsn對分組資料進行相應的處理並把資料傳送到internet上,並且去尋找在internet上的乙個指定ip位址的監護中心,並接入後台資料庫系統。這樣,資訊就開始在移動病人單元和遠端移動監護醫院工作站之間不斷進行交流,所有的診斷資料和病人報告電子**都會被傳送到遠端移動監護資訊系統存檔,遠端移動監護資訊系統儲存資料以供將來研究、評估、資源規劃所用。該gprs遠端醫療智慧型終端的硬體框圖如圖7所示。

系統監護中心由監控平台和資訊管理系統、電子地圖、電子病歷等組成,系統軟體的框圖如圖8所示,其中電子病歷系統中的病人詳細病歷介面如圖9所示。

圖7 遠端醫療智慧型終端的硬體框圖

圖8監護中心系統框圖

圖9 病人詳細病歷介面

3 系統部分軟體設計

3.1 **報警部分程式

**報警部分程式如下:

mt8880 寫狀態函式

rs= 1, rw= 0, 寫狀態暫存器

3.2 防盜報警及遠端控制軟體

系統開機初始化,首先進入開機介面,然後進行引數設定。若直接選擇確定則預設原設定,也可對預設設定進行重設。設定完成後,各感測器開始採集、處理引數,在液晶上顯示各引數並通過gprs將資料傳送至使用者手機,流程圖如圖10所示,資料簡訊收發流程如圖11所示。

圖10 遠端控制流程圖

圖11 資料採集流程圖

部分程式**如下:

4 結語

本智慧型家居系統提供廣泛的資訊互動功能,優化居住環境,幫助人們有效地利用空間、節約各種能源,實現了對家電、防盜報警、環境、裝置等控制,實現了遠端控制功能,與其他系統的一大區別是加入了遠端醫療監護系統。由於物聯網的互聯體系標準尚未統一,各種子系統較多等原因,系統的相容性和穩定性需要進一步提高和改進。

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