基于机智云物联网智能家居系统

目录

1、功能实现

2、软、硬件系统设计

3、结论

1

功能实现

采用机智云APP实现全球控制，利用无线网络技术连接家居设备到终端，实现智能操作。智能家居控制系统采用无线网络技术，受环境影响小，建设周期短、成本低、易维护和扩展，完全符合智能家庭通信要求。用户可通过手机随时控制自动喂鱼、台灯开关、根据土壤湿度自动浇花等功能。

利用STM32单片机控制系统，产品性能主要针对家庭实用性，集成了物联网技术控制台灯、浇花器、喂鱼器、红外感应、热释电、PWM接口、温湿度、继电器等多功能的物联网智能家居。经多次试验验证实用性和功能可靠性。服务器底板采用STM32内核，具有高性能、低成本、低功耗的优点，体现出在家居生活中的实用性和可靠性。

总体系统设计

此物联网设备开发了10余种功能, 设备和手机APP端处在同一局域网环境下 (同一WIFI环境下) 即可实现近程控制, 与远程控制相比设备接收数据的速度会更快一些。设备处于连接网络的WIFI环境下, 手机处于2/3/4G网络环境下或其他接入网络的Wi Fi环境下, 可实现远程控制, 即可实现全球控制。如下有具体功能。

(1) 远程开启、关闭台灯, 模仿了家庭日用灯光的远程控制, 更加人性化的设计, 远程, 手动控制并用。

(2) 远程浇花的功能, 可以进行远程浇花, 为一些喜欢养花又很忙没时间养花的用户带来了福音, 如果工作很忙可以工作的时候打开手机, 自行控制水量进行浇花 (也可根据土壤湿度传感器进行自动浇花, 第 (5) 点介绍) 。

(3) 远程喂鱼的功能, 为喜欢养鱼或其他小动物并且工作忙没时间的用户提供了方便, 点击“喂鱼器开/关”自动喂鱼一次, 完毕后开关自动关闭。

(4) 继电器用户自定义接口, 为用户提供方便, 用户可将家里的小功率用电器接在这个继电器上, 相当于一个远程控制开关, 用户可进行DIY设计连接使用。

(5) 远程自动浇花的功能, 第 (2) 点提到远程浇花, 但需要用户自行控制水量, 但可能存在浇水过多或过少的情况, 为进一步给客户提供方便, 点击“自动浇花”功能, 浇花器将根据土壤湿度传感器传回来的值进行自动浇花, 最后一项是土壤湿度传回到手机中的值, 当这个值小于13时会进行浇花, 土壤湿度传感器上有感度调节继电器, 可根据浇花类别不同进行适当调节。

(6) 远程门锁开关控制, 这个功能不建议远程使用, 远程打开门锁如果家里没人可能造成财产丢失, 设计目的是为其他人远程打开门锁, 或出门忘带钥匙的用户可使用手机打开门锁。

(7) 远程控制电机转速PWM的功能, 这个功能可以控制一些小型电机或小型电风扇, 可以远程控制转速, 达到一个排风通风干燥的目的, 喜欢小动物的用户可以在其窝的上方安装一个小风扇达到排风除臭的目的。

(8) 远程红外感应功能, 红外感应功能可以提供一个简单的监测作用, 如果家里有老人或小孩单独在家, 可以大概了解一下其所在的方位, 避免其触碰家里的危险物品, 比如燃气灶或是家庭用电。

而且也可以监测家里的宠物的出行。除了这些, 红外感应还可以直接放在厨房燃气灶等红外产生的地方, 监测容易出现危险易燃易爆的家庭用品, 一旦感应到红外线, 手机端就会显示开启。

(9) 热释电感应模块, 能够监测到运动的微热物体, 同样有监测作用, 感应更灵敏, 判断运动物体更准确, 起到实时监控的作用, 并在手机端显示。

(10) 环境温湿度传感器, 实时感应家庭的温度和湿度, 并将温度和湿度的值传送给手机端, 此传感器的感应范围能达到距离传感器的距离方圆20米。

(11) 土壤湿度传感器, 实时监测土壤湿度, 并将土壤湿度值传送到手机, 在上面第 (5) 点中自动浇花功能起到数据判断的功能。

(12) 留有接口待开发或升级更新添加新的功能。

1.2

特点

(1) 可远程全球控制, 真正实现了随时随地控制, 为使用者提供了极大的方便。

(2) 科学合理性的人性化设计，操作的功能可以用手机端控制，不需要手机时也可以手动控制。

(3) 可靠性型极高, 每项功能都带有实时反馈, 当用手机端远程控制设备开启, 设备一定处于开启状态, 当手机端控制设备关闭, 设备一定处于关闭状态, 不会出现两者错乱的情况。

(4) 安全性极高, 机智云平台自带的硬件安全密匙已经很高, 又进行了软件程序上的加密, 双重加密, 几乎破解可能性为零, 避免设备被盗用的情况。

(5) 运行稳定, 设备运行时一旦出现问题或死机会自行进行重启, 瞬间即可重新启动, 执行正在运行的操作, 不影响用户的使用。

(6) 操作简单, 用手机一次给设备配置家庭网络WIFI, 如果家庭不更改, 那么设备的配置不需要更改, 即可长期使用。

(7) 此设备价格适中, 市场上物联网设备价格昂贵, 一个功能简单的小米智能插座可能就几十到几百元, 一些其他的物联网智能家居系统设备价格可能更加昂贵, 而此设备价格大多数用户都在能接受的范围内。

1.3继电器模块

利用继电器, 在现代家居生活中可以连接多种家用电器实现自动控制和远距离控制, 具有很高的实用性。

1.4温湿度模块

它应用专用的温湿度传感技术以及数字模块采集技术, 确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。

DHT11模块

校准系数以程序的形式储存在OTP内存中, 传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。

浇花器模块

该模块适用电压为DC/12V, 适用电流为0.25A, 功率为3W。水流量约为1.8L/min。其适用水温为5℃---45℃, 其模块工作环境温度为5℃---40℃。工作时进水压力为3Mpa, 可持续工作且自然冷却。

软件部分

1.6

整个控制系统根据功能可以分为智能控制中心和遥控部分。控制信号通过手机发送到控制单片机STM32, 单片机接受信号将信号进行分析处理发出控制命令到各个开关并接受反馈信号, 将信息反馈给手机APP, 控制中心由STM32F103C8T6微控制器、无线接收模块、传感器等组成, 是整个系统的核心。远程控制采用Android操作系统实现。

整体上, 我们采用的是C语言进行全部程序的编写, 其中我们采用模块化编程的思想, 进行每一个模块单元程序的调试, 让每一个模块都能独立进行正常的工作, 最后再在主程序里进行调用, 进行总体相应的调整, 让各个模块能进行协同工作。其中主要是用Protus软件进行电路仿真, 用到了keil u Vision5进行编程。

结束语

本设计侧重于提升人们生活质量，节约成本，连接了多种设备，如台灯、火焰传感器、喂鱼器、浇花器、温湿度传感器、热释电等，并可扩展空气质量检测、家电控制等功能。通过手机APP、家庭路由器和云服务器构建基于云服务WiFi的物联网智能家居系统，具备智能化、自动化、方便控制和高性价比的特点，适合推广应用。