体贴式实时监测家居系统电子创客创新设计作品

阳思琦 廖慧梅 王争艳 李进



体贴式实时监测家居系统电子创客创新设计作品

阳思琦 廖慧梅 王争艳 李进

中南大学信息院，湖南 长沙 410000

智能家居可以进一步提高住户在家居生活中的安全性、便利性、舒适性、艺术性，环保性。基于此，提出一种体贴式实时监测家居系统，以“构建人与家装和谐，提升家居人性化格调”为目标，贯彻智能家居的宗旨，基于IAP15W4K58S4开发板，利用MQ-5、MQ-7、DHT11、雨滴传感器等多种传感器及WT588D-16P SPI-Flash 下载器，实现对室内温湿度、家庭内包括天然气煤气等易燃气体及不充分燃烧产生的CO等有毒气体、室外降雨的检测提醒。可以用低代价打造温馨体贴、安全舒适的家庭平台。

智能家居；实时监测；和谐家装；自动化

1 研究背景

国外智能家居的研究较早，在1998年5月新加坡举办的“98亚洲家庭电器与电子消费品国际展览会”上，通过在场内模拟“未来之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系统，已经小有成就，其系统功能包括三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和统软件配置等[1]。

国内智能家居的发展进程要滞后国外许多年，智能家居至今在中国已经历了近13年的发展，2014年我国智能家居的契机出现，小米科技创始人雷军说过：“站在风口上，猪都会飞”，智能家居时代将再次改写历史[2]。

智能家居在电器控制，音乐、视频等娱乐，监控等方面已经有了较为成熟的应用，如深圳索科特的空调远程控制，但目前安防监控系统发展并不成熟，只有极少数智能家居公司在安防监控系统方面较为成功，如中国香港的天龙VHome。但理想的安防系统不只是录制视频图像，提供没有经过解释的视频图像，我们需要研制出能够充分发挥安防实时性和主动性的系统[3]。

2 设计原理

实际生活中经常发生以下情况：天然气泄漏，空气中大量烃烷类气体，易起火易爆炸，而当家庭中只留有小孩和老人或者无人时，极为危险；煤气泄漏，尤其是人在睡眠中，将引发CO中毒；空气温湿度影响人体能量代谢平衡，当温湿度达不到人体热平衡时，将导致皮肤受损，降低皮肤保护能力，甚至影响人的心情，但由于难以察觉、操作麻烦等原因人们大都不关注空气温湿度的问题；出门时忘记带雨伞，导致半路折回取伞[4]。

我们希望充分发挥智能家居的主动性来解决上述情况，实现下列功能：具有鸣笛报警功能，可以减少家庭安全事故的发生；具有应急处理功能，可以降低事故伤害性；具有语音提醒功能，可以为家庭出行带来便利；具有敏锐感知功能，可以及时优化家庭舒适度。因此我们提出了“体贴式实时监测家居系统”，其模型如图1[5]。

系统分为温湿度监测及显示、下雨监测及语音提示、烟雾监测及报警三个模块，依次实现LED屏上实时显示温湿度，有雨时将进行语音提示，烟雾超标时将鸣笛报警的功能。其核心是IAP15W4K58S4单片机开发板，选择MQ-5（CO传感器）、MQ-7（甲烷传感器）、DHT11（温湿度传感器）、雨滴传感器等多种传感器芯片及WT588D-16P SPI-Flash 下载器，将功能代码拷录至单片机中即可。开发难点在于传感器分别监测到实时温湿度、下雨、烟雾后如何与LED屏、语音存储器、警报器进行通信。本系统利用传感器感应到实时温湿度、下雨、烟雾超标时特定引脚的电平变化，设置单片机循环检测，电平突变即作为通信的信号。开发环境为KeilC，选择Intel 8052编译[6]。

图1

3 创新特色

体贴式实时监测家居系统总的创新点是对分散的安防模块进行整合与完善，分为门禁系统和监测系统两个模块，从进入家门开始，一直到离开家门，甚至在家中无人的情况下，一系列的监测与调整将被做出，只为实现“构建人与家装和谐，提升家居人性化格调”的目标[7]。

4 应用前景

随着研究深入，体贴式实时监测家居系统将不仅仅局限于对有毒气体的检测和报警，它将可以控制排风器自启，实现自动应急处理；不仅仅局限于对温湿度敏锐感知和精准显示，它应该要能够自启空调和增湿器自启，代替人工对家居环境做出调整。当“体贴式实时监测系统”做到这些功能扩展的时候，那么它的意义就不在局限于实现了高智能高自动化了，它更代表着一个新的时代，一个产业全新的时代的到来。

[1]冯凯,童世华.智能家居的由来及其发展趋势[J]. 中国新技术新产品, 2010(6):7-7..

[2]佚名.智能家居创造智慧生活[J].智能建筑, 2015(1).

[3]康祥喆.浅谈我国智能家居的现状及发展趋势[J]. 中国科技信息, 2014(8):121-122.

[4]周怡頲,凌志浩, 吴勤勤. ZigBee无线通信技术及其应用探讨[J]. 自动化仪表, 2005, 26(6):5-9.

[5]周倩.基于蓝牙的数字家庭网络框架设计研究[D].长沙：长沙理工大学，2010.

[6]陈立定, 杜德飞. 智能楼宇中可视对讲系统的构建与实现[J]. 自动化与仪表, 2011, 26(6):36-39..

[7]杨士元.数字家庭网络技术及应用[M].北京：电子工业出版社，2002.

Considerate Real-time Monitoring of Home Systems Electronic Innovation and Design Works

Yang Siqi Liao Huimei Wang Zhengyan Li Jin

Department of Information of Central South University, Hunan Changsha 410000

Intelligent Home will further improve the safety, convenience, comfort, artistic, environental protection of life.we not only want it to play a cold role, more hope it becomes a considerate one in the living environent.This paper presents a real-time monitoring system of considerate Home Furnishing, which goal is to build harmony between people and home improvement and improve the style of home humanization.Based on the development board called IAP15W4K58S4, using MQ-5, MQ-7, DHT11, rain sensor and WT588D-16P SPI-Flash download, the system achieves indoor temperature and humidity, flammable gases as natural gas and other toxic gases as CO produced by inadequate combustion, rainfall reminder.Can be used to create a warm and considerate, safe and comfortable family platform in a low cost.

smart home; real-time monitoring; harmonious home improvement; automation

TU855

A

1009-6434（2017）04-0100-02