基于物联网智能家居安防系统的设计与实现*

陈静

(内蒙古科技大学包头师范学院,内蒙古包头 014030)

1 绪论

本系统是基于物联网的智能家居,通过常用的传感器实完成了无线传感网络组网、与嵌入式开发平台的串口通信,最终实现智能家居基于QT界面的智能交互式管理,完整的搭建了基于物联网的智能家居安防系统硬件模型。基于物联网技术的智能家居系统采用分布式控制方式对智能家居的每一个部分进行统一的控制,主要包括:家居环境的温湿度检测、烟雾检测、光线检测、控制电风扇的开关。本系统中任何一个模块出现问题都不会影响到其它模块的正常运行。智能家居系统的整体框架如图1所示。

智能家居系统感知层采用的是CC2530处理器,控制器控制温湿度模块、光线模块、烟雾模块、继电器模块等。在嵌入式CortexA8开发板基于Linux 操作系统编程,设计了基于QT的开发界面。首先在QT中编写每个模块的驱动程序,然后通过协调器组网,通过CotexA8液晶屏在显示界面上会显示传感器模块采集到的数据,并根据智能控制调节温度,比如控制电风扇的开关等。

本系统温湿度检测采用的是的SHT10温湿度采集模块进行开发,烟雾传感器采用的是MQ-2烟雾传感器进行开发,MQ-2烟雾传感器适用于液化气、苯、烷、酒精、氢气、烟雾等探测,也就是说MQ-2烟雾传感器是一个多气体探测传感器。本文中还用到了指纹模块、摄像头模块等对家居进行智能监控,起到安防的作用。

图1 智能家居系统整体结构框架

图2 智能家居模型线路连接

2 无线传感网络及组网

ZigBee无线传输是一种短距离、低速率的无线网络传输技术。是无线标记技术和Blue Tooth之间的一种技术。它结合了传感器技术、嵌入式技术、现代网络技术及无线通信技术、分布式信息处理技术等,能够通过集成化的传感器进行实时监控、感知和采集各种环境信息。

物联网智能家居系统采用的是ZigBee无线组网通信,实现物联网智能家居中感知层数据采集、组网、数据传输的功能,将物联网智能家居中的所有的模块与协调器通信,协调器与CotexA8信息机交互通信,实现实时的数据传输与智能监控。无线传感网由多个无线传感器节点根据自组网络的方式构成,节点通过无线自组成传输网络,以协作的方式 感知、采集与处理无线网络中的信息,可以实现对各种环境实时的采集、处理、分析。在组网的过程中首先对所以默认的信道进行扫描,选择最佳的工作信道。首先加入网络的节点是协调器节点,协调器节点直接用指定的信道进行通信,保证通信效果。PAN_ID是网络在此信道的唯一标识,在参数选定后协调器允许终端节点加入该网络。网络建立后,所有节点可以发送入网请求,根据所在网络中的地址是否分配完,进行对入网请求的回复,在节点没有分配完的情况下给需要加入的节点分配地址,至此节点加入网络成功。

3 系统功能的实现及测试

本文研究的物联网智能家居实验教学系统设计的模块分为:室内的温湿度检测、厨房烟雾检测、客厅光线检测、客厅控制电风扇的开关等,每个模块都是在嵌入式下开发完成的,所以想要其运行,都要在QT下编写驱动,这样才会使整个ZigBee组建的网络经行运行。根据智能家居系统的设计进行该系统模型的搭建,物联网智能家居的模型整体的线路连接如图2所示。QT开发程序在开发环境下编写完成后将QT程序进行执行并生成可执行文件,将可执行文件烧写到A8信息机上。

将可执行文件烧写到A8信息机上并且ZigBee组网成功,按下温湿度传感器上的SW3按钮,系统中采集到的家居环境的温湿度显示在界面上。在配置好IP地址后,将摄像头连接在A8信息机上,开启A8信息机打开视频功能,选择配置好的视频通道,网络摄像头上传捕捉到的图像在A8信息机上。

4 结语

基于物联网的智能家居综合教学模型通过将多种传感器包括温湿度传感器、烟雾传感器、气压传感器、火焰传感器等和相关的控制设备连接起来,本文主要介绍温湿度传感器和烟雾传感器和无线传感网络组网,通过硬件实物模型的搭建、程序的设计及最终的测试,完整的实现了物联网技术在智能家居的安防监控,并构建起实物模型,在教学中可以起到很好的示范作用,帮助同学更好的理解物联网技术在智能家居中的应用。

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