基于物联网的智能家居系统设计与实现

吕刚磊 沈华刚 刘军

摘 要：目前，物联网技术已经成为通信技术的一个重要发展方向，其为人们过上舒适便利的智能化生活提供了可能。本文通过利用WiFi技术，设计了一款智能家居系统，该系统包括温度检测、PM2.5检测、智能插座控制3个模块，能实现对家庭温度的检测、插座的控制和空气质量的监控。

关键词：WiFi技术;智能家居;温度检测;PM2.5检测;智能插座控制

中图分类号：TP331.2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）19-0036-02

Abstract： At present， the Internet of Things （IOT） technology has become an important development direction of communication technology， which makes it possible for people to live a comfortable and convenient intelligent life. In this paper， a smart home system was designed by using WiFi technology. The system includes three modules： temperature detection， PM2.5 detection and intelligent socket control. It can realize the detection of home temperature， socket control and air quality monitoring.

Keywords： WiFi technology;smart home;temperature detection;PM2.5 detection;intelligent socket control

隨着社会的发展，人们对智能家居的要求越来越高，不仅要求其具有传统的基本功能，而且对其智能化的要求也不断提高。家庭是一个人活动的主要场所，智能家居主要满足人们对家居的智能化要求。例如，可以通过WiFi技术检测家中的温度，如果温度过高，表示家中可能失火，其会把这个信息发送给用户，用户可以第一时间知道家里的情况，若真失火，则可以采取必要的措施，降低损失;可以通过手机和电脑远程控制智能插座，利用继电器实现智能插座的通断[1]。

1 智能家居系统的整体要求

智能家居的理念来源于美国。智能家居系统要具有安防报警、照明控制的功能，满足人们对安全便捷的家居生活的要求[2]。本文设计的智能家居系统能检测家庭的温度、远程控制智能插座、实时检测空气质量情况，满足人们对智能家居的要求。另外，系统硬件具有价格便宜、灵敏度高的优势，为系统的广泛使用奠定了基础。

2 系统硬件和软件介绍

本系统主要实现3个方面的功能，即温度检测、PM2.5检测、智能插座控制。系统的编译软件是Arduino IDE，该编译软件专门为Arduino单片机编程量身定做，功能强大、操作简单。系统通过温度传感器、PM2.5传感器搜集数据，传递给Arduino单片机，单片机将数据显示在12864液晶屏上，同时通过WiFi上传到网络上供用户查询。系统结构如图1所示。

2.1 硬件

系统的硬件部分包括Arduino UNO单片机、LM35温度传感器、夏普第二代PM2.5传感器、ESP8266 WiFi、1路5V高电平触发继电器和家用普通插座。

2.2 软件

整个系统的3个功能的编译均在Arduino IDE中进行，编译思路如下。

2.2.1 PM2.5模块。系统利用夏普第二代PM2.5传感器对家庭中的PM2.5进行检测。传感器将监测到的数据传送给Arduino单片机，Arduino单片机将数据显示在12864液晶屏上，同时通过WiFi把数据传送给网络，在网络端利用PHP接收数据并把数据储存到数据库中。网络界面中利用Echarts插件和JQuery、AJAX技术将PM2.5的离散数据连接成曲线，系统设置每隔5min向用户传送一次PM2.5数据，用户可以看到PM2.5的最新数据，也可以看出一段时间内PM2.5的变化情况，这些数据连成曲线，通过曲线，用户可以查看每一个PM2.5数据[3]。这些数据可以在12864液晶屏上显示，也可以上传到网络，用户可根据PM2.5看出家庭空气情况。如果空气质量不好，用户可以及时采取必要的措施，如购买空气净化器，防止因空气质量不好对用户造成伤害。

2.2.2 温度检测模块。系统利用LM35传感器检测用户家中的温度。LM35具有价格便宜、灵敏度高的优势[4]。温度传感器检测到的数据传递给Arduino单片机的A0端口，单片机将这些模拟值转换为实际温度;系统可以将这些温度信号显示在12864显示屏上，也可以通过WiFi上传到网络上;网络端由PHP接收这些温度数据，并把这些数据保存到MySQL数据库中;网页通过PHP和Echarts数据显示插件将这些离散的温度连接成曲线，用户既可以看出一段时间内温度变化的整体情况，也可以看出温度曲线中某一点对应的温度。同时，如果温度过高，系统将给客户发送邮件，使客户在第一时间知道家中的情况。温度过高说明家庭可能出现火灾，用户再结合PM2.5值，可知道家中是否存在火灾危险，若存在，用户可以第一时间采取措施，降低损失[5]。

2.2.3 智能插座模块。智能插座是智能家居的重要组成部分，对其进行控制可以提高智能家居的部署。当用户在电脑或者手机客户端点击关闭超链接时，PHP通过网页把命令传递给单片机，单片机让连接继电器的端口置低电平，继电器控制智能插座的断开电路;反之，当用户点击网页中的开启超链接时，PHP通过网页把命令传递给单片机，单片机使连接继电器的端口置高电平，智能插座通电，这样就能远程控制智能插座的通断。同时，当温度过高时，智能插座也会自动断电，以防火灾的发生[6]。

3 结语

本文主要介绍了智能家居的空气检测模块、温度检测模块和智能插座控制模块，3个模块联合起来对构建安全、环保的智能家居环境提供了条件。

参考文献：

[1]周娜.物联网技术在智能家居中的应用综述[J].网络安全技术与应用，2015（5）：126.

[2]孙杰.物联网技术在智能家居中的应用研究[J].硅谷，2014（15）：105.

[3]程春.物联网技术在智能家居中的应用[J].数字技术与应用，2014（2）：29-30.

[4]查红胜，陈艳.基于云平台智能家居系统的设计[J].电子技术与软件工程，2018（22）：161

[5]陈赫，赵丹梅.基于单片机的智能家居远程控制系统的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2018（22）：253.

[6]蒋开伟，孙凌杰.基于云平台的智能家居控制系统设计[J].电子世界，2018（21）：141-142.