智能家居环境监测系统设计

李阳 谢金龙

摘 要 本设计的主要功能是实现房间的安防监测、房内的灯光、温湿度和光照控制。设备通信是通过传感器接收到的信号，通过有线和无线来进行传输与接收，用户可以通过PC端进行操控。

关键字 智能家居 环境监测 系统设计

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）02-0013-02

1 概述

人工智能技术已悄无声息的走进大众生活，如无人机、医学、生物安全领域。[1]智能家居的系统作为人工智能的一大分支，是由最先進的计算机技术、云技术、网络通信技术、传感网等技术根据自身的要求来组建的。在智能家居系统的设计中，一共设计了5个子系统，这5个子系统分别用来控制家居里面的灯光、风扇、雾化器、温度、湿度等。[2]

比尔盖茨IT行业最具盛名的人，曾经的世界首富，微软公司的总裁，同时他也是世界上第一个使用智能家居的人。比尔盖茨的房子位于美国西雅图华盛顿湖畔，一座价值几亿的豪宅“世外桃源2.0”。这座豪宅是由多个搭载Windows NT系统的中央电脑去集中控制和管理 。这座豪宅的智能化那可谓是面面俱到，从进门开始就需要佩戴一个智能胸针，这个胸针不但可以把佩戴者对光线、室内温度、音乐的需求设置好，还可以通过胸针里的感应器将数据和你的定位发送给中央电脑，无论你走到哪，环境都会变化。这个胸针还是进入豪宅的通行证，没有佩戴的人就会被系统自动判定为“入侵者”，中央电脑就会及时监控和报警。

在上世纪，这还只是富豪才能体验到的生活，现如今已经开始越来越大众化了。它的市场需求和应用面已经越来越广了，因为智能化让生活越来越舒适和便利，减少了许多担忧和麻烦，我相信智能化家具能给我们带来更加美好和舒适的生活环境。[3]

2 系统需求分析

在当下这般迅速发展的时代，任何东西都是需要与时俱进的，生活也不例外，为了让人家居生活更加舒适，智能家居也顺应这时代孕育而生。

伴随着生活水平的不断提升，人们已经不只是简单的追求温饱问题的解决，在原有的生活环境上，人们更追求舒适、方便、安全、便利的生活环境，而最近兴起的智能家居正好顺应这种需求，在未来市场也会越来越普及。[4]

第一， 智能家居在未来的组建成本会越来越低，智能家居将会是未来家居的一大进步点。

第二， 小区物业将会与小区内各个家庭进行一个组网，以便随时能侦测到小区内各种危险情况的发生。

第三， 智能家居在组建的时候可通过与房地产或者系统集成商进行销售，在房屋装修或者刚做好的时候，既可将智能家居系统先行装上去。通过近几年的数据统计分析。工程渠道的销售额占比为80%，通过系统集成商或者零售渠道销售额占比仅占20%。通过统计数据分析能够得到消费者很少会找零售商或系统集成商进行购买，原因是成本贵、性价比不高，但在未来科技迅速发展的情况下，未来智能家居系统会越来越普及，性价比也会越来越高。

相信随着科技不断的发展，组建成本会不断的降低，智能家居会慢慢普及到每一个家庭，让所有人家庭生活更加舒适。

3 系统设计

3.1 总体设计

一套十分完整智能家居环境监控系统的组成会包括以下的功能：安防功能、设备控制功能、环境监控功能、视像头监控功能。[5]

本系统是通过传感器接收到的信号通过ADAM4150和四输入来进行传输与接受，用户就在PC端进行操控，这样的操作，能让用户更加轻松的去操作这个系统。

3.2 设计思路

本系统的设计是利用无线传感网的点对点简单组网技术进行组网，通过有线或无线将家庭里面的所有家居、传感器、执行设备等连接在一起，让家庭的所有成员都能够及时的获取到房子里面的所有数据。本系统在开发时就将自动化控制考虑在其中，当房子内的某一项值超过安全值时，就会自动的打开相对应的设备来进行一个危险发生程度的降低。[6]

随着科技的飞速发展，人们在选购房子或者家居的时候，考虑的也不仅仅是外观和价钱，人们更加考虑安全这一方面。在智能家居系统设计里面，安防也被当做一个重点开发对象来进行开发，比如如何进行一个危险程度的降低、如何进行一个避免危险程度的发生等等。当然，在开发设计的时候，开发者从以下几个方面进行了一个分析：

（1）开发人员：开发人员在开发本系统的时候，采用的是C#语言的便捷、方便特点，由于在实物上难以进行一个边开发边观测效果的原因，所以在开发的时候，开发人员会利用到物联网仿真平台，用这两款软件进行一个模拟数据获取等。

（2）使用者：现在很多老年人接受能力过慢或很难学会新事物的使用，便成了本系统推广的一大难题，在本系统开发的时候便考虑到了这一问题，所以本系统在开发上便为使用者精简了很多复杂的问题，从而让使用者能够对本系统快速上手。

（3）经济性：由于科技飞速的发展，现在可以进行一个低成本高性能的系统组建，且本系统需要使用到的电脑也不像在2000年的时候那么珍贵，现在基本所有家庭都有一台电脑，而本系统只需要一台2000元左右的电脑便可进行组建，且传感器的性价比越来越高。

从以上几个方面来进行分析，本系统是确切可实施的可能性的。

4 关键功能实现

4.1 安防监测功能实现

安防监测系统，由1个button、3个image还有6个rad iobutton组件组成。界面上的图标分别为火焰、人体红外、报警灯，通过界面上的这些可以让用户得知家庭的实时情况，解决用户不在家也可以知道家庭安防方面的情况。其核心代码如下：

DigitalLibrary.ComSettingModel model = new DigitalLibrary.ComSettingModel（）;

ZigBeeLibrary.ComSettingModel model1=new ZigBeeLibrary.ComSettingModel（）;

private void Dt_tick1（object sender， EventArgs e）

{

model.DigitalQuantityCom = "COM200";

ADAM4150 adam = new ADAM4150（model）;

adam.SetData（）;

string huoyanjiance， yanwujiance， hongwaijiance;

string shijian = DateTime.Now.ToString（）;

4.2 环境监测功能实现

温湿度监测系统界面由label、button和TextBox组件组成。温度、湿度、光照与PM2.5都显示在图像中，让用户能实时获取到数据，然后去调节空调、加湿器等，把这些调节到让用户拥有一个更加舒适的生活环境。

通过采集到的数据来调控系统，实现代码如下：

DigitalLibrary.ComSettingModel model = new DigitalLibrary.ComSettingModel（）;

ZigBeeLibrary.ComSettingModel model1 = new ZigBeeLibrary.ComSettingModel（）;

DispatcherTimer dt = new DispatcherTimer（）;

dt.Interval = TimeSpan.FromSeconds（5）;

dt.Tick += Dt_tick;

dt.Start（）;

if （humi == "20"）

{ adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OnDO0）;

i="当前室内空气湿度过于低，已为您自动打开雾化器";

}

else

{

adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OnDO1）;

i = "当前室内湿度过于高，自动为您打开风扇通风";

}

4.3 执行设备控制功能实现

执行设备控制系统界面包括3个image、4个button组件组成。这个界面可以查看智能灯的状态并对灯进行控制。用户可以在界面上对灯光自行调节亮灭，不需要用户走到特定的位置去开关灯，也可以不在家时实时查看灯光亮灭情况，避免不必要的浪费。其实现代码如下：

model.DigitalQuantityCom = "COM200";

ADAM4150 adam = new ADAM4150（model）;

if （ledbtn.Content.ToString（） == "打开"）

{

ledbtn.Content = "关闭";

adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OnDO2）;

MessageBox.Show（"灯光打开成功！"）;

}

else

{

ledbtn.Content = "打开";

adam.OnOff（ADAM4150FuncID.OffDO2）;

MessageBox.Show（"灯光关闭成功！"）;

}

5 总结

本设计使用“物联网行业实训仿真平台”设置设备的链接和通路，使用Visio 2012 画网络拓补图。主要功能是实现房间的安防监测、房内的灯光、温湿度和光照控制。

本设计的设备通信是将传感器接收到的信号，通过有线和无线来进行传输与接受，用户就可以通过PC端进行操控。

参考文献：

[1] 张华.基于物联网的人工智能图像检测系统设计与实现[J].计算机测量与控制，2017（02）：15-18.

[2] 廖建尚.物联网长距离无线通信技术应用与开发 [M].电子工业出版社，2019.

[3] 方小祥.物联网与人工智能关键技术[J].电子技术与软件工程，2017（04）：258-259.

[4] 张龙翔.基于物联网的智能家居环境监测调节系统的设计[D].郑州大学，2016.

[5] 盧坤.基于物联网的家居环境监控系统研究[D].南京信息工程大学，2016.

[6] 孙强.基于物联网技术的新型智能插座设计[D].西安工业大学，2016.

湖南现代物流职业技术学院，湖南 长沙