l智能家居控制系统

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Micro Control智能家居控制系统一?作品介绍1?1作品简介Micro Control (如图2-1)通过对红外编码遥控技术、NFC近场通信技术、Zigbee 技术、嵌入式技术、GSM通信技术五者的交互和结合,在搭载Samsung S3C2440微处理 器的Mini2440 ARM9开发板上运行BOA服务器,通过在家屮布放的Zigbee结点和红外 发射终端,结合CG1脚本和HTML超文本标记语言以Browser/Server模式实现跨平台的 信息交互和命令下达,WEB客户端仅需要有浏览器就可以登录管理系统了解家中的实时 情况并进行相应的远程遥控。同时,系统也有为客户量身打造的Andriod客户端以提供 更为优质舒适的用户体验及服务。NFC技术实现以“刷手机”为基本操作的开门和实时 情景模式切换功能,实时情景模式切换通过自动控制家屮一系列设备的工作状态以便利 客户的生活(如回家模式,离家模式),GSM通信技术(选用S1M300模块)为实时监测家 庭内部危险环境因素和实时报警控制提供保障,真正为用户创建舒适、放心、安全的家 居环境。图2-1系统实物图系统具体实现的功能如下:1 ?环境实时监测和视频监控2. 家电红外控制3. NFC控制4. 应急报警及控制5. 多平台控制体验1.2主要内容1. 2. 1环境实时监测和视频监控环境实时监测系统中的核心是Zigbee协调器及其终端节点。Zigbee协调器是主 要负责家居环境信息的接收、转发、处理,并协调、控制各终端节点模块正常工作的重 要设备。Zigbcc终端节点(如图2-2 )则主要用于采集室内各处的传感器阵列信息(红 外热释电传感器,温度传感器,湿度传感器,光照传感器,烟雾传感器,火焰传感器等) 和对各种终端设备的操作控制(PC上位机,Android客户端,WEB网页客户端均可查看 传感器阵列采集到的信息)。 图2-2 Zigbee环境监测终端结点系统初始化完成、Zigbee组网完成后,Zigbee协调器以轮询的方式不断接受室内 Zigbee终端节点发冋的传感器阵列采集到的信息;收到数据包后,进行数据包的处理, 提出有效数据信息,确定此时的终端节点编号并计算出传感器的值,将收到环境信息通 过串口发送到ARM服务器处,进行信息的及时更新和显示。视频监控部分的核心是USB摄像头和Mini2440 ARM9开发板(WEB客户端和Android 客户端均可实现此功能)。我们使用了 MJPG-streamer方案,其主要原理是将摄像头拍 摄的视频分解成一张张独立的jpg数据发送到客户端。客户端不断显示图片,即可形成 相应的图像(如图2-3和图2-4)oHomepageHomeStaticStreambackupWelcome To Southwest Jaotong Un iversityStreamsHomeStaticStream backupStreams Display图2-3视频监控首页Vedio snippet图2-4视频监控实测界面1.2.2家电红外控制现在的家电一般都是通过红外来控制的,红外遥控是目前广泛使用的一种通信技 术,考虑到现在单对单的红外遥控器给用户带来诸多不便,木作品配有红外发射终端(与 Zigbee节点结合,见图2-5),将“万能红外遥控器”集成到移动设备上(手机等), 极大的方便用户控制自己家的红外家电设备,给用户带來便利和不同的体验效果。同时 红外发射终端配有红外编码库,无需进行复杂的红外学习对码,便可实现对各种品牌电 器设备选择控制。 图2-5红外发射终端一对于移动设备远程控制家电,我们使用了 Zigbee技术,将Zigbee终端结点和红外 发射终端结合起来,并与ARM服务器相连,移动终端设备(如Android手机)通过WTFT 与ARM相连便可以通过远程來控制家电。移动终端设备(手机,平板等)发送控制家电 的命令,ARM服务器将接收到的命令发送给Zigbee协调器,Zigbee协调器再将命令发 送给与红外发射终端相连的Zigbee终端节点,Zigbee终端结点收到之后通过串口发送 给红外发射终端,其控制红外发射管发射红外线进而控制家电,便实现了无线控制红外 发射,继而实现了通过无线来控制空调,电视等各种红外家电设备。1.2.4 NFC 控制首先是手机的NFC开门功能。在门上需要配有相应的NFC读卡器,进行NFC标签 的识别(向下兼容RFID协议)。每一部具有NFC功能的手机,首先是一个具有UID的 XFC标签,对于用户来说拥有该手机其实就像是拥有一张独一无二的“房卡”,只要门 上的7FC读卡器,识别到正确的NFC标签UTD,便可开门,这样,无需使用钥匙或智能 卡,就可提供更安全、更便携的方式来配置、监控和修改凭证卡安全参数,不仅消除了 凭证卡被复制的风险,而且还可在必要时临时分发凭证卡,若丢失或被盗也可取消凭证 卡。图2-7手机读取NFC标签内容然后是利用手机NFC功能实现实时情景模式切换通过自动控制家中一系列设备的 工作状态。其利用的就是智能手机的NFC “读卡器”功能。首先需要的写入特定内容的 NFC标签(见图2-6),使用智能手机读写出NFC标签屮内容,然后手机端将该拥有不同 信息的NFC的UID发送至ARM控制终端,ARM控制终端识别该特定命令,从而控制红外 发射终端,发送一系列红外指令,从而实现对一系列家电的控制,即不同情景模式的切 换(见图2-7)o图2-6 NFC标签下面仅拟列出两种模式进行简单说明:1.回家模式 当用户进入家门时,用手机与相应NFC标签接触,可使家电设施进行预设置的标值 开始工作,该功能可进行个性化控制,家庭中不同用户可响应岀不同体验。2. 离家模式当用户欲离开家门时,不必亲历关掉各项家电,不必次次检查窗户的关闭、水电灯 的关闭,用户可直接用手机与相应NFC标签接触,可使各项家电达到离家状态的设置,甚至让某些家电进行无人的工作状态,比如紫光灯开始消毒、洗衣机开始工作等。1.2.4应急报警及控制本系统的功能实现主要以Zigbcc网络和ARM服务器设备为主,考虑到系统可能的 偶然的故障状态,不能及时的发送可靠的安防信息或者环境状态信息,我们提出了辅助网络的概念,我们重点考虑了移动设备无法接入移动网络和用户没有打开和应客户端的 情况下如何实现家庭环境危险因素的监控及实时报警。鉴于现在手机移动信号的大面积 普及,我们使用GSM模块STM300实现手机无法接入移动网络情况下家庭内部控制终端 于移动设备客户端的无线通信。当红外传感器,火焰传感器,易燃气体传感器等监测到相应触发事件时,启动SIM3
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