陽(yáng)思琦 廖慧梅 王爭(zhēng)艷 李進(jìn)

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體貼式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家居系統(tǒng)電子創(chuàng)客創(chuàng)新設(shè)計(jì)作品

陽(yáng)思琦 廖慧梅 王爭(zhēng)艷 李進(jìn)

中南大學(xué)信息院，湖南 長(zhǎng)沙 410000

智能家居可以進(jìn)一步提高住戶在家居生活中的安全性、便利性、舒適性、藝術(shù)性，環(huán)保性。基于此，提出一種體貼式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家居系統(tǒng)，以“構(gòu)建人與家裝和諧，提升家居人性化格調(diào)”為目標(biāo)，貫徹智能家居的宗旨，基于IAP15W4K58S4開發(fā)板，利用MQ-5、MQ-7、DHT11、雨滴傳感器等多種傳感器及WT588D-16P SPI-Flash 下載器，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)溫濕度、家庭內(nèi)包括天然氣煤氣等易燃?xì)怏w及不充分燃燒產(chǎn)生的CO等有毒氣體、室外降雨的檢測(cè)提醒?？梢杂玫痛鷥r(jià)打造溫馨體貼、安全舒適的家庭平臺(tái)。

智能家居；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；和諧家裝；自動(dòng)化

1 研究背景

國(guó)外智能家居的研究較早，在1998年5月新加坡舉辦的“98亞洲家庭電器與電子消費(fèi)品國(guó)際展覽會(huì)”上，通過(guò)在場(chǎng)內(nèi)模擬“未來(lái)之家”，推出了新加坡模式的家庭智能化系統(tǒng)，已經(jīng)小有成就，其系統(tǒng)功能包括三表抄送功能、安防報(bào)警功能、可視對(duì)講功能、監(jiān)控中心功能、家電控制功能、有線電視接入、電話接入、住戶信息留言功能、家庭智能控制面板、智能布線箱、寬帶網(wǎng)接入和統(tǒng)軟件配置等[1]。

國(guó)內(nèi)智能家居的發(fā)展進(jìn)程要滯后國(guó)外許多年，智能家居至今在中國(guó)已經(jīng)歷了近13年的發(fā)展，2014年我國(guó)智能家居的契機(jī)出現(xiàn)，小米科技創(chuàng)始人雷軍說(shuō)過(guò)：“站在風(fēng)口上，豬都會(huì)飛”，智能家居時(shí)代將再次改寫歷史[2]。

智能家居在電器控制，音樂(lè)、視頻等娛樂(lè)，監(jiān)控等方面已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用，如深圳索科特的空調(diào)遠(yuǎn)程控制，但目前安防監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展并不成熟，只有極少數(shù)智能家居公司在安防監(jiān)控系統(tǒng)方面較為成功，如中國(guó)香港的天龍VHome。但理想的安防系統(tǒng)不只是錄制視頻圖像，提供沒(méi)有經(jīng)過(guò)解釋的視頻圖像，我們需要研制出能夠充分發(fā)揮安防實(shí)時(shí)性和主動(dòng)性的系統(tǒng)[3]。

2 設(shè)計(jì)原理

實(shí)際生活中經(jīng)常發(fā)生以下情況：天然氣泄漏，空氣中大量烴烷類氣體，易起火易爆炸，而當(dāng)家庭中只留有小孩和老人或者無(wú)人時(shí)，極為危險(xiǎn)；煤氣泄漏，尤其是人在睡眠中，將引發(fā)CO中毒；空氣溫濕度影響人體能量代謝平衡，當(dāng)溫濕度達(dá)不到人體熱平衡時(shí)，將導(dǎo)致皮膚受損，降低皮膚保護(hù)能力，甚至影響人的心情，但由于難以察覺(jué)、操作麻煩等原因人們大都不關(guān)注空氣溫濕度的問(wèn)題；出門時(shí)忘記帶雨傘，導(dǎo)致半路折回取傘[4]。

我們希望充分發(fā)揮智能家居的主動(dòng)性來(lái)解決上述情況，實(shí)現(xiàn)下列功能：具有鳴笛報(bào)警功能，可以減少家庭安全事故的發(fā)生；具有應(yīng)急處理功能，可以降低事故傷害性；具有語(yǔ)音提醒功能，可以為家庭出行帶來(lái)便利；具有敏銳感知功能，可以及時(shí)優(yōu)化家庭舒適度。因此我們提出了“體貼式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家居系統(tǒng)”，其模型如圖1[5]。

系統(tǒng)分為溫濕度監(jiān)測(cè)及顯示、下雨監(jiān)測(cè)及語(yǔ)音提示、煙霧監(jiān)測(cè)及報(bào)警三個(gè)模塊，依次實(shí)現(xiàn)LED屏上實(shí)時(shí)顯示溫濕度，有雨時(shí)將進(jìn)行語(yǔ)音提示，煙霧超標(biāo)時(shí)將鳴笛報(bào)警的功能。其核心是IAP15W4K58S4單片機(jī)開發(fā)板，選擇MQ-5（CO傳感器）、MQ-7（甲烷傳感器）、DHT11（溫濕度傳感器）、雨滴傳感器等多種傳感器芯片及WT588D-16P SPI-Flash 下載器，將功能代碼拷錄至單片機(jī)中即可。開發(fā)難點(diǎn)在于傳感器分別監(jiān)測(cè)到實(shí)時(shí)溫濕度、下雨、煙霧后如何與LED屏、語(yǔ)音存儲(chǔ)器、警報(bào)器進(jìn)行通信。本系統(tǒng)利用傳感器感應(yīng)到實(shí)時(shí)溫濕度、下雨、煙霧超標(biāo)時(shí)特定引腳的電平變化，設(shè)置單片機(jī)循環(huán)檢測(cè)，電平突變即作為通信的信號(hào)。開發(fā)環(huán)境為KeilC，選擇Intel 8052編譯[6]。

圖1

3 創(chuàng)新特色

體貼式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家居系統(tǒng)總的創(chuàng)新點(diǎn)是對(duì)分散的安防模塊進(jìn)行整合與完善，分為門禁系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩個(gè)模塊，從進(jìn)入家門開始，一直到離開家門，甚至在家中無(wú)人的情況下，一系列的監(jiān)測(cè)與調(diào)整將被做出，只為實(shí)現(xiàn)“構(gòu)建人與家裝和諧，提升家居人性化格調(diào)”的目標(biāo)[7]。

4 應(yīng)用前景

隨著研究深入，體貼式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)家居系統(tǒng)將不僅僅局限于對(duì)有毒氣體的檢測(cè)和報(bào)警，它將可以控制排風(fēng)器自啟，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)應(yīng)急處理；不僅僅局限于對(duì)溫濕度敏銳感知和精準(zhǔn)顯示，它應(yīng)該要能夠自啟空調(diào)和增濕器自啟，代替人工對(duì)家居環(huán)境做出調(diào)整。當(dāng)“體貼式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”做到這些功能擴(kuò)展的時(shí)候，那么它的意義就不在局限于實(shí)現(xiàn)了高智能高自動(dòng)化了，它更代表著一個(gè)新的時(shí)代，一個(gè)產(chǎn)業(yè)全新的時(shí)代的到來(lái)。

[1]馮凱,童世華.智能家居的由來(lái)及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2010(6):7-7..

[2]佚名.智能家居創(chuàng)造智慧生活[J].智能建筑, 2015(1).

[3]康祥喆.淺談我國(guó)智能家居的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 中國(guó)科技信息, 2014(8):121-122.

[4]周怡頲,凌志浩, 吳勤勤. ZigBee無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用探討[J]. 自動(dòng)化儀表, 2005, 26(6):5-9.

[5]周倩.基于藍(lán)牙的數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)框架設(shè)計(jì)研究[D].長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2010.

[6]陳立定, 杜德飛. 智能樓宇中可視對(duì)講系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J]. 自動(dòng)化與儀表, 2011, 26(6):36-39..

[7]楊士元.數(shù)字家庭網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)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