呂剛磊 沈華剛 劉軍

摘 要：目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為通信技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，其為人們過(guò)上舒適便利的智能化生活提供了可能。本文通過(guò)利用WiFi技術(shù)，設(shè)計(jì)了一款智能家居系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括溫度檢測(cè)、PM2.5檢測(cè)、智能插座控制3個(gè)模塊，能實(shí)現(xiàn)對(duì)家庭溫度的檢測(cè)、插座的控制和空氣質(zhì)量的監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：WiFi技術(shù);智能家居;溫度檢測(cè);PM2.5檢測(cè);智能插座控制

中圖分類號(hào)：TP331.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)智能家居的要求越來(lái)越高，不僅要求其具有傳統(tǒng)的基本功能，而且對(duì)其智能化的要求也不斷提高。家庭是一個(gè)人活動(dòng)的主要場(chǎng)所，智能家居主要滿足人們對(duì)家居的智能化要求。例如，可以通過(guò)WiFi技術(shù)檢測(cè)家中的溫度，如果溫度過(guò)高，表示家中可能失火，其會(huì)把這個(gè)信息發(fā)送給用戶，用戶可以第一時(shí)間知道家里的情況，若真失火，則可以采取必要的措施，降低損失;可以通過(guò)手機(jī)和電腦遠(yuǎn)程控制智能插座，利用繼電器實(shí)現(xiàn)智能插座的通斷[1]。

1 智能家居系統(tǒng)的整體要求

智能家居的理念來(lái)源于美國(guó)。智能家居系統(tǒng)要具有安防報(bào)警、照明控制的功能，滿足人們對(duì)安全便捷的家居生活的要求[2]。本文設(shè)計(jì)的智能家居系統(tǒng)能檢測(cè)家庭的溫度、遠(yuǎn)程控制智能插座、實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣質(zhì)量情況，滿足人們對(duì)智能家居的要求。另外，系統(tǒng)硬件具有價(jià)格便宜、靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，為系統(tǒng)的廣泛使用奠定了基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)硬件和軟件介紹

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)3個(gè)方面的功能，即溫度檢測(cè)、PM2.5檢測(cè)、智能插座控制。系統(tǒng)的編譯軟件是Arduino IDE，該編譯軟件專門(mén)為Arduino單片機(jī)編程量身定做，功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單。系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器、PM2.5傳感器搜集數(shù)據(jù)，傳遞給Arduino單片機(jī)，單片機(jī)將數(shù)據(jù)顯示在12864液晶屏上，同時(shí)通過(guò)WiFi上傳到網(wǎng)絡(luò)上供用戶查詢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1 硬件

系統(tǒng)的硬件部分包括Arduino UNO單片機(jī)、LM35溫度傳感器、夏普第二代PM2.5傳感器、ESP8266 WiFi、1路5V高電平觸發(fā)繼電器和家用普通插座。

2.2 軟件

整個(gè)系統(tǒng)的3個(gè)功能的編譯均在Arduino IDE中進(jìn)行，編譯思路如下。

2.2.1 PM2.5模塊。系統(tǒng)利用夏普第二代PM2.5傳感器對(duì)家庭中的PM2.5進(jìn)行檢測(cè)。傳感器將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)傳送給Arduino單片機(jī)，Arduino單片機(jī)將數(shù)據(jù)顯示在12864液晶屏上，同時(shí)通過(guò)WiFi把數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)端利用PHP接收數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)中。網(wǎng)絡(luò)界面中利用Echarts插件和JQuery、AJAX技術(shù)將PM2.5的離散數(shù)據(jù)連接成曲線，系統(tǒng)設(shè)置每隔5min向用戶傳送一次PM2.5數(shù)據(jù)，用戶可以看到PM2.5的最新數(shù)據(jù)，也可以看出一段時(shí)間內(nèi)PM2.5的變化情況，這些數(shù)據(jù)連成曲線，通過(guò)曲線，用戶可以查看每一個(gè)PM2.5數(shù)據(jù)[3]。這些數(shù)據(jù)可以在12864液晶屏上顯示，也可以上傳到網(wǎng)絡(luò)，用戶可根據(jù)PM2.5看出家庭空氣情況。如果空氣質(zhì)量不好，用戶可以及時(shí)采取必要的措施，如購(gòu)買空氣凈化器，防止因空氣質(zhì)量不好對(duì)用戶造成傷害。

2.2.2 溫度檢測(cè)模塊。系統(tǒng)利用LM35傳感器檢測(cè)用戶家中的溫度。LM35具有價(jià)格便宜、靈敏度高的優(yōu)勢(shì)[4]。溫度傳感器檢測(cè)到的數(shù)據(jù)傳遞給Arduino單片機(jī)的A0端口，單片機(jī)將這些模擬值轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度;系統(tǒng)可以將這些溫度信號(hào)顯示在12864顯示屏上，也可以通過(guò)WiFi上傳到網(wǎng)絡(luò)上;網(wǎng)絡(luò)端由PHP接收這些溫度數(shù)據(jù)，并把這些數(shù)據(jù)保存到MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中;網(wǎng)頁(yè)通過(guò)PHP和Echarts數(shù)據(jù)顯示插件將這些離散的溫度連接成曲線，用戶既可以看出一段時(shí)間內(nèi)溫度變化的整體情況，也可以看出溫度曲線中某一點(diǎn)對(duì)應(yīng)的溫度。同時(shí)，如果溫度過(guò)高，系統(tǒng)將給客戶發(fā)送郵件，使客戶在第一時(shí)間知道家中的情況。溫度過(guò)高說(shuō)明家庭可能出現(xiàn)火災(zāi)，用戶再結(jié)合PM2.5值，可知道家中是否存在火災(zāi)危險(xiǎn)，若存在，用戶可以第一時(shí)間采取措施，降低損失[5]。

2.2.3 智能插座模塊。智能插座是智能家居的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行控制可以提高智能家居的部署。當(dāng)用戶在電腦或者手機(jī)客戶端點(diǎn)擊關(guān)閉超鏈接時(shí)，PHP通過(guò)網(wǎng)頁(yè)把命令傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)讓連接繼電器的端口置低電平，繼電器控制智能插座的斷開(kāi)電路;反之，當(dāng)用戶點(diǎn)擊網(wǎng)頁(yè)中的開(kāi)啟超鏈接時(shí)，PHP通過(guò)網(wǎng)頁(yè)把命令傳遞給單片機(jī)，單片機(jī)使連接繼電器的端口置高電平，智能插座通電，這樣就能遠(yuǎn)程控制智能插座的通斷。同時(shí)，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，智能插座也會(huì)自動(dòng)斷電，以防火災(zāi)的發(fā)生[6]。

3 結(jié)語(yǔ)

本文主要介紹了智能家居的空氣檢測(cè)模塊、溫度檢測(cè)模塊和智能插座控制模塊，3個(gè)模塊聯(lián)合起來(lái)對(duì)構(gòu)建安全、環(huán)保的智能家居環(huán)境提供了條件。

參考文獻(xiàn)：

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[3]程春.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014（2）：29-30.

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[6]蔣開(kāi)偉，孫凌杰.基于云平臺(tái)的智能家居控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電子世界，2018（21）：141-142.