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        基于嵌入式的智能門窗系統(tǒng)

        2021-10-21 03:09:37侯夢(mèng)晗李晴
        科教創(chuàng)新與實(shí)踐 2021年32期
        關(guān)鍵詞:嵌入式智能檢測(cè)

        侯夢(mèng)晗 李晴

        1 綜述

        生活方式的改變提高了人們對(duì)現(xiàn)代化、智能化居住環(huán)境的期望,為滿足人們對(duì)居住環(huán)境智能化的需求,智能化家居系統(tǒng)越來越受到重視。智能家居系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各種家用設(shè)備通過物聯(lián)網(wǎng)連接在一起,為人們提供智能化的生活。其中嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展催生了智能家居的出現(xiàn),由于嵌入式操作系統(tǒng)種類多,應(yīng)用時(shí)可以根據(jù)用戶需求進(jìn)行設(shè)計(jì),嵌入式系統(tǒng)在家居領(lǐng)域已得到廣泛運(yùn)用。同時(shí),嵌入式微控制器中單片機(jī)具有體積小、內(nèi)存大、性能高的特點(diǎn),在智能家居市場(chǎng)所占份額較大,應(yīng)用也比較廣泛。

        2 設(shè)計(jì)原理

        本文中的智能門窗應(yīng)用系統(tǒng)主要由前端和后端兩部分組成,前端負(fù)責(zé)信號(hào)處理,后端是中央處理器。前端由傳感器檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊和控制模塊組成;后端由ARM中央處理器、外圍電路和網(wǎng)絡(luò)接口模塊等組成。前后端通過電力線載波技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。

        該門窗系統(tǒng)中每個(gè)傳感器檢測(cè)到的物理量,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后由STC89C52作為微處理器結(jié)合HLPLCS520F作為電力線通訊單元將信號(hào)傳給ARM主控單元,主機(jī)根據(jù)地址判斷信號(hào)來自哪個(gè)節(jié)點(diǎn),通過軟件判斷出現(xiàn)哪種情況,接著做出相應(yīng)的操作和啟動(dòng)攝像頭進(jìn)行抓拍。此外,用戶還可以通過手機(jī)APP對(duì)門窗進(jìn)行控制。

        智能模塊工作原理:

        1. 防盜主要是門窗防盜,將震動(dòng)傳感器和人體接近傳感器安裝在相應(yīng)的門窗位置上,其中人體接近傳感器探測(cè)是否有人體接近,如果震動(dòng)傳感器連續(xù)震動(dòng)超過三分鐘且人體接近傳感器一直能感應(yīng)到有人體接近,那么這兩個(gè)傳感器相結(jié)合判斷是否有人動(dòng)門窗。

        2. 煤氣泄漏檢測(cè)采用MQ-6傳感器,它對(duì)液化氣、天然氣以及城市煤氣有較好的靈敏度,而對(duì)乙醇、煙霧幾乎不響應(yīng)。

        3. 火災(zāi)檢測(cè)由煙霧傳感器和溫度傳感器組成,當(dāng)兩個(gè)傳感器都檢測(cè)到信號(hào)時(shí)才發(fā)生火災(zāi)報(bào)警。

        4. 檢測(cè)小孩子靠近窗戶的辦法是根據(jù)孩子的身高在特定的區(qū)域安裝人體接近傳感器,一旦檢測(cè)到可能有孩子的接近,控制系統(tǒng)就立刻控制將窗戶關(guān)閉。

        3 功能

        1. 防小孩墜樓:當(dāng)傳感器檢測(cè)到人體信息時(shí),窗戶會(huì)自動(dòng)關(guān)閉,將小孩關(guān)在室內(nèi),可以有效的保護(hù)小孩的安全;

        2. 自動(dòng)檢控燃?xì)猓寒?dāng)檢測(cè)到煤氣時(shí),智能控制器內(nèi)微電腦自動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的指令,將窗戶、排氣扇自動(dòng)開啟,同時(shí)發(fā)出警聲并將警情傳遞給主人手機(jī)和保衛(wèi)處;

        3. 自動(dòng)檢控火災(zāi):一旦有火災(zāi)發(fā)生,傳感器會(huì)第一時(shí)間檢測(cè)到煙霧信號(hào),智能控制器發(fā)出指令 ,將門窗打開,同時(shí)發(fā)出警聲并將警情傳給主人手機(jī)上;

        4. 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)圖像進(jìn)行抓拍;

        5. 防盜。

        4 軟硬件配置

        4.1 硬件配置

        主控制模塊主要包括電力線通信模塊 HLPLCS52F及其外圍電路、S3C2440的ARM處理器、存儲(chǔ)器、網(wǎng)絡(luò)通信模塊DM9000、液晶顯示模塊等。各從模塊主要由電力線通信HLPLS520F模塊、STC89C52單片機(jī)、FLASH存儲(chǔ)器、A/D模擬量采集電路、輸入輸出模塊和繼電器執(zhí)行模塊和傳感器模塊組成。

        傳感器種類很多,包括人體接近傳感器、震動(dòng)傳感器、溫度傳感器、MQ-6傳感器、煙霧傳感器。

        4.2 軟件配置

        軟件設(shè)計(jì)主要包括Linux平臺(tái)和手機(jī)APP以及服務(wù)器的搭建,電力線載波通信程序設(shè)計(jì)等部分,軟件設(shè)計(jì)還要包含各個(gè)傳感器的程序設(shè)計(jì)。

        5 應(yīng)用場(chǎng)景

        該智能門窗系統(tǒng)應(yīng)用的場(chǎng)景有學(xué)校、醫(yī)院、樓閣和普通住宅。

        比如,當(dāng)我們每天離開家時(shí),我們的家立即成為一個(gè)安全的堡壘。無論誰試圖闖入,防盜裝置將立即啟動(dòng),門窗將處于高度戒備狀態(tài)。當(dāng)傳感器檢測(cè)到陌生人的身體信息時(shí),它會(huì)向主控制系統(tǒng)發(fā)出關(guān)閉指令,門窗將自動(dòng)關(guān)閉,如果陌生人繼續(xù)移動(dòng),智能報(bào)警系統(tǒng)會(huì)發(fā)出響亮的警報(bào),同時(shí)將情況報(bào)告給主人的手機(jī)應(yīng)用程序。我們還可以使用攝像機(jī)拍攝嫌疑人,以保留證據(jù)。

        6 發(fā)展趨勢(shì)

        1.市場(chǎng)需求變大

        隨著中國城市化進(jìn)程的加速和消費(fèi)升級(jí)時(shí)代的到來,消費(fèi)者對(duì)智能門窗產(chǎn)品的性能需求和檔次需求愈加細(xì)致化,這讓智能門窗行業(yè)迎來持續(xù)高速增長期。

        2.提供人們更健康、智能、安全的生活

        智能門窗能讓居家環(huán)境更健康,如利用門窗自動(dòng)換氣保持空氣清新,根據(jù)紫外線強(qiáng)度、室內(nèi)亮度等因素自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)入室內(nèi)的光線,這些功能為我們家居生活的安全、健康提供了保障。

        3.減少更多的能源消耗

        節(jié)能減排是永恒的主題,利用傳感器監(jiān)控室內(nèi)外的熱傳導(dǎo)狀況,在室外過熱時(shí)可調(diào)節(jié)從室外進(jìn)入室內(nèi)的光線、能提醒主人控制空調(diào)溫度,以達(dá)到節(jié)的目的。

        4.操作難度降低

        目前的智能門窗大部分都基于遙控,以后的智能門窗可能都是隨時(shí)隨地在房間中操作顯示屏,這樣會(huì)使得操作更加方便。

        5.更加便宜

        隨著科技的發(fā)展,智能門窗所使用的技術(shù)可能就比較常見于日常生活中,因此智能門窗的價(jià)格也會(huì)大幅度下降,這樣就可以使大部分人都能夠使用上智能門窗。

        參考文獻(xiàn):

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        [2]李賀男. 智能家居及嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電子世界,2017(16):136,138. DOI:10.3969/j.issn.1003-0522.2017.16.105.

        [3]朱孜,鐘應(yīng). 淺議建筑智能門窗發(fā)展意義及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 低碳世界,2021,11(5):136-137. DOI:10.3969/j.issn.2095-2066.2021.05.067.

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