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基于物联网技术的智能家居自动化

摘要

在这个机器人时代，由于其优越的开放性和象征性，智能家居自动化的普及性得到了非常迅速的扩展。智能家居的自动化在整个系统中起着至关重要的作用。大量的传感器被捆绑在一个自动化的智能家居系统中，用于管理和操作多种功能，如火焰检测、水位跟踪等。通过使用蓝牙、Zigbee等。使用这个现存的系统作为骨架，它可以延伸到从学校回来的孩子，也可以延伸到安全系统。在此基础上，提出了一种利用信息技术的智能家居系统设计方案。这套系统对于停滞不前的人来说是非常有效的，因为他们可以不遗余力地管理每一个系统。在这个前瞻性系统中，它会一直盯着孩子，调节家里的光线，调节窗户和露台利用物联网的优点进行园艺。

关键词 GSM；Intel Galileo Gen 2；物联网；传感器；智能家居

1. 介绍

物联网是一种所有设备相互通信，从而使世界更加智能的环境。物联网具有向设备广播信息的能力，无需人与人或人与计算机之间的通信。这个时代，物联网是科技巨头和商业团体推崇的话题物联网是由传感器、软件、网络连接和必要的电子封装而成的相互关联的东西组成的拼凑，它们能够聚合和交换数据，使之能够响应。智能家居自动化是建筑自动化在城市的延伸，涉及照明、供暖、通风、空调和安全的调节和计算机化，以及使用Wi-Fi进行远程监控的家用电器，如烘干机、烤箱、冷冻机。目前的系统主要由交换机和传感器连接在一个称为门户的最重要的枢纽上，由用户管理，用户可以与手机软件、平板电脑或网络接口结合，但并不总是通过互联网云服务。这就为用户提供了对其设备更多的控制，可以简化许多手动操作。

1. 相关工作

这部分介绍了对之前与所提出系统相关的工作的研究。

1. 光的控制

在本文中问题是由于体系结构的限制。现有的光控系统无法成功应用。解决这一问题的方法是通过感知太阳光的强度，自动调整家庭光强度，以提高能源效率。

在本文中问题是用户必须手动打开或关闭灯。解决这个问题的方法是当有人进入房间时，led灯打开，当离开房间时，灯会关闭。

1. 电动窗户

在本文中问题是窗口不自动打开。解决这个问题的方法是，当检测到降雨时，玻璃自动向上打开，当没有雨水检测到时玻璃会下降。

在本文中的问题是目前电动窗的控制单元采用电子按钮和曲柄手柄。解决这个问题的方法是引入触摸屏界面。

1. 智能露台花园

在本文中问题是系统过于昂贵，与应用程序或两者都不兼容。解决这个问题的一个办法是，通过减少水的流失，将有助于节省时间、节约资金、帮助环境。

1. 孩子回家

在本文中系统不存在于现实世界或未实现。提供了与此系统有关的唯一想法。在同样的思想基础上还有一个叫做孩子回家的应用程序的设计。

从对现有制度的研究中，观察到它具有种种局限性。这些局限性可以利用所提系统加以克服。

1. 拟用系统
2. 问题陈述

该系统的目标是开发一个移动应用程序，允许用户利用物联网的优势从远程控制多个家用电器。拟用中的系统将为自动处理事务提供更大的灵活性。此外，它还可以向用户保证更好的安全性。

1. 拟用系统作为现有系统的解决方案

为了建立一个高效、低成本的系统，从传感器中收集数据，并根据这些数据设备将要执行。该系统有利于降低电耗，减少水的浪费，为儿童提供安全保障。同样这个系统对失速者也是非常有用的。

1. 框图

• 输入

输入是传感器获取的值。

• 处理

处理将处理传感器的值。它是该系统的主要控制单元。

• 输出

它包括将由用户从远程控制的设备。

图1 拟用系统框图

1. 拟用系统的架构和工作

在所提出的系统中，有采用固定在板上的无线模块即Centrino。该板接收来自传感器的信号，并通过无线模块传输给用户。提出的系统有Intel GalileoGen2工具包、传感器、无线模块和android应用程序4个要素。

拟用的系统有以下要素，

• 将传感器连接到电路板

首先将传感器连接到电路板上。传感器将把数值发送到伽利略板。此外，这些值由电路板处理。

• 伽利略板

伽利略板是一个主要的控制单元，它是传感器和智能手机之间的桥梁。所有传感器都连接到电路板上，也用于处理数据。

• 无线模块

此模块用于连接用户与电路板。在处理之后，所有的数据都通过无线模块传输给用户。

• Android应用程序

这是一个用作用户界面的应用程序。用户可以使用该应用程序与系统进行交互。所有通过无线模块发送的值都可以通过应用程序查看。

拟用系统的架构如下所示，

图2 拟用系统架构

拟议的系统应用程序将由android应用程序处理。它具有控制下列应用的能力。

光的控制

在这个应用中，房子里的光将会在前夜和黎明的基础上进行控制。这个系统也会检测到人在那个房间里的动作。如果房间里没有人，那么灯光就会完全熄灭。如果在房间里检测到有人，那么光线就会亮起来，但光线的亮度取决于外界的光线。房间的光线与外界的光线成反比。

电动窗户

在这个应用程序中，要对房子的窗口进行控制。如果传感器检测到有雨或灰尘或大风，那么窗户会自动关闭，雨和大风结束后，窗户会自动打开。

• 智能露台花园

当没有人在家的时候，这个应用程序将照顾花园。湿度传感器会检测土壤湿度，如果低于要求值，则会在湿度增加后启动电机进行浇水，电机会自动停止。

• 孩子回家

此应用程序提供有关孩子是否放学回家的信息。当孩子到达家中并打开门时，固定在门把手上的生物传感器会向家长发送孩子在家的通知。如果在给定的时间内没有联系到孩子，那么传感器会发送通知，因为孩子不在家。

所提议的系统有各种优点。它能,

• 降低总功耗。
• 减少水的浪费。
• 帮助人们用更少的力气管理他们的电器。
• 为孩子提供安全保障。
• 适用于被拖延的人。
• 还可以降低能源账单的成本。

1. 算法

• 插入Intel Galileo Gen 2工具包的电源适配器。使用物联网开发工具包操作系统使SD卡可引导
• 将SD卡插入主板并重新启动。
• 使用FTDI电缆和USB电缆将板连接到主机系统。
• 使用Tera Term或Intel Arduino与电路板通信。
• 将所有传感器连接到Intel Galileo Gen 2工具包。使用Intel Arduino编写代码并将其保存在主板SD卡。

1. 硬件规格

本节将介绍所建议的系统中所需要的硬件及其描述。

1. Intel Galileo Gen 2

Intel Galileo Gen 2开发工具包是一种微控制器板，可在Intel Quark片上系统（SoC）X 1000处理器、32位Intel Pentium片上处理器上工作。Intel Galileo Gen 2板具有多个PC行业标准输入/输出（I/O）端口。该套件还具有全尺寸微型PCI Express端口、100 MB以太网端口。它还包括存储设备（Micro SD）插槽、8 MB NOR闪存、6引脚3.3V USB TTL UART头、USB主机端口和辅助板上的USB客户端端口。

图3 Intel Galileo Gen 2 Kit

1. 生物传感器

生物识别传感器是一种传感器，它将人的指纹、声音、面部等生物识别信息转换成电子信号。

图4 生物传感器

1. 湿度传感器

湿度传感器用于测量土壤和类似材料中的湿度。两个大的焊盘作为传感器的探针，一起作为可变电阻器。电极之间的导电性越好，意味着土壤中的水分越多，电阻越低，信号输出越高。

图5 湿度传感器

1. LDR传感器

LDR是一种光敏型电阻传感器，在黑暗中电阻增大，当光落在其上时电阻减小。当LDR保持在暗处时，抗性变高。当电阻较高时，则称为暗电阻。

图6 LDR传感器

1. 雨水传感器

雨水传感器是用来检测水，它当作电路板上的电路打印的引线。该传感器作为一个变化(可变)电阻，从导线湿时的100k欧姆变化到干燥时的2M欧姆。当板是湿的时候，就会传导更多的电流。雨水传感器用于检测超过湿度传感器可以检测到的水分。

图7 雨水传感器

本节介绍拟用系统所需的软件及其规格。

A.Tera Term

Tera Term是一个免费程序，用作终端在windows操作系统中。它是开源软件实施方案。它遵循不同类型的计算机

终端。它还支持secureshell（SSH）1和2，串行端口连接和Telnet。

B.英特尔Arduino

它是一个IDE，用于编写代码并将代码组装到主板上。它可以在Linux、MacOSX和Windows上运行。它是开源软件。用Java编写的环境[16]。

C.Eclipse（ADK）

Eclipse用作IDE。它用于创建android应用程序。使用eclipse开发android应用程序的软件包数量[17]。

有些包-

• Eclipse Git团队提供程序
• Eclipse Java开发工具
• Eclipse XML编辑器和工具
• Org.eclipse.andmore网站.android.basic.feature功能

1. 数字模型

输入：不同的传感器值作为输入。

输出：设备根据传感器值采取的行动。

数学公式

设S是活动的集合。

S={A,B,C,D}

Where,

A is Set of activities perform on Light

A.in = {Light_on (), Light_off ()}

A.out = {Light}

B is Set of activities perform on Window

B.in = {Win_Lock (), Win_Unlock ()}

B.out = {Window}

C is Set of activities perform on Mobile Phone

C.in = {Child_Home (), Child_not_Home ()}

C.out = {Mobile Phone}

D is Set of activities perform on the Electric Motor

D.in = {Water_start (), Water_stop ()}

D.out = {Electric Motor}

第六章 比较研究

现有的系统存在着能耗、浪费水、儿童等问题安全等。通过采用所提出的系统进行节能由于成本的降低，消费将会减少能源账单也将减少。现在一天，浪费的水是一个大问题，现有的系统无法解决这个问题处理这些问题，但是这些问题可以通过提出了系统。现在很多父母都在工作他们不在家的时间，他们担心他们的孩子安全从孩子回家学校或不是。在这方面没有其他现存的制度会告诉父母孩子从学校到家了吗安全。但是通过使用提议的系统家长们就会知道他们的孩子，无论回来与否。

第七章 结论

经过对其他现有制度的比较研究和文献调查的考虑，提出了一项制度，以便更好地了解国内的环境状况。之后讨论了使用物联网的智能家居控制和监控系统。使用将对实现本系统有用的不同传感器。有了这个系统，就有了管理灵活、成本低廉的智能家居来调整其环境条件，坚持其节能的误区。

基于Android应用程序的智能家居系统架构模块化方

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