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智能家居网板实训系统
发布日期:2017-04-26   点击次数:2085
系统简介
   智能家居实训系统(SeaIOT-SH01),综合运用传感器采集、无线传感器网络、自动控制、嵌入式系统开发、网络通信、Android移动应用开发、Web应用开发等物联网技术,将各种家居相关设施,如环境监测传感器、控制器、家用电器、家居网关、智能终端等集成,实现家居生活环境的自动监测、自动调节、安防监测与报警、场景控制、远程视频监控、网络化远程监控等功能,贴近现实智能家居系统,为物联网专业教学提供了一个完整的应用实训系统。
   系统提供了雄厚的试验例程和试验指导书,可以知足无线传感器网络、Qt嵌入式系统开发、Android物联网应用开发、Web物联网应用开发等诸多课程的教学与实践。
系统提供多种展示形式、如单面挂板、三面网板、以及现实场景。由于展示形式分歧,所用的执行器略有分歧,但智能控制器都是一样的。
  • 系统特点
  • 焦点功能
  • 网络结构
  • 软件系统
  • 课程资源
  • 成功案例

1)涉及课程周全:无线传感器网络、Qt嵌入式系统开发、Android物联网应用开发、网络通信技术、Web物联网应用开发。

2传输协议先进:传感层采用ZigBee进行数据传输;集成HTTP协议实现跨平台远程增删改查数据库;采用MQTT协议实现多终端M2M数据传输。

3)系统架构条理清晰:B/S架构,本地网关、移动端、WEB端均可同时访问系统。前端采用最新的HTML5编程技术,WebSockets全双工协议解决异步刷新的问题,达到数据实时刷新。

4)系统功能雄厚:包括家居环境实时监测、家电设备智能控制、家庭能源动态监控、家居安防智能告警、家庭智能影音娱乐、远程视频监控等系统。

5)人机交互界面友好:物联网网关、WEB监控端、移动端三方软件系统均采用图形图像化交互界面,增加操作的便利化和直观性。

1. 智能环境监控

系统采用温湿度、光照度、二氧化碳等各种传感器对室内居住环境的状态进行实时监测,监测数据通过无线ZigBee网络传输到智能网关,可以实时显示在智能网关、Android移动终端、Web集中监控端的界面上。系统可设置传感器和控制设备的联动,通过预置的上下限,自动控制空调扇(通风扇)、加湿器、窗帘、照明灯等设备的状态,调节居室环境。



2. 智能安防报警

采用烟雾探测器、燃气探测器、门磁探测器、红外人体感应探测器对居室内烟雾火情、煤气泄漏、离家模式下的非法人员入侵等进行监测。如遇烟雾跨越安全阈值、燃气泄漏、或陌生人入侵,立即进行本地报警,启动联动开启排风系统、关闭燃气阀门、报警声吓退入侵者。同时警情数据通过ZigBee网络传输到智能网关,并推送给用户的移动端,提醒用户自动连接视频监控像头查看现场情况。警情处理后,用户可通过Android移动端解除警情。


3. 智能家电控制

系统撑持交流强电类、红外转发类、无线射频类等电器的控制,提供手动控制与自动控制两种方式。

手动控制,主要通过手动点击网关控制端、Android移动终端、Web监控端界面上家电控制按钮,实现对照明灯、警笛等进行开关控制,对电视、音响、空调等红外转发控制,对窗帘进行射频转发控制。

自动控制,通过设置传感器与家电设备的联动,一旦传感器检测数据达到上、下阈值,就触发家电设备自动动作。具有居家模式、离家模式、模式一、二等多种,用户可设置多种自动控制系统,实现智能灯光控制系统、智能温度调节系统、智能湿度调节系统。


4. 智能能源监控

系统采用电表传感器、水表传感器实时监测家庭用电、用水状况,通过zigbee网络传输给网关。可以实时显示在智能网关、Android移动终端、Web集中监控端的界面上。


5. 智能可视门禁

系统安装有指纹识别传感器、电插锁控制器、可视门镜等设备,可实现指纹录入、指纹对比、指纹开门、可视对讲等功能。


6. 智能影音娱乐

安装多媒体播放器、音响、电视,营造家居客厅温馨氛围,均通过红外转发控制器接入zigbee网络,由智能网关统一管理。用户可通过网关、WEB端、Android端控制播放器、电视等的开关状态,可以收听音乐,观看电视。

7. 智能远程监控

系统撑持Android移动端、Web集中监控端等多终端通过http协议以及MQTT协议与智能家居网关进行通信,实现远程数据交互。WEB集中监控平台可以显示所有接入家居网关的信息各个网关管理的传感器数据、设备状态;可查阅历史数据,导出数据文件;可在线编辑传感器与控制设备的控制策略,实现联动; 采用网络摄像头对家居环境进行实时监控,摄像头通过WIFI接入互联网,撑持WEB监控端、移动端远程视频查看,实现远程视频监控功能。










智能家居系统具有感知层、网络层、应用层三层系统结构。

感知层主要包括温湿度、光线、二氧化碳、雨雪等各种传感器节点,以及空调扇、照明灯、窗帘、电视、多媒体播放器、电磁阀、警笛等控制设备,实现家居环境参数的实时监测、家电设备的状态检测、以及自动化调节。

网络层包括无线传感器网络和接入网络。无线传感器网络采用ZigBee,负责感知层传感器节点、控制器节点与网关之间的数据通信,由网关汇聚信息。接入网络可使用以太网、WIFI4G任一种,负责网关与云办事平台之间的数据交互,将汇聚的感知层设备信息接入到云办事平台。

应用层主要设计面向用户,具有多种访问终端,如本地网关、Web客户端、Android客户端等,运行智能家居监控端软件系统,实现环境参数采集、安防报警、家电控制、能源监控、可视门禁、影音娱乐、远程监控等功能。

系统整体架构如图所示:



1 智能家居感知层管理平台

智能家居网关运行嵌入式Linux操作系统,上电后即运行基于Qt的智能家居系统软件。它主要用来汇聚传感层的各种传感器节点,控制节点,并通过嵌入式数据库,保存所有节点的网络属性、传感器采样值、控制器状态等,允许用户在本地查看智能家居环境参数、安防设备的状态,控制家电设备状态、本地查看视频画面等功能,还具有系统设置功能,可查询修改无线传感网络参数、网关网络参数、入网状态、办事器连接状态、办事器参数配置、传感器在线状态、传感器属性信息等。


2 智能家居Android移动终端平台

系统撑持用户随时随地通过Android移动端登录到系统中查看家居内各项环境参数和设备状态。

具体包括用户登录、网关设备添加、传感器采样数据的实时显示、家电设备远程开关、家居环境自控策略设置、报警信息振动与语音双重提醒、远程视频浏览、以及办事器地址编辑和自动切换等功能。

Android语音报警功能:撑持远程访问,系统会在参量跨越或低于设置的阈值时,自动提醒用户。如温度过高,手机远程终端的APP收到后会语音提醒。

视频监控功能:提供Android移动端远程视频监控直观查看居室情况。

3 智能家居Web端集中监控平台

系统提供Web浏览器访问智能家居。系统采用B/S架构,部署在246天天有好彩正版资一云办事器中,用户不管身在何处,都可以通过浏览器登录到监控系统中查询居室各项环境参数和电器状态。

具有多用户管理、家庭网关设备的增删改查、传感器设备的增删改查、传感器采样数据的实时显示、家用电器手动开关、家居情景自控策略设置、报警纪录查询、历史数据按照时间段以表格/曲线方式展示、数据导出excel文件、视频远程等功能,还具有办事器地址编辑和自动切换功能。



本系统重点在于将物联网技术运用在智能家居系统中,因此提供以下几个典型实训案例:

  • 《Qt嵌入式系统开发》课程实训

1. 家居环境调控系统

内容:温湿度、光照度浓度实时采集监测;温度高,空调自动打开,温度低,空调自动关闭;光线暗,照明灯打开,光线亮,照明灯关闭。

2. 家居情景调控系统

内容:通过情景面板,取得离家、居家、睡眠场景的响应信息

 睡眠场景:

1)睡眠模式,灯光关闭;

2)检测到人体时,灯光自动打开,一段时间后,灯光自动关闭。

 居家:

1)语音识别控制打开音响,灯光点亮;

 离家:

1)灯光关闭

3. 家居安防报警系统

内容:实时监测燃气、烟雾等,探测到后,启动声光报警,切断燃气阀门。实时监测门磁节点,门被打开后智能语音播报;

  • 《Android物联网应用开发》课程实训

软件开发环境搭建

智能家居Android移动端设计思绪简介

智能家居用户登录界面开发

智能家居采集显示界面设计

智能家居控制界面设计

基于gSOAP的智能家居移动端访问数据库案例

基于MQTT的智能家居采样数据实时显示案例

  • 《Web物联网应用开发》课程实训

软件开发环境搭建

智能家居Web端框架设计思绪简介

基于Spring框架的网页登录案例

Web框架开发流程:工程创立、配置Maven项目、数据库创立、搭建SSM框架、程序开发、web.xml配置、运行配置等

Web端网关管理功能开发:流程图、思绪介绍、工程导入、程序开发、以及运行结果

Web传感器采集显示开发:实体类开发、分页办法、DAO接口以及传感器采集数据处理开发

Web历史数据存储显示开发



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