未来智库 > 智能家居论文 > 【智能家居监控系统设计与实现】
    关键词关键词:智能家居;监控系统;UPMagic Core开发板;S3C2410
    DOIDOI:10.11907/rjdk.1511008
    中图分类号:TP319
    文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2016)001011202
    0引言
    计算机、通信和控制技术已逐步应用到家庭生活中,促进了家居智能化,提高了人们的生活质量。智能家居系统是利用电脑、网络和综合布线技术,通过家庭管理平台,将家居生活有关的各种子系统有机结合的一个系统[1]。婴儿智能家居监控系统的实现包含很多方面,比如室内温湿度控制、有毒气体检测、视频监控等。
    智能家居系统自20世纪90年代问世以来,在很多国家的高档小区、别墅逐渐应用,我国的智能家居生活还处于初级阶段,从标准到推广还处于探索中,本文根据市场情况,设计了婴幼儿房间监控系统。
    1婴幼儿房间监控系统模型
    1.1概述
    婴幼儿房间监控系统属于智能家居的一个具体应用,其作用是在没有成年人看护下对婴幼儿房间进行监控,防止异常情况发生。该系统的原理是利用摄像头及一些传感器模块实时监控婴幼儿房间情况,当房间的温湿度、空气质量、婴儿哭泣等异常情况发生时,系统能发出警报并及时用短信通知家长。
    婴幼儿房间监控系统以HFC、以太网、现场总线、无线网的传输网络为物理平台,计算机网络技术和监控技术为技术平台,现场总线为应用操作平台,构成一个完整的集家庭通信、家庭设备自动控制、家庭安全防范等功能的控制系统。总体目标是通过采用计算机技术、监控技术、网络技术和控制技术,建立一个智能家居综合信息服务和管理系统,提供对婴幼儿的看护环境,减少家长的担心[2]。本文的婴幼儿房间监控系统可以在低成本情况下,完成基本的室内温湿度控制、烟雾有害气体检测、视频监控、声音检测等功能。
    1.2系统组成
    系统功能模块包括:温湿度传感器模块、声音传感器模块、视频监控模块、LED蜂鸣器模块、GPRS通信模块和DC直流点击,系统总体架构如图1所示。当系统启动后,根据各个传感器收集的数据实时进行分析和处理,完成监控功能[3]。硬件开发平台采用UP-MagicCore嵌入式系统开发板[4],软件采用嵌入式Linux系统Red Hat Enterprise Sever 6.0,前期的搭载服务和桥接模式转换方便,本身带有服务配置控制端开发软件,可以对网络等进行图形化界面配置,方便用户开发环境的配置和搭建[5]。
    2系统功能模块设计
    利用并口线将PC与开发板的JTAG口连接,将Bootloader、Linux内核和文件系统烧入开发板的Flash中,以提供启动及嵌入式Linux运行环境。烧入过程很简单,但要注意中途不能断电,完成后再次启动开发板[6]。
    2.1温湿度传感器模块设计
    该系统很重要的一个功能就是能自动进行室内温度和湿度的测量和控制,可以循环检测出当前室内温度及湿度,给予温湿度调节的提示。本模块相对于普通的温度和湿度测量,全静态时序控制,数字格式输出,具有灵敏度高、测量准确、体积小、功耗低的特点。模块采用up-magic-0305,设置一定的温度、湿度临界值。温度的临界值有两个,一个是人舒适环境温度临界值,另一个是人难以承受的温度临界值。当湿度达到临界值时,开启空气通风换气系统。温度的头文件中包含#include“dcm_motor”和#include“led_buzzer”两个文件,一个是用直流电机代替风扇和空气交换机,而蜂鸣器/LED模块用来进行高于危险临界值温度的报警。
    2.2声音传感器模块设计
    麦克光感传感器模块是系统的一个重要模块,它主要对房间的声音进行采集,如当婴儿醒来哭泣声发出时,麦克光感传感器就会检测到并通过蜂鸣器发出警报声音。该模块采用upmagic0308,麦克光感传感器与红外线类似,fd = open("/dev/miph",0),开启模块, read(fd,press_cnt,sizeof(press_cnt))读取信息,通过press_cnt辨别信息。声响传感器采用放大器加比较器的方式输出,当有声音的时候输出中断信号,低电平有效,可以连接主板外部中断。
    2.3烟雾传感器模块设计
    烟雾传感器模块能够对屋内的气体监测,可以检测出
    液化气、丁烷、甲烷、烟雾等有毒气体。当检测到有毒气体时,会启动相应的报警和蜂鸣器提示,采取相应措施,比如:打开窗户、打开空气通风器等。模块采用up-magic-0301,体积小、功耗低。当屋内有有害气体时可以及时检测出来,并且快速作出反应。系统定义了smog_cnt参数,当系统监测到有危险气体时,会发出报警信号。驱动时要编译内核原文件目录,通过修改宏KERNELDIR变量来指定内核源码目录: KERNELDIR=UP-Magic/kernel/linux-2.6.24.4。
    烟雾传感器模块调用蜂鸣器模块以及直流电动机模块。危险发生时,启动蜂鸣器报警,打开空气交换机。
    2.4LED蜂鸣器模块设计
    LED蜂鸣器模块是婴幼儿房间监控系统设计不可缺少的,它可以对屋内所发生的一切潜在事物进行报警或警示。比如,当检测到有毒气体时,蜂鸣器就会发出报警声音,LED灯也会闪耀,警示有危险或不安全状态发生。本系统使用GPIO控制LED蜂鸣器,经过大电流三极管驱动,保证了声音强度和LED的高亮度。
    3结语
    本文利用up-magic开发板配合各种传感器模块,实现了一个智能家居监控系统设计,并对各模块的关键技术作了分析和研究,最后对整个系统功能进行了测试应用,效果与预期大致相同。后续工作中,系统监控精度可以选用更高级别的模块,改进相关算法,以提高系统性能。
    参考文献参考文献:
    [1]徐书海.物联网应用于智能家居[J].无线互联科技,2014(11):2629.
    [2]王晖.物联网时代智能家居的发展趋势[J].智能建筑,2013(2):5963.
    [3]周涛,胡��.基于无线传感器网络的智能家居安防系统[J].中国科技论文在线,2007(7):126129.
    [4]北京博创科技.UP-Magic魔法师套件实验指导书[Z].北京博创科技,2006.
    [5]谢荣生.嵌入式系统软件设计[M].北京:北京邮电大学出版社,2007.
    [6]洪耀球,李香泉,王冬霞.基于S3C2440的智能家居系统设计[J].微计算机技术,2010(11):12551258.
    责任编辑(责任编辑:杜能钢)
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