智能家居中環境監測系統的研究

2021-01-09 電子產品世界

引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/149881.htm

　　家居環境是指家庭團聚、休息、學習和家務勞動的環境。家居環境條件的好壞，直接影響著居民的發病率和死亡率。城市居民每天在室內工作、學習和生活的時間佔全天時間的90%左右，因此，居室環境與人類健康和兒童生長發育的關係極為密切。近年來，急性傳染性非典型肺炎（SARS）、H1NI豬流感及超級細菌的出現，都說明室內環境健康的重要性。因此，「健康家居」、「智能家居」的新概念突顯其重要意義，也就是家居應將安全、健康、舒適放在首位。

　　加強對家居環境的環境狀況（包括有害氣體含量、空氣溼度、室內溫度、火災引起的煙霧等）的實時監測與治理，可為人們提供一個安全、健康、舒適的生活環境。

　　系統總體設計

　　本系統主要是對家居環境中的溫度、溼度、煙霧濃度、一氧化碳濃度、甲烷濃度進行實時的監測。系統的主要工作有：自動進行數據採集、處理、指標分析，實時的將指標信息顯示在液晶屏和遠程監控網頁上，當溫度過高，煙霧濃度、有害氣體濃度超標時，進行本地聲光報警提示並發送遠程報警信息到遠程監控主機。根據需要，本環境監測系統主要包括三部分：前端信息採集端、信息處理中心、遠端監控端。

　　前端信息採集端：因WIA-PA無線傳感網絡具有網絡拓撲維護靈活、快速；自適應跳頻模式與重傳機制，保障通信可靠性更加有效；支持網內報文聚合，降低網絡開銷，延長電池壽命；兼容IEEE802.15.4標準，可以使用現有商品器件，易於實現；兼容無線HART標準，支持HART命令，很容易升級傳統儀表為其增加無線通信功能；用戶可以方便的使用、管理，無需較高的專業知識。因而這裡採用的是基於WIA-PA標準自主研發的WIA-PA工業無線傳感網絡中的溫度、溼度、煙霧、一氧化碳、甲烷等傳感器分布在家居環境內，採集各種環境變量信息並將信息發送到無線網關處。

　　信息處理中心是以GM8120為核心處理器的室內中心控制機，主要負責環境信息的接收、處理、轉發、本地實時顯示、異常報警，報警信息的遠程發送。

　　遠程監控端即智能家居遠程監控主機，遠程監控主機在接收到來自室內中心控制機轉發的環境信息後將實時的在遠程監控頁面上顯示傳感器數據指標；當接收到遠程報警時，進行遠程的報警提示並將報警信息的存儲到相應的資料庫中。系統網絡拓撲圖如圖1所示。

　　

　　圖1 系統網絡拓撲圖

　　硬體平臺

　　硬體平臺採用以GM8120 SoC為核心處理器的硬體系統。室內中心控制機硬體結構圖如圖2所示。

　　

　　圖2 室內中心控制機硬體結構圖

　　其中GM8120核心處理器具有以下功能特點：

　　• 1.8V內核供電，3.3V外部I/O供電；

　　• 具備8KB的I-Cache和8KB的D-Cache/MMU；

　　• 外部存儲控制器（SDRAM控制和異步SRAM/ROM/Flash控制器）；

　　• LCD控制器；

　　• 具有PLL片上時鐘發生器；

　　• 視頻捕捉接口：CCIR-656和CCIR601接口；

　　• MPEG-4和JPEG編/解碼引擎；

　　• 10M/100M乙太網卡控制器；

　　• 外部存儲接口整合High Speed USB2.0 OTG控制器與PHY的IP；

　　• 通用異步收發器UART、串行的I2C和I2S接口；

　　• 32位看門狗定時器；

　　• 具有日曆功能的RTC；

　　• 調試接口JTAG；

　　• SD卡接口；

　　• 16個通用I/O口和4通道外部中斷源。

　　同時GM8120還是一款針對在Internet上傳送音/視頻數據的SoC晶片，內核為ARM9、支持MPEG-4編/解碼且MPEG-4實時編碼/解碼可以達到30fps、解析度可以達到D1，是目前業界少見的高集成度硬體MPEG4編/解碼晶片。因而是一款比較適合做室內中心控制機的核心處理晶片。

　　軟體實現方案

　　硬體平臺搭建好以後，進行本系統的軟體開發環境的搭建，開發ARM-Linux嵌入式作業系統，首先需要建立一個配套的開發環境，主要包括作業系統的移植、配置、編譯、調試環境等。系統程序用C語言和Linux函數在Source Insight中編寫實現，在虛擬機中進行程序的編譯、調試和下載。

　　智能家居的家居環境實時監測報警系統中的核心是室內中心控制機。室內中心控制機主要負責家居環境信息的接收、轉發、處理，並協調、控制各模塊正常工作的重要設備。因而室內中心控制機主要有以下功能模塊：室內中心控制機系統初始化模塊、環境信息捕獲模塊、環境信息處理模塊、環境信息實時顯示處理模塊、信息異常聲音報警模塊、環境信息異常圖像顯示模塊。其中室內中心控制機的軟體架構圖如圖3所示。


相關焦點

  • 智能家居控制系統的組成及工作原理
    1) 自動照明（Automatic Lighting）　　2) 高效照明器具（High Efficiency Lighting）　　3) 電力監測與設備效率（Power Monitoring & Appliance Efficiency）。
  • 詳解智能家居八大控制系統
    提及智能家居，大家都覺得很厲害的樣子。它在保持了傳統的居住功能的基礎上，擺脫了被動模式，成為具有能動性智能化的現代工具。智能家居要完整地安裝所有的必備系統，並且至少選裝了一種及以上的可選系統，才能稱為智能家居。那麼智能家居控制系統有哪些？且看小編嘔血整理的詳解智能家居各個控制系統的說明吧。
  • 智能家居系統也能當孩子的「編程實驗基地」
    智能家居新徵程——從「有錢人的玩具」到「走入尋常百姓家」國內消費市場對智能家居的認知，源於比爾·蓋茨斥巨資建造的未來屋——燈光、家電設備、門窗、暖通、可視對講、安防等各個方面，都融入了智能家居大系統中。
  • FANTAM智能家居的無限可能 智能家居體驗館
    FANTEM，讓生活無限可能　　FANTEM智能家居採用國際先進的無線技術，由環境控制、家電照明控制、安防監控、家庭影院等系統組成，不受時間地點限制，通過手機等終端設備實現對燈光、窗簾、空調、影音等全方位智能控制。
  • 智能家居系統中常用的網關一般都有哪些
    打開APP 智能家居系統中常用的網關一般都有哪些 hebeilanfeng 發表於 2020-11-24 16:03:20 你知道智能家居中常用的網關有哪些嗎？
  • 智能家居有哪些產品?智能家居產品大全_智能家居產品有哪些功能
    智能家居有哪些產品？智能家居產品大全 現今，幾乎每個家庭都有幾款智能家居產品，相對傳統家居而言，這些智能家居不僅具有傳統功能，更能提供全方位自動化的信息交互功能，使生活更智能。而面對市面上令人眼花繚亂的眾多智能家居產品，很多消費者往往不知道該如何選擇，現在小編就推薦幾種最受普通家庭歡迎的智能家居必備產品，幫大家輕鬆打造智能生活。
  • 深挖家居場景:37度智能家居呈現智能廚衛系列
    實地地產在實地·永川薔薇國際打造的國內首個全場景智慧社區，已經在2019年8月正式落地，從室內家居到戶外社區，通過聯動智能家居設備、智慧機器人、社區物流系統、配套商業服務的高效協同調度與數據互聯，為不同需求和年齡層的用戶，提供社區內全場景智慧生活解決方案。
  • 智能家居中涉及的傳感器有哪些
    同時，也推動了傳感技術的發展與應用，讓物體有了觸覺、味覺和嗅覺，讓物體慢慢的活了起來，的確，傳感器作為一種監測裝置，為幫助人們獲取更多的信息起到了重要的作用，目前已被廣泛的應用在工業、農業及生活中的方方面面。 　　傳感器在生活中的應用比較多的地方就是智能家居系統。
  • 實時監測、智能聯動 讓家居環境更安心
    機身邊框是簡約的白色外框，呈現啞光細紋理，更顯柔和細膩，增添家居溫馨感。 青萍搭載的是攀藤雷射散射顆粒物傳感器、SenseAir傳感器及Sensirion三大精密傳感器，數據每秒更新，可檢測最小0.3微米的顆粒物，更適於家居
  • AI-Link專業集成系統 A.O.史密斯讓舒適家居更智能
    其中，家電巨頭A.O.史密斯帶來了旗下智能家居的創新成果 -- 冷暖風水專業集成系統，從消費者的個性化需求出發，將其熱水、採暖、製冷、新風、淨水以及廚電等品類產品進行智能化、集成化的物聯打造，並通過「神經網絡」 -- AI-Link平臺一站式連接，統一調控，真正實現了智能家居的完善生態。
  • 博聯智能家居怎麼樣?一起迎接「全屋智能」時代
    智能家居已經是很普及的現象,但很多人對它還存有誤解,認為它只有高科技人群或者富豪才能擁有。其實隨著消費者的訴求和觀念的不斷變化,現代很多年輕人都願意使用智能家居產品來解放雙手、提升生活品質!而且相比標準不統一的智能單品,他們更喜歡全面完整的全屋聯動智能控制系統。在眾多智能家居品牌中,博聯的全屋智能系統就做得非常不錯!本篇,便來帶大家看看博聯智能家居的全屋智能到底怎麼樣?
  • 2019智能家居總結 2020智能家居預言
    市場2019 全渠道元年今年對於整個智能家居行業，多平臺渠道大門打開的同時，也是B端跨界與應用渠道的全渠道之年，如地產渠道、酒店渠道、建材渠道、運營商渠道、市政渠道、新零售渠道等，系統級與單品廠家的跨界渠道都非常凸顯。
  • 智能家居便利生活，消費者為什麼不買帳?
    20年後，預計智能家居市場到2024年價值將逾1500億美元。包括人工智慧在內的技術發展的巨大飛躍使這種繁榮成為可能，並催生了一系列令人吃驚的家用物聯網設備，這些設備可以監測、解釋、預測並適應我們的偏好和行為。在2020年消費電子展上，科技巨頭亞馬遜展示了幾乎整個智能住宅，配備了著名的Alexa揚聲器和兼容的智能廚房電器、照明控制、娛樂中心、家具，甚至汽車。
  • 全球首款智能香氛系統入侵智能家居,物聯網下一個戰場?
    在智能家居以光速崛起之勢成功入侵了照明、新風、陪護、安防等領域之後，與家居生活密切關聯的香氛領域會不會成為智能家居的下一個戰場?　　12月5日，美國西雅圖傳來消息，空氣清新技術和服務領域的全球提供商Prolitec攜手Ayla Networks及合作夥伴Vectorform，三方戰略性地結成利益共同體，集結各自優勢共同打造了一套智能氣味調控系統——Aera，強勢入局智能家居氣味控制領域!　　挖掘此次聯手背後的深層次原因，200億美元的全球市場體量無疑是最好的說服力。
  • 上海首窗|海緣智能飄移窗打造智能家居生活新體驗
    生活水平也大幅提高，消費者對生活品質的追求也在不斷提升，為了可以使大家更好的享受生活，一些智能產品漸漸的出現在人們視野和生活中，不僅使用方便，而且還具有語音控制、安全防盜、風雨傳感、溫控調節和環境監測等強大功能，為我們的健康和生活環境提供多重安全保障，同時也給我們的生活帶來無限樂趣和新體驗。
  • 小米智能家居分享體驗
    目前很多品牌廠商都在做智能家居設備，但在設備聯動性和使用體驗上很難做出很好的體驗，不過小米生態鏈企業綠米聯創推出的智能家居解決方案，確實做得非常出彩，筆者也有幸體驗到來自小米生態鏈企業綠米聯創推出的智能家居設備。
  • 智能家居產品有哪些?都很實用
    現在越來越多的人關注到智能家居，而智能家居產品在市場上也逐漸成為熱門。與傳統的家居相比，智能家居強了不僅一個檔次，實用功能我們逐漸也看在眼裡，徹底治癒了年輕人的懶惰的毛病，讓他們的生活變得便捷安全又舒適。
  • 重新定義智能家居 雲圖全場景智能家居到底憑什麼?
    一方面，幾乎我們肉眼可見的家居產品紛紛打上智能化的概念，同時在近幾年的雙十一，智能家居領域相關智能單品銷量逐年攀升，各巨頭都在忙著搶入口，做生態，業內的人都認定市場前景廣闊，這個領域投資火熱;另一方面，市場滲透率仍較低、用戶認知不足、行業標準尚未統一、產品系統不夠穩定、交互體驗糟糕、智能化程度低等行業、產品相關的弊端問題同樣凸顯。談變革，似乎為時過早。
  • 盤點智能家居的「黑科技」 認知智能並非遙不可期
    智能時代的到來,讓我們的生活變得更加精緻有趣。在這個時代，家中的電器、家居都不再是簡單的各自為政，隨著物聯網技術的普及,智能家居越來越成為人們的裝修首選。面對現今市面上五花八門的智能設計，你是否也在想，究竟哪些智能家居的先進技術理念能真正普及到我們的生活之中呢？
  • 2018智能家居行業發展現狀與前景分析
    經過三年的洗禮，我國智能家居行業雖然已經走過了概念普及階段，我國智能家居行業已經走過了概念普及階段，但是由於發展緩慢的問題，智能家居行業沒有得到普及，多數消費者表示聽說過智能家居。 　　根據前瞻監測，85%以上的消費者表示聽說過智能家居，但是尚不知道智能家居到底包括哪些設備，要具備什麼用的功能。