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关于智能家居网关综合系统的设计与实现

来源:www.timetimetime.net 时间:2019-10-02 编辑:生活语录

1概述

随着计算机技术,网络技术和无线通信技术的不断成熟,物联网已开始应用于社会的各个领域,并不断改变人们的生活和生产方式。智能家居系统是典型的智能工程案例,它源于物联网持续普及的时代。通过短距离无线通信的应用,传感器,家用电器,多媒体等设备相互连接,实现集中的数据管理和控制。智能家居系统使用嵌入式技术通过网关感应节点和平台管理软件来收集,传输和管理数据。在智能家居系统中,智能网关作为整个家庭环境中各种电气设备的信息和运行状态的统一收集的重要设备,在整个智能家居系统的性能中发挥着重要作用。通过智能网关,家庭系统中的每个节点都相互连接,用户可以随时随地查看客厅环境并控制家庭中的电气设备。因此,利用当前主流的传输技术无线射频收发技术和嵌入式管理平台,设计基于ZigBee技术的智能家居网关集成系统对于智能家居系统的开发和优化具有重要意义。

2智能家庭网关集成系统设计

2.1智能家居系统功能分析

结合实际应用,智能家居系统主要实现安全监控,信息获取和节点控制等功能,涵盖了家庭安全,宜居生活,智能控制等智能子系统。

(1)家庭安全子系统:实现厨房安全监控,燃气数据超标监控,厨房报警,当状态超出控制范围时,网关向业主发送警告信息,或致电物业。 (2)智能控制子系统:包括家电控制和照明控制,通过红外应答器控制家电,实现对电视,冰箱,空调等家电的控制。照明控制通过无线手段实现照明,强电智能开关控制器等的控制。 (3)宜居生活子系统:一种反馈控制系统,包括生活服务提示,房间传感器和家用电器。该系统可立即从Internet获得本地天气信息,并具有诸如推送信息和提醒之类的功能。房间传感器和家用电器的反馈控制系统实现对温湿度节点,空调风扇和加湿器的室温湿度的自动调节,对光节点和窗帘/灯的调光,红外转换器代替多个遥控器等的红外控制。 (4)系统设置:支持离家,回家和自由三种模式。家庭模式启动了家庭安全并关闭了宜居生活;家庭模式启动了家庭安全,并开始了宜居生活的基本水平监控;可以根据用户的生活习惯自由设置自由模式。可以在系统设置中预设电话,例如所有者电话或财产电话。因此,结合智能家居系统的上述功能,智能网关集成系统是智能家居系统中的重要组成部分,主要负责数据的采集,处理和传输。

2.2集成系统架构设计

在分析系统总体功能的基础上,设计了集成网关系统的体系结构。系统架构包括ZigBee可燃气体传感器节点,ZigBee窗帘控制器节点,ZigBee温湿度节点,ZigBee光传感器节点,红外转发节点,ZigBee控制插座。等待。

智能家庭网关集成系统采用先进的无线通信技术,通过ZigBee短距离无线通信实现家庭基础设施与网关之间的互连互通,从而省去了布线的麻烦。传感器/执行器采用2.4G频段,ZigBee技术用于实现与智能网关的无线连接模式。网关通过Wifi或以太网连接到局域网,或者网关通过GPRS/3G模块连接到移动互联网。

3硬件系统的实现

基于以上对智能家居系统功能和智能家居集成网关系统设计的分析,系统硬件的实现主要包括智能网关,可燃气体传感器,无线窗帘控制器,温湿度传感器,无线插座继电器等。组件。

3.1智能网关

智能网关是系统的核心组件。通过智能网关,实现了ZigBee网络与wifi网络的无缝连接,完成了数据的转换和传输。传感器感测并收集数据后,它将数据发送到网关,然后网关将数据转换并将其传输到wifi网络。该系统使用高性能四核Cortex-A9核心板,三星Exynos 4412作为主处理器,运行频率高达1.5GHz。 Exynos4412集成了Mali-400 MP高性能图形引擎,以支持流畅的3D图形。并可以播放1080P大尺寸高清视频。

ZigBee网关的接收芯片采用CC2530。该芯片遵循IEEE802.15.4和ZigBee应用。这是经济和低功耗的。它支持无线更新和大规模应用。可编程输出功率达到4dbm。在掉电模式下,只有睡眠时间可用。电流消耗不到1uA,具有强大的地址识别和数据包处理引擎。

图2网关芯片

3.2易燃气体传感器的实现

系统中使用MQ-5气体传感器。 MQ-5适用于监视家庭或工业中液化气,瓦斯天数和气体的设备。对乙醇和烟气具有良好的抗干扰能力,对液化气,天然气和天然气具有良好的灵敏度,快速的响应和回收特性。

RGA:可读的易燃气体传感器

地址段:用于存储传感器模块地址

命令:RGA

地址:添加传感器模块地址

数据:GAzzz(3字节ASCII码数据)

可燃气体传感器的测试ASCII数据为“ 123”,代表可燃气体ADC。

采样值为0x7B。

3.3无线窗帘控制器的实现

电机的正反转由ZigBee模块控制,实现窗帘的开合。该模块可以通过两种方式控制窗帘:窗帘1和窗帘2,可以同时满足家用双层窗帘的要求。

TDP:窗帘控制器

地址:用于存储传感器模块地址

数据:yy==D1/D2 + 0/1/2

D1/D2:代表窗帘1或2

0/1/2:0表示窗帘处于打开状态1表示窗帘处于关闭状态,2表示窗帘处于悬挂状态。

地址:传感器模块地址

数据:可以

3.4温湿度传感器的选择

选择SHT1x,包括SHT10,SHT11和SHT15型号。 SHT1x是Sissirion温度和湿度传感器系列的一部分。该传感器将传感元件和信号处理电路集成在一个很小的电路板上。

RSH:读取高精度温湿度传感器

地址段:用于存储传感器模块的地址

命令:RSH

WD代表温度传感器,SD代表湿度传感器

地址:添加传感器模块地址

数据:WD/SD + zz(2字节十六进制数据)

需要计算2个字节的十六进制数据以获得温度或湿度值

3.5无线套接字中继选择

无线插头是远程控制,遥测,通讯,自动控制等最重要的控制组件之一。有密封和半密封版本,尺寸为15.5 x 10.5 x 11.8,最大开关电流为3A,最大开关电压为300VAC60VDC,最大开关功率为750VA90W。

TRE:测试中继

地址:添加传感器模块地址

数据:yy==E1/E2/E3/E4 + 0/1

E1/E2/E3/E4:指示继电器1或2

0/1:1表示关闭0表示断开连接

地址:传感器模块地址

数据:可以

4软件系统的实现

通过以上功能分析和系统设计,实现了基于嵌入式的智能家居网关集成,使用Android4.0,通过网关收集家庭设施的相关数据,实现了宜居生活,智能控制,家庭安全监控等功能。系统。在系统实现过程中,根据节点的功能将功能分为模块。在显示数据时,软件将写入后端数据库。系统为安全警报传感器设置某个阈值。当该值超过该值时,会提示警报信息并可以通过3G。发送到移动终端。

5结论

综上所述,在智能家居控制系统中,智能家居网关是整个系统的中心节点。它在系统应用过程中具有上载功能,并根据对系统功能需求的具体分析来构建嵌入式系统。系统的总体架构,并基于该体系结构对硬件系统进行总体设计。该系统采用低功耗ZigBee技术和当前流行的Android应用技术开发,具有良好的应用推广价值。

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