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基于Arduino智能家居环境检测控制系统设计

科技不断进步经济不断发展,人们对于自己身处环境的素质要求也不断提高,同样的我们更加向往安全舒适便捷的家庭生活环境。现如今,智能且高效的低成本家庭家居控制系统正在逐步的进入到人们日常生活的环境中,同时电子信息物联网技术与生物信息技术的结合正在给人们的生活带来前所未有的改变。保障家庭的健康与对居住信息传递探索有更深入的研究并且有了科学支持与大数据支持。这些都让我们认识到人们对于自身安全问题日益关注。家庭是人们停留时间最长的地点,一个安全舒适的居住环境,能够更好的帮助人们提升日常活动的质量。因此我们在关注家庭环境的同时对于获取基本的家庭安全信号情况也成为了人们的必要需求。
  同样在今日,带来的是对于电器家具人们所需要的是更加方便更加舒适更加高效的使用体验,并且能更好的满足人们所需要的对生活居住环境所需要的要求。国内外的大量企业公司、以及各大高校的研究员、学者都将更多的目光和注意力集中到智能家居系统的设计方面,并取得了很大的成绩。就当前智能家居的快速发展,是人们能够享受到这些高科技、高度智能化以及方便的居住环境,同时也给人们带来了信息安全的隐患,在已有的智能家居系统中实现对人们的安全保证功能,防止这类危害到人们财产安全的发生,对这类危险事件的提示以及进行预警,这些都成为了重点研究方向。
(二)研究意义
  智能家居能够帮助人们与家庭设备以及外界进行通常的交流,同时温度、湿度、电流电压等安全信息帮助人们实时了解家庭环境的安全舒适状况,使人们对于自己以及家庭成员的生活品质有了很大的改善。这就要求对于智能家居的发展需要适应当前人们普适化的生活方式,同时从单纯的自动化向智能化进行发展。当前我们对于智能家居的研究设计没有统一标准,由于种种因素未能普及,智能家居还得不到大规模的推广,所以我们需要一种低成本、高功效、多功能的智能家居控制系统,这也将成为科技发展领域炙手可热的一部分。
研制出一种智能家居环境监测及控制系统,通过监测所得的数据对家庭安全及其舒适状况进行量化,能够有效的提前发现安全隐患和预防安全事故。也能通过改变灯光,调节室内温湿度、控制窗帘等操作显著的提升家庭便捷性,带来相对舒适度的提升。
 
二、研究的内容、思路(方案)及解决的主要问题
(一)研究主要内容
 主要研究的是基于Arduino的智能家居环境检测及控制,目的在于解决传统的环境检测措施在实践中存在一些不足:单功能、路由复杂、无法实现实时监控,且贴合当前数据可视化时代发展,由此设计出一套功能较为齐全(带有预警、移动网络控制、精确监控)、组网较为简单的基于Arduino UNO R3开发板的智能家居环境监测及控制系统。
  在基于Arduino的智能家居环境监测中,家庭安全监控旨在确保房屋的安全。当检测到不安全情况时,智能家庭网关会向用户发送预警信息。例如,在无人情况下,电压过高和气体泄露,可以通过房屋的传感节点检测,然后远程控制电子设备。次在提升人们居住舒适度,用户可以通过WIFI模块了解家中实时的环境指标,如果湿度温度,还可以通过远程控制实现窗帘的拉开和闭合,调整到自己所希望达到的状态。
(二)研究思路
通过CNKI、万方、维普、知网等网络数据库,以及阅读相关的研究报告获取有益的文献资源了解目前环境监测及控制系统现状及应用情况。结合国内外环境监测领域成果,比如定位空气质量参数,以室内调研数据为基础的室内环境指标与接受度之间的关系,其指标包括热度、声音、光照和空气质量等,以此来指导室内环境的设计。严格按照设计开发过程:系统需求分析、技术选型、系统设计、系统设计、系统测试等开发该系统。
系统硬件方面以Arduino Uno R3为主控芯片,配置温湿度传感器实时测量温湿度,配置烟雾、火焰、人体红外传感器检测室内环境,配置LED灯进行远程开关灯,和自动窗帘开光达到光亮度调节,实现对采集的数据获取、处理及相关模块的控制。具体一部分有:使用DFrobot Gravity SHT30模拟温湿度传感器配合水分传感器,经过内部校准、线性化等操作并具体针对检测环境范围,进行分区域的分布式布点达到精确采集温湿度信息;DSM501A尘埃颗粒传感模块,用于空气质量的检测。再加上以ESP8266作为WIFI模块实现与云端的设备入网,数据连接,指令下发。其次使用现有的Blinker物联网解决方案实现在App端、设备端、服务器端支持,使用公有云服务进行数据传输存储。最后,通过对云端的虚拟设备测试以及对现实设备测试,验证系统的可靠性和功能性。
(三)解决的主要问题
  01 解决家庭环境检测缺乏问题
02 家庭舒适度无明确标准问题
03 家庭安全环境预防问题
 

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