HYZNJJ-2物聯(lián)網(wǎng)智能家居工程實(shí)驗系統
一、系統簡(jiǎn)介
物聯(lián)網(wǎng)智能家居工程實(shí)驗系統是針對高等院校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓的需求，綜合運用傳感器采集、設備控制、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、嵌入式系統、網(wǎng)絡(luò )通信、中間件等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，依托部署在網(wǎng)板上的各種傳感器節點(diǎn)、控制節點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端實(shí)現家居生活環(huán)境的智能安全監測、智能安防監測、智能報警、智能設備控制、遠程視頻監控、網(wǎng)絡(luò )化遠程監控等功能，貼近實(shí)際智能家居系統，為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)提供了一個(gè)完備的應用實(shí)訓系統。
二、系統構成
系統利用各種傳感器測量家居環(huán)境參數，結合嵌入式數據庫存儲技術(shù)將歷史數據統一保存管理；利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )統一管理各個(gè)節點(diǎn)；利用自動(dòng)控制理論和反饋控制理論實(shí)現智能控制與無(wú)人值守；利用嵌入式 Linux 系統實(shí)現智能網(wǎng)關(guān)；利用 Android 系統實(shí)現智能終端，促使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居等現實(shí)環(huán)境的應用。
三、硬件組成
智能家居網(wǎng)板實(shí)訓系統主要由環(huán)境感知設備、安防門(mén)禁設備、控制設備、視頻監控設備、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端、以及鋁合金鋼架結構組成。
1、環(huán)境感知設備
主要由傳感器調理板、ZigBee 通信模塊（或 315M/433M 通信模塊）以及接口底板組成。本系統傳感器包括空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器、燃氣探測傳感器、煙霧探測器、以及紅外探測器等，用于檢測家居環(huán)境狀況。
2、安防門(mén)禁設備
由可視門(mén)鏡機、視頻顯示器、密碼系統，機械帶反饋電子鎖，一鍵開(kāi)門(mén)按鈕，指紋識別系統、門(mén)磁探測器組成，實(shí)現指紋錄入權限解鎖，密碼解鎖，密碼加身份識別解鎖，一鍵解鎖、可視門(mén)鏡等功能。
3、控制設備
主要由執行設備、ZigBee 通信模塊以及接口底板組成。因被控對象不同，主要分為交流供電型控制設備、紅外控制設備。交流供電型控制設備，主要包括控制器和交流電器，控制器封裝在標準的 86 盒內，交流電器只需插入 86 盒的兩相或三相插座內即可實(shí)現電器的開(kāi)關(guān)控制，如照明燈、警笛、窗簾、電視、音響、空調等。紅外控制設備主要是學(xué)習遙控器的編碼，用一個(gè)紅外控制設備代替多個(gè)遙控器，如電視、空調等。
4、視頻監控設備
它是一種視頻服務(wù)器，具有 IP 地址和 MAC 地址，用于視頻監測居室內安全狀況。
5、 智能網(wǎng)關(guān)
主要用于傳感層設備的數據處理以及接入上層云服務(wù)平臺。主要由 Cortex-A8 主板組成，可升級為 A9 四核主板，整體封裝在模具內，美觀(guān)大方。主板集成 ZigBee 無(wú)線(xiàn)路由器通信模塊，用于維護 ZigBee 網(wǎng)絡(luò )，接收 ZigBee 傳感器采樣信息，向 ZigBee 控制設備發(fā)送控制命令。主板還集成 WiFi 模塊，用于連接無(wú)線(xiàn)路由器，降低以太網(wǎng)布線(xiàn)的復雜度。同時(shí)，主板可擴展 GPRS、3G 或 4G 模塊，將智能網(wǎng)關(guān)接入互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現信息的遠程可靠傳輸。
6、智能終端
Android 平板電腦，運行智能家居軟件，實(shí)現家居環(huán)境監測、設備遠程控制、以及視頻監控等功能。
四、軟件組成
系統軟件默認采用 C/S 結構，主要包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳感器數據透明傳輸軟件、智能網(wǎng)關(guān)基于 Qt 的智能家居系統軟件、基于 Android 的智能家居系統軟件、基于 C#的智能家居系統軟件。同時(shí)系統提供基于 B/S 體系結構的智能家居網(wǎng)絡(luò )化遠程監控軟件。
1、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳感器數據透明傳輸軟件
主要實(shí)現 ZigBee 網(wǎng)絡(luò )的建立、節點(diǎn)的自動(dòng)入網(wǎng)、節點(diǎn)休眠與喚醒、節點(diǎn)之間數據的透明傳輸、傳感器節點(diǎn)的采樣與傳輸、以及執行節點(diǎn)驅動(dòng)設備的功能。
2、基于 Qt 的智能家居系統軟件
智能網(wǎng)關(guān)運行嵌入式 Linux 操作系統，上電后即運行基于 Qt 的智能家居系統軟件。它主要用來(lái)匯聚傳感層的各種傳感器節點(diǎn)，控制節點(diǎn)，并通過(guò)嵌入式數據庫，保存所有節點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò )屬性、傳感器采樣值、控制器狀態(tài)等，允許用戶(hù)在本地查看智能家居環(huán)境參數、安防設備的狀態(tài)，以及控制家電設備等。同時(shí)它作為服務(wù)器，允許客戶(hù)端如平板電腦等設備與其建立連接，實(shí)現 TCP/IP 通信。
3、基于 Android 的智能家居系統軟件
平板電腦運行基于 Android 操作系統的智能家居監控軟件。用戶(hù)可以在平板上瀏覽家居環(huán)境參數、安防設備狀態(tài)，遠程控制家用電器（開(kāi)關(guān)控制、紅外遙控）等，并且可以訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )攝像機，實(shí)現遠程視頻監控。
4、基于 C#的智能家居系統軟件
系統還支持 C#智能家居系統軟件。該軟件不用智能網(wǎng)關(guān)，而使用普通 PC 機，通過(guò)串口與 ZigBee 協(xié)調器通信�；� C#的智能家居軟件就是通過(guò)串口編程、及時(shí)讀取串口緩沖數據實(shí)現對傳感層節點(diǎn)的管理的，主要實(shí)現家居環(huán)境監測、家居安防監測、家電設備控制以及視頻監控等功能。
5、基于 Web 的智能家居網(wǎng)絡(luò )化監控軟件
該軟件以智能網(wǎng)關(guān)為 Web 服務(wù)器，結合 CGI 應用程序接口、檢測與控制應用程序、以及 HTML 網(wǎng)頁(yè)，為用戶(hù)提供 B/S 方式的訪(fǎng)問(wèn)與控制傳感層節點(diǎn)的平臺。
6、可接入理工云服務(wù)平臺
五、系統功能
1、多種采集控制終端
2、環(huán)境自動(dòng)監測與調節功能
通過(guò)溫濕度傳感器、光照度傳感器對室內居住環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)行 24 小時(shí)實(shí)時(shí)監測，所有監測數據可以實(shí)時(shí)顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC 監控服務(wù)器、平板電腦監控終端的 GUI 界面上。系統可以通過(guò)預置的上下限，自動(dòng)控制空調、窗簾的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，調節居室環(huán)境。
3、安全自動(dòng)監測與報警功能
通過(guò)煙霧探測器、燃氣探測器模擬對居室火情、煤氣泄漏等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，所有監測數據可以實(shí)時(shí)顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC 監控服務(wù)器、平板電腦監控終端、Web 監控終端的 GUI 界面上。系統可以通過(guò)預置的聯(lián)動(dòng)關(guān)系和設置異常氣體濃度上下限，自動(dòng)控制警笛報警，控制加濕器、窗簾等設備打開(kāi)，調節居室環(huán)境。
4、安防自動(dòng)監測與報警功能
通過(guò)門(mén)磁探測器、人體感應探測器、指紋識別器、可視門(mén)禁系統等對居室進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監測，所有監測數據可以實(shí)時(shí)顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC 監控服務(wù)器、平板電腦監控終端、Web監控終端的 GUI 界面上。一旦出現危險情況（如火災、煤氣泄漏或緊急求助）或非法入侵，智能家居控制系統就會(huì )通過(guò)預置的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，自動(dòng)控制警笛報警，及時(shí)播放險情，發(fā)送警情短信。用戶(hù)可以通過(guò)平板電腦啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )攝像頭查看居室環(huán)境，遠程控制窗簾、門(mén)鎖，處理警情等。另外，門(mén)口機和室內機之間可實(shí)現可視對講。
5、智能家電控制功能
智能控制支持自動(dòng)控制與手動(dòng)控制兩種方式。自動(dòng)控制由用戶(hù)設置傳感器節點(diǎn)與控制設備的對應、以及閾值設置即可實(shí)現。手動(dòng)控制可通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)、Android 智能終端、PC 監控服務(wù)器、Web 監控終端等四種不同的方式對吸頂燈、臺燈、警笛、窗簾等進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，對電視、音響、空調等遙控開(kāi)關(guān)類(lèi)設備進(jìn)行紅外遠程開(kāi)關(guān)、調節控制。
（1）智能燈光控制系統
把所有能控制的電器組成一個(gè)管理系統，除了可以實(shí)現本地對家電的控制之外，還可以通過(guò)遙控、場(chǎng)景以及互聯(lián)網(wǎng)等多種控制方式實(shí)現對電器的智能管理與控制。并且可以與環(huán)境監控系統結合，實(shí)現自動(dòng)智能化管理。
（2）燈光情景控制模式：通過(guò)對智能開(kāi)關(guān)的組合學(xué)習，可以對家庭單元 的各個(gè)房間定義個(gè)性化的燈光場(chǎng)景需要。如：全開(kāi)全關(guān)模式、家庭影院模式、會(huì )客模式、起早模式等；
（3）聯(lián)動(dòng)控制：燈光、電器(模擬空調)、電動(dòng)窗簾三者的控制可以通過(guò)情景 控制模式聯(lián)動(dòng)，如門(mén)磁可以設定與燈光、窗簾、電器等設備的聯(lián)動(dòng)工作。比如：回家開(kāi)門(mén)后，燈光打開(kāi)、窗簾開(kāi)啟、空調開(kāi)啟等聯(lián)動(dòng)工作。
（4）電動(dòng)窗簾系統：對窗簾進(jìn)行智能控制和管理，可用軟件遙控實(shí)現對窗簾的開(kāi)關(guān)、停止等控制，以及一鍵式場(chǎng)景效果的實(shí)現。
6、Web 遠程監控功能
系統支持網(wǎng)絡(luò )化遠程監測與控制功能。將智能網(wǎng)關(guān)與 PC 機處于同一個(gè)局域網(wǎng)內，在 PC的瀏覽器上輸入智能網(wǎng)關(guān) Web 服務(wù)器地址，如 192.168.1.20/FTRemote.html，即可打開(kāi) A8 web服務(wù)器的主頁(yè)，主要實(shí)現傳感器實(shí)時(shí)采集、歷史數據、設備控制、視頻監控等功能�；ヂ�(lián)網(wǎng)遠程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)攝像監控，可通過(guò)手機、電腦實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控樣板間的情況。
六、教學(xué)資源
智能家居監控系統覆蓋了 ZigBee 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、Linux 智能網(wǎng)關(guān)、Android 智能終端、PC 監控服務(wù)器、Web 遠程監控等五部分，因此系統提供了豐富的課程實(shí)驗，包括 zigbee 基礎采集傳輸實(shí)驗，網(wǎng)關(guān)智能家居應用實(shí)驗，Android 智能家居應用實(shí)驗，PC 智能家居應用實(shí)驗、Web 的智能家居網(wǎng)絡(luò )遠程監控實(shí)驗等，一條線(xiàn)貫穿，讓學(xué)生在實(shí)驗中逐步領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結構，關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)現方式，適合不同課程，不同側重點(diǎn)的教學(xué)、實(shí)驗和實(shí)訓。為方便用戶(hù)教學(xué)和學(xué)習，系統還提供了一本使用手冊和一本實(shí)驗指導書(shū)。
1、基礎實(shí)驗能力
產(chǎn)品系列：
HYWLW-1物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓平臺 HYWLW-2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎實(shí)訓平臺
HYWLW-3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用與維護實(shí)訓臺 HYWLW-4物聯(lián)網(wǎng)綜合應用實(shí)訓系統
HYZNJJ-1物聯(lián)網(wǎng)智能家居安裝維護操作臺
HYZNJJ-2物聯(lián)網(wǎng)智能家居工程實(shí)驗系統
HYZNJJ-3物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統應用實(shí)訓裝置
HYZNJJ-3W 智能家居系統應用實(shí)訓平臺
HYZNJJ-4物聯(lián)網(wǎng)智能家居實(shí)訓開(kāi)發(fā)平臺
HYZN-01 智能家居系統單元實(shí)訓裝置
HYZN-01型智能家居系統單元實(shí)訓裝置
HYDX-1型智能家居電子設備實(shí)訓裝置
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