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智能家居网板间(工业级)
发布日期:2017-04-24   点击次数:914

1. 系统简介
智能家居工业级网板体验间(SeaIOT-eHome)是针对高等院校物联网实训的需求,综合运用传感器采集、设备控制、无线传感器网络、嵌入式系统、网络通信、中间件等物联网技术以及多学科技术的交叉融合,依托部署在网板上的各种传感器节点、控制节点、智能网关、智能终端实现家居生活环境的智能安全监测、智能安防监测、智能报警、智能设备控制、远程视频监控、网络化远程监控等功能,贴近实际智能家居系统,为物联网专业教学提供了一个完备的应用实训系统。
2. 系统构成
智能家居工业级网板体验间利用各种传感器测量家居环境参数,结合嵌入式数据库存储技术将历史数据统一保存管理;利用无线传感器网络统一管理各个节点;利用自动控制理论和反馈控制理论实现智能控制与无人值守;利用嵌入式Linux系统实现智能网关;利用Android系统实现智能终端,促使学生了解物联网技术在智能家居等现实环境的应用;采用可灵活组装的网孔板模式,可同时8组、每组3-6人实训使用;并同时配置各种工业级设计物联网节点及相关实训耗材。
2.1 系统外观
 
2.2 系统拓扑
 
系统构成拓扑图
3. 硬件资源
    智能家居工业级网板实训系统主要由感知设备、安防门禁设备、控制设备、监控设备、智能网关、智能终端、以及铝合金钢架结构组成。
1) 感知设备
主要由传感器调理板、ZigBee通信模块以及接口底板组成。本系统传感器包括空气温湿度传感器(工业级)、光照度传感器(工业级)、二氧化碳传感器(工业级)、燃气探测传感器(工业级)、烟雾探测器(工业级)、以及红外探测器(工业级)等,可根据客户需求定制不同类型的传感器节点。
2) 安防门禁设备
由可视门口机、视频显示器、密码系统,机械带反馈电子锁,一键开门按钮,指纹识别系统、门磁探测器组成,实现指纹录入权限解锁,密码解锁,密码加身份识别解锁,一键解锁等功能。
3) 控制设备
主要由执行设备、ZigBee通信模块以及接口底板组成。因被控对象不同,主要分为交流供电型控制设备、红外控制设备。交流供电型控制设备,主要包括控制器和交流电器,控制器封装在标准的86盒内,交流电器只需插入86盒的两相或三相插座内即可实现电器的开关控制,如照明灯、警笛、窗帘、电视、音响、空调等。红外控制设备主要是学习遥控器的编码,用一个红外控制设备代替多个遥控器,如电视、空调等。
4) 监控设备
它是一种视频服务器,具有IP地址和MAC地址,用于网络视频监控,包括三种摄像机(网络枪机、网络半球机网络摄像机球机)。
5) 智能网关
安装在本地,主要由嵌入式主板组成,封装在模具内,美观大方。嵌入式主板集成ZigBee无线通信模块,可设计为ZigBee协调器或路由器,分别用于建立ZigBee网络或维护ZigBee网络。主板也集成了WiFi模块,用于连接无线路由器,降低以太网布线的复杂度。主板留有GPRS、3G模块的接口,可根据客户需求集成移动通信模块。
6) 智能终端
Android平板电脑,运行智能家居软件,实现家居环境监测、设备远程控制、以及视频监控等功能。
7) 钢架结构
整体采用钢结构及铝合金型材承重支架,组成半封闭实训环境,模拟真实家居环境。
4. 软件资源
  系统软件默认采用C/S结构,主要包括无线网络传感器数据透明传输软件、智能网关基于Qt的智能家居系统软件、基于Android的智能家居系统软件、基于C#的智能家居系统软件。同时系统提供基于B/S体系结构的智能家居网络化远程监控软件。
    1)服务器端管理平台软件
  物联网智能视频监控服务端软件是新一代的大型智能监控管理软件,为用户构建跨区域、跨网络大型监控系统,并提供完整的解决方案。具有分布式设计与模块化结构,C/S和B/S网络结构,人性化操作界面,基于网络的分布式视频数据集中管理与存储,还具有强大的智能识别与智能分析处理功能。同时支持监控室多画面查看、单画面的放大查看、监控点未连接显示列表、画面遮挡设置、远程云台控制、视频录像检索与回放、设备日志管理、报警日志管理、操作日志管理、报警方式与显示设置、网络传输模式设置功能、报警功能开启与屏蔽和用户管理与权限分配等功能。
    2)远程客服端软件
  物联网智能视频监控PC客户端软件是用户操作和浏览视频的可视化界面,为用户提供面向局域网和广域网的视频查看与报警管理功能。具有分布式设计与模块化结构,C/S和B/S网络结构,人性化操作界面,基于网络的分布式视频数据查看,智能报警模式多样且可灵活设置等优势。同时支持设备管理与在线设备显示、监控点未连接显示列表、监控现场实时查看、视频录像检索与回放、设备日志管理、报警日志管理、操作日志管理和报警方式与显示设置等功能。
    3)远程手机端软件
  物联网智能视频监控3G手机客户端软件提供用户操作和浏览视频的可视化界面,基于目前最新的3G网络实现视频监控现场的查看。采用B/S网络结构,人性化操作界面,基于网络的分布式视频数据查看,智能报警模式多样。支持用户进行主动查看与报警查看功能,移动性很强,任何时间任何地点的3G信号覆盖区域内都可使用。支持设备管理与在线设备显示、支持监控点未连接显示列表、支持监控现场实时查看、支持中国移动基于TD-SCDMA技术制式、支持中国电信基于CDMA2000技术制式、支持中国联通基于WCDMA技术制式。)
4)基于Web的智能家居网络化监控软件
该软件以智能网关为Web服务器,结合CGI应用程序接口、检测与控制应用程序、以及HTML网页,为用户提供B/S方式的访问与控制传感层节点的平台。

5. 系统功能

Android平板监控终端GUI界面

Web网页监控终端界面

智能网关QT监控界面

基于C#的PC端智能家居界面

 

2. 环境自动监测与调节功能
通过温湿度传感器、光照度传感器对室内居住环境的状态进行24小时实时监测,所有监测数据可以实时显示在智能网关、PC监控服务器、平板电脑监控终端的GUI界面上。系统可以通过预置的上下限,自动控制空调、窗帘的开关状态,调节居室环境。

Android监控终端GUI界面

Web网页监控终端界面


3. 安全自动监测与报警功能
通过烟雾探测器、燃气探测器模拟对居室火情、煤气泄漏等进行实时监测,所有监测数据可以实时显示在智能网关、PC监控服务器、平板电脑监控终端、Web监控终端的GUI界面上。系统可以通过预置的联动关系和设置异常气体浓度上下限,自动控制警笛报警,控制加湿器、窗帘等设备打开,调节居室环境。
4. 安防自动监测与报警功能
通过门磁探测器、人体感应探测器、指纹识别器、可视门禁系统等对居室进行全方位实时监测,所有监测数据可以实时显示在智能网关、PC监控服务器、平板电脑监控终端、Web监控终端的GUI界面上。一旦出现危险情况(如火灾、煤气泄漏或紧急求助)或非法入侵,智能家居控制系统就会通过预置的联动关系,自动控制警笛报警,及时播放险情,发送警情短信。用户可以通过平板电脑启动网络摄像头查看居室环境,远程控制窗帘、门锁,处理警情等。另外,门口机和室内机之间可实现可视对讲。
5. 智能家电控制功能
智能控制支持自动控制与手动控制两种方式。自动控制由用户设置传感器节点与控制设备的对应、以及阈值设置即可实现。手动控制可通过智能网关、Android智能终端、PC监控服务器、Web监控终端等四种不同的方式对吸顶灯、台灯、警笛、窗帘等进行开关控制,对电视、音响、空调等遥控开关类设备进行红外远程开关、调节控制。
1)智能灯光控制系统
把所有能控制的电器组成一个管理系统,除了可以实现本地对家电的控制之外,还可以通过遥控、场景以及互联网等多种控制方式实现对电器的智能管理与控制。并且可以与环境监控系统结合,实现自动智能化管理。
(1)灯光情景控制模式:通过对智能开关的组合学习,可以对家庭单元 的各个房间定义个性化的灯光场景需要。比如:全开全关模式、家庭影院模式、会客模式、起早模式等;
(2)联动控制:灯光、电器(模拟空调)、电动窗帘三者的控制可以通过情景 控制模式联动,如门磁可以设定与灯光、窗帘、电器等设备的联动工作。比如:回家开门后,灯光打开、窗帘开启、空调开启等联动工作。
2)电动窗帘系统
对窗帘进行智能控制和管理,可用软件遥控实现对窗帘的开关、停止等控制,以及一键式场景效果的实现。
6. Web远程监控功能
系统支持网络化远程监测与控制功能。将智能网关与PC机处于同一个局域网内,在PC的浏览器上输入智能网关Web服务器地址,如192.168.1.20/FTRemote.html,即可打开A8 web服务器的主页,主要实现传感器实时采集、历史数据、设备控制、视频监控等功能。
互联网远程实时动态摄像监控,可通过手机、电脑实时动态监控样板间的情况。

Web远程监控主界面

Web远程视频监控


6. 教学资源
智能家居监控系统覆盖了ZigBee无线传感器网络、Linux智能网关、Android智能终端、PC监控服务器、Web远程监控等五部分,因此系统提供了丰富的课程实验,包括zigbee基础采集传输实验,网关智能家居应用实验,Android智能家居应用实验,PC智能家居应用实验、Web的智能家居网络远程监控实验等,一条线贯穿,让学生在实验中逐步领悟物联网的体系结构,关键技术以及实现方式,适合不同课程,不同侧重点的教学、实验和实训。
7. 成功案例

重庆师范大学采用该平台 

河南财政税务高等专科学校采用该平台