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掌上家居

作者:郑宁威时间:2013-02-21来源:电子产品世界

  本系统设计的是小型系统,总体分三个单元,分别是底层对家电的实际控制和传感单元、实现数据转发处理单元、上位机操作单元(电脑终端、手机终端)。首先介绍一下系统的功能及运行流程,如图1所示。  

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/142189.htm
 

  功能介绍

  可通过手机和PC平台,实时监测家居环境中的各种环境变量,如当前的温度、湿度、室内二氧化碳、浴室和厨房一氧化碳浓度、各个房间亮度、门锁状态、室内人体红外监测、非法入室警报等家居环境,并能针对各类不同的环境变化类型实时调节对应家电,如根据室内二氧化碳浓度,动态调节窗户,根据室内的亮度,动态调节灯光亮度,火灾烟雾检测报警等智能家居监控管理。PC和手机都是通过通信的方式与数据转发处理单元进行通信,同时系统带GSM模块,手机可通过短信实现远程监控。

  运行流程

  底层控制单元采用多从机分布式组成家电控制节点和传感网络。各个从机实时采集各自的传感器数据和家电状态,通过nRF2401传输到中心转发单元,中心转发单元通过nRF2401接收底层各个从机的数据,通过识别地址,对相应数据进行提取打包处理,显示在LCD屏幕上,同时通过发送给上位机,并接收来自上位机的控制数据,根据不同的控制数据类型,通过nRF2401转发到对应地址的底层从机,底层从机接收到控制数据之后进行指令提取,提取到有效控制指令之后执行相应操作。所有的功能全部由数据转发处理单元,底层各个从机采用星形通信结构,通过地址分配和控制类型,可进行从机的扩展,满足不同家居环境的应用需求。

  关于系统的通信方案

  底层从机通过nRF2401通信模块与中心数据转换单元通信,数据转换单元通过模块与上位机通信。为何要使用蓝牙?对于本系统,考虑的是兼容性和安全性的因素,如今的手机、电脑、掌上电脑等基本都自带或可扩展蓝牙,生活当中蓝牙是一种使用范围相当广的短距离无线通信方式,由于采用扩频调频技术,且免通过许可就可直接使用,因此采用蓝牙可以非常容易地和各种蓝牙设备建立连接,非常便捷,网络性和安全性非常高。对于底层的从机,为何还要使用nRF2401通信模块呢?首先蓝牙有通信距离短的局限性,通信距离大概是4~6米,对墙体的穿透性非常差,对于房屋中的墙体结构,有非常大的局限性,但我们不能舍弃蓝牙,由于nRF2401具有地址功能,并能实现多机通信,且通信距离远,空旷地可达100~400米,经实际测试,信号能穿透4~5道墙,满足家居环境的要求,有效弥补了蓝牙通信距离短的问题,又发挥了其良好兼容性和安全性的优势,因此采用多通信方式和数据中心转发机制的星形通信结构,简单可靠。上位机与底层控制节点完全隔离,便于维护和扩展控制节点,具有物联网应用特性,通过WiFi等网络读取家电状态和其它各种传感数据。

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