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基于labview智能家居监控系统

专家
2013-01-21 10:24:29    评分

作者:乐山师范学院 向斌 房彪 余正勇
指导教师:张自友

  产品简介

  本设计是基于labview的智能家居监控系统,通过远程PC或移动设备便可随时随地查看和控制家里的电灯、电视机、门窗、燃气管道等的情况,大大减少了家庭安全隐患。下位机系统是采用STC15F2K61S2单片机为主控芯片,采用烟雾传感器、温度传感器、红外线热释传感器、接近开关共同来监测火灾报警和是否有人非法闯入的情况;上位机系统采用NI labvIEW 2012开发,实现了数据显示、数据分析、数据存储、远程控制与共享的功能;提供了系统用户管理、背景图片切换等特效;也可以通过labvIEW工具包实现跨平台的监控应用;例如:可以在IOS、安卓等设备上运行上位机程序。
  与传统的智能家居管理系统相比较,传统的智能家居管理系统只是一个孤立的网络系统,不能够实现与外部网络通信,也只兼容一、两种硬件设备,我们的系统则可以兼容更多的硬件设备,例如:串口设备、USB设备、WIFI无线设备、以太网设备、蓝牙设备和红外等设备。除此外还有上、下位机共同控制和监测家电器和门的功能。

  平台选型说明

  本系统是基于STC15F2K61S2单片机平台和labvIEW 2012的家居智能系统

  设计说明

  一、系统总体结构
  系统结构包括Stc15fzk61s2核心板、火灾检测模块、防盗检测模块、家用设备模块、串口模块、上位机模块。系统结构图如下图所示。  

 

  二 、设计方案
  1、火灾、防盗报警方案
  火灾报警采用DS18B20温度传感器做为温度采集模块,烟雾传感器MQ-5作为烟雾采集模块,利用这两个模块对家庭内部的温度、烟雾、煤气泄漏等数据进行监测,从而实现对火灾的智能监测。
  防盗报警采用红外接近开关对窗户非法闯入进行监测,当有人尝试破坏窗户进入室内,红外接近开关就提前监测到有人闯入,另外室内安装有红外热释传感器,实现室内监测有无非法闯入,下位机将所采集的信息发送至上位机判别和处理;当家庭内部出现火灾,煤气泄漏、非法闯入等紧急情况时下位机通过控制蜂鸣器发声、实现下位机智能报警;当下位机监测到报警,同时将报警信息传至上位机,上位机界面会提示用户家庭有火灾发生或是有人非法闯入。

  2、上、下位机智能控制、监测家用设备方案
  下位机采用红外遥控控制家用设备,系统采用ST1838红外接收头来采集红外遥控信息,内部设有8位用户码,使安全性能大大提高。我们通过主控单片机进行解码,不同的码值来控制不同的家用设备的启停;系统利用红外遥控来控制门的开关,家里电灯、电视的开关。
  上位机控制家用设备采用串口双工通信,下位机采集家用设备工作状态的信息,通过串口将采集处理后的信息发送到上位机,上位机则能监测家用设备的工作状态,上位机可向下发送命令,下位主控芯片指令解析,通过不同的指令控制相应的设备。

  3、上位机数据存储管理方案
  采用TXT电子表格形式存储数据,不仅可以通过记事本打开文件,还可以使用excel软件打开做后续的分析。
  在写入文件时,用户可以自定义设置需要存储哪些参数。而且还可以设置存储的速率,10ms-1000ms/帧为宜。

  4、上位机远程数据共享方案
  采用TCP/IP协议进行数据传输,使用所有支持TCP/IP协议的网络设备。比如电脑、智能手机、智能电视机等等。只需要输入对方的IP地址和共享的端口号,使之匹配,即可实现数据的共享。

  三、设计原理
  1、火灾、防盗数据采集模块
  火灾报警采用DS18B20作为温度采集模块,除了温度采集模块,系统还利用MQ-5烟雾采集模块对室内的烟雾和煤气泄漏进行检测,下面是温度采集模块和烟雾采集模块的原理图:  

 

  防盗模块电路是采用红外热释传感器和接近开关(光电开关)来共同监测是否有人非法闯入;下面是防盗电路的原理图(左热释传感器原理图,右接近开关原理图):  

 

  2、通信模块原理
  我们采用普通的串口通信,因为其适用于许多接口电路,只需将别人开发好的驱动程序装入电脑,就能实现PC与MCU的握手连接,下面是通信模块的原理图:  

 

  3、家用设备模块
  家用设备模块,我们采用简单的LED模拟家用电灯、电视机,另外门锁我们采用可以用直流电控制其门开关的门锁,它既是普通的锁可以用钥匙打开,也可以通过单片机控制其开关。

  4、上位机架构
  本系统的上位机应用程序是由NI labvIEW 2012来开发的。本系统的上位机软件主要包含四大软件模块:分别是UI更新模块、状态机处理、数据采集与仪器配置和数据存储与共享模块。架构上采用:
  连续测量与控制架构,将各个模块封装成并行循环结构。特别适用于多核处理器的PC机上,操作系统会自动将各个模块放置到各自的处理器上运行单独的线程。这样可以大大发挥多核处理器的潜能。
  OPP面向对象编程方法:将各个模块封装成子类,由父类来调用。例如将仪器驱动划为单独子类,这样可以随着仪器的更新和升级,只需要轻易改变代码结构就可以使之匹配了。
  队列数据传输与指令传输:模块之间的通信是依靠队列来传递,这样可以做到低耦合,高内聚特点。减少代码的复杂性。最重要的是在采集速率大于数据存储速率情况下,可以将数据缓存到内存中,然后逐个写入存储设备中,提高系统的运行效率。  

 

  产品特色

  1、先进性
  1、嵌入式系统与计算机虚拟仪器相结合,充分发挥系统的优势;具有低成本、高实效性、强大的数据处理能力和良好的用户体验效果。
  2、不单是孤立的网络系统,能够实现与外部网络通信,可以通过TCP/IP协议将数据上传至远程服务器,利用云计算来对数据的共享等后续处理。
  3、不止兼容一种硬件设备;可与USB设备、WIFI无线设备、以太网设备、蓝牙设备和红外设备通信。
  4、本系统利用labvIEW整合这些资源从而具备:家庭设备网络化,设备自动化,娱乐智能化。

  2、实用性
  1、远程智能控制,在网吧、办公室、肯德基等能上网的地方都能实现远程智能控制。
  2、可与USB设备、WIFI无线设备、以太网设备、蓝牙设备和红外设备通信。
  3、用于远程监测火灾和是否有人非法闯入等领域的使用。还可以用于数据存储分析和综合绘图等方面。

  3、创新性
  通过远程PC或移动设备便可随时随地查看和控制家里的电灯、电视机、门窗、燃气管道的情况,大大减少了家庭安全隐患。同时还可以扩展至提前开空调,在夏日感受家的清凉,还可以对电视频道、音量进行控制,一个移动控制面板代替全屋的遥控器,甚至是浇花系统开始浇花,电饭煲开始煮饭,都是一键搞定。

系统演示视频:




关键词: 基于     labview     智能家居     监控系统     设备         

高工
2013-01-21 17:13:57    评分
2楼
楼主的财富不少啊

菜鸟
2014-03-23 15:49:47    评分
3楼
家里看图库ruu 

菜鸟
2014-03-23 15:50:24    评分
4楼
LZ 可否分享你的工程代码呢

专家
2014-03-23 18:13:48    评分
5楼
没有视频链接啊。

工程师
2014-03-23 21:22:51    评分
6楼

怎么没人回帖


菜鸟
2014-05-21 22:59:57    评分
7楼
贴子很不错   如果能看到源代码就好了

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