物联网系列专业课程之：智能家居系统设计

Internet+EducationSolutions智能家居系统设计中智讯（武汉）科技有限公司EducationSolutions目录ContentsInternet+智能家居系统架构与设计智能家居系统基本功能设计智能家居系统拓展功能设计智能家居系统综合设计07:13/3智能家居是什么智能家居（英文：smarthome,homeautomation）是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。07:13/4智能家居有什么优势高效的家居设备管理智能可靠的安全预警数字化家居环境信息多样化家居生活体验07:13/5市场分析萌芽期/智能小区期（1994年-1999年）开创期（2000年-2005年）徘徊期（2006-2010年）融合演变期（2011-2020年）过渡07:13/6需求分析家居舒适度工作压力降低，为家居生活质量提出更高要求业余生活多样性丰富的人脉关系需要丰富的业余生活维持，居家是要不错的选择居家办公需求随时随地商务洽谈、业务联系、工作安排，居家也不例外安全需求财富的不断积累，带来了对安全需求的不断提高确定需求对象我是中产07:13/7方案设计01家居环境监测实时监测家居环境并提供数据服务02家居设备管理提供设备实时控制服务，并提供设备状态信息03门禁安防预警提供消防、安防、门禁、监控等实时预警服务04家居环境调节提供家居环境智能调节和人工环境干预服务06数据平台服务提供历史数据查询和设备实时监测服务用户需求舒适温馨的家居环境丰富多样的业余生活身临其境的办公环境可靠的安防系统05个性场景配置提供系统个性化配置服务，提供智能/人工控制切换根据用户需求提炼设计方案07:13/8功能分析设计方案环境监测设备管理门禁安防环境调节个性场景数据服务环境监测系统视频监控系统门禁管理系统电器控制系统场景模式系统安全防护系统历史查询系统功能选项系统阈值配置系统07:13/9原理分析环境监测设备管理门禁安防环境调节个性场景数据服务环境监测系统视频监控系统门禁管理系统电器控制系统场景模式系统安全防护系统历史查询系统功能选项系统阈值配置系统传感器采集环境信息并上传服务器设计方案切换人工控制模式对设备进行控制使用无线IP摄像头实时采集图像RFID阅读器读取ID并核对合法ID通过燃气传感器对燃气进行监测通过配置环境阈值实现环境调节通过配置场景设组实现模式切换提取历史数据并在插件中展示配置用户信息获取用户权限07:13/10数据接口软件结构功能选项实时数据UI设计历史数据用户数据图像数据设备管理安全防护环境监测历史查询门禁管理视频监控阈值配置场景模式07:13/11关键技术本地设备远程设备基于ZigBee网络的智能无线设备通过安卓App对智能家居控制平台实施管理基于MQTT技术的智慧网关及物联网中间件云服务平台网关通过web登录智能家居控制平台实时管理通过本地网关调试软件对智能家居设备实时管理Zigbee技术嵌入式技术Android技术HTML5技术07:13/12设备选型智能家居系统设备选型应满足以下需求接口匹配：传感器设备的接口能够较好的与系统设计接口兼容。高可用性：设备具有单点失效保护，当设备失效时不会对设备造成影响。高拓展性：传感设备能够较好的支持系统后期的升级拓展。高安全性：传感器设备要能够长期稳定的工作，具有极低错误特性。高可维护性：维护便捷简单，尽量减少进行故障修复、系统扩展耗时。适合性价比：在满足需求并符合上述原则的前提下，保证质量降低成本。07:13/13传感器选型结果环境监测传感器HTU21D（温湿度）、BH1750（光照度）、MQ-135（空气质量）。可燃气体检测传感器MQ-2（多指标可燃气体检测）。门禁传感器设备Y-13R（RFID阅读器）。警报措施类设备小型轴流风机（换气扇）、无缘蜂鸣器。有限环境调节设备窗帘电机、RGB脉冲变色灯、单色LED灯。07:13/14软件数据通信协议设计•温湿度•光强度•丝杆电机•按键节点一•RGB彩灯•风扇•RFID•按键节点二•LED灯•空气质量•燃气•蜂鸣器•按键节点三设备属性参数权限说明节点一温度值A0R温度值，浮点型：0.1精度湿度值A1R湿度值，浮点型：0.1精度光强值A2R光强值，浮点型：0.1精度丝杆电机的开关状态D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit0表示电机的状态，0为关闭，1为打开节点二RFID卡号A0RID卡号，字符串RGB灯和风扇的开关状态D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit0表示RGB灯1的状态，Bit1表示RGB灯2的状态，Bit2表示风扇的状态；0为关闭，1为打开节点三空气质量值A0R空气质量值，浮点型：0.1精度燃气报警状态A1R数值，0（正常态）或者1（报警态）变化LED灯的开关状态D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit0~Bit3分别表示4路LED的状态；0为关闭，1为打开蜂鸣器D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit4表示蜂鸣器状态；0为关闭，1为打开EducationSolutions目录ContentsInternet+智能家居系统架构与设计智能家居系统基本功能设计智能家居系统拓展功能设计智能家居系统综合设计07:13/16系统UI设计系统UI设计的表现方式分为两个方面，这两个方面分别是UI整体设计和UI细节设计。UI整体设计直接与软件框架结构设计相对应、UI细节设计则是辨识数据本身含义的重要方式。07:13/17系统数据处理系统数据处理分为三个部分通过配置ID&KEY和调用智云API接口获取智云数据服务。通过解析数据包中的关键字符对数据来源进行识别。通过使用ZXBee协议和数据通道定义实现数据查询和设备控制。配置信息获取服务配置ID&KEY实时数据历史数据用户数据解包获取数据来源TYPEMACA0、D0、D1查询数据控制设备{CD1=x,D1=?}{A0=?,A1=?}{V0=x,V0=?}07:13/18环境感知系统设计环境感知系统为智能家居系统提供室内环境感知服务。通过采集和汇总环境采集类传感器采集到的环境数据，并将数据通过UI设计展示在用户面前，为用户提供实时的室内环境数据参考，为智能家居系统中的环境调节提供数据支持。智云API数据接口对获取的实时数据进行解析将数据与传感器MAC进行匹配获取到Android数据显示标签将数据显示在标签上07:13/19环境感知系统实现环境感知系统效果如下图所示07:13/20电器控制系统设计电器控制系统为智能家居系统提供家居设备的人工控制服务。通过获取受控设备的状态信息了解家居设备的工作状态，通过主动发送控制指令控制受控设备的开关状态，并将获取到的反馈结果通过UI设计展示在用户面前为其提供实时的设备状态参考。电器控制系统智能控制模式受控设备人工控制模式模式切换系统自动控制人为手动控制07:13/21电器控制系统实现电器控制系统效果如下图所示07:13/22安防预警系统设计安全防护系统为智能家居系统提供家居防护安全服务。通过采集和汇总安全防护类传感器的安防信息，并将数据以UI设计等方式展示在用户面前为用户提供实时的家居环境下的安全信息参考，并为智能家居系统中的危机预警机制提供数据支持。智云API数据接口对获取的实时数据进行解析将数据与传感器MAC进行匹配获取到Android数据显示标签将信息显示在标签上监测值是否超限否等待监测结果更新发出报警信息是采取紧急措施设备状态变更07:13/23安防预警系统实现安防预警系统效果如下图所示07:13/24智能门禁系统设计门禁管理系统为智能家居系统提供家居门禁安全服务。通过将获取的用户ID信息与服务器中存储的合法ID组信息进行比对，如果ID合法则开门并连同监控系统记录相关信息，否则通过调用监控系统记录非法持卡者信息为调查取证提供证据支持。智云API数据接口对获取的实时数据进行解析将数据与传感器MAC进行匹配获取到Android数据显示标签将当前ID显示在标签上与合法ID是否匹配否记录信息并拍照是发送开门信息记录信息并拍照07:13/25智能门禁系统实现智能门禁系统效果如下图所示EducationSolutions目录ContentsInternet+智能家居系统架构与设计智能家居系统基本功能设计智能家居系统高级功能设计智能家居系统综合设计07:13/27高级功能概述软件设计分为两个层次。低层次设计为简单逻辑设计。高层次设计为资源整合、远程资源服务。资源整合、全局策划简易逻辑、单项交流硬件支撑、数据获取07:13/28摄像监控系统设计摄像控制系统可比作为智能家居系统的视觉系统，摄像监控系统可以为智能家居系统提供实时的家居图像信息，用户通过了解图像信息可以实现众多功能，如小孩或老人的监护、家居突发情况的现场实时画面获取。摄像监控系统作为一个高级工具为智能家居系统进行系统补全。07:13/29摄像监控系统实现摄像监控系统效果如下图所示07:13/30智慧场景系统设计场景模式系统为智能家居系统提供家居特殊场景服务。通过配置系统模式和临时场景为智能家居系统提供实时的多种场景需求的家居环境信息设置功能。旅游模式PARTY模式办公模式舒睡模式07:13/31智慧场景系统实现智慧场景系统效果如下图所示07:13/32本地数据功能配置系统设计功能选项子系统为智能家居系统提供实时的智云数据服务。通过配置有效的用户ID和KEY获取智云数据服务，智云数据中心可为智能家居系统提供环境监测系统、电器控制系统、安全防护系统、门禁管理系统等所需要的数据信息，通过获取到数据服务才能进行智能家居系统的进一步操作。远程应用数据流数据流07:13/33功能选项系统实现功能选项系统效果如下图所示EducationSolutions目录ContentsInternet+智能家居系统架构与设计智能家居系统基本功能设计智能家居系统拓展功能设计智能家居系统综合设07:13/35智能家居综合运用设计智能家居系统功能整合系统UI整合统一页面设计风格。合理布局页面信息。删除UI设计冗余部分内容。系统后台数据处理整合整合Activtiy和Layout文件。整合数据服务信息共享。优化页面跳转和页面数据存储。删除冗余代码。汇总系统权限。07:13/36智能家居调试智能家居系统调试标准软件能够正常运行查看各页面信息布置是否合理填写ID&KEY信息查看数据是否接入软件各个页面数据显示是否正常安防设备是否能正常报警是否可以存储合法ID号，打卡开门是否有效是否可以控制设备开关历史数据是否能够正常获取实时图像是否可以正常调用智能场景模式执行是否有效07:13/37智能家居调试效果07:13/38基于WebApp的应用体验以实训工位硬件为数据支持的综合性智能家居项目展示如下Internet+EducationSolutionsEND