基于Arduino的智能家居远程控制系统设计

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　　摘要：近些年来家居行业最迫切的问题就是要使更多的普通家庭感受到科技进步的力量。的确，科学技术的进步为家居生活带来了很多福利，特别是一系列智能家具控制系统的广泛应用，由于这些系统稳定安全，成本低功耗小，使用可靠，受到了很多用户的青睐。本文以Arduino为基础，探讨设计一款智能家居控制系统。
　　关键词：Arduino;智能家居;远程控制;系统设计
　　中图分类号：TN919 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）12-0161-01
　　生活水平与经济水平蒸蒸日上，人们追求更高品质的生活。节奏越来越快的生活方式，让人们感受到在这个时代里个性化的重要。于是，在家装上，现代人非常喜欢智能化，人性化，甚至已然成为了一种趋势。因此对于家具的要求也越来越严格。人们都渴望生活在舒适安全智能的居住环境中，所以为了实现这一目标，家居生活的高效节能是必须满足的要求。于是在这些需求的推动作用下，智能电子技术实现了快速发展，并且在家居生活上得到了广泛的应用。也正是因为智能电子技术的出现，越来越多的新型智能家具技术开始崭露头角。
　　家居生活由于智能家居的出现变得更富有智慧。智能家具在管理过程中，离不开智能家居技术的支持。通常情况下，智能家居技术包括计算机技术，网络通信技术以及综合布线技术。这几种技术在智能家居技术中起到了至关重要的作用。智能家具设计规划的基本目标是以人为本。智能家具的设计让家庭中的信息之间实现了最有效的统筹管理[1]。任何与家居有关的执行装置，都可以使用无线和有线的方式实现连接。即便身处异地，也能通过外界通信实现访问控制和监视。这一技术让家庭事务的管理变得更方便，使住宅环境与设施变得更加协调和谐。
　　1 系统设计概述
　　1.1 系统组成
　　顾名思义，在本系统中起到核心作用的就是Arduino负责对数据进行采集，发送，接受和处理。与wifi转串口模块相结合，共同搭建本地TCP/IP服务器，只要家居环境的信息需要通过该系统进行采集和控制，系统连接的WiFi转串口模块与安卓客户端之间就会通过信息传递来实现交流。智能家居远程控制系统由多个模块构成。或者说这些不同的模块共同组成了智能家具系统。其中包括Arduino控制板、温湿度探测模块、火焰模块、wifi模块、路由器等，Arduino控制板负责对温湿度探测模块、wifi模块、超声波测距模块等收集到的数据进行统一处理，并将处理后的数据反馈给手机客户端，实现对家居控制系统的远程操控。
　　1.2 模拟家居环境
　　利用市面上流行的DIY小房子来模拟实际家具环境是最常见的方法。这种方法能够将原本实际的家具环境用小型家居环境模拟出来。通常情况下，在DIY小房子中并不能安装硬件控制系统和供电系统等，主要原因是因为DIY小房子太小，并没有安装这些系统的位置，所以想要安装这些装置，需要在小房子的地基中开辟出一片空间。
　　2 系统架构具体设计
　　所设计系统包括：手持设备，服务器和智能家居。手持设备即智能手机，可以通过手持设备来控制智能家居或者设置参数，使智能家居能自动的按照使用者意愿进行工作。
　　在整个智能家居远程控制系统中，智能家居是无法与外部互联网进行连接的，所以能够与智能家居实现直接通信的只有Arduino，所以从某种程度上来讲，Arduino起到了系统中的防火墙的作用。服务器与Arduino之间实现定期通信，将运行过程中收集到的用户数据上传到服务器中，人们在服务器端进行学习，通过一系列手段对技术进行强化，在深度分析数据的基础上，关注用户体验，处理用户使用过程中存在的问题，完善智能家居远程控制系统。
　　要集中在智能家居模块，用来收集信息、传递信息及对输入的信息作出响应，但不会对数据进行过多的处理[2]。而软件设计主要是解决三个模块之间的通信问题及数据在服务器上的存储、处理问题。如下将进一步介绍所设计系统的软、硬件相关设计。
　　2.1 系统的硬件设计
　　在智能家居远程控制系统中，起到直接作用的是Arduino，所以，Arduino开发板同样也是系统的硬件主体，Arduino开发板是一种扩展性极强的工具，如果我们在使用过程中，为其增加各种sensor和actor，Arduino便能够适用于各种不同的场合。在各种不同的场景中发挥不同的作用。实际上，Arduino是一个电子原型设计平台。而且这个平台是开源的。他之所以能够发挥如此大的作用，也正是因为其开源的特性。
　　2.2 软件设计
　　系统的软件设计主要是解决三个模块之间的通信问题及数据在服务器上的存储、处理问题。智能家居系统的用户体验受到软件设计的直接影响。Arduino的Arduino环境中运行的程序;Arduino的Linux环境中运行的程序;服务器上运行的控制程序;手持设备上运行的程序共同构成了智能家居远程控制系统软件设计中的四部分。
　　在整个智能家居远程控制系统中，服务器上运行的程序起到了控制中枢的作用。当程序在收集信息的过程中，对某个动作或者是用户的指令进行判断时，Arduino便会向程序发送相应的信号，随后，程序接触到信号后，服务器端会经过特定环境向Arduino传送指令。
　　2.3 应用设计
　　Arduino智能家居远程控制系统的应用还要体现在实际操作过程中。我们通过一个具体的应用来展示智能家居远程控制系统的基本功能。
　　用户可以利用终端系统随时查看家中电热水器水温情况，也可以通过远程控制，关闭开启热水器电源，还可以利用终端设备，对电热水器的目标温度进行设定[3]。这一智能家居远程控制系统的优势在于，当热水器的实际水温与目标水温之间有差距时，系统可以自动控制电源进行开启或关闭，使热水器能够实现自动的加热或断电。在使用过程中，智能家居上安装一个能够检测到水温的温控系统，该系统的主要组成就是Arduino开发板，将热敏电阻作为水温传感器，对水箱内的水温进行采集，Arduino开发板对温度进行处理，在电阻分压原理的引导下，使传感器能够将开发板与电压进行连接，从而获得了电压的數值，Arduino开发板内对电压值进行换算后，便可以向终端系统展示出摄氏度水温数据。这样一来，用户便可以利用远程遥控系统对家中的热水器进行远程控制操作。 　　3 結语
　　基于Arduino的智能家居控制系统优势很大，不仅具备可扩展性高的特点，还能够在运行过程中保持稳定。基于Arduino的想要实现普及并不困难。智能家具控制系统设计成本低廉，效果好，可谓是物美价廉。这样的系统想要实现普及并不困难。但随着市场竞争的不断加剧，智能家居市场的发展也要跟随时代的潮流，远程控制系统的设计对于家具行业来说意义非凡，对未来行业发展起到了至关重要的作用。
　　参考文献
　　[1] 贾宗维，杨鹏飞，吴小强，等.基于ArduinoUno和STM32智能家居安防控制系统的设计[J].山西电子技术，2018（05）：29-32.
　　[2] 董圣华，马丽洁.基于Arduino的智能家居远程控制系统设计[J].电子世界，2018（11）：155.
　　[3] 朱江，吉顺如，李渊，等.基于Arduino的智能家居系统设计[J].轻工科技，2015，31（04）：77-78.
　　Design of  Smart Home Remote Control System Based on Arduino
　　HUANG Li-hong
　　（Hunan Software Vocational College， Xiangtan Hunan  411100）
　　Abstract：In recent years， the most urgent problem in the household industry is to make more ordinary families feel the power of technological progress. Indeed， the progress of science and technology has brought a lot of benefits to home life， especially the wide application of a series of intelligent furniture control systems. Because these systems are stable and safe， low cost and low power consumption， reliable use， they are favored by many users. Based on Arduino， this paper discusses the design of a smart home control system.
　　Key words：arduino; smart home; remote control; system design
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