智能家居網(wǎng)板間（工業(yè)級）

1. 系統簡(jiǎn)介
       智能家居工業(yè)級網(wǎng)板體驗間（SeaIOT-eHome）是針對高等院校物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓的需求，綜合運用傳感器采集、設備控制、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、嵌入式系統、網(wǎng)絡(luò )通信、中間件等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及多學(xué)科技術(shù)的交叉融合，依托部署在網(wǎng)板上的各種傳感器節點(diǎn)、控制節點(diǎn)、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端實(shí)現家居生活環(huán)境的智能安全監測、智能安防監測、智能報警、智能設備控制、遠程視頻監控、網(wǎng)絡(luò )化遠程監控等功能，貼近實(shí)際智能家居系統，為物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)提供了一個(gè)完備的應用實(shí)訓系統。
2. 系統構成
       智能家居工業(yè)級網(wǎng)板體驗間利用各種傳感器測量家居環(huán)境參數，結合嵌入式數據庫存儲技術(shù)將歷史數據統一保存管理；利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )統一管理各個(gè)節點(diǎn)；利用自動(dòng)控制理論和反饋控制理論實(shí)現智能控制與無(wú)人值守；利用嵌入式Linux系統實(shí)現智能網(wǎng)關(guān)；利用Android系統實(shí)現智能終端，促使學(xué)生了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居等現實(shí)環(huán)境的應用；采用可靈活組裝的網(wǎng)孔板模式，可同時(shí)8組、每組3-6人實(shí)訓使用；并同時(shí)配置各種工業(yè)級設計物聯(lián)網(wǎng)節點(diǎn)及相關(guān)實(shí)訓耗材。
2.1 系統外觀(guān)
 
2.2 系統拓撲
 
系統構成拓撲圖
3. 硬件資源
    智能家居工業(yè)級網(wǎng)板實(shí)訓系統主要由感知設備、安防門(mén)禁設備、控制設備、監控設備、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端、以及鋁合金鋼架結構組成。
1） 感知設備
       主要由傳感器調理板、ZigBee通信模塊以及接口底板組成。本系統傳感器包括空氣溫濕度傳感器（工業(yè)級）、光照度傳感器（工業(yè)級）、二氧化碳傳感器（工業(yè)級）、燃氣探測傳感器（工業(yè)級）、煙霧探測器（工業(yè)級）、以及紅外探測器（工業(yè)級）等，可根據客戶(hù)需求定制不同類(lèi)型的傳感器節點(diǎn)。
2） 安防門(mén)禁設備
由可視門(mén)口機、視頻顯示器、密碼系統，機械帶反饋電子鎖，一鍵開(kāi)門(mén)按鈕，指紋識別系統、門(mén)磁探測器組成，實(shí)現指紋錄入權限解鎖，密碼解鎖，密碼加身份識別解鎖，一鍵解鎖等功能。
3） 控制設備
       主要由執行設備、ZigBee通信模塊以及接口底板組成。因被控對象不同，主要分為交流供電型控制設備、紅外控制設備。交流供電型控制設備，主要包括控制器和交流電器，控制器封裝在標準的86盒內，交流電器只需插入86盒的兩相或三相插座內即可實(shí)現電器的開(kāi)關(guān)控制，如照明燈、警笛、窗簾、電視、音響、空調等。紅外控制設備主要是學(xué)習遙控器的編碼，用一個(gè)紅外控制設備代替多個(gè)遙控器，如電視、空調等。
4） 監控設備
它是一種視頻服務(wù)器，具有IP地址和MAC地址，用于網(wǎng)絡(luò )視頻監控，包括三種攝像機（網(wǎng)絡(luò )槍機、網(wǎng)絡(luò )半球機網(wǎng)絡(luò )攝像機球機）。
5） 智能網(wǎng)關(guān)
       安裝在本地，主要由嵌入式主板組成，封裝在模具內，美觀(guān)大方。嵌入式主板集成ZigBee無(wú)線(xiàn)通信模塊，可設計為ZigBee協(xié)調器或路由器，分別用于建立ZigBee網(wǎng)絡(luò )或維護ZigBee網(wǎng)絡(luò )。主板也集成了WiFi模塊，用于連接無(wú)線(xiàn)路由器，降低以太網(wǎng)布線(xiàn)的復雜度。主板留有GPRS、3G模塊的接口，可根據客戶(hù)需求集成移動(dòng)通信模塊。
6） 智能終端
Android平板電腦，運行智能家居軟件，實(shí)現家居環(huán)境監測、設備遠程控制、以及視頻監控等功能。
7） 鋼架結構
整體采用鋼結構及鋁合金型材承重支架，組成半封閉實(shí)訓環(huán)境，模擬真實(shí)家居環(huán)境。
4. 軟件資源
       系統軟件默認采用C/S結構，主要包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )傳感器數據透明傳輸軟件、智能網(wǎng)關(guān)基于Qt的智能家居系統軟件、基于A(yíng)ndroid的智能家居系統軟件、基于C#的智能家居系統軟件。同時(shí)系統提供基于B/S體系結構的智能家居網(wǎng)絡(luò )化遠程監控軟件。
    1）服務(wù)器端管理平臺軟件
       物聯(lián)網(wǎng)智能視頻監控服務(wù)端軟件是新一代的大型智能監控管理軟件，為用戶(hù)構建跨區域、跨網(wǎng)絡(luò )大型監控系統，并提供完整的解決方案。具有分布式設計與模塊化結構，C/S和B/S網(wǎng)絡(luò )結構，人性化操作界面，基于網(wǎng)絡(luò )的分布式視頻數據集中管理與存儲，還具有強大的智能識別與智能分析處理功能。同時(shí)支持監控室多畫(huà)面查看、單畫(huà)面的放大查看、監控點(diǎn)未連接顯示列表、畫(huà)面遮擋設置、遠程云臺控制、視頻錄像檢索與回放、設備日志管理、報警日志管理、操作日志管理、報警方式與顯示設置、網(wǎng)絡(luò )傳輸模式設置功能、報警功能開(kāi)啟與屏蔽和用戶(hù)管理與權限分配等功能。
    2）遠程客服端軟件
       物聯(lián)網(wǎng)智能視頻監控PC客戶(hù)端軟件是用戶(hù)操作和瀏覽視頻的可視化界面，為用戶(hù)提供面向局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的視頻查看與報警管理功能。具有分布式設計與模塊化結構，C/S和B/S網(wǎng)絡(luò )結構，人性化操作界面，基于網(wǎng)絡(luò )的分布式視頻數據查看，智能報警模式多樣且可靈活設置等優(yōu)勢。同時(shí)支持設備管理與在線(xiàn)設備顯示、監控點(diǎn)未連接顯示列表、監控現場(chǎng)實(shí)時(shí)查看、視頻錄像檢索與回放、設備日志管理、報警日志管理、操作日志管理和報警方式與顯示設置等功能。
    3）遠程手機端軟件
       物聯(lián)網(wǎng)智能視頻監控3G手機客戶(hù)端軟件提供用戶(hù)操作和瀏覽視頻的可視化界面，基于目前較新的3G網(wǎng)絡(luò )實(shí)現視頻監控現場(chǎng)的查看。采用B/S網(wǎng)絡(luò )結構，人性化操作界面，基于網(wǎng)絡(luò )的分布式視頻數據查看，智能報警模式多樣。支持用戶(hù)進(jìn)行主動(dòng)查看與報警查看功能，移動(dòng)性很強，任何時(shí)間任何地點(diǎn)的3G信號覆蓋區域內都可使用。支持設備管理與在線(xiàn)設備顯示、支持監控點(diǎn)未連接顯示列表、支持監控現場(chǎng)實(shí)時(shí)查看、支持中國移動(dòng)基于TD-SCDMA技術(shù)制式、支持中國電信基于CDMA2000技術(shù)制式、支持中國聯(lián)通基于WCDMA技術(shù)制式。）
4）基于Web的智能家居網(wǎng)絡(luò )化監控軟件
該軟件以智能網(wǎng)關(guān)為Web服務(wù)器，結合CGI應用程序接口、檢測與控制應用程序、以及HTML網(wǎng)頁(yè)，為用戶(hù)提供B/S方式的訪(fǎng)問(wèn)與控制傳感層節點(diǎn)的平臺。

5. 系統功能

2. 環(huán)境自動(dòng)監測與調節功能
       通過(guò)溫濕度傳感器、光照度傳感器對室內居住環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監測，所有監測數據可以實(shí)時(shí)顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC監控服務(wù)器、平板電腦監控終端的GUI界面上。系統可以通過(guò)預置的上下限，自動(dòng)控制空調、窗簾的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，調節居室環(huán)境。

3. 安全自動(dòng)監測與報警功能
       通過(guò)煙霧探測器、燃氣探測器模擬對居室火情、煤氣泄漏等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，所有監測數據可以實(shí)時(shí)顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC監控服務(wù)器、平板電腦監控終端、Web監控終端的GUI界面上。系統可以通過(guò)預置的聯(lián)動(dòng)關(guān)系和設置異常氣體濃度上下限，自動(dòng)控制警笛報警，控制加濕器、窗簾等設備打開(kāi)，調節居室環(huán)境。
4. 安防自動(dòng)監測與報警功能
       通過(guò)門(mén)磁探測器、人體感應探測器、指紋識別器、可視門(mén)禁系統等對居室進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)監測，所有監測數據可以實(shí)時(shí)顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC監控服務(wù)器、平板電腦監控終端、Web監控終端的GUI界面上。一旦出現危險情況（如火災、煤氣泄漏或緊急求助）或非法入侵，智能家居控制系統就會(huì )通過(guò)預置的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，自動(dòng)控制警笛報警，及時(shí)播放險情，發(fā)送警情短信。用戶(hù)可以通過(guò)平板電腦啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò )攝像頭查看居室環(huán)境，遠程控制窗簾、門(mén)鎖，處理警情等。另外，門(mén)口機和室內機之間可實(shí)現可視對講。
5. 智能家電控制功能
       智能控制支持自動(dòng)控制與手動(dòng)控制兩種方式。自動(dòng)控制由用戶(hù)設置傳感器節點(diǎn)與控制設備的對應、以及閾值設置即可實(shí)現。手動(dòng)控制可通過(guò)智能網(wǎng)關(guān)、Android智能終端、PC監控服務(wù)器、Web監控終端等四種不同的方式對吸頂燈、臺燈、警笛、窗簾等進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，對電視、音響、空調等遙控開(kāi)關(guān)類(lèi)設備進(jìn)行紅外遠程開(kāi)關(guān)、調節控制。
1）智能燈光控制系統
把所有能控制的電器組成一個(gè)管理系統，除了可以實(shí)現本地對家電的控制之外，還可以通過(guò)遙控、場(chǎng)景以及互聯(lián)網(wǎng)等多種控制方式實(shí)現對電器的智能管理與控制。并且可以與環(huán)境監控系統結合，實(shí)現自動(dòng)智能化管理。
（1）燈光情景控制模式：通過(guò)對智能開(kāi)關(guān)的組合學(xué)習，可以對家庭單元 的各個(gè)房間定義個(gè)性化的燈光場(chǎng)景需要。比如：全開(kāi)全關(guān)模式、家庭影院模式、會(huì )客模式、起早模式等；
（2）聯(lián)動(dòng)控制：燈光、電器(模擬空調)、電動(dòng)窗簾三者的控制可以通過(guò)情景 控制模式聯(lián)動(dòng)，如門(mén)磁可以設定與燈光、窗簾、電器等設備的聯(lián)動(dòng)工作。比如：回家開(kāi)門(mén)后，燈光打開(kāi)、窗簾開(kāi)啟、空調開(kāi)啟等聯(lián)動(dòng)工作。
2）電動(dòng)窗簾系統
對窗簾進(jìn)行智能控制和管理，可用軟件遙控實(shí)現對窗簾的開(kāi)關(guān)、停止等控制，以及一鍵式場(chǎng)景效果的實(shí)現。
6. Web遠程監控功能
       系統支持網(wǎng)絡(luò )化遠程監測與控制功能。將智能網(wǎng)關(guān)與PC機處于同一個(gè)局域網(wǎng)內，在PC的瀏覽器上輸入智能網(wǎng)關(guān)Web服務(wù)器地址，如192.168.1.20/FTRemote.html，即可打開(kāi)A8 web服務(wù)器的主頁(yè)，主要實(shí)現傳感器實(shí)時(shí)采集、歷史數據、設備控制、視頻監控等功能。
互聯(lián)網(wǎng)遠程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)攝像監控，可通過(guò)手機、電腦實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監控樣板間的情況。

6. 教學(xué)資源
       智能家居監控系統覆蓋了ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、Linux智能網(wǎng)關(guān)、Android智能終端、PC監控服務(wù)器、Web遠程監控等五部分，因此系統提供了豐富的課程實(shí)驗，包括zigbee基礎采集傳輸實(shí)驗，網(wǎng)關(guān)智能家居應用實(shí)驗，Android智能家居應用實(shí)驗，PC智能家居應用實(shí)驗、Web的智能家居網(wǎng)絡(luò )遠程監控實(shí)驗等，一條線(xiàn)貫穿，讓學(xué)生在實(shí)驗中逐步領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結構，關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)現方式，適合不同課程，不同側重點(diǎn)的教學(xué)、實(shí)驗和實(shí)訓。
7. 成功案例