一种智能家居控制系统

一种智能家居控制系统

赵云

中国人民解放军 66738部队，天津市

摘要：近年以来我国居民的生活水平也实现了进一步的提高，并且对于家居的需要和需求都在不断地增长，智能家居作为一种新的家居形式，其中的远程控制可以为人们的生活带来更多的便利，因此，智能家居将是我国消费者和居民对家居的一项新需求。智能家居控制系统以家电设备为主要控制对象，利用网络通信技术、自动控制技术等现代控制手段将家居设备集成，旨在构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、安全、便利、舒适。

关键词： 远程控制 浇花 饲料 开窗

随着现代城市生活和工作节奏越来越快，人们常常在居住的室内种植绿色植物，养水生物如金鱼等，这样可以释放生活压力，同时种植绿萝，开窗通风等有助于吸附装修甲醛。但是有时候由于工作、出差等事情使人没法照顾植物、鱼类，导致植物干枯死亡，鱼类无法换水和喂食造成损失，尤其是在夏天炎热之际，室内无法及时开窗通风，进一步不利于甲醛的挥发，远程的智能控制浇花势在必行；本文结合GSM技术和单片机控制技术，以及手机软件的特点设计出一种智能家居控制系统。本文涉及的一种智能家居控制系统，包括控制模块，显示模块，土壤湿度检测模块，空气温湿度检测模块，浇水模块，喂食模块，开窗模块，电源模块；

控制模块，采用STC89C51单片机，其工作电压是5V，拥有32KB的FLASH，2KB的SRAM，含有14个数字I/O口，土壤湿度检测模块，其土壤湿度检测电路是以土壤湿度传感探头,构成土壤湿度的检测和信号处理电路；空气温湿度检测模块，采用温湿度传感器，并通过总线与处理器通讯；浇水模块，控模块输出高低电平来控制继电器的闭合从而给水泵输入电源电压，控制水泵抽水浇灌盆栽；电源模块，提供12V和5V直流电压，为整个电路和水泵提供电源。通过对进出水口水泵、喂料电磁阀，开窗执行电机的远程智能控制，可以实现对鱼缸的自动换水，饲喂，绿植的自动浇水，以及对房间自动开窗换气和开闭窗帘，本文设计的手机App、STC51单片机以及执行电机、开关总体连接。设计的动作流畅，能够真实的取水和浇水，控制方式也很成熟。

 1、养鱼—浇花模块

鱼缸的上端设置进水口与附近的龙头相连，进水处设置水泵，进水电磁阀，鱼缸的下端设置出水口，与绿萝等需要浇水的绿植相连接，单独设置排污口与下水道相连，出水处设置出水电磁阀，出水口处均设置滤网防止鱼流出，另外，鱼缸上部设置饲料投喂口，设置投喂电磁阀，实现鱼缸换水和喂食的远程控制。绿植浇花设置溢流口，当花盆内的水分过多时可将花盆内的水溢流到下水道内，防止植物因为水分过多造成的根系腐烂。根据灌溉的植物和位置情况，也可选择不同的喷头种类和布放位置，这些喷头又分成了几类：微喷类：雾化头、四喷头、旋转喷头。

2、远程开窗模块

远程开窗模块通过设置在窗户上的直线电机实现驱动窗户开合，窗帘驱动直线电机带动窗帘水平移动实现窗帘的开闭。当空气温湿度检测模块的温湿度传感器检测室内温度湿度达到设定值时，控制单元发出指令实现自动开窗和拉动窗帘。达到通风换气，减少植物光照的效果。

3、鱼缸自动换水—浇花、喂鱼，开关窗控制原理

控制模块组成包括：控制器、电磁阀，土壤水分传感器、室内温湿度传感器等设备。其中控制器是系统的核心。控制器可控制多个电磁阀，可控制多组灌溉通路。首先,通过土壤湿度传感器实现对花卉环境信息的采集,采用STM32进行信息处理、判断并输出控制信号,从而控制水泵电源的通断,完成按需按量自动浇花的工作。其次,STM32主控端通过ESP8266WIFI模块与后台服务器建立TCP连接,实现绿植花盆环境信息的传递与指令的收发。最后,利用JavaWeb技术开发了系统网页端页面,完成了绿植温湿度信息的实时展示与远程控制鱼缸自动换水浇花、喂鱼，开关窗动。

本文的控制方式为手机App控制，控制器接收通信模块信号对进出水口水泵、喂料电磁阀，开窗执行电机进行控制，进出水口水泵、喂料电磁阀，开窗执行电机一系列动作通过上位机编程，控制方式发送指令成功后，进出水口水泵、喂料电磁阀，开窗执行电机便可产生相应地浇花动作，短信指令发送到STC51单片机，然后传到进出水口水泵、喂料电磁阀，开窗执行电机完成相应的任务，软件部分的手机App直接发送到进出水口水泵、喂料电磁阀，开窗执行电机完成动作。手机App程序在运行该手机App后程序会在后台访问蓝牙。连接蓝牙后，按下了便自动发送浇花指令，水泵抽水对绿植浇花。

图1 智能家居控制系统控制原理

4、总结

目前，我国的智能家居控制系统已经得到了一些有益的发展，智能家居市场也相继出现，不断的有相关智能家居产品问世，但是我国的智能家居产业发展前景并不乐观。这种问题聚焦为我国的智能家居产品的生产没有一个全国通用的统一标准，每个智能家居生产厂家都根据自己公司的相关技术能力开发符合本公司特点的智能家居产品，这种产品通用性和互换性严重制约了智能家居的生产和开发。

智能家居系统是一个系统工程，本文设计的智能家居系统模块化程度高，可在原有家居植物，鱼缸，窗户结构进行进一步的改进，模块化结构成熟，节约成本，方便安装。水管预埋使整体布局更加美观，对系统测试表明,本智能控制系统工作稳定,实用性强,具有广阔的应用前景。

参考文献：

1、陈亚丽,杨伟兵.基于AT89C52单片机的自动浇花系统的设计[J].漯河职业技术学院学报,2020,19(1):23-25.

2、李明,任鹏,孔德龙,田微,雷声.基于Arduino的自动浇花机[J].电气时代,2019,0(12):72-74.

3、张田泽,郝文豪,梁振,张名扬,胡浩宇.基于多点监控多段控制的智能花盆系统[J].吉林化工学院学报,2019,36(11):43-46.

4、侯晨祥.智能花卉养殖系统[J].电子乐园,2019,0(19):0059-0059.