1、物聯(lián)網系列專業(yè)課程之智能家居系統(tǒng)創(chuàng)新設計專業(yè)培訓教案智能家居系統(tǒng)架構與設計智能家居系統(tǒng)根本功能設計智能家居系統(tǒng)拓展功能設計智能家居系統(tǒng)綜合設計智能家居是什么智能家居英文：smart home, home automation是以住宅為平臺，利用綜合布線技術、網絡通信技術、平安防范技術、自動控制技術、音視頻技術將家居生活有關的設施集成，構建高效的住宅設施與家庭日程事務的管理系統(tǒng)，提升家居平安性、便利性、舒適性、藝術性，并實現環(huán)保節(jié)能的居住環(huán)境。智能家居有什么優(yōu)勢02高效的家居設備管理03智能可靠的安全預警01數字化家居環(huán)境信息04多樣化家居生活體驗市場分析萌芽期/智能小區(qū)期1994年-1999年

2、開創(chuàng)期2000年-2005年徘徊期2006-2021年融合演變期2021-2021年過渡需求分析家居舒適度工作壓力降低，為家居生活質量提出更高要求業(yè)余生活多樣性豐富的人脈關系需要豐富的業(yè)余生活維持，居家是要不錯的選擇居家辦公需求隨時隨地商務洽談、業(yè)務聯(lián)系、工作安排，居家也不例外安全需求財富的不斷積累，帶來了對安全需求的不斷提高確定需求對象我是中產方案設計01家居環(huán)境監(jiān)測實時監(jiān)測家居環(huán)境并提供數據服務02家居設備管理提供設備實時控制服務，并提供設備狀態(tài)信息03門禁安防預警提供消防、安防、門禁、監(jiān)控等實時預警服務04家居環(huán)境調節(jié)提供家居環(huán)境智能調節(jié)和人工環(huán)境干預服務06數據平臺服務提供歷史數據查詢

3、和設備實時監(jiān)測服務用戶需求舒適溫馨的家居環(huán)境豐富多樣的業(yè)余生活身臨其境的辦公環(huán)境可靠的安防系統(tǒng)05個性場景配置提供系統(tǒng)個性化配置服務，提供智能/人工控制切換根據用戶需求提煉設計方案功能分析設計方案環(huán)境監(jiān)測設備管理門禁安防環(huán)境調節(jié)個性場景數據服務環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)門禁管理系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)場景模式系統(tǒng)平安防護系統(tǒng)歷史查詢系統(tǒng)功能選項系統(tǒng)閾值配置系統(tǒng)原理分析環(huán)境監(jiān)測設備管理門禁安防環(huán)境調節(jié)個性場景數據服務環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)視頻監(jiān)控系統(tǒng)門禁管理系統(tǒng)電器控制系統(tǒng)場景模式系統(tǒng)安全防護系統(tǒng)歷史查詢系統(tǒng)功能選項系統(tǒng)閾值配置系統(tǒng)傳感器采集環(huán)境信息并上傳效勞器設計方案切換人工控制模式對設備進行控制使用無線IP攝像

4、頭實時采集圖像RFID閱讀器讀取ID并核對合法ID通過燃氣傳感器對燃氣進行監(jiān)測通過配置環(huán)境閾值實現環(huán)境調節(jié)通過配置場景設組實現模式切換提取歷史數據并在插件中展示配置用戶信息獲取用戶權限數據接口軟件結構功能選項實時數據UI設計歷史數據用戶數據圖像數據設備管理安全防護環(huán)境監(jiān)測歷史查詢門禁管理視頻監(jiān)控閾值配置場景模式關鍵技術本地設備遠程設備基于ZigBee網絡的智能無線設備通過安卓App對智能家居控制平臺實施管理基于MQTT技術的智慧網關及物聯(lián)網中間件云服務平臺網關通過web登錄智能家居控制平臺實時管理通過本地網關調試軟件對智能家居設備實時管理Zigbee技術嵌入式技術Android技術HTML5技

5、術設備選型智能家居系統(tǒng)設備選型應滿足以下需求接口匹配：傳感器設備的接口能夠較好的與系統(tǒng)設計接口兼容。高可用性：設備具有單點失效保護，當設備失效時不會對設備造成影響。高拓展性：傳感設備能夠較好的支持系統(tǒng)后期的升級拓展。高平安性：傳感器設備要能夠長期穩(wěn)定的工作，具有極低錯誤特性。高可維護性：維護便捷簡單，盡量減少進行故障修復、系統(tǒng)擴展耗時。適合性價比：在滿足需求并符合上述原那么的前提下，保證質量降低本錢。傳感器選型結果環(huán)境監(jiān)測傳感器HTU21D溫濕度、BH1750光照度、MQ-135空氣質量?？扇細怏w檢測傳感器MQ-2多指標可燃氣體檢測。門禁傳感器設備Y-13RRFID閱讀器。警報措施類設備小型軸

6、流風機換氣扇、無緣蜂鳴器。有限環(huán)境調節(jié)設備窗簾電機、RGB脈沖變色燈、單色LED燈。軟件數據通信協(xié)議設計溫濕度光強度絲桿電機按鍵節(jié)點一RGB彩燈風扇RFID按鍵節(jié)點二LED燈空氣質量燃氣蜂鳴器按鍵節(jié)點三設備屬性參數權限說明節(jié)點一溫度值A0R溫度值，浮點型：0.1精度濕度值A1R濕度值，浮點型：0.1精度光強值A2R光強值，浮點型：0.1精度絲桿電機的開關狀態(tài)D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit0表示電機的狀態(tài)，0為關閉，1為打開節(jié)點二RFID卡號A0RID卡號，字符串RGB燈和風扇的開關狀態(tài)D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit0表示RGB燈1的狀態(tài)，Bit1表示RGB燈2的狀態(tài)，B

7、it2表示風扇的狀態(tài)；0為關閉，1為打開節(jié)點三空氣質量值A0R空氣質量值，浮點型：0.1精度燃氣報警狀態(tài)A1R數值，0（正常態(tài)）或者1（報警態(tài)）變化LED燈的開關狀態(tài)D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit0Bit3分別表示4路LED的狀態(tài)；0為關閉，1為打開蜂鳴器D1(OD1/CD1)R(W)D1的Bit4表示蜂鳴器狀態(tài)；0為關閉，1為打開智能家居系統(tǒng)架構與設計智能家居系統(tǒng)根本功能設計智能家居系統(tǒng)拓展功能設計智能家居系統(tǒng)綜合設計系統(tǒng)UI設計系統(tǒng)UI設計的表現方式分為兩個方面，這兩個方面分別是UI整體設計和UI細節(jié)設計。UI整體設計直接與軟件框架結構設計相對應、UI細節(jié)設計那么是辨識數據本身

8、含義的重要方式。系統(tǒng)數據處理系統(tǒng)數據處理分為三個局部通過配置ID&KEY和調用智云API接口獲取智云數據效勞。通過解析數據包中的關鍵字符對數據來源進行識別。通過使用ZXBee協(xié)議和數據通道定義實現數據查詢和設備控制。配置信息獲取服務配置ID&KEY實時數據歷史數據用戶數據解包獲取數據來源TYPEMACA0、D0、D1查詢數據控制設備CD1=x,D1=?A0=?,A1=?V0=x,V0=?環(huán)境感知系統(tǒng)設計環(huán)境感知系統(tǒng)為智能家居系統(tǒng)提供室內環(huán)境感知效勞。通過采集和匯總環(huán)境采集類傳感器采集到的環(huán)境數據，并將數據通過UI設計展示在用戶面前，為用戶提供實時的室內環(huán)境數據參考，為智能家居系統(tǒng)中的環(huán)境調節(jié)提

9、供數據支持。智云API數據接口對獲取的實時數據進行解析將數據與傳感器MAC進行匹配獲取到Android數據顯示標簽將數據顯示在標簽上環(huán)境感知系統(tǒng)實現環(huán)境感知系統(tǒng)效果如以下圖所示電器控制系統(tǒng)設計電器控制系統(tǒng)為智能家居系統(tǒng)提供家居設備的人工控制效勞。通過獲取受控設備的狀態(tài)信息了解家居設備的工作狀態(tài)，通過主動發(fā)送控制指令控制受控設備的開關狀態(tài)，并將獲取到的反響結果通過UI設計展示在用戶面前為其提供實時的設備狀態(tài)參考。電器控制系統(tǒng)智能控制模式受控設備人工控制模式模式切換系統(tǒng)自動控制人為手動控制電器控制系統(tǒng)實現電器控制系統(tǒng)效果如以下圖所示安防預警系統(tǒng)設計平安防護系統(tǒng)為智能家居系統(tǒng)提供家居防護平安效勞。通

10、過采集和匯總平安防護類傳感器的安防信息，并將數據以UI設計等方式展示在用戶面前為用戶提供實時的家居環(huán)境下的平安信息參考，并為智能家居系統(tǒng)中的危機預警機制提供數據支持。智云API數據接口對獲取的實時數據進行解析將數據與傳感器MAC進行匹配獲取到Android數據顯示標簽將信息顯示在標簽上監(jiān)測值是否超限否等待監(jiān)測結果更新發(fā)出報警信息是采取緊急措施設備狀態(tài)變更安防預警系統(tǒng)實現安防預警系統(tǒng)效果如以下圖所示智能門禁系統(tǒng)設計門禁管理系統(tǒng)為智能家居系統(tǒng)提供家居門禁平安效勞。通過將獲取的用戶 ID 信息與效勞器中存儲的合法 ID 組信息進行比對，如果 ID 合法那么開門并連同監(jiān)控系統(tǒng)記錄相關信息，否那么通過調

11、用監(jiān)控系統(tǒng)記錄非法持卡者信息為調查取證提供證據支持。智云API數據接口對獲取的實時數據進行解析將數據與傳感器MAC進行匹配獲取到Android數據顯示標簽將當前ID顯示在標簽上與合法ID是否匹配否記錄信息并拍照是發(fā)送開門信息記錄信息并拍照智能門禁系統(tǒng)實現智能門禁系統(tǒng)效果如以下圖所示智能家居系統(tǒng)架構與設計智能家居系統(tǒng)根本功能設計智能家居系統(tǒng)高級功能設計智能家居系統(tǒng)綜合設計高級功能概述軟件設計分為兩個層次。低層次設計為簡單邏輯設計。高層次設計為資源整合、遠程資源效勞。資源整合、全局策劃簡易邏輯、單項交流硬件支撐、數據獲取攝像監(jiān)控系統(tǒng)設計攝像控制系統(tǒng)可比作為智能家居系統(tǒng)的視覺系統(tǒng)，攝像監(jiān)控系統(tǒng)可以為

12、智能家居系統(tǒng)提供實時的家居圖像信息，用戶通過了解圖像信息可以實現眾多功能，如小孩或老人的監(jiān)護、家居突發(fā)情況的現場實時畫面獲取。攝像監(jiān)控系統(tǒng)作為一個高級工具為智能家居系統(tǒng)進行系統(tǒng)補全。攝像監(jiān)控系統(tǒng)實現攝像監(jiān)控系統(tǒng)效果如以下圖所示智慧場景系統(tǒng)設計場景模式系統(tǒng)為智能家居系統(tǒng)提供家居特殊場景效勞。通過配置系統(tǒng)模式和臨時場景為智能家居系統(tǒng)提供實時的多種場景需求的家居環(huán)境信息設置功能。旅游模式PARTY模式辦公模式舒睡模式智慧場景系統(tǒng)實現智慧場景系統(tǒng)效果如以下圖所示本地數據功能配置系統(tǒng)設計功能選項子系統(tǒng)為智能家居系統(tǒng)提供實時的智云數據效勞。通過配置有效的用戶ID和KEY獲取智云數據效勞，智云數據中心可為智能家居系統(tǒng)提供環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)、平安防護系統(tǒng)、門禁管理系統(tǒng)等所需要的數據信息，通過獲取到數據效勞才能進行智能家居系統(tǒng)的進一步操作。遠程應用數據流數據流功能選項系統(tǒng)實現功能選項系統(tǒng)效果如以下圖所示智能家居系統(tǒng)架構與設計智能家居系統(tǒng)根本功能設計智能家居系統(tǒng)拓展功能設計智能家居系統(tǒng)綜合設智能家居綜合運用設計智能家居系統(tǒng)功能整合系統(tǒng)UI整合統(tǒng)一頁面設計風格。合理布局頁面信息。刪除UI設計冗余局部內容。系統(tǒng)后臺數據處理整合整合Activtiy和L