基于STM32的智能家居数据采集与传输系统设计开题报告

 2023-11-29 08:41:16

1. 研究目的与意义

随着近些年来新冠疫情的不断发展与扩散,为了响应疫情的防控,许多人都选择了居家办公,不少学校也采取了网课的方式,大家也都减少了户外活动的次数,以至于家成了许多人待的时间最长的场所,如何提高居家的舒适度,也就成了大家越来越关注的问题。智能家居作为与人们日常生活息息相关的科技智能产物,随着物联网、云计算、无线通信等新技术的发展,智能家居得到了快速发展。本次设计旨在结合现代生活的具体需求,设计出一套基于物联网技术的智能家居电子系统设计,意图实现可以实时查看家里的温度、湿度等信息,在云端远程控制家里电器的功能,创造一个更加舒适的居家环境。

2. 课题关键问题和重难点

智能家居系统通过家庭分布总线把住宅内各种与信息相关的通信设备、家用电器、报警装置并到网络节点中进行集中的监控、管理,保持家电与环境的协调,提供生活、工作、学习以及娱乐的各种优质服务,营造一种温馨舒适的家庭氛围。智能家居控制系统需要实时收集家中的各种数据如温度、湿度等,并进行分析,通过无线通信等设备从而达到能够集中或远程调节家居环境的温度、湿度等的目的。通过检查空气成分,利用相关设备来提高空气质量;合理利用周遭环境的变化来调节灯光强度,尽可能达到节能减排的目的;为用户提供现代化的通信、信息服务。智能家居系统是对安全性和舒适性的综合考虑,所以智能家居系统的关键是家居警报系统、家居监控系统和家居控制系统。

关键问题是如何在各个系统都能正常运行的基础上,将各个系统协调地联系起来,各自正常工作互不打扰。

3. 国内外研究现状(文献综述)

20世纪80年代初,随着大量采用电子技术的家用电器面市,开始出现了住宅电子化(HE,Home Electronics)的概念: 80 年代中期,将家用电器、通讯设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体,形成了家居自动化概念(HA,Home Automation). 80年代末,由于通信与信息技术的发展,出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统,这在美国称为智慧屋(WH,Wise Home),在欧洲称为时髦屋(SH,Smart Home)。当时日本正处于房产市场低迷时期,日本建设省在推进智能建筑概念时,抓住用于住宅的总线技术的契机,提出了家庭总线系统概念(HBS,Home Bus System),邮政省与通产省于1986年组织日本电子机械工业协会与电波技术协会共同组建HBS标准[2]。 2003年深秋,汉城对网络家电做了一次近距离的体验。在进家前,通过手机接通了网络家电的中央遥控器,空调器在用户的旨意下,通过远程逼控开启所需要的温度,同时所有门窗将自动关闭来保证能源的有效利用。同样,手机和遥控器还可以指挥其它电器工作,如遥控洗衣机洗衣、干衣,并通知用户衣服已经烘干,而且冰箱上的电脑显示器显示着冰箱内所存储的食品是否短缺并及时从网络上下单。显示器还可以切换为电视机的功能,使用户及时的了解国内外新闻,同时可从网络上下载和欣赏电影节目。等用户休息后,又可通过遥控器将所有灯具关闭。面对舒适的网络家电生活,让用户感到一切尽在掌中。 2012年住建部制定了《国家智慧城市试点暂行管理办法》和《国家智慧城市(区、镇)试点指标体系(试行);工信部制定了《物联网“十二五”发展规划》,根据国家“十二五”规划纲要,智能家居是物联网产业重点发展的十大领域之一。2013年11月,全国智能建筑及居住区数字化标准技术委员会正式发布了《中国智慧城市标准体系研究》。 2015年11月1日住房城乡建设部发布了GB50314-2015《智能建筑设计标准》。家居智能化是推进城市智慧化发展的重要环节,这些政策的出台为智能家居的发展提供了强大的后方保障。 在我国,虽然上世纪年代末,我国政府就给予了智能建筑与智能家居行业高度重视,加上各大公司和媒体的大力宣传,然而家庭智能化系统尚处于从无到有的初级阶段,智能化系统构成还没有统一的标准。伴随着改革开放的不断深入,国内生活水平的不断提高,智能家居概念逐渐为普通家庭所接受。面对如此大的潜在消费市场,国内各大厂商尤其是一些大型的企业利用自身的资金和技术等方面的优势,也加紧智能家居产品的研发和生产。目前,中国的智能家居技术正在蓬勃的发展,并向着更加实用化、个性化、标准化发展。

参考文献:[1] 林贤光,智能建筑-建筑发展的必然趋势和进步的标志[J].中国科学, 2012,(5);:18-30.

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4. 研究方案

本系统研究的智能家居系统包括家居安保系统和家用电器远程控制系统两个重要组成部分。其中,家居安保系统能对住宅的火灾、有害气体的泄漏等实现自动报警,能对盗窃等行为实现自动报警;家用电器的远程控制系统,能够实现住户通过手机来自由调节温度和湿度等。

本系统采用STM32单片机作为智能主控芯片,采用温湿度传感器模块、LCD显示模块、无线通信模块以及继电器模块等共同组成的智能家居系统,实现了可靠性高、功耗低、安全性好、易操作的智能家居系统,具有良好的实际应用前景。

本系统的设计思路是:利用WIFI模块、STM32模块、温湿度传感器模块等共同组成了中央控制系统,利用手机连接WIFI无线通信传输数据,以及房间控制器的电器开关,根据所检测到的不同环境参数值的变化,实现对家用电器等智能控制。手机预先设定阈值发送给单片机,单机片接收到相关数据会直接显示在LCD上。当到达设定环境或时间节点时,通过WIFI发送到单机片,控制相关家用电器或窗户、火警预报等智能家居开始工作。如窗帘开拉、自动烟雾报警等。

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5. 工作计划

2022.11.28-2022.12 制定工作计划,与导师沟通开始选题。

2022.12.5-2022.12.18 查阅相关中英文资料,复习相关的知识,学习毕设相关的新知识和新技术。

2022.12.19-2022.12.31 进行相关的外文翻译并提交,列出开题报告的大纲并做好撰写开题报告的相关准备。

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