基于移动设备和Arduino的智能家居实时监测系统

基于移动设备和Arduino的智能家居实时监测系统

作者：陈锂权 毛宇翔

来源：《科技信息·中旬刊》2017年第05期

摘要：目前，成熟化的智能家居监测系统大都采用有线通信、传感器在固定位置多点安装的方式。本文从这个问题出发设计一个基于移动设备的智能家居实时监测系统。本系统使用Arduino作为系统控制器，将监测环境的各种传感器安装于智能小车上，系统具备自主巡航、温湿度和烟雾浓度监测报警、蓝牙与移动设备通讯等功能模块，用户可以实时对家里的环境状况信息进行监测。

关键词：智能家居；移动平台；环境监测；Arduino；无线传输 1 总体方案设计

本系统的设计方案是：搭建灵活的移动平台（全地形智能车），使其自主巡航。由温湿度和烟雾传感器采集房间内的环境参数，数据经单片机处理后，再通过LCD模块实时显示采集到的温湿度和烟雾浓度值，并通过蓝牙模块将采集到的实时数据传输到用户的移动设备上。整体系统组成框图如图1所示：

摘要：用自来水与单蒸水混合液做导电介质，进行静电场描绘实验，发现能极大减少杂质对电极的严重腐蚀，降低导电介质的电导率，减少了离子向电极附近的聚集程度，同时杂质离子在交流电场作用下围绕在某一定平衡位置进行反复振荡，促使离子分布状况不变，能使正、负电极接触电阻趋于相等，即两电极处的电压调配近似平均，不会构成等势面向一侧发生重大偏移，满足实验的对称性和稳定性要求，实验测量结果误差较小。 关键词：静电场；自来水；单蒸水；介质 2 各模块设计

2.1 移动平台机械结构的设计搭建

根据整个系统的功能要求，我们选取全地形四轮直驱的小车作为移动平台的结构，其结构简单且能满足我们的功能要求。为了移动平台的普适性，我们在小车的尾部设计了一个15°的摆角，使其在不平的地面或者跨越障碍的时候更加平稳。 2.2 智能家居实时监测系统的硬件设计

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智能家居环境监测的硬件系统主要模块有：Arduino核心板、温湿度传感器、烟雾浓度传感器、LCD1602显示屏、红外光电传感器、蓝牙传输模块、直流电机和电机驱动模块。调试后搭建的系统实物图如图2所示： 2.3 智能家居实时监测系统的软件设计

整体系统软件设计的思路过程是：首先系统开机显示本系统的各类信息，然后进入小车自主循迹子程序，紧接着对周围环境进行温湿度和烟雾浓度采集，判断温湿度或烟雾浓度是否超过预警值，如果超过设置的预警值，通过串口发出温湿度或烟雾浓度超标警告信息；将采集处理好的温湿度和烟雾浓度通过LCD进行显示，并通过蓝牙串口将数据发送至移动设备。整体系统软件设计流程图和移动设备（手机）的环境参数显示界面如图3和图4所示： 3 系统调试和试验结果分析

为了试验系统的性能，我们规划了一条测试路线，并在路线上设置了五个点，分别模拟房屋内的不同区域。测试点是从教室内到室外的路上每间隔1.5m设置一个测试点。进行试验后，规划路线上的五个测试点得到的环境参数信息图5所示。图中温度单位为摄氏度，烟雾浓度为毫克每立方米。

将检测到的结果和实际值进行比较后可以发现，所设计的智能家居实时监测系统满足系统性能指标要求。 4 结论

本文针对目前智能家居监测系统的传感器大多为固定位置多点安装的方式，导致出现了多盲区和成本高的问题，提出了基于移动设备和Arduino的智能家居实时监测系统的设计研制。其创新性在于：将监测家居环境的传感器安装在可灵活移动、自主巡航的平台上，用户可以通过手机等移动设备实时查看当前家里的环境信息。 参考文献：

[1]秦华.基于Arduino的环境状况监测系统设计[J].重庆大学.2013. [2]邓中祚.智能家居控制系统设计与实现[D].哈尔滨工业大学.2015.

[3]HS.M.Ferdoush.A low-cost wireless sensor network system using Raspberry Pi and Arduino for environmental monitoring applications.Master of Science Thesis，University of North Texas.2014.

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