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智能家居網(wǎng)板間（工業(yè)級）

1. 系統(tǒng)簡介
       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)實訓(xùn)的需求，綜合運用傳感器采集、設(shè)備控制、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、嵌入式系統(tǒng)、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(jié)點、控制節(jié)點、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端實現(xiàn)家居生活環(huán)境的智能安全監(jiān)測、智能安防監(jiān)測、智能報警、智能設(shè)備控制、遠程視頻監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)化遠程監(jiān)控等功能，貼近實際智能家居系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教學(xué)提供了一個完備的應(yīng)用實訓(xùn)系統(tǒng)。
2. 系統(tǒng)構(gòu)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(shù)，結(jié)合嵌入式數(shù)據(jù)庫存儲技術(shù)將歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)一保存管理；利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一管理各個節(jié)點；利用自動控制理論和反饋控制理論實現(xiàn)智能控制與無人值守；利用嵌入式Linux系統(tǒng)實現(xiàn)智能網(wǎng)關(guān)；利用Android系統(tǒng)實現(xiàn)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(xiàn)實環(huán)境的應(yīng)用；采用可靈活組裝的網(wǎng)孔板模式，可同時8組、每組3-6人實訓(xùn)使用；并同時配置各種工業(yè)級設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點及相關(guān)實訓(xùn)耗材。
2.1 系統(tǒng)外觀
 
2.2 系統(tǒng)拓撲
 
系統(tǒng)構(gòu)成拓撲圖
3. 硬件資源
    智能家居工業(yè)級網(wǎng)板實訓(xùn)系統(tǒng)主要由感知設(shè)備、安防門禁設(shè)備、控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、智能網(wǎng)關(guān)、智能終端、以及鋁合金鋼架結(jié)構(gòu)組成。
1） 感知設(shè)備
       主要由傳感器調(diào)理板、ZigBee通信模塊以及接口底板組成。本系統(tǒng)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(jù)客戶需求定制不同類型的傳感器節(jié)點。
2） 安防門禁設(shè)備
由可視門口機、視頻顯示器、密碼系統(tǒng)，機械帶反饋電子鎖，一鍵開門按鈕，指紋識別系統(tǒng)、門磁探測器組成，實現(xiàn)指紋錄入權(quán)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(shè)備
       主要由執(zhí)行設(shè)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(shè)備、紅外控制設(shè)備。交流供電型控制設(shè)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(nèi)，交流電器只需插入86盒的兩相或三相插座內(nèi)即可實現(xiàn)電器的開關(guān)控制，如照明燈、警笛、窗簾、電視、音響、空調(diào)等。紅外控制設(shè)備主要是學(xué)習(xí)遙控器的編碼，用一個紅外控制設(shè)備代替多個遙控器，如電視、空調(diào)等。
4） 監(jiān)控設(shè)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(jiān)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(nèi)，美觀大方。嵌入式主板集成ZigBee無線通信模塊，可設(shè)計為ZigBee協(xié)調(diào)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，用于連接無線路由器，降低以太網(wǎng)布線的復(fù)雜度。主板留有GPRS、3G模塊的接口，可根據(jù)客戶需求集成移動通信模塊。
6） 智能終端
Android平板電腦，運行智能家居軟件，實現(xiàn)家居環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備遠程控制、以及視頻監(jiān)控等功能。
7） 鋼架結(jié)構(gòu)
整體采用鋼結(jié)構(gòu)及鋁合金型材承重支架，組成半封閉實訓(xùn)環(huán)境，模擬真實家居環(huán)境。
4. 軟件資源
       系統(tǒng)軟件默認采用C/S結(jié)構(gòu)，主要包括無線網(wǎng)絡(luò)傳感器數(shù)據(jù)透明傳輸軟件、智能網(wǎng)關(guān)基于Qt的智能家居系統(tǒng)軟件、基于Android的智能家居系統(tǒng)軟件、基于C#的智能家居系統(tǒng)軟件。同時系統(tǒng)提供基于B/S體系結(jié)構(gòu)的智能家居網(wǎng)絡(luò)化遠程監(jiān)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(jiān)控服務(wù)端軟件是新一代的大型智能監(jiān)控管理軟件，為用戶構(gòu)建跨區(qū)域、跨網(wǎng)絡(luò)大型監(jiān)控系統(tǒng)，并提供完整的解決方案。具有分布式設(shè)計與模塊化結(jié)構(gòu)，C/S和B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，人性化操作界面，基于網(wǎng)絡(luò)的分布式視頻數(shù)據(jù)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。同時支持監(jiān)控室多畫面查看、單畫面的放大查看、監(jiān)控點未連接顯示列表、畫面遮擋設(shè)置、遠程云臺控制、視頻錄像檢索與回放、設(shè)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(shè)置、網(wǎng)絡(luò)傳輸模式設(shè)置功能、報警功能開啟與屏蔽和用戶管理與權(quán)限分配等功能。
    2）遠程客服端軟件
       物聯(lián)網(wǎng)智能視頻監(jiān)控PC客戶端軟件是用戶操作和瀏覽視頻的可視化界面，為用戶提供面向局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的視頻查看與報警管理功能。具有分布式設(shè)計與模塊化結(jié)構(gòu)，C/S和B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，人性化操作界面，基于網(wǎng)絡(luò)的分布式視頻數(shù)據(jù)查看，智能報警模式多樣且可靈活設(shè)置等優(yōu)勢。同時支持設(shè)備管理與在線設(shè)備顯示、監(jiān)控點未連接顯示列表、監(jiān)控現(xiàn)場實時查看、視頻錄像檢索與回放、設(shè)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(shè)置等功能。
    3）遠程手機端軟件
       物聯(lián)網(wǎng)智能視頻監(jiān)控3G手機客戶端軟件提供用戶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)實現(xiàn)視頻監(jiān)控現(xiàn)場的查看。采用B/S網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，人性化操作界面，基于網(wǎng)絡(luò)的分布式視頻數(shù)據(jù)查看，智能報警模式多樣。支持用戶進行主動查看與報警查看功能，移動性很強，任何時間任何地點的3G信號覆蓋區(qū)域內(nèi)都可使用。支持設(shè)備管理與在線設(shè)備顯示、支持監(jiān)控點未連接顯示列表、支持監(jiān)控現(xiàn)場實時查看、支持中國移動基于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(jiān)控軟件
該軟件以智能網(wǎng)關(guān)為Web服務(wù)器，結(jié)合CGI應(yīng)用程序接口、檢測與控制應(yīng)用程序、以及HTML網(wǎng)頁，為用戶提供B/S方式的訪問與控制傳感層節(jié)點的平臺。

5. 系統(tǒng)功能

2. 環(huán)境自動監(jiān)測與調(diào)節(jié)功能
       通過溫濕度傳感器、光照度傳感器對室內(nèi)居住環(huán)境的狀態(tài)進行24小時實時監(jiān)測，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)可以實時顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC監(jiān)控服務(wù)器、平板電腦監(jiān)控終端的GUI界面上。系統(tǒng)可以通過預(yù)置的上下限，自動控制空調(diào)、窗簾的開關(guān)狀態(tài)，調(diào)節(jié)居室環(huán)境。

3. 安全自動監(jiān)測與報警功能
       通過煙霧探測器、燃氣探測器模擬對居室火情、煤氣泄漏等進行實時監(jiān)測，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)可以實時顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC監(jiān)控服務(wù)器、平板電腦監(jiān)控終端、Web監(jiān)控終端的GUI界面上。系統(tǒng)可以通過預(yù)置的聯(lián)動關(guān)系和設(shè)置異常氣體濃度上下限，自動控制警笛報警，控制加濕器、窗簾等設(shè)備打開，調(diào)節(jié)居室環(huán)境。
4. 安防自動監(jiān)測與報警功能
       通過門磁探測器、人體感應(yīng)探測器、指紋識別器、可視門禁系統(tǒng)等對居室進行全方位實時監(jiān)測，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)可以實時顯示在智能網(wǎng)關(guān)、PC監(jiān)控服務(wù)器、平板電腦監(jiān)控終端、Web監(jiān)控終端的GUI界面上。一旦出現(xiàn)危險情況（如火災(zāi)、煤氣泄漏或緊急求助）或非法入侵，智能家居控制系統(tǒng)就會通過預(yù)置的聯(lián)動關(guān)系，自動控制警笛報警，及時播放險情，發(fā)送警情短信。用戶可以通過平板電腦啟動網(wǎng)絡(luò)攝像頭查看居室環(huán)境，遠程控制窗簾、門鎖，處理警情等。另外，門口機和室內(nèi)機之間可實現(xiàn)可視對講。
5. 智能家電控制功能
       智能控制支持自動控制與手動控制兩種方式。自動控制由用戶設(shè)置傳感器節(jié)點與控制設(shè)備的對應(yīng)、以及閾值設(shè)置即可實現(xiàn)。手動控制可通過智能網(wǎng)關(guān)、Android智能終端、PC監(jiān)控服務(wù)器、Web監(jiān)控終端等四種不同的方式對吸頂燈、臺燈、警笛、窗簾等進行開關(guān)控制，對電視、音響、空調(diào)等遙控開關(guān)類設(shè)備進行紅外遠程開關(guān)、調(diào)節(jié)控制。
1）智能燈光控制系統(tǒng)
把所有能控制的電器組成一個管理系統(tǒng)，除了可以實現(xiàn)本地對家電的控制之外，還可以通過遙控、場景以及互聯(lián)網(wǎng)等多種控制方式實現(xiàn)對電器的智能管理與控制。并且可以與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，實現(xiàn)自動智能化管理。
（1）燈光情景控制模式：通過對智能開關(guān)的組合學(xué)習(xí)，可以對家庭單元 的各個房間定義個性化的燈光場景需要。比如：全開全關(guān)模式、家庭影院模式、會客模式、起早模式等；
（2）聯(lián)動控制：燈光、電器(模擬空調(diào))、電動窗簾三者的控制可以通過情景 控制模式聯(lián)動，如門磁可以設(shè)定與燈光、窗簾、電器等設(shè)備的聯(lián)動工作。比如：回家開門后，燈光打開、窗簾開啟、空調(diào)開啟等聯(lián)動工作。
2）電動窗簾系統(tǒng)
對窗簾進行智能控制和管理，可用軟件遙控實現(xiàn)對窗簾的開關(guān)、停止等控制，以及一鍵式場景效果的實現(xiàn)。
6. Web遠程監(jiān)控功能
       系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)化遠程監(jiān)測與控制功能。將智能網(wǎng)關(guān)與PC機處于同一個局域網(wǎng)內(nèi)，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A8 web服務(wù)器的主頁，主要實現(xiàn)傳感器實時采集、歷史數(shù)據(jù)、設(shè)備控制、視頻監(jiān)控等功能。
互聯(lián)網(wǎng)遠程實時動態(tài)攝像監(jiān)控，可通過手機、電腦實時動態(tài)監(jiān)控樣板間的情況。

6. 教學(xué)資源
       智能家居監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋了ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、Linux智能網(wǎng)關(guān)、Android智能終端、PC監(jiān)控服務(wù)器、Web遠程監(jiān)控等五部分，因此系統(tǒng)提供了豐富的課程實驗，包括zigbee基礎(chǔ)采集傳輸實驗，網(wǎng)關(guān)智能家居應(yīng)用實驗，Android智能家居應(yīng)用實驗，PC智能家居應(yīng)用實驗、Web的智能家居網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控實驗等，一條線貫穿，讓學(xué)生在實驗中逐步領(lǐng)悟物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，關(guān)鍵技術(shù)以及實現(xiàn)方式，適合不同課程，不同側(cè)重點的教學(xué)、實驗和實訓(xùn)。
7. 成功案例