基于泛在物联网的智慧庭院系统设计

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随着我国新型智慧城市概念快速推广,智慧家庭市场规模不断扩大,智慧庭院的搭建已成大势所趋,然而当前对智慧庭院系统基本未见研究,且现有智能设备研究进程中存在用户体验度低、设备兼容性差、不同厂家智能设备无法联动控制、无法统一调控、开发周期长、后期升级维护复杂等问题。针对以上问题,结合实习企业需求,设计一种以庭院作为应用场景的基于泛在物联网的智慧庭院系统。论文主要工作如下:(1)根据相关研究和功能需求分析,提出系统的功能及性能指标,整体架构以及涉及的关键技术,并据此完成总体方案选择。作为创新本设计以泛在物联网为载体,同时在智慧庭院中引入云计算技术,采用底层硬件+嵌入式软件+Wi-Fi无线通信技术+MQTT协议+阿里云Io T平台+阿里云Io T Studio作为系统总体方案,并进行相关设计。(2)基于系统设计总体方案,为实现智慧庭院相应功能,遵循模块化、绿色节能、准确采集控制等原则,通过对系统涉及的主控、电源、采集、无线通信模块等硬件进行选型和控制电路详细设计,完成了系统底层硬件的设计,包括分布式光伏能源的充放电管理电路、以调制频率为150Hz的PWM调光技术对LED进行控制的电路、采用光伏电池板取代传统光敏传感器等电路的设计。(3)通过对系统涉及的庭院各节点智慧管控程序、UART数据传输程序、NEC红外数据解调程序、Wi-Fi无线通信STATION工作模式下AT指令、联网、断网检测及重连等软件进行设计,实现了系统智慧调节以及近距离控制功能。基于阿里云Io T平台,进一步对云端设备TSL、My SQL数据表、场景联动规则等进行设计,实现了系统智慧联动以及数据可视化功能。基于云端设备建立其与阿里云Io T Studio的连接,进一步对组件数据源、手机APP/WEB庭院管理等进行设计,实现了系统远程实时监测控制功能。为验证系统设计的可行性,对庭院系统进行整体搭建,分别完成对信息采集节点性能和系统功能、EMW3060 Wi-Fi模块的联网能力、庭院硬件设备接入云端后数据上传下发的测试,并通过协同手机APP、WEB端、红外遥控器、天猫精灵智能语音助手对系统监测管控性能进行了联合测试。结果表明,本设计能满足智慧庭院系统整体产品设计的目的和要求,具备一定应用价值和较好的应用前景。文末对本设计研究做了总结和展望。
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