LGWL-JJ03型物聯網智能家居實訓系統

一、【系統簡介】
LGWL-JJ03型物聯網智能家居實訓系統是針對高等院校物聯網實訓需求，綜合運用傳感器采集、設備控制、無線傳感器網絡、嵌入式系統、網絡通信、中間件等物聯網技術以及多學科技術的交叉融合，依托部署在網板上的各種傳感器節點、控制節點、智能網關、智能終端實現家居生活環境的智能安全監測、智能安防監測、智能報警、智能設備控制、遠程視頻監控、網絡化遠程監控等功能，貼近實際智能家居系統，為物聯網專業教學提供了一個完備的應用實訓系統。
二、【系統構成】
物聯網智能家居實訓系統采用木質板材搭建小型家居模型，安裝315頻段的燃氣、煙霧、門磁、紅外等各種探測器，不同功能的觸摸遙控面板，智能控制主機，視頻監控設備等；利用這些傳感器實時監測家居環境狀況，結合嵌入式數據庫存儲技術將采樣數據統一保存管理；利用無線傳感器網絡統一管理各個節點；利用自動控制理論實現家居智能環境監測與聯動控制；利用嵌入式系統實現智能家居控制主機；利用Android系統實現智能家居訪問終端；整個系統結構完整。
1、系統外觀

系統構成拓撲圖

2、系統拓撲

系統外觀圖

三、【硬件資源】
物聯網智能家居實訓系統主要由多種感知設備、紅外設備、安防設備、監控設備、智能家居控制主機、以及木質精美沙盤組成。

序號	名稱	規格參數
1	86型觸摸屏無線遙控開關(學習型)2路單火線	●負載功率300W ●鋼化玻璃面板，零火，黑色 ●支持觸摸控制，支持遙控控制，支持智能遠程控制
2	86型2路隨意貼遙控面板（黑色）	●鋼化玻璃面板，黑色，86型底盒 ●電壓：12V/27A電池 ●載波頻率：315MHz ●配合KC-868-B/KC-868-D/KC-868-F主機，實現一鍵控制情景模式功能
3	全角度紅外線轉發器	●控制角度：360° ●工作電壓：220VAC±10% ●采用吸頂設計，內置5個紅外發射管 ●可配合主機，控制家用紅外電氣。兼容市面大部分空調、電視、音響等家用電氣
4	無線人體紅外傳感器	●載波頻率：315MHz ●有效距離：≤3米 ●采用光量子探測技術更加穩定、更省電、能更加有效防止誤報 ●對人體紅外進行光譜智能分析、量化計算，準確地對人體移動作出報警
5	86型遙控插座1路（2200W）	●支持智能主機控制系統，可手動或遠程控制插座 ●萬能輸出插座設計有塑料安全檔塊，使用起來更安全 ●適合電視機、機頂盒、廚房電器等的遠距離遙控開關操作 ●使用10A繼電器做為通斷交流電的控制器件，與可控硅相比，更穩定 ●具有斷電記憶功能、一鍵全開全關及智能學習對碼，使用更安全方便
6	燃氣報警器	●發射頻率：315MHz ●突出靈敏度,應答速度快 ●感應煤氣、天然氣、液化石油氣
7	燃氣切斷閥	●適用天然氣、石油液化氣、人工煤氣等無腐蝕性氣體 ●直流常開式/手動關閥 ●黃銅合金閥體材質 ●驅動電壓12VDC
8	煙霧傳感器	●發射頻率：315MHz ●自檢功能，聲光報警 ●離子式9VDC供電，吸頂式安裝 ●低功耗設計、低電壓提醒報警 ●電磁屏蔽設計，離子式無線型
9	無線門磁傳感器	●發射頻率：315MHz ●12V/23A干電池供電
10	130萬高清室內半球云臺攝像頭	●H.264 100萬像素，3.6mm鏡頭 ●水平轉角355度，垂直轉角120度 ●支持32GTF存儲卡，內置IRCUT ●白天不偏色，晚上更清晰 ●紅外10米 ●DC5V 2A
11	背景音樂系統	●2路公共音源輸入，3路本機音源 ●支持音樂格式有：MP3、WMA、無損APE、OGG、AAC、AC3、DTS等音樂格式，支持LRC格式的歌詞 ●支持FM功能、斷電記憶功能 ●USB和SD卡即插播放音樂 ●三檔定時開關機、藍牙功能：背景音樂和手機相互控制
12	背景音樂喇叭	●靈敏度：87db ●頻率響應：100-20KHz ●材質：HIPS ●額定功率：20W ●*大功率：40W ●阻抗：8 Ohm
13	一鍵緊急按鈕	●發射頻率：315MHz ●配合KC868系列主機，實現一鍵控制情景模式功能
14	12鍵銀灰遙控器	●發射頻率：315MHz ●配合KC868系列主機，實現一鍵控制情景模式功能
15	電動窗簾電機及軌道	●工作電壓：220VAC ●使用于各種窗簾軌道 ●支持智能主機控制系統 ●支持無線遙控面板控制
16	電動推窗器	●輸出推力：10-100KG ●行程距離：5-10cm ●工作電壓：DC12V ●溫度環境：-5℃~50℃ ●額定功率：10W
17	電動開窗器控制面板	●鋼化玻璃面板，零火，黑色 ●支持觸摸控制，支持遙控控制，支持智能遠程控制
18	無線LED變色燈	●7檔調色功能紅、綠、藍、黃、青、紫、白 ●燈體外殼材質：精工車鋁 ●工作電壓：AC100-240V ●遙控頻率：315MHz ●壽命大于50000小時
19	4鍵情景模式面板	●鋼化玻璃面板，零火，黑色，86型底盒 ●電壓：220VAC±10% ●載波頻率：315MHz ●配合C-868-B/KC-868-D/KC-868-F主機，實現一鍵控制情景模式功能
20	電磁閥	●適用空氣、水、油等無腐蝕性氣體 ●直流常閉式 ●黃銅閥體材質 ●驅動電壓12VDC
21	單路無線調光面板黑色單火	●鋼化玻璃面板，單火，黑色 ●支持觸摸控制，支持遙控控制，支持智能遠程控制
22	智能家居控制主機	●主要由STM32控制器、315發射器、315接收器等組成； ●全面支持居家燈光、窗簾、幕布、電視、DVD、功放等其他家用電器軟件控制 ●支持一鍵情景模式控制（每個情景模式可自定義多個執行動作）以及分布式聯動、無線信號聯動等智能聯動控制 ●支持315MHz普通編碼（2262、1527）無線設備的智能控制 ●主機具備315M、433M無線遙控器信號學習后再轉發的功能，兼容性更強 ●支持電話、短信聯動情景模式功能 ●支持WindowXP、Window7、Window8、Android等多種系統客戶端軟件

四、【軟件資源】
主要包括智能家居控制主機系統軟件、Android智能家居系統軟件、C#智能家居軟件。
1、智能家居控制主機系統軟件：
家居控制主機采用MDK開發環境，主要用來匯聚315M/433M傳感層的各種傳感器節點，控制節點，保存所有節點的傳感器采樣值、控制器狀態等，可通過以太網或WiFi無線網與PC家居控制端、平板電腦控制端進行TCP/IP數據通信，其作為網關實現用戶通過PC或平板查看智能家居環境參數、安防設備的狀態，以及控制家電設備等。
2、Android智能家居系統軟件：
平板電腦運行基于Android操作系統的智能家居監控軟件。用戶可以在平板上瀏覽家居環境參數、安防設備狀態，遠程控制家用電器（開關控制、紅外遙控）等，并且可以訪問網絡攝像機，實現遠程視頻監控。
3、C#的智能家居系統軟件：
系統還支持C#智能家居系統軟件。該軟件不用智能網關，而使用普通PC機，通過串口與ZigBee協調器通信。基于C#的智能家居軟件就是通過串口編程、及時讀取串口緩沖數據實現對傳感層節點的管理的，主要實現家居環境監測、家居安防監測、家電設備控制以及視頻監控等功能。

軟件結構圖

五、【系統功能】
1、環境自動監測與調節功能
通過溫濕度傳感器、光照度傳感器對室內居住環境的狀態進行實時監測，所有監測數據可以實時顯示在智能網關、PC監控服務器、平板電腦監控終端的GUI界面上。系統可以通過預置的上下限，自動控制空調、窗簾的開關狀態，調節居室環境。
2、安全自動監測與報警功能
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測，所有監測數據可以實時顯示在智能網關、PC監控服務器、平板電腦監控終端的GUI界面上。系統可以通過預置的聯動關系和設置異常氣體濃度上下限，自動控制警笛報警，控制加濕器、窗簾等設備打開，調節居室環境。
3、安防自動監測與報警功能
通過門磁探測器、人體感應探測器、指紋識別器、可視門禁系統等對居室進行全方位實時監測，所有監測數據可以實時顯示在智能網關、PC監控服務器、平板電腦監控終端、Web監控終端的GUI界面上。一旦出現危險情況或非法入侵，智能家居控制系統就會通過預置的聯動關系，自動控制警笛報警，發送警情短信給用戶等。用戶可以通過平板電腦啟動網絡攝像頭查看居室環境，遠程控制窗簾、門鎖，處理警情等。
4、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。自動控制由用戶設置傳感器節點與控制設備的對應、以及閾值設置即可實現。手動控制可通過智能網關、Android智能終端、PC監控服務器、Web監控終端等四種不同的方式對吸頂燈、臺燈、警笛、窗簾等進行開關控制，對電視、音響、空調等遙控開關類設備進行紅外遠程開關、調節控制。
六、【教學資源】
智能家居實訓系統提供了豐富的實驗案例，包括傳感器采集實驗，無線傳輸實驗，控制主機處理實驗，PC主機監控實驗，Android終端實驗等，從底層到應用，一條線貫穿，讓學生在實驗中逐步領悟物聯網的體系結構，關鍵技術以及實現方式，培養學生動手解決問題的能力，激發學生的創新潛力。

序號	名稱	實驗
1	智能控制主機實驗	MDK集成開發環境搭建實驗；基于315M頻段的家居環境監測實驗：包括燃氣探測、煙霧探測、門磁探測、熱釋電人體感應、視頻監測等；基于315M頻段的家電設備開關控制實驗：包括觸摸控制、情景模式控制、強電插座控制、燃氣閥切斷控制、背景音樂控制、背景喇叭控制、電動窗簾控制、推窗器控制、LED變色燈檔位控制、情景模式面板控制、電磁閥控制、觸摸調光控制等；基于315M頻段的家電設備紅外學習控制實驗：可紅外學習實驗室內配備的空調；可紅外調節空調溫度、風速等；
2	Android智能終端實驗	Android終端與控制主機的網絡通信實驗；基于Android的智能家居環境監測實驗：包括燃氣探測、煙霧探測、門磁探測、熱釋電人體感應、視頻監測等；基于Android的智能家居設備控制實驗：包括觸摸控制、情景模式控制、強電插座控制、燃氣閥切斷控制、背景音樂控制、背景喇叭控制、電動窗簾控制、推窗器控制、LED變色燈檔位控制、情景模式面板控制、電磁閥控制、觸摸調光控制等；
3	PC機監控服務器實驗	基于C#的智能家居環境監測實驗；基于C#的智能家居設備控制實驗；基于C#的智能家居安防監控實驗；基于C#的二次開發應用實驗；

七、【配置清單】

序號	設備名稱	數量
1	86 型觸摸屏無線遙控開關(學習型) 2 路單火線	1
2	86 型 2 路隨意貼遙控面板（黑色）	1
3	全角度紅外線轉發器	1
4	無線人體紅外傳感器	1
5	86 型遙控插座 1 路（2200W）	2
6	燃氣報警器	1
7	燃氣切斷閥	1
8	煙霧傳感器	1
9	無線門磁傳感器	1
10	130 萬高清室內半球云臺攝像頭	1
12	背景音樂系統	1
13	背景音樂喇叭	2
14	一鍵緊急按鈕	1
15	12 鍵銀灰遙控器	1
17	電動窗簾電機及軌道	1
19	電動推窗器	1
20	電動開窗器控制面板	1
21	無線 LED 變色燈	1
22	4 鍵情景模式面板	1
23	電磁閥	1
24	單路無線調光面板黑色單火	1
27	智能家居控制主機	1
28	家居沙盤木質結構	1
29	家居沙盤支撐桌	1

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