物联网智能家居系统

陈炳宏 黄萍 韦向成 王清生 李菲菲

摘 要：为了使人们享受更加安全、方便、智能化的家居生活环境，本文系统集人脸识别自动开门、危险气体检测、室内光照强度检测与控制、室内温湿度检测等功能于一体化并能通过PC端控制的智能家居系统。使用STM32单片机作为主控CPU，配合ESP8266物联网模块，以及摄像头、气体检测、光照强度检测、温湿度检测等模块来对室内环境各参数进行实时监测。通过对环境的自动检测并返回环境数据给单片机，实现智能家居控制系统。

关键字：智能化  STM32  物联网模块  智能家居控制系统

1引言

5G时代，从万物互联到万物智能的黄金時代。如果说5G是物联网发展的坚实基础，人工智能则是物联网广泛应用的催化剂，成为了推动人类进入万物智能时代的决定性力量。科技改变人们的生活方式，使人们可以在生活的各个方面享受到科技发展带来的便利。对居家生活质量也有了更高的要求。随着互联网、物联网技术的快速发展，智能家居越来越引起人们的关注。人们的生活水平提高后，对生活质量也有了更高的要求。人们希望通过手机、电脑等智能电子设备来控制家里的电气设备，观察家里的安全等。智能家居正是按照“安全、方便、舒适、智能化”来设计的，用现代科技满足人们的生活需求，并带来全新的体验。

当前，“互联网 +”时代已然来临算机技术进展迅速，网络信息化广泛运用，物联网技术成为新技术主角。就字面意思来说，物联网就是物与物之间有着联动，是计算机技术的一部分，是互联网技术的延展，也是信息化技术应用在实践中的具体化表现。物联网技术通过多种传感技术及装置，按照预先预定的协议或程序，将网络与各类物体进行连接，动态收集、监控物体状态。

目前，网络上盛传许多模拟式的智能家居系统，但现实生活中，真正安装在家庭里的智能家居系统缺没有普及。本系统致力于设计一款具备高安全度、高舒适度、高智能化的智能家居系统，以实现人们对科技生活的体验。

2 整体系统设计

本系统采用的是Cortex-M4内核的STM32ZET6芯片作为主控，并调用OpenMV4实现人脸辨认，利用气体检测模块、光照强度模块、温湿度检测模块、稳压源、舵机、直流电机等模块相配合用以实现智能监测并处理家居环境信息。将信息显示在LCD屏幕上并通过ESP8266模块将信息发送到手机上。如果检测到CO值超过正常值则蜂鸣器警报、发信息到手机上提醒并自动启动风扇以提供换气功能。采集室内环境光照度，在低于设定值时则自动开启灯光，高于则关闭灯光，以起到节能作用。可用手机控制窗户的升降。最后人脸识别技术进行开关门设计，并且有语音播报。

3 机械结构设计

机械结构主要是设计卷帘式的窗帘，以及人脸识别的自动门锁。卷帘式的窗帘的升降主要由电机的正转和反转来完成，通过连轴器将直流电机的主轴与窗帘的直杆稳固链接实现同步传动的效果，以实现直流电机正反正带动窗帘升降的功能。

自动门锁主要是把原来手把控制锁芯的来回运动，通过360°旋转舵机来控制。当人脸识别信息正确后，将信息反馈给STM32单片机来进行处理。

4软件功能设计

人脸识别方法：预先将雪要识别的人脸进行图片采集录入系统的数据库中，并分别分析保存其特征点。在进行人脸识别时，将采集的人脸信息与系统数据库中预先录入的人脸信息进行相似度比对，返回人脸相似度分数。

危险气体检测：采用MQ-7一氧化碳模块以及MQ-2烟雾气敏传感器对室内环境气体进行检测。两个模块返回的电信号参数都是电压值，通过对电压值的换算得到相应气体在空气中占的百分比含量。再将正常情况下该气体在空气中的含量作为一个预设值，系统检测到超过该预设值时则返回一个电信号，蜂鸣器开始发出警报声音，并通过WIFI模块将信息发送到用户手机上。

光源信号采集：通过使用BH1750FVI光照强度传感器对室内光照强度信号进行采集。

5结束

面向物联网技术的智能家居系统的硬件平台为单片机、PC 主板，包括家电控制模块、报警信号采集模块等多个模块，借助无线及有线网络有效连接不同家电设施，将远程监控家电设备变为了现实。网络化和数字化的智能家居环境已经成为未来主要的发展趋势，具有广阔运用前景，但是还需要不断开展探索和研究工作。

通过综合调试与供电，系统的总体运行比较顺利，各个传感器模块的信息采集也非常准确稳定，各个部分之间的工作搭配协调有序。

参考文献

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