基于PLC 的智能家居控制系统设计与实现

2022-06-06邵春雨李春辉

沈阳工程学院学报(自然科学版) 2022年2期

邵春雨，李春辉

（1.辽宁省送变电工程有限公司，辽宁沈阳 100020；2.沈阳工学院信息与控制学院，辽宁抚顺 113122）

智能家居控制系统包括控制系统主页面、房间控制中心、安全保护系统人脸检测、人脸识别系统、手机控制系统等，如图1 所示。与普通家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化，提供全方位的信息交互功能，甚至为各种能源费用节约资金。本文通过安全和环保两个方面来介绍及阐述。

图1 智能家居控制系统

安全方面：在门口处安装摄像头，开启时会抓拍人脸，并把图片存在数据库中；在厨房当打开点火器时，可能会有煤气漏出，为了保证不会有意外情况发生，吸油烟机自动开启；当浴室中热水器的温度超过设定值，厨房侧漏的煤气值过大或某个房间起火时，报警器会进行报警，并切断家庭电源。环保方面：当进入屋内时，灯就会通过光敏传感器自动打开。

1 西门子WinCC软件的设计

软件适用于WIN10 的专业版及以上版本，家庭版不推荐安装。在安装过程中，博图V14的安装较为简单一点，西门子WinCC 的安装较为复杂，安装流程按照软件的安装提示一步一步进行即可。在安装时使用默认方式，这样会使功能更齐全。利用WinCC 虚拟组态环境展示几个主要部分的控制画面。

1）智能家居控制系统的主界面

图2 为智能家居控制系统的登录界面，通过该界面可以清晰看到运用智能算法可以模拟出传感器的功能，以及舵机的运行、热水器自动调节温度、保持恒温的状态，而且最后设置了安全防护系统。

图2 智能家居控制系统组态主页面

2）安全保护控制画面

图3 为房间安全保护系统开启的画面，在检测到有危险出现时，可以直接切断房间内的水和电，然后降水，实现自我保护的功能。

图3 安全保护控制组态画面

3）房间控制中心画面

图4 是一个纵览全过程的画面，把房屋中需要控制的参数全部都表示了出来，可以在家通过控制来进行直接的体验。

图4 房间控制中心

2 人脸识别系统

在安全方面实现了在门口处安装摄像头，开启时会抓拍人脸，并把图片存在数据库中，可以结合以下两个C++程序完成此功能。

1）调用摄像头，并且直接识别的程序

2）通过计算人脸来识别的程序

人脸识别系统的使用：OpenCV 应用的领域很多，本文运用在人脸识别方面，其所提供的视觉处理算法非常丰富，并且部分用C 语言编写，加上其开源的特性，处理得当，不需要添加新的外部支持也可以完整地编译链接生成执行程序。因此，很多人以此来做算法的移植。通过把人脸卷积，进行计算，将数据库里面的人脸进行比对，实现模糊化。只要把摄像头采集到的人脸进行比对的模糊化，在模糊化的范围内就可以实现人脸的识别。检测识别系统如图5所示。

图5 人脸检测识别系统

3 控制环节及图示

通过TIA 博图软件编写控制程序，并结合SIM仿真完善功能，如图6～图8所示。安全保护系统开启，在检测到有危险的时候，可以直接切断房间内的水和电，然后降水，实现自我保护的功能。智能热水器控制功能是通过对温度的控制来实现的；智能车库的功能是根据车距控制门的开关来实现的。安全防护检测控制程序如图6所示。