基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的智能窗戶設(shè)計(jì)

王茵+李明

摘要：隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)這一概念對(duì)于人們來說不再陌生，這一技術(shù)也被大量的應(yīng)用到智能家居的設(shè)計(jì)之中。本文主要基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)介紹了智能家具中智能窗戶的設(shè)計(jì)過程。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；智能；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU855 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）05-0167-01

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

對(duì)于窗戶本身來說，我們主要考慮窗戶的開關(guān)方式設(shè)計(jì)。在這一方式的選擇上，我們一方面要結(jié)合用戶需求，另一方面也要根據(jù)具體的機(jī)械控制方式來進(jìn)行選擇[1]。本系統(tǒng)將窗戶設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)動(dòng)式開關(guān)。智能窗戶的智能性主要體現(xiàn)在根據(jù)具體情況自主確定窗戶的開或關(guān)、開窗程度大小等，為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本系統(tǒng)采用了更易于程序控制的步進(jìn)電機(jī)。

為了更好的控制系統(tǒng)中的其他模塊，對(duì)于主控模塊的討論必不可少。這一模塊主要負(fù)責(zé)與其他各個(gè)模塊進(jìn)行交互，并根據(jù)程序發(fā)送指令，達(dá)到智能控制的效果。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中選擇了現(xiàn)階段應(yīng)用范圍最廣的Ubuntu系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，使用ARM芯片作為核心處理器。

系統(tǒng)的整體動(dòng)力來自于供電模塊[2]，為了做到達(dá)到智能控制效果的同時(shí)節(jié)省用電量，這一模塊的設(shè)計(jì)也是決定整體系統(tǒng)優(yōu)良性的關(guān)鍵性因素之一。本系統(tǒng)主要采用了常用的220V電壓供電。同時(shí)，這一模塊還應(yīng)具備處理斷電情況的能力，我們主要應(yīng)用了太陽能來保證斷電情況下系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在智能窗戶的設(shè)計(jì)中，傳感器主要用于感知天氣、風(fēng)力狀況、室內(nèi)空氣等因素的變化[3]。對(duì)于這一模塊的設(shè)計(jì)來說，在設(shè)計(jì)時(shí)，我們首先應(yīng)該對(duì)用戶的具體需求進(jìn)行了解之后再確定具體功能的設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：對(duì)于室內(nèi)空氣狀況來說，當(dāng)室內(nèi)通風(fēng)性差、有害氣體濃度超出預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、用戶主動(dòng)發(fā)出控制指令時(shí)，窗戶都會(huì)自行開啟并向用戶發(fā)出提醒。對(duì)于室外情況來說，當(dāng)出現(xiàn)大風(fēng)或陰雨天氣時(shí)，本系統(tǒng)將自行判斷窗戶是否處于打開狀態(tài)，并根據(jù)判斷結(jié)果決定是否需要關(guān)窗。同時(shí)對(duì)于整體系統(tǒng)的安全性我們也在這一模塊做了一定的控制，當(dāng)系統(tǒng)判斷出危險(xiǎn)情況時(shí)，就會(huì)立即發(fā)出警報(bào)。在具體傳感器的選取上，我們主要需要考慮的是傳感器靈敏度以及系統(tǒng)建設(shè)成本[4]，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)將這兩種因素綜合進(jìn)行考量，選取具體的器件。

對(duì)于用戶來說，在整個(gè)系統(tǒng)中用戶直接接觸到的部分就是處理終端，本系統(tǒng)主要將用戶終端設(shè)計(jì)為PC端的web網(wǎng)頁模式和手機(jī)端的app模式，這樣的處理方式更易于用戶隨時(shí)隨地的對(duì)窗戶進(jìn)行控制。

2 程序設(shè)計(jì)

具體軟件程序的開發(fā)是決定系統(tǒng)設(shè)計(jì)能否達(dá)到用戶需求的關(guān)鍵性因素。本系統(tǒng)內(nèi)軟件程序的主要運(yùn)行過程如下：首先，系統(tǒng)一旦啟動(dòng)，程序?qū)⑦M(jìn)入初始化模塊，對(duì)相關(guān)參數(shù)賦初值。在這一操作完成之后，系統(tǒng)將對(duì)各硬件模塊的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)問題，程序就會(huì)進(jìn)入故障處理模塊，并根據(jù)具體問題做出響應(yīng)。如果各硬件模塊能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)將向傳感器模塊發(fā)出指令，操控傳感器模塊開始進(jìn)行數(shù)據(jù)收集工作。對(duì)于得到的這些數(shù)據(jù)，系統(tǒng)將通過一定的判斷方式來對(duì)窗戶進(jìn)行具體的操控。同時(shí)，用戶指令在整個(gè)系統(tǒng)中優(yōu)先級(jí)最高，當(dāng)用戶發(fā)出具體的操控指令時(shí)，主控程序?qū)?yōu)先對(duì)這一命令進(jìn)行處理。

本文主要應(yīng)用Linux2.6開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行程序開發(fā)工作，利用ZigBee來完成整體的通信過程。

3 運(yùn)行狀態(tài)

對(duì)本系統(tǒng)試運(yùn)行的過程進(jìn)行分析，我們發(fā)現(xiàn)：用戶可以通過web網(wǎng)頁和手機(jī)終端兩種方式對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行控制，當(dāng)多個(gè)終端同時(shí)登陸時(shí)，雖然系統(tǒng)在處理指令的時(shí)間上發(fā)生了一定程度的延緩，但并沒有出現(xiàn)操作混亂的情況。當(dāng)數(shù)據(jù)量突然增大時(shí)，系統(tǒng)在處理這些數(shù)據(jù)的過程中出現(xiàn)了延時(shí)的情況，導(dǎo)致一部分?jǐn)?shù)據(jù)來不及處理，針對(duì)這一問題，我們可以對(duì)數(shù)據(jù)采集具體的時(shí)間間隔進(jìn)行調(diào)控。但在運(yùn)行過程中，我們發(fā)現(xiàn)本系統(tǒng)依然存在著問題，由于信息采集的因素相對(duì)較多，系統(tǒng)對(duì)不同影響因素判斷得到的結(jié)果也會(huì)相應(yīng)不同，這時(shí)具體的控制指令就有可能出現(xiàn)沖突，對(duì)于這一問題，我們還應(yīng)在優(yōu)先級(jí)的設(shè)計(jì)上做出努力。

4 結(jié)語

本文主要介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的智能窗戶的設(shè)計(jì)過程，系統(tǒng)中主要包括傳感器模塊、通信模塊、主控模塊等。除此之外，我們對(duì)具體的程序設(shè)計(jì)也進(jìn)行了分析。最后，在運(yùn)行過程中，我們發(fā)現(xiàn)，本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)初期的具體需求，雖然還存在一定的缺陷，但隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題也必將得到解決。

參考文獻(xiàn)

[1]范文良，李兵尚.基于物聯(lián)網(wǎng)信息平臺(tái)的智能窗戶設(shè)計(jì)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2015（19）：58-59.

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