本平台针对智能家居中的几个典型应用:门禁、温度、湿度、光照等进行信息采集及分布式并行处理。启动程序后可以看到当前房间内的温度、湿度、土壤湿度、光强度,还可以通过对室内温度、湿度、土壤湿度进行设定来改变当前的状态。
2.1功能模块设计
根据需求分析可知,系统功能模块共分为四大部分,即门禁系统、温湿度系统、滴灌系统、照明系统。
门禁系统实现的功能是持卡人刷卡,产生持卡人的卡号,从事先设定好的数据库中查询是否有该卡号,如果有说明该用户为合法用户,门禁打开,并显示持卡人卡号、姓名、卡的类型,否则门禁继续保持关闭。
温湿度系统显示室内当前温度和湿度。当设定一个温度值后,空调工作,根据设定温度调整室内温度,直到室内当前温度达到设定值;当设定湿度值后,室内湿度就会根据所设定的湿度进行调整,直到室内当前湿度达到设定值。
滴灌系统显示当前的土壤湿度。当设定土壤湿度后,滴灌系统工作,调整湿度直到当前湿度为设定的土壤湿度。
在照明系统中,显示室内当前光强度。窗帘和电灯的状态受控于光照强度的大小。
智能家居云计算平台实现的功能主要是能够将产生的传感信息集中交给服务器处理,用户只需将传感器采集来的传感信息传输给服务器即可。服务器为计算机集群,这里使用三台电脑进行模拟。三台电脑对信息进行分布式并行处理,并根据处理结果对底层设备发出指令,以达到智能控制的效果。同时还要将各种传感数据和底层设备的状态写入数据库.
2.2逻辑结构设计
(1)门禁系统。
门禁状态一开始为关闭。当持卡人来刷卡时,获得持卡人卡号,查询数据库,判断卡的id是否合法,如果id不合法,则门禁保持关闭状态。如果合法则门禁打开,并且显示持卡人的姓名和性别。
(2)温湿度系统。
系统启动时首先要对温度进行判断。当前温度低于下限值,空调启动制热;当前温度高于上限值,空调启动制冷;当室内当前温度调整到舒适范围时空调自动关闭。系统同时显示室内当前湿度,通过“设定湿度冶按钮可以设置室内湿度,当前湿度会慢慢调整到所设置的湿度。
(3)室内滴灌系统。
滴灌系统的状态主要受控于土壤湿度。这里土壤湿度依然采用相对湿度。
系统开始运行时滴灌处于关闭状态,然后判断土壤湿度是否小于0.15,如果小于0.15,滴灌打开,喷水,土壤湿度开始上升,当土壤湿度达到预先设定的上限值时(0.4),滴灌自动关闭。滴灌关闭后由于水分的蒸发,土壤湿度会逐渐减少。系统每隔1s对土壤湿度进行一次判断,如果土壤湿度少于0.15,则滴灌再次打开。如此反复。当然,土壤湿度的上限值也可以通过“设定土湿冶按钮进行设定。
(4)照明系统。
照明系统主要由窗帘和电灯两个部分组成。窗帘和电灯的状态会根据光照强度的大小以及当前时间自动改变。根据文献[1]将客厅照明的最低照明度定为临界值,即150lux。
(5)智能家居云平台。
整个云平台采用五台电脑进行模拟,第一台电脑作为传感器和底层设备的模拟,用于产生传感信息。第二台电脑作为连接底层设备和服务器的网关,剩下三台电脑构成服务器集群,作为云处理中心,并与数据库相连,对传感信息进行分布式并行处理。服务器与客户端之间的通信使用socket。
3平台仿真
3.1门禁系统测试
运行程序后,门禁处于关闭状态。单击“生成id冶按钮,会产生当前持卡人卡的id号。然后单击“刷卡搜索数据库中已存在的合法id号,合法来访者,门禁打开,并显示持卡人的姓名和性别。门禁打开5s后再次关上。如果id号不存在,则门禁继续保持关闭状态,如图4所示。
3.2温湿度系统测试
运行程序后显示当前温度、湿度,以及默认的下限温度(18益)和上限温度(23益)。系统将当前温度与下限温度和上限温度进行比较,如果当前温度在人体舒适度范围18益~23益内,则空调继续保持关闭状态。当前室内温度低于下限温度时,空调打开,处于制热状态,直到当前室内温度达到舒适度的下限温度。当前室内温度高于上限温度时,空调打开,处于制冷状态,直到当前室内温度达到舒适度的上限温度。温度的上下限值可以通过设置按钮进行设定。