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基于物联网的智能安全和家庭自动化系统
Ravi Kishore Kodali，Vishal Jain，Suvadeep Bose和Lakshmi Boppana国家技术研究所电子与通信部，瓦朗加尔
摘要 - 物联网（IoT）概念化了通过因特网远程连接和监控现实世界对象（物）的想法[1]。在我们的房子里，这个概念可以恰当地融入其中，使其更加智能，安全和自动化。该物联网项目的重点是建立一个智能无线家庭安全系统，在任何非法侵入的情况下通过互联网向所有者发送警报，并可选择发出警报。此外，通过使用同一组传感器，也可以将其用于家庭自动化。通过在相似类型的现有系统上优选该系统而获得的优势是，用户可以在他的电话上从任何距离接收由wifi连接的微控制器管理系统发送的警报和状态，而不管他的移动电话是否连接到互联网 。目前原型中使用的微控制器是TI-CC3200 Launchpad板，它带有一个嵌入式微控制器和一个板载Wi-Fi保护，利用它可以控制和管理家中的所有电器。
关键词 - 物联网，TI Wi-Fi CC3200 Launchpad，互联网。
I.引言
无线家庭安全和家庭自动化是本项目的两个方面。如果在主人家门口附近检测到任何人的移动，当前建造的系统原型会使用互联网通过语音呼叫向主人发出警报，，并且可选地根据用户的判断来发出警报。系统还内置了在紧急情况下向相关安全人员发送警报信息的规定。另一方面，如果业主发现进入其房屋的人不是入侵者，而是其未预料到的客人，则用户/业主可以作出安排，如打开门，打开房屋内的各种电器，这些电器也由微控制器连接和控制，以欢迎他的客人。当用户自己进入房间时，也可以这样做，并且通过该系统，他可以从他的家门口做出安排，这样一旦他进入他的房子，他就可以使自己完全舒适，而无需手动打开电器。或者他最喜欢的电视频道。因此，使用同一组传感器，可以在互补的基础上解决家庭安全和家庭自动化的双重问题。
用户可以从任何地方访问物联网系统的警报和状态，即使在互联网连接可能不容易获得的情况下也是如此（因为移动语音不需要连接到互联网，只需要能够访问Wi-Fi ）。
市场上现有的红外线（IR）或蓝牙遥控器一般是电器特定的，并且不能互换使用。通过蓝牙连接智能手机的蓝牙连接的电器无法从远程位置进行管理[2]。因此，诸如能够在返回家中时打开空调的功能不能用这样的系统来完成。相比之下，这项工作为无线家庭自动化和家庭安全系统提供了一种经济有效且简单的解决方案[3] [4]。在该项目中，试图克服当前家庭安全/监视系统在离家时向用户提供有关情况的信息所面临的困难。本文的后续章节安排如下：第二部分提供了拟议系统与现有解决方案之间的比较分析，其中列出了拟议系统优于现有系统的好处。第III部分说明了系统是如何实施的，而第IV和第V部分详细介绍了系统中各个组件的工作和整体功能。第六部分介绍了与系统工作有关的流程图。第七部分讨论了可以进行的一些进一步的修改，以提高当前原型的灵活性和用户友好性。
II. 优点
bull;这种低成本系统具有最低要求，可以兼顾家庭安全和家庭自动化
bull;此家庭安全系统不使用任何智能手机应用程序或任何类型的用户界面而是使用手机键盘上的数字，该系统独立于平台，因此可以从具有不同操作系统的各种手机访问。
bull;为了操作家庭安全系统，用户不需要在他的手机上连接数据。系统运行时，启动板连接到家庭/办公室的wifi。
bull;可选的智能手机应用程序负责用户可能还希望在没有触发传感器的情况下控制他的家用电器。
bull;为了操作家庭安全系统，用户不需要在他的电话上连接数据。系统运行ne，启动板连接到家里的wi。
bull;可选的智能手机应用程序负责用户可能还希望在没有触发传感器的情况下控制他的家用电器[5]。
bull;由于启动板仅向Web API中的特定号码发送语音呼叫，因此无需担心安全性泄漏，因为任何其他未经身份验证的用户都无法访问该系统。这反过来又增加了安全系统的优点。
bull;在系统中使用支持Wi-Fi的启动板，可以从地球的任何部分控制系统，这与蓝牙控制或红外遥控的现有家庭自动化解决方案相反，而且手机中没有任何网络连接。
bull;由于可以为家庭自动化和安全系统部署同一组运动传感器，因此系统简单且便宜。
bull;该系统不需要用户手动触发警报，但仍然为用户提供分析情况的优势，然后通过手机远程触发安全警报。这个想法克服了许多现有家庭安全系统中的常见故障，由于系统无法判断不应该触发警报的特殊情况，因此触发安全警报会导致不必要的尴尬。
III. 实现方案
A.所需设备
1）TI CC3200 LaunchPad
2）AccessibleWi fi
3）Pir运动检测器传感器
4）报警
5）用于连接家用电器，机电控制门或窗的继电器
6）用于接收语音呼叫的移动电话
7）Energia（软件）
B. TI CC3200 Launchpad
TI CC3200 Launchpad包括ApplicationsMicrocontroller，Wi-Fi网络处理器和电源管理子系统。它使用80 MHz的ARM Cortex M4核心处理器。 它有嵌入式内存，包括RAM（256 KB）。 专用的ARM微控制器还有一个网络处理子系统。 其功能包括：
bull;使用FTDI USB驱动器的USB接口
bull;电路板通过USB为LaunchPad和外部BoosterPack供电
bull;由2节AA电池供电bull;独立开发平台提供传感器，LED和按钮等功能
bull;板载天线和U.FL连接器 可以使用电容器重新选择.
bull;它支持4线JTAG和2线SWD
bull;GNU调试器（GDB）支持Open On Chip调试器（OpenOCD）
bull;两个20引脚连接器可兼容增加功能的BoosterPack
bull;使用SimpleLink Programmer通过USB更新闪存
可以通过USB电缆上的ENERGIA IDE对该板进行编程。电路板使用的可访问Wi-Fi应该是无代理的，可以是WPA或WEP类型。
- 配置
运动传感器连接到德州仪器电路板的数字输入输出引脚。 电路板由外接12V电池或12V适配器供电。家用电器通过继电器连接到主电源，继电器又连接到电路板的另一个数字引脚。 该板被编程为可以访问本地Wi-Fi。 应启用手机的语音通话功能。
图一 TI CC3200 Launchpad 开发板
IV.PIR运动传感器的工作原理
人类每天散发出波长约为9-10微米的热能。热释电或被动红外传感器（PIR）[6]，[7]是一种电子装置，设计用于在接近人类时检测该红外波长。为了有更宽的探测范围，使用了一个简单的透镜。传感器也可以通过设置更高的灵敏度阈值或确保房间的气流不聚焦来校准，以免忽略家庭宠物。
V. 应用场景
可以用于以下两种方式：
1）作为智能安全系统
- 作为智能家居自动化系统
- 作为智能安全系统
PIR运动传感器安装在建筑物的入口处。如上所述，这些传感器可以检测人类的运动。检测到它们存在的该信号成为微控制器的输入触发器。所有者可能会或可能不会出现在该大楼内，他将在他的移动电话上收到一个语音电话（其号码已在该程序中预先确定），说明“房屋内有入侵者”。要打开房间的灯光和警报以便警告入侵者，所有者可以从他的移动键盘上按“1”。此外，如果业主发现他的建筑物不安全，他可以向警察局的有关当局发送短信[8];阐述他的情况。模块将关闭警报并在固定的时间延迟后点亮。一旦模块检测到任何意外动作，将立即再次触发呼叫，并且所有者将再次接收呼叫并继续进行此过程。（为确保其他入口安全，那些地方也应安装运动传感器，并由一个微控制器控制）。
- 作为智能家居自动化系统
这个模块的应用可以通过一个例子来解释。假设主人在家里等客人，但他不在。现在，当客人到达他家时，主人会接到一个视频电话。但是现在用户可以按1以外的数字（例如3表示灯，4表示风扇，5表示交流等等），甚至可以禁用安全系统。类似地，如果用户或某人离开房屋，用户仍将接收视频呼叫，这次他可以关闭设备或通过按下再次启用安全系统，通过按下适当的数字识别他。由于设备通过继电器连接到主电源，因此可以使用微控制器轻松控制。
否
检测运动？
是
有无入侵者？
是
否
图二 流程图
VI. 应用
家庭自动化系统是独一无二的，因为它具有高度可扩展性，灵活性和高效性，并且其功能无限。 IOT（物联网）是下一个重要的事情，现在是我们采用这种系统的时候了。自动化面临的主要困难是高成本，刚性，可管理性差以及实现安全性方面的麻烦。通过利用Wi-Fi技术将其分布式传感器与家庭自动化服务器互连，所提出的框架具有很大的灵活性。另外还制作了一个Android应用程序，以便可以使用手机和平板电脑进行筛选和控制。 该项目的主要目标是设计和实现一个廉价的开源家庭自动化系统，该系统能够控制和自动化大多数家用电器。 Galileo和Wifi模块等先进技术已被用于自动化系统。使用Wifi的原因是因为现在大多数人都在日常使用它们并且对它感到满意。这里有两个灯泡，两个Wifi模块，仅用于模拟真实的房间环境。不是使用两个Wifi模块，而是可以通过将每个房间的设备连接到一个单独的房间来完成接口连接。用户可以通过使用提供的移动应用程序打开和关闭来控制它。并且可以根据用户的需求完全定制应用程序。
- 电流首先进入变压器，该变压器在AC（交流电）上工作。 然后它通过整流器，将整流器转换成直流电流。
- 两个Wifi模块和两个微控制器复制了两个不同房间的真实场景。 在完成此操作之后，它将被提供给控制或放大电流的继电器。
- 使用ESP8266创建Web服务器以收集数据，分析数据并存储数据。
- 我们可以通过在连接到系统时输入Wifi模块的IP地址来控制设备。 一旦打开，服务器将向Wifi模块发出命令，该模块将提示微控制器并在其关闭时发生相同的操作。
- 模式可以是1.仅访问点（AP），2.蓝牙或3.两者均有。
- 操作流程是，Wifi-gt; 微处理器-gt; 准备 - gt; 下载。
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资料编号：[2092]
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