基于物联网概念的家庭节能系统

成操作。

3.1.4室内照明设备亮度控制

在灯光设计上，要测算好面积和灯具照明强度，更需要注重节能和环保。屋内的灯光应尽量柔和，避免过亮或过暗两个极端。室内照明也不要盲目追求亮度，应该以每平方米6瓦为标准，否则容易产生刺眼的眩光，损伤视力。

通过光照传感器来检测当前室内的亮度是否在对人眼比较舒适的状况，如果不再这个范围内的话，则通过节点进行调控，可以选用TSL2550传感器配合可控硅使用，当然在实现该功能的时候，不能因为一点点的变化就去调控灯的亮度，要通过调研和测量对整个系统的阈值进行设定。

3.1.5窗帘的自动控制设计

现在大多数家庭中的窗帘都是手动操作，常常会因为大力的扯动而导致窗帘的损坏，同时在智能家居中，智能控制的概念越来越深入。此设计的应用场景：在进行设定睡觉时间之后，窗帘会根据使用者设置的时间自动的关闭窗帘，并且在每天的早晨自动将窗帘打开，同时也达到了"闹钟"的效果；并且在周末使用者想睡个懒觉的话，只需设置一些就可以达到周末的特殊设置。同时，为达到节能的目的，可以采用室外的太阳能电池对节点进行供电。

3.2.硬件平台选用及资源配置

在本次设计中选用的硬件平台主要是大赛提供的三个平台之一，在无线模块上，方案是选择ATMEL公司的射频芯片和AVR单片机组成的无线收发模块，也选择了ATMEL公司的带有AVR内核的无线芯片，但是在无线模块的设计上，没有把握达到要求的传输距离和精度；方案二：选择ATMEL公司的ZigBit的无线模块；方案三：选择Jennic公司的无线模块，这个主要是因为在这个模块上具有很长时间的开发经验，在前面几种不行的情况下，使用这种方案来实现本次设计。

Atmel公司提供的硬件平台EV1105上面有着丰富的硬件资源：例如10/100M以太网接口，高保真的音频接口，2寸的QVG液晶显示器、五向触摸按键以及无线端口，这些为实现网络终端设备提供了很大的帮助。

图7：硬件开发平台

3.3.系统软件架构

软件系统主要是基于IEEE 802.15.4的无线传感器网络协议，并且在此基础上对智能插头、空调的分布式检测以及灯光亮度的调控，并且充分利用这些Node进行一些功能上的扩展（窗帘的控制等）。

3.4.系统软件流程

系统的软件方面主要分为两个部分：

智能电源插头软件设计：

图8：智能电器插头

普通节点的设计：在这个节点中主要是分布一些传感器，包括在空调分布式温湿度测量温湿度传感器、灯光亮度调节的光照传感器以及窗帘的电机控制；

图9：节点主流程

从上面的流程图可以看出：Node的上电后，会去组建一个家庭内部的无线网络，各个Node加入到网络中之后，初始化各个传感器开始检测数据，因为一个传感器上会集成很多传感器，不需要每个传感器检测到数据之后就将数据上传到网络的终端设备，而是一个Node上面的所有传感器数据都检测完成之后，将数据打包上传到网络终端设备上，然后有网络终端设备进行数据的融合和做出调控的决策。

3.5.系统预计实现结果

实现空调的温湿度分布式采集，并且根据采集的数据进行调节空调的运行模式；

室内的空气质量检测和控制空调运行模式，例如吸烟导致的空气质量低下；

夏天或者冬天的用电高峰期，会由于供电不稳而导致空调不稳，这样可以根据电压电流值的变化设置阈值，给与用户提示；

实现空调用电量的计算和控制，实现绿色用电；同时可以根据当地的分时用电标准机型模式的调节；

分布式节点预留一些接口，这样可以更好的运用各个节点，例如：控制窗帘（每天按照定时时间开关窗帘）；

实现智能家具的网络控制，将物联网接入到Internet，并且可在网络上进行控制；

室外节点可以使用太阳能，这样可以达到节约电能的效果；

使用Zigbee、802.15.4等低功耗的无线传感器网络实现以上控制，或者尝试自己编写比较适合此次设计的协议架构；

在电视机、饮水机等家用电器中设计一个入网的插头；

在外出的时候，保证总闸的带点状态，但是由于加点配置的智能插头，可以保证各个电器与电源的断开，这个需要做返回；

3.6.系统实现效果图

图10：平面效果图

图11：系统分布结构框图

图12：预期节点爆炸图

图13：预期节点整体图