软件开发与应用信息与电脑China Computer & Communication2019年第5期基于Arduino的智能家居环境远程监控系统设计吕新远 夏银飞 尹 盛 沈一垚 戴国勇（浙江树人大学 信息科技学院，浙江 杭州 310014）摘 要：智能家居是当今社会信息化发展的重要组成部分。为了打造更舒适安全的家居环境，解决普通智能家居功能集成度低的问题，笔者基于Arduino设计了一个家居环境监控系统，此系统通过各类传感器采集环境信息，能实现室内温湿度等环境调节、实时监控等多种功能。该系统可监测家居环境，并控制智能家电的工作，提高家居环境的安全系数，并满足节能便利的生活需求。关键词：智能家居；温湿度调节；远程实时监控中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2019）05-078-03Design of an Arduino-Based Remote Monitoring System for Smart HomeLv Xinyuan, Xia Yinfei, Yin Sheng, Shen Yiyao, Dai GuoyongAbstract: (College of Information Science and Technology, Zhejiang Shuren University, Hangzhou Zhejiang 310014, China)more comfortable and safe home environment and solve the problem of low integration of common smart home functions, the author Smart home is an important part of the development of information technology in today's society. In order to create a designs a home environment monitoring system based on Arduino. This system collects environmental information through various sensors, and can realize many functions such as indoor temperature and humidity adjustment, real-time monitoring and so on. The environment, and meet the needs of energy-saving and convenient life.system can monitor the home environment, control the work of intelligent household appliances, improve the safety factor of the home Key words: smart home; temperature and humidity adjustment; remote real time monitoring０ 引言网智能家居的应用范围和发展水平都相对先进，对于部分国家居智能化是现代化生活中的重要一环，在新时代的发家或者地区，智能家居已成为人们生活的必需品之一[1]。虽展中，智能家居决定着日常生活的便捷程度，而家居智能化然智能家居在我国已有十多年的发展历史[2]，但是由于智能程度往往受制于很多方面。智能家居系统通过先进的计算机家居本身耗费的资金过多，并非一般家庭所能承受，要从多技术、网络通信技术融合了个人的需求，达到为人们服务的个方面来巩固智能家具的框架结构，确保其能符合大众的需目的。好的智能家居系统有利于人们便捷舒适现代化生活的求，能在未来进行全面普及[3]。实现。能否开发出廉价实用且可普及的智能家居系统，对人近年来，随着国家推动信息化，智能化城市发展的进程，们拥有更加美好的生活是至关重要的。本文基于Arduino平人们生活水平的大大提高，人们更向往一种智能化的家居生台运用远程监控技术，设计并实现智能家居温湿度远程监控活。在物联网技术的发展下，智能家居应运而生。同时，传系统。使用智能家居控制程序，构建主控系统，实现家居环感网络、通信等新技术[4]的快速发展为智能家居的发展提供境信息远程监控，并向家居主人做出反馈，并可通过远程控了基础。越来越多的学者和技术人员开始围绕智能家居这一制智能家电工作，调节到更舒适的家居环境。主题开展研发工作，相关的应用研究主要分为移动端和PC端两类。１ 智能家居相关研究现状在移动端应用研发方面，卞祥[6]设计了一个基于TLink物联网智能家居最早出现在发达国家，在发达国家物联的温湿度监测系统。该系统利用温湿度传感器来收集数据，基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201711842013）。作者简介：吕新远(1997—)，男，安徽阜阳人，本科在读。研究方向：计算机科学与技术。— ７８ —信息与电脑2019年第5期China Computer & Communication软件开发与应用用TLink平台分析存储数据。用户关注微信公众号后，可远受控单元程实时查看家居环境的温湿度，并进行趋势预测，进而对环相应控制指令境数据设置合理的触发报警值。孙会民[7]基于ZigBee技术采集的信息部分信息设计了智能家居监控系统以CC2530处理器为核心，在移动感应单元控制终端云服务处理结果返回终端实时显示住宅内环境变化并进行远程控制，实现住宅内图２ 系统的数据流向方式电器开关、环境监测等方面的全面控制。郭斌[8]等人通过智能电视遥控器转发红外码来实现控制家中的所有红外设备。３ 软件系统的实现文献[9]设计了一个基于GSM的智能家居语音控制系统，在当用户在该平台上注册之后，可修改用户名等个人信息，设计上采用安卓手机的语音识别功能，大大提高了智能家居之后可用已注册账户进行登录。进入平台的主界面后，用户的可操作性。可根据自己的情况选择需要的模式，对家里所有的家居电器在PC端应用研发方面，邓昀等人[4]设计的智能家居远进行控制。软件系统功能如图3所示。程无线监控系统实现了用户远程登录模式连接到智能家居主主界面机，通过ZigBee和WiFi无线网络实现对家居环境和家电信息工作状态的实时查询和远程监控。吴岳忠等人[10]设计了一个物联网架构下的家居室内环境在线监控系统，通过基于ZigBee的无线传感器网络对室内环境进行监控。文献[11]基回离全省自于Raspberry Pi设计了智能家居系统，采用ZigBee技术实现家家开电定模模模模义监控终端与控制器之间的通信。文献[12]基于树莓派设计分式式式式模式析了一个智能家居远程监控系统，详细介绍了树莓派及其开图３ 软件功能发环境的配置和使用。回家模式：可通过手机端查看家中的环境参数，并打开２ 系统整体结构设计家里的指定电器，如温度过高时可通过手机打开空调、检测本系统的总体设计采用开源硬件Arduino UNO R3开到家中空气较差时，可通过手机打开空气净化器等。发板控制器作为系统控制的核心，配合W5200以太网控制离家模式：离家模式下，家里的电器会关闭。首先查看器模块和DHT22温湿度传感器模块实现整个硬件系统的搭电器开关状态，如当主人离家时，灯泡处于打开状态，则通建。该部分硬件系统可实现监测节点从DHT22传感器中读过继电器模拟关闭；红外感应打开安防系统用来防范小偷；取当前环境温湿度的数据，整个硬件系统将读取的数据发送通过烟雾感应系统和温度感应系统打开以预防火灾。至TLink平台，TLink平台作为服务器端将监测节点传感器全开模式：全开模式下，打开家中所有的电器。所采集到的数据进行分析处理和存储，实现对温度、湿度、省电模式：在省电模式下，通过监测家中的温度、湿度空气质量远程实时监测，使用户完全掌握家中温湿度空气等环境参数，自适应关闭不必要的电器开关，如通过温湿度质量的变化情况。最终通过终端PC或移动设备，实现访问采集发现家中温度过高，只控制与温度降低相关电器的工作，Internet上的家庭网关，然后与家庭网络构建联系，进而通过而家中其他电器不进行工作。控制家庭控制器，实现对连接软件和室内的环境情况的实时自定义模式：视频监控模块，通过视频监控模块可记录对接。系统结构示意图如图1所示。视频，如不在家时，通过调用视频可知道家中情况。用户通过手机（如图4-图6所示）查看实时数据，图中可看到温度（以摄氏度为单位），光照情况（以勒克司度为单位），湿度（以百分比为单位）；此外，可通过预设的工作模式调控智能家电工作状态，从而获得更舒适的家居环境。图１ 系统结构系统主要由控制终端、感应单元、受控单元三个部分组成。控制终端为开源硬件Arduino UNO R3开发板；感应单元由温湿度传感器、烟雾传感器、摄像头等组成；受控单元包括空调、空气净化器、灯泡等各种家用电器。感应单元将传感器采集的信息数据传递上传至云端，云端对信息进行处理后，将结果进行分析处理和存储。根据处理后的结果，Arduino UNO R3开发板发出相应控制指令到各种家具器件及继电器（受控单元），控制相连的空调、净化器、灯泡等各种家具器件。系统整体的数据流向方式如图2所示。图４ 手机端界面１ 图５ 手机端界面２ 图６ 手机端温度变化— ７９ —软件开发与应用信息与电脑China Computer & Communication2019年第5期４ 结 语[4]邓昀,李朝庆,程小辉.基于物联网的智能家居远程无线本文介绍了一个既能满足用户创意需求，又能提高用户监控系统设计[J].计算机应用,2017, 37(1):159-165.生活水平的多传感器融合的家居环境监控系统，以温湿度传[6]卞祥,王惠姣.基于TLink平台的温湿度监测系统[J].物联感器、烟雾传感器等作为感应单元，通过Arduino UNO R3网技术,2015,5(11):12-13.开发板远程控制家里的所有智能电器，可实现远程监测与调[7]孙会民.基于物联网ZigBee技术的智能家居监控系统[J].控家居环境。用户不管是外出还是在室内都可轻松控制家电软件导刊,2016,15(9):97-99.的工作，使生活更加便利，具有广阔的发展前景。[8]郭斌,林敏强,赖东林.基于Android 电视的云智控智能家居系统设计[J].电视技术,2016,40(11):47-49.参考文献[9]杨叶芬,叶成景.基于GSM的智能家居语音控制系统[J].[1]徐卓亚,胡帅,王丹,等.物联网背景下智能家居的发展前计算机系统应用,2017,26(2):68-72.景[J].新西部,2017(31):64-66.[10]吴岳忠,汪涛,周训志,等.基于物联网的家居室内环境[2]Wang G W,Sheng-Li L U.Smart Home Gateway Based on 在线监控系统研究[J].微型机与应用,2014(14):60-63.ZigBee Technology[J].International Journal of Plant Engineering & [11]殷贤华,刘明缘,王宁.基于Raspberry Pi的智能家居系Management,2015,20(4):240-249.统设计[J].现代电子技术,2016,39(12):161-164.[3]孙忠利.谈中国智能家居的现状及发展趋势[J].中国新通[12]王梁栋.基于树莓派的智能家居温度远程监控系统的设信,2017(10):361.计[J].信息通信,2018,185(5):70-71.（上接第77页）的发展，也可创新整个桥梁施工管理的模式，实现制造业在施工模拟应用中，BIM模型和云计算分别扮演了不同的升级换代。的角色作用，分析如下。第一，BIM统一模型的存在，使得设计软件、施工软参考文献件、管理软件等各类软件之间能基于同一个数据进行解析与[1]胡杰.BIM技术在桥梁施工设计中的应用探索[J].铁路技调用，使所有软件具备成为一个有机整体的可能性。术创新,2014,(2):63-67.第二，通过云计算，打造虚拟化、服务化的先进信息平台，[2]李红学,郭红领,高岩,等.基于BIM的桥梁工程设计与集约化各类硬件资源、软件资源、数据资源以及应用资源的施工优化研究[J].工程管理学报,2012,26(6):48-52.使用，提高系统资源的利用率。同时，各类软件、用户在统一的平台上进行交互，方便主体之间的共享与互操作。最终[3]吴露方.基于BIM的桥梁全生命周期管理研究初探[J].在BIM模型的支持下，构建了一个科学流畅的管理体系。土木建筑工程信息技术,2013,5(6):17-21.[4]徐萍飞,熊峰,夏伟杰,等.基于BIM的桥梁信息集成管４ 结 语理系统研究[J].施工技术,2016,45(12):119-123.BIM能改变桥梁施工管理落后的思维模式和工具支[5]曹成,钟建国,严达,等.BIM云协同平台在工程项目的撑，云计算提供了以软件即服务为代表的体系性信息系统五大应用[J].工程质量,2016,34(4):81-85.服务，在有效降低成本的同时又能极大提高协同工作效能。[6]陈曦.基于云计算的BIM系统研究[J].船舶职业教可以预见，BIM与云计算的结合，不仅能推动BIM本身育,2016,4(1):37-40.— ８０ —