文档介绍：基于物联网的智能宿舍系统
摘要:基于现代物联网概念,针对高校的学生公寓,这里搭建了一套智能宿舍系统,以便学校学生宿舍里的学生和管理人员享受到现代智能家居带来的方便与便捷。系统以网页形式面向两类用户群,用树莓派作为系统服务器,还包括有一系列相关的配套设备,包括改装过后的宿舍门锁,单独设计的配套空调遥控器,温度烟雾传感器,还有遥控插线板等。
关键词:智能宿舍系统;物联网;单片机;433M;树莓派
1 系统的目的及意义
近年来,学生宿舍一直不够智能化,无法实现对宿舍的实时监管。为了使同学的生活更加的便利,方便楼管精准的维护宿舍的安全,我们开发了一套宿舍智能管理系统,对宿舍内的基本设备如插座和门锁进行了加装433M无线遥控开关的改造,同时研制了湿度烟雾显示报警器,通过手机或电脑平台进行操作,可达到远程控制门锁开关,电灯,空调开关以及对宿舍环境监控的目的。实现宿舍、管理人员、居住人员信息间的交流,达到智能宿舍系统关系的目标。
2 总体设计
智能宿舍系统主要基于物联网技术,采用ARM嵌入式系统与51单片机,利用无线传感器技术、信号处理与通信技术??现系统的整体构架。将宿舍的基本电器配置与互联网相连接,进行信息交换和通讯来对用电器的进行智能监控和管理,实现自动开关宿舍门、对插座上的用电器进行控制、并监测宿舍环境等等功能,从而完成对宿舍的智能化管理。
物联网技术的实现依靠三层架构,感知层,网络层和应用层。感知层的主要功能是感知信息,在这个层面上包含了各种硬件设备,如加装了单片机STC15W408AS和433M模块的门锁,插座,温度烟雾显示报警器等设备,采用无线通信、传感器控制等技术,搭建中继网络节点连接各个感知层与网络层,将用电器接收到的信息传给网络层。网络层的基础设施包括互联网和手机端,应用了网络融合、网络传送及无线通讯技术将信息传给应用层。用蓝牙和433M通信模块构成通信节点使手机控制端嵌入楼内通信网络,依靠树莓派搭建服务器实现宿舍内部网络和外部网络的连接和数据交换。应用层则通过数据存储,数据处理等技术对数据进行汇总,分析,处理和呈现。该部分包含客户端的Android应用APP程序和楼管管理端的网页两部分。
感知层的实现
感知层包含了多种设备,核心技术是在宿舍各种用电器上加装了单片机STC15W408AS和433M模块以感知信息。STC15W408AS单片机是最新一代51集成电路芯片,具有体积小、抗干扰能力强、功能强大等特点。433M通信模块无线通信频段434MHz-437MHz,采用声表谐振器SAW稳频,频率稳定度极高,适合多发一收无线遥控及数据传输系统,在宿舍楼中穿墙能力较强,并且性价比高。二者构成了最小系统。在这个层面上改装的门锁,插座,温度烟雾报警器等设备,采用无线通信、传感器控制等技术,构成组成各种感知层设备,将用电器接收到的信息传给网络层。
网络层的实现
网络层应用了网络融合、网络传送及无线通讯技术将信息传给应用层。用蓝牙和433M通信模块构成通信节点使手机控制端嵌入楼内通信网络;用STC15W408AS和433M通信模块搭建中继网络节点连接各个感知层部分;依靠树莓派搭建服务器实现宿舍内部网络和外部网络的连接和数据交换。
整个智能宿舍系统的网络层部分主要分三部分实现:设备~组网(中继)~