1、基于LabVIEW的智能家居系統設計與實現段海龍,李靜,任淑艷 （天津市信息傳感與智能控制重點實驗室，天津職業技術師范大學，中國，天津， 300222）摘要：為了創造一個舒適的家居環境，本文以LabVIEW為開發平臺，采用無線傳感網絡技術，實現對溫度、濕度和氣體濃度等家居環境信號的采集和處理，并且實現對家用電器的監控，如空調，電視、電燈、門窗等。可以通過網絡進行發布，實現遠程監控。關鍵詞：LabVIEW；智能家居；無線傳感網絡中圖分類號：TM930.12 文獻標識碼：ADesign and implementation of Intelligent Home SystemBased onLab

2、VIEWDuan Hai_Long, Li Jing ,Ren Shu_yan(Keylaboratory of Information Sensing&Intelligent Control, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin, 300222, China)Abstract: In order to create a comfortable home environment, in the paper, Using wireless sensor network technology, LabVIEW is

3、 identified as the development platform for realizing the data acquisition and processing of the temperature, humidity , gas concentration and household environment signal etc, for realizing the monitoring of household appliances, such as air conditioning, television, lights, door and so on, for rea

4、lizing the remote monitoring based on the remote panel technology.Key words: LabVIEW; Intelligent Home; Wireless Sensor Network作者簡介：段海龍(1977- )，男，山西太谷人，講師，工程師，碩士，現主要從事無線傳感器網絡，嵌入式系統及仿真技術的研究。通信地址：天津市河西區大沽南路1310號郵編：300222 李靜（1977-），女，黑龍江人，講師，碩士，主要從事虛擬儀器的研究與開發。任淑艷（1980-），女，黑龍江人，講師，博士，主要從事光學測量和測控技術的研究與開發

5、。項目支持：天津市高校科技發展基金項目(20100711) 天津職業技術師范大學校級項目（KJ10-01）0 引言隨著社會經濟水平的發展，現在人們的生活追求個性化，自動化，追求快節奏，追求充滿樂趣的生活方式，家居要求的檔次越來越高，生活家居要求一種人性化，智能化。同時電子技術，計算機網絡與通信技術不斷地應用到智能家居中，本文以家用PC為平臺，采用LabVIEW軟件及無線傳感網絡，設計了一套智能家居系統。1系統總體結構設計 本設計采用了集中控制的方式來實現家居信息的匯總和控制。系統框圖如圖1所示，主要由兩部分組成，一部分是上位PC機部分，放置于具有網絡接口的房間，完成全部家居信息的匯集和相應的控

6、制；一部分是下位無線網絡部分，放置于各個房間，采集相應房間的信息并完成與主節點的通信。采用這種控制方式一是考慮到現在家用PC和網絡接口已經十分普及，在此平臺上開發可以降低成本并加快開發進度，二是考慮到無線傳感網絡可以節省布線的開支，并可以靈活迅速地組網，并且開發的硬件平臺具有普適性。圖1：系統框圖家庭智能化就是通過家居智能管理系統的設施來實現家庭安全、舒適、信息交互與通信的能力。它主要由如下三個方面組成。（1）家庭安全防范（HS）；（2）家庭設備自動化（HA）；（3）家庭通訊（HC）；1.1家庭安全防范（HS）本設計采用的安防方式有：1）陌生人報警。通過圖像模塊預先拍照登記的方式識別家庭成員及

7、熟人，當發現陌生人時，發出報警，并拍照保存該陌生人的圖像。2)敏感聲音報警。通過聲音模塊實時采集聲音信息，采用特征聲音識別技術增強對門鎖開啟、玻璃破碎等聲音的敏感性。當檢測出有敏感聲音，立即發出報警聲并存儲發出警報的時間及類型。3）溫濕度報警，煤氣報警。通過無線從節點實時采集房間的溫濕度信息及氣體濃度信息，超出設定的限度，發出報警并存儲。4）門磁系統，紅外幕簾等安防裝置的狀態監測與設置。1.2家庭設備自動化（HA）本設計通過集中控制的方式，把家庭的燈光系統、各個電器的狀態進行監控。可以實時地對家中各處的燈光系統進行監視，并允許設置。可以實時地控制各種電器，如定時開關窗簾，定時開關熱水器空調，控

8、制電視，音響設備等，做到對家庭不留死角的全方位監控。1.3家庭通訊（HC）本設計采用Internet的方式，可以實現在遠端實時監控家里的情況。可以使用戶在任何具有網絡連接的地方對自己家居情況進行網上監控，真正做到智能家居的自動化，使生活充滿樂趣。2 系統各功能模塊的實現本設計采用LabVIEW7.0作為開發語言，對整個系統進行集成。LabVIEW是美國NI公司利用虛擬儀器技術開發的面向測控領域的軟件開發平臺，它采用圖形化的編程形式，極大地方便了非軟件專業的工程師快速編制程序，大大提高工作效率。無線傳感網絡采用以AVR單片機ATMEGA16控制無線傳輸芯片NRF24L01的方式來實現。2.1 P

9、C機部分1 圖像模塊2 這里采用了NI的NI VISION Development Module7.0模塊。由于在該模塊中未提供USB攝像頭采集模塊，所以在這里采用的是ctiveX控件技術。在程序中嵌入ezVidC60.ocx控件采集常用的USB攝像頭圖像數據，并調用該控件的saveDIB屬性節點，拍攝照片，再利用VISION的其它控件進行相關圖像的處理。人臉識別技術是基于Luxand提供的FaceSDK，采用VC6.0編制了相關的DLL文件，并在LabVIEW調用該DLL以獲取人臉識別結果。 聲音模塊聲音采集部分使用LabVIEW提供的聲卡操作函數工具：函數>>圖形與聲音>

10、>聲音模塊。首先對聲卡參數（采樣頻率、采樣位數、緩沖區）進行設置，接著對采集到的聲音數據利用一些數據處理模塊進行處理。 存儲模塊存儲模塊主要采用LabVIEW的文件I/O模塊，對發生異常時的報警時間和類型及相關的數據進行存儲，以備后續的檢查處理。 網絡模塊 網絡模塊采用LavVIEW提供的遠程面板技術，通過網絡來訪問遠程的VI，實現客戶端遠程訪問本機VI，即使客戶端沒有安裝LabVIEW，或是沒有硬件資源，也可以運行本機上的VI。本機上VI的前面板對于客戶端來說，就像是Web頁上嵌入的圖像。 串口通信模塊 串口通信是基于LabVIEW的功能模板>>Instrument I/O

11、子模板>>Serial子模板的相應模塊來實現的，它可以完成串口設置，串口讀寫，檢測串口緩存、中斷等功能。2.2 無線網絡部分3 4無線網絡的設計采用基于ATMEGA16控制NRF24L01來實現。ATMEGA16是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。NRF24L01是先進的單片射頻收發芯片，工作于2.42.5 GHz ISM頻段，有多達125個頻道可供選擇，可通過SPI寫入數據，數據傳輸率最快可達2 Mbs，并且有自動應答和自動再發射功能5。傳感器部分采用DS18B20溫度傳感器，HS1101濕度傳感器，TP-1.1A甲烷傳感器進行相關數據的采集。執行器部分

12、主要是以控制繼電器的方式來實現的。 無線主節點 主節點的任務是接收上位機的命令，并開啟無線信道，按照命令與從節點進行通信，采集相應從節點上傳的數據并回傳上位機或傳輸命令到從節點。其流程圖如圖2所示。圖2：主節點流程圖 無線從節點 從節點的任務是接收主節點發來的命令，并依據命令進行相應的操作，完成溫濕度，氣體濃度的采集并回傳給主節點，或發送接收到的相應命令給執行機構。3 系統集成 整個系統集成如圖3所示。登錄界面是為了保證系統的安全，它提供了用戶名、密碼、驗證碼的輸入，只有正確輸入才能登錄到系統的工作界面。系統工作界面是整個系統的核心，完成上述各個功能塊。在家用電器遠程監控里，設計了監視和控制兩方面的功能。圖3：工作界面4 結束語整個系統已經開發完成，并且可以順利運行。整個系統較好地完成了一個智能家居應該有的功能，優點主要體現在無線傳感網絡的應用，遠程控制技術的應用，多媒體技術的應用。但目前該系統還存在一些問題，系統的穩定性還不是很強，并且在軟件中還有許多可以優化的地方。這些不足會在后續工作中不斷完善。參考文獻：1 楊樂平，李海濤，肖相生等.LabVIEW程序設計與應用M.北京：電子工業出版社，20012 姚金杰. 基于L