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基於arduino與微信小程序的智能窗戶與數據分析物聯網是通信網絡的延伸,使我們的社會更加自動化,更加便利,更加安全。我們秉持物聯網[1]的意義,設計開發基於arduino與微信小程序的智能窗戶及其數據分析系統,為消費者提供舒適安全、高品位且宜人的家庭生活空間;還由原來的被動靜止結構轉變為具有能動智慧的工具,提供全方位的信息交互功能,幫助家庭與外部保持信息交流暢通,優化人們的生活方式,幫助人們有效安排時間,增強家居生活的安全性,甚至為各種能源消費節約資金。推進智能家居的發展進程,為推進更加便捷的生活貢獻力量。
新冠疫情爆發催化人們對美好家居生活的嚮往,據消費者調研數據顯示,疫情後76%的消費者對居家生活的品質有了更高要求,智能家居的便捷性和無接觸的交互方式在後疫情時代優勢凸顯。在此背景下,消費者開始有意識地根據自身需求選擇合適的智能家居產品,力求提升生活質量與幸福感。預計2020年中國智能家居市場規模將達2,064億元,同比增長45.15%,至2023年市場規模將達5,176億元,行業發展空間巨大。由此,我們設計的智能窗戶及其數據分析系統順應時代發展潮流,迎合消費者需求。
技術方案
在進行市場調研後發現,當前智能家居市場中,智能窗戶所占比例極小,甚至有很多產品以智能為噱頭,實則僅為電力驅動。我們順應市場,開發基於arduino與微信小程序的智能窗戶及其數據分析系統,實現真正意義上的智能。
硬件
核心的兩個硬件是ESP8266和Arduino Uno開發板。ESP8266不斷向服務器發送當前窗戶狀態,服務器返回是否需要進行開窗或關窗的操作,ESP8266接收到指令後將設置引腳電平的高低,從而控制Uno板,再由Uno板控制42步進電機17HS4401運動,電機連接了滑台,滑台上的滑塊再帶動窗戶使其完成開關窗戶的操作。此外,在滑台的左右兩側放置了兩個Q89碰撞傳感器[2],判定是否開關完畢與當前窗戶的狀態。在有了基礎的裝置後,加入了有毒氣體探測儀MQ-2、溫濕度傳感器DHT-11、有源蜂鳴器與雨滴傳感器。實時監測室內環境;一旦監測到下雨或室內發生危險情況,窗戶能夠自動進行開關窗的操作。
軟件
自製了基於微信小程序的控制平台,不僅能夠遠程遙控開窗與關窗,還能知曉室內溫濕度、下雨、是否有有毒氣體等情況;控制平台還提供了智能模式,將根據溫濕度,與天氣情況等環境情況進行智能開關窗戶,此方法的實現是在背後建立了一套算法,能夠較為準確的判斷出行為。除了智能模式以外,平台還能夠進行數據統計,統計表基於u-chart組件,數據來源於硬件;服務器使用php與sql語句對上傳的數據進行分類並存儲到數據庫中。用戶能夠看到數據,了解每天室內通風環境、溫濕度情況,並可以有目的的對環境進行一些改善。
智能窗戶不但具備普通窗戶的擋風、擋灰塵的作用,同時還具備自動探測功能、遠程控制功能、自動調整功能等。在風雨天氣時,智能窗戶通過感應器,可以自行關閉窗戶,做到真正的「智能化」。目前市場上較為知名的家居主要有米家、華為智能家居、海爾智家。三者的APP結構類似,我們同時也開發了與之相適配的軟件,同他們一樣,我們也選擇了扁平化的結構,界面清爽,使得用戶可以更方便的找到想要使用的功能。