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綜合家庭自動(dòng)化系統(tǒng)

2512937 2022-12-15 | zip | 0.32 MB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

描述

一、簡介：

曾經(jīng)夢(mèng)想住在一個(gè)全自動(dòng)的家中嗎？無論您身在世界的哪個(gè)地方，都可以通過指尖或聲音控制的房子。如果有人闖入，可以直接向您的手機(jī)發(fā)送安全警報(bào)的住宅。無論您是否關(guān)燈，都能讓您無憂無慮。

今天，我將向您展示一個(gè)原型，您可以通過它創(chuàng)建、設(shè)計(jì)和建造一個(gè)滿足您需求的夢(mèng)想家園。那么，讓我們開始吧！

2、演示：

在此處查看集成家庭自動(dòng)化的工作原型：

程序和警報(bào)：

1 / 7 ?在 Ubuntu 發(fā)行版上運(yùn)行的automated_led.py

3.配置設(shè)備控制設(shè)置：

硬件設(shè)置：

將 LED 的陽極（較長的引腳）連接到 Bolt WiFi 模塊的引腳 1。
將直流電機(jī)的正極連接到模塊的引腳 2。
將蜂鳴器的正極連接到模塊的引腳 3。
如圖所示，將每個(gè)設(shè)備的負(fù)極連接到公共地。

軟件設(shè)置：

在開始創(chuàng)建界面的第一步之前，我們必須在 Bolt Cloud 上配置一些設(shè)置。所以讓我們開始吧！

登錄到您的Bolt 云帳戶。單擊“產(chǎn)品”選項(xiàng)卡，然后單擊“+ 添加產(chǎn)品”。

選擇連接作為輸出設(shè)備和數(shù)據(jù)收集方法作為 GPIO

單擊“配置此產(chǎn)品”并如上所示配置硬件設(shè)置并保存。

現(xiàn)在單擊代碼選項(xiàng)。將文件名指定為“home_automation”并選擇文件擴(kuò)展名作為 html。輸入代碼（在下一節(jié)中給出）并點(diǎn)擊保存按鈕。

我們將在下一節(jié)中學(xué)習(xí)對(duì)接口進(jìn)行編碼。

4. 創(chuàng)建界面

在本節(jié)中，我將幫助您使用 HTML、Javascript 和 CSS 設(shè)計(jì)一個(gè)界面網(wǎng)站，它也可以用于您的手機(jī)上的應(yīng)用程序。

單擊“開燈”按鈕將打開您房間的燈。同樣，“關(guān)燈”關(guān)閉燈。“風(fēng)扇開啟”和“風(fēng)扇關(guān)閉”按鈕將分別打開和關(guān)閉電機(jī)。“Alarm On”按鈕打開蜂鳴器以發(fā)出求救信號(hào)。可以使用“警報(bào)關(guān)閉”按鈕將其關(guān)閉。“自動(dòng)燈”關(guān)閉所有其他燈并根據(jù)周圍的亮度改變其強(qiáng)度。

最終外觀如下所示：

應(yīng)用界面

網(wǎng)站界面

相同的代碼如下所示：

html>
<html>
    <head>
        <title>Smart Home Interfacetitle>
		<script type="text/javascript" src="https://cloud.boltiot.com/static/js/boltCommands.js">script>
        <script>
        setKey('{{ApiKey}}','{{Name}}');
        script>
		<style>
		body
		{
		background:url("https://images.unsplash.com/photo-1522444195799-478538b28823?ixlib=rb-1.2.1&ixid=eyJhcHBfaWQiOjEyMDd9&auto=format&fit=crop&w=334&q=80");
		background-size: cover;
		background-repeat:no-repeat;
		background-position:center;
                margin: 0px;
                padding: 0px;
        }
		.space { margin-top: 120px; }
		div 
		{ 
		background-color:#ffffff;
		width: 420px;
		display: flex;
		justify-content: center;
		align-items: center;
		opacity: .8;
		} 
		h3
		{
		font-size:22px;
		font-family: "Times New Roman", cursive, sans-serif;
		style>
    head>
<body>
<center>
<div class="space">div>

<div><br> 
 <center>
<h3>Experience Automation <br> at your fingertips!h3>center>
div>

<br><br><br>
<input type="button" value="Light On" onClick="digitalWrite(1, 'HIGH');" /> 
<input type="button" value="Light Off" onClick="digitalWrite(1, 'LOW');" /> <br> <br>
<input type="button" value="Fan On" onClick="digitalWrite(2, 'HIGH');" />
<input type="button" value="Fan Off" onClick="digitalWrite(2, 'LOW');" /> <br> <br>
<input type="button" value="Alarm On" onClick="digitalWrite(3, 'HIGH');" />
<input type="button" value="Alarm off" onClick="digitalWrite(3, 'LOW');" /> <br> <br>
<input type="button" value="Automated Light" onClick="digitalWrite(1, 'LOW');" /><br><br>
<br/><br/>center>

body> 
html>

代碼說明：

用于表示代碼是以 HTML 格式編寫的。

HTML 標(biāo)記標(biāo)記 HTML 文件的開始和結(jié)束。

標(biāo)題標(biāo)簽定義了我們網(wǎng)頁的標(biāo)題，它顯示在瀏覽器的選項(xiàng)卡上。

將預(yù)定義的 JavaScript 導(dǎo)入到我們的 HTML 代碼中，該代碼配置和設(shè)置我們 WiFi 模塊的 API 密鑰和設(shè)備名稱。它還提供了讀取和寫入我們?cè)O(shè)備的開和關(guān)值的功能。

樣式標(biāo)簽幫助我們通過 CSS 個(gè)性化網(wǎng)頁的外觀和感覺。它設(shè)置背景圖像、間距、字體和所有相關(guān)設(shè)置。

body 標(biāo)簽包含我們界面的實(shí)際內(nèi)容。它包含我們按鈕的設(shè)計(jì)及其號(hào)召性用語命令。

5. 設(shè)置語音模塊：

對(duì)于這個(gè)項(xiàng)目，我在我們的智能手機(jī)中使用了 Google 助手，并搭配 IFTTT 服務(wù)來管理觸發(fā)命令并按照它們進(jìn)行操作。

從Google Playstore下載 IFTTT 應(yīng)用程序，或從此處訪問 IFTTT 網(wǎng)站。按照如圖所示的說明進(jìn)行注冊(cè)。現(xiàn)在;

對(duì)于應(yīng)用程序：

點(diǎn)擊右上角的“+”按鈕。

對(duì)于網(wǎng)站：

前往ifttt.com/create并按照如下所示的常見步驟操作。

1 / 10 ?單擊“+”按鈕

對(duì)所有其他命令也遵循相同的過程。將 URL 的 pin 替換為 2（風(fēng)扇）和 3（蜂鳴器）和狀態(tài)分別為 HIGH 或 LOW。要查找您設(shè)備的 API，請(qǐng)登錄您的Bolt Cloud 帳戶并前往 API 選項(xiàng)卡。選擇啟用并復(fù)制 API。對(duì)于設(shè)備 ID，您可以從設(shè)備選項(xiàng)卡復(fù)制 ID。

設(shè)置說明：

'IFTTT' 代表 If This then That 和聽起來完全一樣。它是一種創(chuàng)建簡單條件語句鏈的服務(wù)，稱為小程序。它由其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（例如 Gmail、Google 助手、按鈕按下等）中發(fā)生的更改觸發(fā)。如果檢測(cè)到觸發(fā)器，它將按照您上面的編程進(jìn)行操作。

在這里，我們的語音命令 - 'Lights On' 被我們手機(jī)的麥克風(fēng)檢測(cè)到，然后被 Google Assistant 拾取和分析。當(dāng)檢測(cè)到觸發(fā)動(dòng)作時(shí)，Webhooks 會(huì)發(fā)出 Web 請(qǐng)求，以從用戶輸入的 URL 中獲取所請(qǐng)求的網(wǎng)頁。然后，它以 JSON 格式發(fā)送響應(yīng)。云解碼數(shù)字引腳電壓必須設(shè)置為高或低的響應(yīng)，從而打開或關(guān)閉設(shè)備。

6.設(shè)置警報(bào)：

在著手解開更多功能之前，我建議為項(xiàng)目設(shè)置警報(bào)系統(tǒng)。為了便于訪問，我使用了最流行的警報(bào)媒介——SMS、Whatsapp 和電子郵件。

對(duì)于 SMS 和 Whatsapp，我們需要第三方應(yīng)用程序的幫助。Twilio巧妙地幫助我們集成觸發(fā)器以通過其任何渠道發(fā)送自動(dòng)消息。注冊(cè)并分別獲取 SMS 和 Whatsapp 的 SID、AUTH_TOKEN 和手機(jī)號(hào)碼。

對(duì)于電子郵件，我們使用簡單郵件傳輸協(xié)議 (SMTP) 模塊。不需要第三方應(yīng)用程序，但您需要打開不太安全的應(yīng)用程序訪問，這可以從這里完成。

7.自動(dòng)燈

一種根據(jù)周圍環(huán)境的亮度改變其強(qiáng)度的光。多么酷啊？燈光將在黑暗中以最大強(qiáng)度發(fā)光，并隨著早晨的升起而逐漸變暗，它的光芒照耀著我們的大廳。另外，如果周圍的光線突然增加或減少，它也會(huì)向我們發(fā)送消息，從而表明房間里有人。所以，讓我們開始建造吧！

這是如何運(yùn)作的？

為了制造自動(dòng)燈，我們需要一個(gè)可以檢測(cè)光強(qiáng)度變化的傳感器。光敏電阻 (LDR) 就是為此目的而設(shè)計(jì)的。它根據(jù)光的強(qiáng)度改變其電阻 - 光越多，其電阻值越大，反之亦然。

螺栓模塊可以借助其 A0（模擬引腳）監(jiān)控電壓變化。現(xiàn)在，為了將這種電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓變化，我們使用了分壓器電路。因此，LDR 上拉一個(gè)與電阻變化成比例的電壓。

LDR 的取值范圍為 0-255，而 LED 的取值范圍為 0 到 1024。為了同步這些變化，我們遵循 4:1 映射。我們將 LED 的值設(shè)置為 255 - (intensity_value_of_LDR/4)，遵循逆映射。因此，環(huán)境較暗時(shí)，LED 會(huì)比以往更亮！

異常檢測(cè)：

該項(xiàng)目實(shí)施 Z 分?jǐn)?shù)分析方法來檢測(cè)周圍環(huán)境中光強(qiáng)度行為的任何異常。

Z 分?jǐn)?shù)計(jì)算

Z-score 的計(jì)算如上所示：

平均值是最后一個(gè)幀大小 (r) 值的平均值。
Z 分?jǐn)?shù)等于乘法因子 (c) * 最后幀大小值變化的均值的平方根。
閾值設(shè)置為當(dāng)前值加上或減去的 Z 分?jǐn)?shù)

通過這個(gè)數(shù)學(xué)公式，我們計(jì)算出閾值，即哪些光強(qiáng)值落入標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域，哪些值導(dǎo)致異常。如果在該區(qū)域之外檢測(cè)到一個(gè)點(diǎn)，則會(huì)通過 SMS 發(fā)送警報(bào)，指示光強(qiáng)度值突然增加或減少。

我們通過hit and trial方法獲得乘法因子和幀大小。更多的 c 意味著更大的邊界范圍，更多的 r 意味著檢測(cè)模式的變化。

硬件設(shè)置：

將 LDR 的一個(gè)引腳連接到引腳 3V3，另一端連接到 Bolt WiFi 模塊的引腳 A0。
在 LDR 的腿和 LED 的陰極（較短）腿之間連接一個(gè) 10k 歐姆電阻器（棕色、黑色、橙色、金色）。
如圖所示，在 LED 的陽極（較長）引腳和模塊的引腳 0 之間連接 300 歐姆（橙色、橙色、棕色、金色）。
將陰極（較短）引腳連接到模塊的 GND。

軟件設(shè)置：

在本節(jié)中，我們將使用 Python 進(jìn)行一些操作。我們必須創(chuàng)建 2 個(gè) Python 文件。首先，我們將為我們的主程序創(chuàng)建一個(gè)名為conf.py的配置文件，并對(duì)其進(jìn)行編碼，如下所示：

SSID = 'You can find SSID in your Twilio Dashboard' 
AUTH_TOKEN = 'You can find  on your Twilio Dashboard' 
FROM_NUMBER = 'This is the no. generated by Twilio. You can find this on your Twilio Dashboard'
TO_NUMBER = 'This is your number. Make sure you are adding +91 in beginning'
API_KEY = 'This is your Bolt Cloud account API key'
DEVICE_ID = 'This is the ID of your Bolt device'
FROM_WHATSAPP= 'whatsapp: followed by the whatsapp no. generated by Twilio. You can find this in the Programmable SMS's Whatasapp Beta tab'
TO_WHATSAPP= 'whatsapp: followed by your whatsapp number. Make sure you are adding +91 in beginning'
FRAME_SIZE = 10
MUL_FACTOR = 6

創(chuàng)建單獨(dú)文件的好處是用戶可以在此處編輯這些憑據(jù)，它將應(yīng)用于我們與警報(bào)系統(tǒng)集成的所有文件。

主程序名為automated_led.py，編碼如下：

#importing_the_necessary_packages
import conf, json, time, math, requests, statistics 
from boltiot import Sms, Bolt 

#defining function to calculate the upper and lower bounds by Z score analysis
def compute_bounds(history_data,frame_size,factor): 
    if len(history_data)        return None

    if len(history_data)>frame_size :
        del history_data[0:len(history_data)-frame_size]
    Mn=statistics.mean(history_data)
    Variance=0
    for data in history_data :
        Variance += math.pow((data-Mn),2)
    Zn = factor * math.sqrt(Variance / frame_size)
    High_bound = history_data[frame_size-1]+Zn
    Low_bound = history_data[frame_size-1]-Zn
    return [High_bound,Low_bound] #returns the upper and lower bound

#importing configurations from the conf.py file
mybolt = Bolt(conf.API_KEY, conf.DEVICE_ID) 
sms = Sms(conf.SSID, conf.AUTH_TOKEN, conf.TO_NUMBER, conf.FROM_NUMBER)
history_data=[] #list to store the data sensed by LDR


while True:
    response_ldr = mybolt.analogRead('A0') #reading response from analog pin connected to LDR
    ldr_data = json.loads(response_ldr) #response is decoded from the JSON format
    if ldr_data['success'] != 1: #for errors
        print("There was an error while retrieving the data.")
        print("This is the error:"+ldr_data['value'])
        time.sleep(10)
        continue

    try:
        sensor_value = int(ldr_data['value'])
    except Exception as e:
        print("There was an error while parsing the response: ",e)
        continue

    print("LDR sensor value is:" + str(sensor_value)) #prints LDR value on screen
    print(response_ldr)

    led_value_1 = int(sensor_value/4) 
    if led_value_1 > 255:
        led_value_1 = 255
    led_value = 255 - led_value_1 #calculating intensity of LED in accordance with LDR
    response_led = mybolt.analogWrite('0', led_value) #setting instensity as calculated from above"""
    print("Automated LED value is: "+str(led_value)) #printing value of LED on screen
    print(response_led)

#invoking function to calculated and return the bounds
    bound = compute_bounds(history_data,conf.FRAME_SIZE,conf.MUL_FACTOR) 
    if not bound:
        required_data_count=conf.FRAME_SIZE-len(history_data)
        if(required_data_count!=0 and required_data_count!=1):
            print("Not enough data to compute Z-score. Need ",required_data_count," more data points")
        history_data.append(int(ldr_data['value'])) #appends to list of input data
        time.sleep(10)
        continue

    try:
        if sensor_value > bound[0] : #if sensor value is greater than Higher bound
            print ("The light level increased suddenly. Sending an SMS.")
            #sends SMS as programmed
            response = sms.send_sms("Someone turned on the lights") 
            print("This is the response ",response)
        elif sensor_value < bound[1]: #if sensor value is lesser than Lesser Bound
            print ("The light level decreased suddenly. Sending an SMS.")                             
            #sends SMS as programmed
            response = sms.send_sms("Someone turned off the lights")
            print("This is the response ",response)
        history_data.append(sensor_value) #appends to list of input data
    except Exception as e:
        print ("Error",e)
    time.sleep(10)

8.安全系統(tǒng)

安全不是所有人都關(guān)心的問題嗎？你所有的貴重物品、漫畫書和電子游戲都在你的公寓里。如果有人篡改您的門鎖并進(jìn)入您的家怎么辦。你可以有一個(gè)閉路電視攝像機(jī)，但它不能給你實(shí)時(shí)通知，并且會(huì)造成損害。為了克服這個(gè)困境，我向您介紹了這個(gè)簡單的入侵警報(bào)安全系統(tǒng)。

這是如何運(yùn)作的？

每當(dāng)有人打開門時(shí)，它都會(huì)穿過 PIR 傳感器的視野。它檢測(cè)到它發(fā)出的紅外輻射，并在它的兩半之間產(chǎn)生一個(gè)正的差異變化。Bolt WiFi 模塊會(huì)接收此更改，然后將警報(bào)直接發(fā)送到我們的手機(jī)中。

硬件設(shè)置：

將 IR 傳感器的 VCC 連接到螺栓模塊的 5V。
將 IR 傳感器的 GND 連接到螺栓模塊的 GND。
將 IR 傳感器的 OUT/DATA 連接到螺栓模塊的引腳 4。

注意：您可以使用具有與所示相同連接的 PIR 傳感器。

軟件設(shè)置：

創(chuàng)建一個(gè)名為 intruder_alert_system.py 的 python 文件并將其編碼如下所示：

import conf, json, time, requests #importing the required packages
from boltiot import Sms, Bolt
import smtplib
from email.mime.text import MIMEText
from email.mime.multipart import MIMEMultipart

#configuring the email settings
email = 'Your_email_id'
password = 'Your_email_password'
send_to_email = 'Recipient's_Email '
subject = 'Intrusion'
message = 'Someone Entered!'

msg = MIMEMultipart()
msg['From'] = email
msg['To'] = send_to_email
msg['Subject'] = subject

msg.attach(MIMEText(message, 'plain'))

#SMS configuration
sms = Sms(conf.SSID, conf.AUTH_TOKEN, conf.TO_NUMBER, conf.FROM_NUMBER)
#Whatsapp configuration
sms_whatsapp= Sms(conf.SSID, conf.AUTH_TOKEN, conf.TO_WHATSAPP, conf.FROM_WHATSAPP)

while True:
    response = requests.get('http://cloud.boltiot.com/remote/your_api_key/digitalRead?pin=4&deviceName=your_device_id') #getting response from PIR sensor
    data=json.loads(response.text) #decoding the response obtained in JSON format
    print(data)
    sensor_value = int(data['value'])
    if sensor_value == 1: #Sensor picked up reading
        print("Motion Detected!")
        print("Sending SMS...")
        server = smtplib.SMTP('smtp.gmail.com', 587)
        server.starttls()
        server.login(email, password)
        text = msg.as_string()
        server.sendmail(email, send_to_email, text) #Email Delivered
        sms.send_sms("Intruder Alert!") #SMS sent
        sms_whatsapp.send_sms("Intruder Alert!") #Whatsapp Successful
        server.quit()
    elif sensor_value ==0:
        print("SENSOR IS READY")
    time.sleep(5)