機(jī)智云平臺的高效溫濕度智能測控研發(fā)

關(guān)鍵詞：機(jī)智云平臺;溫濕度測控;WiFi網(wǎng)絡(luò);高效精準(zhǔn);

目錄

1、功能實(shí)現(xiàn)

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建

3、物聯(lián)網(wǎng)平臺運(yùn)用

4、系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)

5、APP演示

6、結(jié)論

1

功能實(shí)現(xiàn)

本系統(tǒng)是室內(nèi)溫濕度測控技術(shù)研發(fā)了一款基于機(jī)智云平臺在室內(nèi)環(huán)境下可通過WiFi網(wǎng)絡(luò)，語音，按鍵等多種智能操控方式、精準(zhǔn)檢測、快速響應(yīng)功能的溫濕度測控系統(tǒng)。當(dāng)溫度、濕度不符合用戶的需求時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的自動控制，使環(huán)境信息滿足用戶需求。本系統(tǒng)對濕度的智能控制速度和加濕效率的優(yōu)勢也是十分突出的。

高效溫濕度測控系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

本系統(tǒng)采用機(jī)智云平臺APP、WiFi模塊、語音識別模塊、語音合成模塊、微處理器、濕度傳感器和加濕除濕模塊設(shè)計(jì)了一套可通過WiFi網(wǎng)絡(luò)對室內(nèi)溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)、報(bào)警提示的智能溫濕度檢測系統(tǒng)。主控制器采用價(jià)格低廉、性能高的STM32F103作為主控芯片。

系統(tǒng)控制方式可以分為三種：通過機(jī)智云平臺開發(fā)APP借助WIFI網(wǎng)絡(luò)、使用語音以及按鍵控制MCU,MCU從而對各個(gè)傳感器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)濕度的設(shè)定、調(diào)節(jié)等功能，當(dāng)環(huán)境的濕度過高或者過低都會進(jìn)行相應(yīng)的報(bào)警提示。圖1展示了本系統(tǒng)的總體方案框圖。

2

測控系統(tǒng)器件選用以及結(jié)構(gòu)搭建

2.1MCU主控模塊

本次選用的微控制器意法半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的STM32F103RCT6。這款控制芯片的內(nèi)核規(guī)格為是32位的，主頻頻率72MHz，程序的內(nèi)存類型為flash，具有256KB的閃存存儲器，以及48KB的SRAM隨機(jī)存儲器。這款芯片不僅開發(fā)簡單，而且成本代價(jià)低。

STM32F103RCT6[3]采用的Cortex-M3內(nèi)核使用哈佛結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)和程序代碼獨(dú)立存儲，指令總線和數(shù)據(jù)總線也是相互獨(dú)立互不干擾的。這種結(jié)構(gòu)使得數(shù)據(jù)的讀取時(shí)間大大縮減，工作效率大大提高，性能也得到了很大程度上的提高，同時(shí)各個(gè)總線接口可以并行運(yùn)行。

2.2WiFi模塊

此模塊針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計(jì)，可以將電氣設(shè)備通過此模塊連接到互聯(lián)網(wǎng)或本地通信網(wǎng)絡(luò)上從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。

2.3語音模塊

該款單片機(jī)有16個(gè)單片機(jī)IO口，因此模塊無需借助其他處理器，可以單獨(dú)完成語音識別和輸出操作。

2.4加濕模塊

其振蕩頻率通常為1.7MHz或2.4MHz，將產(chǎn)生的超高頻信號傳輸?shù)届F化片上，帶動霧化片的超頻震動，從而增加環(huán)境的濕度，達(dá)到加濕的目的。

2.5語音合成模塊

通過語音合成模塊與單片機(jī)、揚(yáng)聲器配合使用，將獲取到的溫濕度信息以及MCU控制信息以語音的形式播報(bào)出來。

機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺運(yùn)用

3

機(jī)智云是一個(gè)專門針對物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)設(shè)計(jì)的開發(fā)平臺，旨在為用戶提供云端服務(wù)和智能硬件開發(fā)工具，使開發(fā)者能夠減小對物聯(lián)網(wǎng)平臺的開發(fā)門檻，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期、降低開發(fā)成本、提高開發(fā)效率。此外，機(jī)智云平臺還提供二次開發(fā)的GAgent，無需用戶維護(hù)IaaS平臺，幫助企業(yè)和開發(fā)者更好地服務(wù)大眾。

本系統(tǒng)可以通過機(jī)智云平臺選定硬件平臺，以及方案類型，生成MCU在開發(fā)過程中所需要的代碼，實(shí)現(xiàn)機(jī)智云平臺與MCU的快速接入。因此可以跳過通訊協(xié)議，通過移植生成的源碼便可快速開發(fā)硬件程序以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地測控溫濕度。

3.1應(yīng)用開發(fā)

機(jī)智云平臺根據(jù)用戶所使用的平臺，選擇所需要的平臺源碼，能夠自動生成App的源碼，打包后便可直接安裝到手機(jī)上運(yùn)行。用戶也可以在源碼的基礎(chǔ)上自行修改，通過自己的創(chuàng)意來設(shè)計(jì)APP，從而實(shí)現(xiàn)更好的用戶體驗(yàn)或提高應(yīng)用的質(zhì)量。圖01和圖02分別為機(jī)智云平臺應(yīng)用的開發(fā)及本系統(tǒng)所用應(yīng)用的部分頁面。

01

機(jī)智云平臺架構(gòu)原理圖

02

開發(fā)平臺及源碼生成

本系統(tǒng)應(yīng)用的部分頁面

04

軟件及算法設(shè)計(jì)

4.1軟件設(shè)計(jì)總體方案

本次項(xiàng)目用到的所有算法包括語音播報(bào)控制、數(shù)據(jù)處理、事件處理邏輯、語音識別控制、按鍵掃描及關(guān)鍵詞等算法。

01

語音播報(bào)控制

收起語音播報(bào)控制算法的思想主要是通過系統(tǒng)的狀態(tài)以及單片機(jī)采集到的一些溫濕度信息，根據(jù)設(shè)定的控制標(biāo)志位狀態(tài)進(jìn)行反饋，配合語音識別模塊形成人機(jī)交互的效果。

當(dāng)單片機(jī)接收到語音識別模塊發(fā)來的標(biāo)志符時(shí)，就會按照設(shè)定文本信息以及采集到的溫濕度信息控制語音合成模塊進(jìn)行語音的合成以及播報(bào)。當(dāng)利用手機(jī)端，按鍵，或者語音控制系統(tǒng)狀態(tài)變化時(shí)語音模塊也會相應(yīng)地進(jìn)行語音提示。

02

數(shù)據(jù)處理

用戶數(shù)據(jù)處理的主要任務(wù)是根據(jù)溫濕度模塊獲取的外界溫濕度數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行處理，并根據(jù)濕度調(diào)控開關(guān)，警報(bào)開關(guān)的狀態(tài)，以及設(shè)定的目標(biāo)濕度，濕度報(bào)警閾值的上下限控制加濕模塊，風(fēng)扇，蜂鳴器的工作狀態(tài)從而達(dá)到濕度控制，濕度報(bào)警的效果。加濕時(shí)風(fēng)扇和加濕模塊同時(shí)工作從而使得加濕更加地均勻，在除濕時(shí)，只需讓風(fēng)扇工作即可達(dá)到除濕的效果。

03

關(guān)鍵詞添加

關(guān)鍵詞添加算法的思想是提前將指令語句的拼音添加到關(guān)鍵詞列表，并與相應(yīng)的識別碼進(jìn)行一一映射。當(dāng)識別模塊識別到外界的語音信息中有與設(shè)定的關(guān)鍵詞相似的頻率的聲波信號時(shí)，就會匹配關(guān)鍵詞語列表中的關(guān)鍵詞，將關(guān)鍵字列表中得分最高的關(guān)鍵詞語找出并映射到相應(yīng)的識別碼，然后執(zhí)行相應(yīng)操作。

5

溫濕度測控系統(tǒng)實(shí)物展示

基于上述有關(guān)原理的探究、系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和軟硬件開發(fā)，設(shè)計(jì)并研發(fā)出一款基于機(jī)智云平臺在室內(nèi)環(huán)境下可通過WiFi網(wǎng)絡(luò)，語音，按鍵等多種智能操控方式、精準(zhǔn)檢測、快速響應(yīng)功能的溫濕度測控系統(tǒng)。

結(jié)束語

系統(tǒng)介紹一個(gè)溫濕度測控系統(tǒng)，它主要解決以下問題：物聯(lián)網(wǎng)的快速搭建、個(gè)性化的手機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)語音指令的識別以及快速濕度調(diào)節(jié)的能力。實(shí)現(xiàn)了通過手機(jī)、語音控制和按鍵對環(huán)境濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠?yàn)榇笈?、糧倉和其他要求濕度較高的室內(nèi)環(huán)境提供一套高效、精準(zhǔn)、可靠的控制方案。