2018 International Conference on Computer, Communication and Network Technology (CCNT 2018) ISBN: 978-1-60595-561-2

Design of Wireless Control System for Smart Home Based on Android

Shun-kai XIANG*, Jun YANG, Qiang WANG, Xian-feng WANG and Mei HAN

School of Information Science and Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Hubei, Wuhan, China

*Corresponding author

Keywords: Smart home, Android, GSM, Sensor network.

Abstract. On the basis of summarizing the previous semi intelligent home control schemes that only use wireless sensor network technology and Android operation system technology, this paper puts forward a set of innovative intelligent home control scheme. This paper studies a set of intelligent home control system consisting of Android mobile terminal, GSM mobile communication system, sensor detection network, device response system, human-machine speech interaction system and atomizing glass curtain system, and analyzes the application prospect of this system. The system realizes the automatic response function of home appliances based on sensor network detection signal, the real-time control and state monitoring function of Android mobile terminal to home devices, and the control function of home devices through human-machine interaction system.

Introduction

With the progress of science and technology and the improvement of peoples living standards, the indoor security and monitoring of visual, mobile and remote home, the detection and control of indoor indoor living environment parameters (gas leakage, air quality, temperature and humidity, etc.), the detection and control of windows and curtains are getting more and more attention. The traditional smart home system simply tests the indoor environment parameters and controls the household appliances, and can not realize the mobile and visual function^[1-3].Based on this, the article proposes a set of intelligent home control scheme, which is visual, mobile, remote control and human-machine interaction. This system can greatly enhance the convenience and comfort of people in their home life. After testing, the system works stably, and can realize the related settings and control functions of mobile, visual, remote and human-machine speech interaction.

System Architecture

Figure 1. Overall architecture diagram of the system.

From the viewpoint of realizing intelligent home life, convenience, comfort and humanization,

the system studies an intelligent home control system composed of Android mobile terminal, GSM mobile communication system, sensor detection network, device response system, man-machine voice interaction system and liquid crystal prop atomized glass curtain system. Unification. The hardware system and the Android mobile terminal use GSM communication technology to achieve real-time communication, so as to realize the real-time monitoring and control of the users home environment. The overall architecture diagram of the system is shown in Figure 1[4].

Hardware Design

Sensor Detection Network

The sensor network is mainly composed of MQ-2 smoke sensor, MQ-5 LPG sensor, DHT11 temperature and humidity sensor, laser detector, infrared detector, and photosensitive sensor. MQ-2 smoke sensor, sensitive material is a kind of N type semiconductor. When the smoke in the environment spreads to the gas chamber of the sensor, it causes the change of surface conductivity. The larger the smoke concentration and the greater the electrical conductivity, the greater the output analog signal is [5]. The MQ-5 LPG sensor is fixed in a cavity made of plastic or stainless steel by a micro AL2O3 ceramic tube, a SnO2 sensitive layer, a measuring electrode and a heater, which has a good sensitivity of to the combustible gas in a larger concentration range [6]. The DHT11 temperature and humidity sensor contains two important electronic components. One is the humidity sensing element used to test the humidity parameters of the surrounding environment. The other is the NTC temperature measuring element used to test the temperature parameter [7]. It is a 8 bit digital serial output sensor. It is easy to be programmed and convenient to use. The humidity range is 20%-70% and the temperature is fine. The degree is 1 degrees, the error is 2 degrees, the humidity accuracy is 1%RH, the error is 5%RH[8]. The laser sensor is composed of an infrared transmitting tube and a receiving tube. When the receiving tube detects infrared signals, it outputs low level, and vice versa, it outputs high level. The infrared sensor is used to detect the infrared signal of human heat radiation. When people are near, the low level is output and the high level is output when far away. The detection range is up to 5-7 meters. The photosensitive sensor uses simple photosensitive resistance to constitute the detection circuit, when the detection light reaches a certain intensity, it outputs low level and vice versa, it outputs high level. The whole sensor detects various environmental parameters of the network to detect the home environment, so as to realize automatic control of all kinds of household appliances.

Device Response System

This system is mainly composed of intelligent windowing machine, intelligent manipulator, intelligent ventilator and intelligent socket and intelligent switch composed of electromagnetic relay. When the home sensor detection network detects smoke or gas signals, the intelligent manipulator, the intelligent fenestration machine, and the intelligent fan respond simultaneously to turn off the gas valve, open the window, and open the air exchange equipment. In addition, home appliances such as TV, refrigerators, air conditioners and lighting fixtures are connected to smart socket

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2018国际计算机、通信和网络技术会议（CCNT 2018）ISBN:978-1-60595-561-2

基于Android的智能家居无线控制系统设计

顺开祥*、杨军、王强、王先峰、韩梅

武汉科技大学信息科学与工程学院，湖北武汉

*通讯作者

关键词：智能家居、Android、GSM、传感器网络

摘要：在总结前人仅采用无线传感器网络技术和Android操作系统技术的半智能家居控制方案的基础上，提出了一套创新的智能家居控制方案。研究了一套由Android移动终端、GSM移动通信系统、传感器检测网络、设备响应系统、人机语音交互系统和雾化玻璃幕系统组成的智能家居控制系统，分析了该系统的应用前景。系统通过人机交互系统，实现基于传感器网络检测信号的家用电器自动响应功能、Android移动终端对家用电器的实时控制和状态监测功能以及家用电器的控制功能。

介绍

随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，室内视觉、移动和远程家居的安全和监控，室内室内生活环境参数（气体泄漏、空气质量、温度和湿度等）的检测和控制，窗户和庭园的检测和控制。NS越来越受到关注。传统的智能家居系统简单地测试了室内环境参数，对家用电器进行了控制，无法实现移动和可视功能[1-3]，在此基础上提出了一套智能家居控制方案，即可视、移动、遥控和人机交互。该系统可以大大提高人们在家庭生活中的便利性和舒适性。经过测试，系统工作稳定，能够实现移动、可视、远程和人机语音交互的相关设置和控制功能。

系统架构

图1。系统总体架构图。

从实现智能家居生活、方便舒适、人性化的角度出发，

该系统研究了一个由Android移动终端、GSM移动通信系统、传感器检测网络、设备响应系统、人机语音交互系统和液晶支柱雾化玻璃幕系统组成的智能家居控制系统。统一。硬件系统和安卓移动终端采用GSM通信技术实现实时通信，实现对用户家庭环境的实时监控。系统总体架构图如图1[4]所示。

硬件设计

传感器检测网络

传感器网络主要由MQ-2烟雾传感器、MQ-5液化石油气传感器、DHT11温湿度传感器、激光探测器、红外探测器、光敏传感器等组成。MQ-2型感烟传感器，敏感材料是一种N型半导体。当环境中的烟雾扩散到传感器的气室时，会引起表面电导率的变化。烟雾浓度越大，电导率越大，输出模拟信号越大[5]。MQ-5型液化石油气传感器通过微型Al2O3陶瓷管、SnO2敏感层、测量电极和加热器固定在塑料或不锈钢制成的空腔中，对较大浓度范围内的可燃气体具有良好的灵敏度[6]。DHT11温度和湿度传感器包含两个重要的电子元件。一种是湿度传感元件，用于测试周围环境的湿度参数。另一个是用于测试温度参数[7]的NTC温度测量元件。它是一个8位数字串行输出传感器。编程简单，使用方便。湿度范围为20%-70%，温度良好。度数为1度，误差为2度，湿度精度为1%相对湿度，误差为5%相对湿度[8]。激光传感器由红外发射管和接收管组成。当接收管检测到红外信号时，输出低电平，反之亦然，输出高电平。红外传感器用于检测人体热辐射的红外信号。当人近时，低电平输出，高电平输出，远时输出。探测范围可达5-7米。光敏传感器采用简单的光敏电阻构成检测电路，当检测光达到一定强度时，输出低电平，反之，输出高电平。整个传感器检测网络的各种环境参数，检测家庭环境，实现各种家用电器的自动控制。

设备响应系统

该系统主要由智能开窗机、智能机械手、智能通风机、智能插座和电磁继电器组成的智能开关组成。当家庭传感器检测网络检测到烟雾或气体信号时，智能机械手、智能开窗机、智能风机同时响应关闭气阀、打开窗户、打开换气设备。此外，电视、冰箱、空调、照明灯具等家用电器与智能插座和智能开关相连，手机移动终端可以远程控制这些家用电器。其中，智能机械手和智能开窗机由转向器组成，智能通风机由交流电机组成。智能插座和智能开关主要将电磁继电器嵌入插座和开关中，控制电源。具有安卓移动终端的智能遥控功能[9]。

语音交互系统

语音识别的关键是特征提取和特征比较。特征提取将数字语音信号逐帧分割，计算出每帧的特征向量，得到语音模板。在特征识别中，生成并存储需要识别的所有单词的模板。语音信号识别后

提取后，语音信号将输入到测试和比较部分。将特征向量序列与每个字的特征向量序列进行比较，输出最小的差异[10]。语音交互系统采用LD3320语音识别模块和YS-M3语音回放模块。LD3320芯片是一种“语音识别”的专用芯片。该芯片集成了语音识别处理器和一些外部电路。该芯片不需要闪存、RAM等辅助芯片，可直接集成到现有产品中，实现语音识别/声音控制/人机对话功能和识别键。可以动态编辑单词列表。YS-M3语音回放模块有9个直接触发端口。这9个端口同时对应9个MP3语音文件，分别是第一个到第九个。该模块不仅直接触发9mp3的功能，还具有31个mp3点播编码功能。该系统可以实现用户与设备之间的语音交互，控制各种家用设备。

幕墙系统

系统采用液晶支柱雾化玻璃，通过光敏传感器的传感信号直接触发雾化玻璃幕系统，或通过安卓移动终端进行远程控制。雾化玻璃是夹层玻璃之一。当雾化玻璃处于断电状态时，雾化玻璃中的液晶分子呈不规则行走状态，而调光玻璃呈透明不透明状态。当雾化玻璃处于带电状态时，液晶分子排列整齐，光线可以自由穿透。内部液晶分子排列如图2所示，如图3所示。

图2。液晶在雾化状态下的分子排列图。

图3。透明态液晶的分子排列图。

软件设计

安卓移动终端操作系统是以精简的Linux操作系统为核心的系统[11]。Android平台体系结构由5部分组成：应用层、应用框架、程序库、Android运行库和Linux内核[12]。本系统采用安卓操作系统开发了一套移动终端，实现了对家用设备状态的远程智能控制和显示。主要包括移动终端登录界面的设计、系统功能界面的设计、各用户类的设计、界面的跳转设计、收发短信的设计等5个方面。其编程流程如图4所示。

图4。程序设计流程图。

应用前景

中国智能家居产业发展的良好机遇，主要取决于其社会基础和国家政策支持。改革开放以来，人民越来越富裕，对生活质量的要求越来越高。智能家居的舒适、健康、便利吸引了人们的注意。同时，80后和90后已经成为家庭消费的主力军。他们对先进技术感兴趣，善于接受新事物。因此，智能家居的发展有着强大的社会基础。此外，自2009年以来，中央和地方政府出台了支持智能家居市场发展的政策。这些政策的出台为智能家居的发展提供了强有力的后保护[13]。基于此，智能家居控制系统的设计显得尤为重要，具有非凡的发展潜力和广阔的市场前景。

总结

本文提出了一套智能家居控制方案。从硬件设计和软件设计两个角度给出了该系统的基本控制原理和实现功能，并分析了该系统的市场应用前景。系统地阐述了系统从设计到实现到应用的整个概念。

工具书类

[1]曾松伟，张云，邱伟强.基于物联网的智能家居控制系统设计[J]现代电子技术，2011，34（9）：168-171.

[2]潘超，罗晓乔，黄佳，等.基于GSM短消息的智能家居控制系统设计[J]。电子测量技术，2013，36（6）：121-124.

[3]崔斌，韩俊峰，梁金昌，等.基于嵌入式系统的智能门窗设计[J]。现代电子技术，2010，33（22）：78-80.

[4]姜瑜，徐飞云，杨忠，于继明.基于ZigBee技术的智能家居系统设计[J/OL]。金陵理工学院学报：1-3。

[5]李宗浩。基于STM32的智能烟雾报警系统[J]。网络安全技术与应用，2018，（2）：137142.

[6]王先伟.基于MQ-5和AT89C51的煤矿瓦斯监测报警系统设计[J]。黑龙江科技信息，2014，（13）：108-109.

[7]黄友杰，陆松宇，方伟嘉，等.基于ZigBee的无线温湿度监测系统的设计与实现[J]。福建电脑，2018，（2）：17-18100.

[8]陈建新.DHT11温室控制系统中的数字温湿度传感器[J]。

山东工业技术，2016，（18）：120-120

[9]Liu Yue。智能插座测试的一部分讨论了[J]。日用电器，2017，（8）：31-33.

[10]王晓然，曲立国，方星.基于STM32的人机语音交互系统[J]。电子世界，2017，（13）：104-106.

[11]雷文利，任心成，张东，等.基于Android平台的即时通讯系统设计[J]。现代电子技术，2015，（3）：13-15.

[12]董玉毅，李福海，何开清.智能家居控制系统的设计与研究[J]。移动通信，2012，（11）：39-43.

[13]朱敏玲，衬里。智能家居的发展现状与未来。分析[J]。电视技术，2015，（4）：82-85，96.

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