機智云平臺的高效溫濕度智能測控研發(fā)

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

目錄

1、功能實現(xiàn)

2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)搭建

3、物聯(lián)網(wǎng)平臺運用

4、系統(tǒng)算法設(shè)計

5、APP演示

6、結(jié)論

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功能實現(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、精準檢測、快速響應(yīng)功能的溫濕度測控系統(tǒng)。當溫度、濕度不符合用戶的需求時，可以實現(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)計思路

本系統(tǒng)采用機智云平臺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)計了一套可通過WiFi網(wǎng)絡(luò)對室內(nèi)溫濕度進行實時監(jiān)測、實時調(diào)節(jié)、報警提示的智能溫濕度檢測系統(tǒng)。主控制器采用價格低廉、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從而對各個傳感器進行控制，實現(xiàn)對目標濕度的設(shè)定、調(diào)節(jié)等功能，當環(huán)境的濕度過高或者過低都會進行相應(yīng)的報警提示。圖1展示了本系統(tǒng)的總體方案框圖。

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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隨機存儲器。這款芯片不僅開發(fā)簡單，而且成本代價低。

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

2.2WiFi模塊

此模塊針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用設(shè)計，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)上從而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能。

2.3語音模塊

該款單片機有16個單片機IO口，因此模塊無需借助其他處理器，可以單獨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、揚聲器配合使用，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出來。

機智云物聯(lián)網(wǎng)平臺運用

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機智云是一個專門針對物聯(lián)網(wǎng)和云服務(wù)設(shè)計的開發(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，機智云平臺還提供二次開發(fā)的GAgent，無需用戶維護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，實現(xiàn)機智云平臺與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)硬件程序以實時精準地測控溫濕度。

3.1應(yīng)用開發(fā)

機智云平臺根據(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上運行。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APP，從而實現(xiàn)更好的用戶體驗或提高應(yīng)用的質(zhì)量。圖01和圖02分別為機智云平臺應(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

4.1軟件設(shè)計總體方案

本次項目用到的所有算法包括語音播報控制、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。

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語音播報控制

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

當單片機接收到語音識別模塊發(fā)來的標志符時，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行語音的合成以及播報。當利用手機端，按鍵，或者語音控制系統(tǒng)狀態(tài)變化時語音模塊也會相應(yīng)地進行語音提示。

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)點進行處理，并根據(jù)濕度調(diào)控開關(guān)，警報開關(guān)的狀態(tài)，以及設(shè)定的目標濕度，濕度報警閾值的上下限控制加濕模塊，風扇，蜂鳴器的工作狀態(tài)從而達到濕度控制，濕度報警的效果。加濕時風扇和加濕模塊同時工作從而使得加濕更加地均勻，在除濕時，只需讓風扇工作即可達到除濕的效果。

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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)的識別碼進行一一映射。當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，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。

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溫濕度測控系統(tǒng)實物展示

基于上述有關(guān)原理的探究、系統(tǒng)整體設(shè)計和軟硬件開發(fā)，設(shè)計并研發(fā)出一款基于機智云平臺在室內(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、個性化的手機應(yīng)用程序設(shè)計、精準語音指令的識別以及快速濕度調(diào)節(jié)的能力。實現(xiàn)了通過手機、語音控制和按鍵對環(huán)境濕度進行實時監(jiān)控，能夠為大棚、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、可靠的控制方案。