1. 系统简介
智能家居体验厅是针对高等院校物联网工程应用的需求，综合运用智能传感器、智能控制器、无线传感器网络、嵌入式中间件、移动通信、软件工程等物联网技术以及多学科技术的交叉融合，提出的面向实际生活的智能家居整体解决方案。
体验厅分为大门、玄关、客厅/餐厅、厨房、卧室几个区域，将智能设备直接融入家居装修设计中，依托部署在居室内的各种传感器节点、设备控制节点、智能网关、以及智能终端，实现家居生活环境的智能安全监测、智能安防监测、智能报警、智能情景控制、智能设备控制、远程视频监控等功能，覆盖了家庭安全类、家庭安防类、宜居生活类，为用户打造一个安全、舒适、智能化的家居生活体验馆。用户通过家居生活设施的联动，感受到物联网技术给日常生活带来的便利，激发了用户对物联网学习的兴趣。

智能家居体验厅实景图

2. 系统构成
充分利用各种传感器测量家居环境参数，结合嵌入式数据库存储技术将历史数据统一保存管理；利用无线传感器网络统一管理各个节点；利用自动控制理论实现智能控制与无人值守；智能网关支持Linux或Android系统下的应用开发；利用Android系统实现智能终端；利用Web服务器实现网络化智能家居监控终端，促使学生了解各种物联网技术在智能家居现实环境的应用。

智能家居体验厅拓扑图

3. 功能特点
3.1 大门区域的功能
身份识别功能：进门时，通过RFID射频识别装置、指纹识别系统或者其他生物识别系统（如人脸识别）系统，辨别来者的身份。如果身份验证通过，即可打开大门，播放“欢迎回家”的音频，为劳累一天的人们送去一声问候。出门时，只需识别系统验证通过即可打开大门，或手动打开大门。
门禁安防功能：大门安装有门磁系统，当身份识别未成功，而门磁系统却检测到异常，那么系统会立即启动警笛，向住户发送警情短信，并向物业拨打报警电话。当身份识别成功，门磁系统不会报警。
3.2 玄关区域的功能
玄关区域的功能分为感应式无线照明功能、布撤防功能。
感应式无线照明功能：住户走进玄关区域，人体传感器感应到人体，且光线昏暗，系统自动打开玄关处的照明灯。当住户离开玄关区域，此时人体感应设备感应不到人体，系统自动关闭玄关处的照明灯。
布撤防功能：住户身份识别成功后，进入玄关处，点击撤防按钮，将系统设置为“居家模式”，布防撤销。当用户离开家时，点击布防按钮，将系统设置为“离家模式”，布防生效。
3.3 客厅区域的功能
感应式照明功能：照明系统根据环境光照度和人体感应状态，自动控制吊灯的亮度，调整居室的明暗。
感应式窗帘功能：窗帘支持遥控、联动、定时三种方式。系统根据当前的时间自动打开关闭窗帘，如每到晚上就自动关闭，早上就自动打开。系统可以设置定时，定时时间到窗帘就自动打开或关闭。
室内人体感应功能：客厅顶部安装的人体感应设备感应到人体后，系统自动开启照明、打开背景音响，播放背景音乐，打开饮水机自动加热。
感应式沙发功能：住户坐在沙发上时，系统自动打开电视、调节音响、切换频道，调节客厅氛围。用户离开沙发时，这些设备仍保持打开状态，用户可手动关闭这些设备，或者系统长时间检测不到人体时，由控制系统自动关闭。
感应式餐厅功能：用户坐在餐桌椅子上时，系统控制餐厅照明灯打开，播放轻柔的音乐，享受美好的用餐时间。用餐完毕，离开椅子，系统照明灯调暗，关闭音乐。
空调无线控制功能：系统感应到用户在家时，空调自动打开，根据室内温度自动调整。
阳台植物自动监控功能：系统通过土壤温湿度，日光强弱，实现自动灌溉。
室内监控功能：客厅安装网络摄像头，住户可以通过智能手机随时监控居室内的情况。
3.4 卧室区域的功能
情景模式支持看书、休息、起夜、起床模式。
用户走进卧室，人体感应设备感应到人体后，自动开启床头灯，用户可以坐在床上看书。如果需要休息，可以对床头的语音识别设备说“关灯睡觉”，系统会自动关闭卧室灯光。起夜时，只需对语音识别设备说“起夜”，卧室的夜灯会缓缓点亮。天亮起床了，只需对语音设备说“起床”，卧室灯光自动打开，十分种后，窗帘自动打开。
3.5 厨房区域的功能
厨房安全监测报警功能：厨房安装的燃气探测器、烟雾探测器，一旦监测到燃气或烟雾浓度超标，系统会自动切断煤气阀，启动警笛，开启喷淋，给用户发送报警短信，并给用户或物业拨打电话。

4. 软件系统
软件系统支持C/S架构和B/S架构两种。C/S架构下主要包括Qt智能家居感知层管理软件、Android智能家居监控终端软件、C#智能家居监控终端软件。
B/S架构下支持基于云服务平台的Android智能家居感知层管理软件、基于云服务平台的Android智能家居监控终端软件以及Web智能家居监控终端软件。
基于B/S架构的智能家居软件系统可实现真正意义上的智能家居远程监控。
4.1 无线传感器网络采集传输软件
主要实现ZigBee网络的建立、节点的自动入网、节点休眠与唤醒、节点之间数据的透明传输、传感器节点的采样与传输、以及执行节点驱动设备的功能。
提供轻量级安全加密算法LBblock、KASUMI算法、AES算法、ZUC算法、Snow 3G至少五种以上，保证传感层数据传输的可靠性。
4.2 Qt版智能家居感知层管理软件
基于Qt的智能家居系统软件主要用来汇聚传感层的各种传感器节点，控制节点，并通过嵌入式数据库，保存所有节点的网络属性、传感器采样值、控制器状态等，允许用户在本地查看智能家居环境参数、安防设备的状态，以及控制家电设备等。同时它作为服务器，允许客户端如平板电脑等设备与其建立连接，实现TCP/IP通信。

4.3 Android智能家居监控终端软件
平板电脑运行基于Android操作系统的智能家居监控软件。用户可以在平板上浏览家居环境参数、安防设备状态，远程控制家用电器（开关控制、红外遥控）等，并且可以访问网络摄像机，实现远程视频监控。
4.4 C#智能家居监控终端软件
系统还支持C#智能家居系统软件。该软件不用智能网关，而使用普通PC机，通过串口与ZigBee协调器通信。基于C#的智能家居软件就是通过串口编程、及时读取串口缓冲数据实现对传感层节点的管理的，主要实现家居环境监测、家居安防监测、家电设备控制以及视频监控等功能。
4.5 基于云服务的Android智能家居管理软件
与QT版本的智能家居管理软件功能类似，区别在于该软件采用B/S架构，使用MQTT即时通信协议实现网关与终端的数据通信，通过WebService数据交换接口将采集传感器数据、设备状态写入到泛太云服务平台的数据中心。
4.6 基于云服务的Web智能家居监控软件
该软件部署在泛太云服务平台的应用系统中，页面采用HTML5编程技术，可实现跨平台；采用MQTT和Websocket技术实现服务端到浏览器的全双工通信，实现服务端到浏览器的主动消息推送。包括智能网关管理、实时采集、设备控制、数据展示、关联设置、报警记录、以及用户管理等功能。
4.7 基于云服务的Android智能家居客户端
该客户端软件基于泛太云服务平台，内嵌轻量级Sqlite数据库，使用M QTT协议与Android智能家居网关进行M2M数据交互，可随时随地获取传感器采样数据和设备控制状态，可远程控制设备动作，可远程编辑关联策略，读取报警记录，视频监控现场，报警发生时具有语音和震动提醒。

      

5. 教学资源
系统提供了ZigBee无线传感器网络、Linux智能网关QT开发、Android应用开发、C#开发、Web网络开发、MQTT数据通信、Websocket应用开发等物联网关键技术的实验案例，让学生在实验中逐步领悟物联网的体系结构，关键技术以及实现方式，培养学生动手解决问题的能力，激发学生的创新潜力。
 

 7.配置清单