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綜合家庭自動化系統

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

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資料介紹

描述

一、簡介：

曾經夢想住在一個全自動的家中嗎？無論您身在世界的哪個地方，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發送安全警報的住宅。無論您是否關燈，都能讓您無憂無慮。

今天，我將向您展示一個原型，您可以通過它創建、設計和建造一個滿足您需求的夢想家園。那么，讓我們開始吧！

2、演示：

在此處查看集成家庭自動化的工作原型：

程序和警報：

1 / 7 ?在 Ubuntu 發行版上運行的automated_led.py

3.配置設備控制設置：

硬件設置：

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，將每個設備的負極連接到公共地。

軟件設置：

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

登錄到您的Bolt 云帳戶。單擊“產品”選項卡，然后單擊“+ 添加產品”。

選擇連接作為輸出設備和數據收集方法作為 GPIO

單擊“配置此產品”并如上所示配置硬件設置并保存。

現在單擊代碼選項。將文件名指定為“home_automation”并選擇文件擴展名作為 html。輸入代碼（在下一節中給出）并點擊保存按鈕。

我們將在下一節中學習對接口進行編碼。

4. 創建界面

在本節中，我將幫助您使用 HTML、Javascript 和 CSS 設計一個界面網站，它也可以用于您的手機上的應用程序。

單擊“開燈”按鈕將打開您房間的燈。同樣，“關燈”關閉燈。“風扇開啟”和“風扇關閉”按鈕將分別打開和關閉電機。“Alarm On”按鈕打開蜂鳴器以發出求救信號。可以使用“警報關閉”按鈕將其關閉。“自動燈”關閉所有其他燈并根據周圍的亮度改變其強度。

最終外觀如下所示：

應用界面

網站界面

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 標記標記 HTML 文件的開始和結束。

標題標簽定義了我們網頁的標題，它顯示在瀏覽器的選項卡上。

將預定義的 JavaScript 導入到我們的 HTML 代碼中，該代碼配置和設置我們 WiFi 模塊的 API 密鑰和設備名稱。它還提供了讀取和寫入我們設備的開和關值的功能。

樣式標簽幫助我們通過 CSS 個性化網頁的外觀和感覺。它設置背景圖像、間距、字體和所有相關設置。

body 標簽包含我們界面的實際內容。它包含我們按鈕的設計及其號召性用語命令。

5. 設置語音模塊：

對于這個項目，我在我們的智能手機中使用了 Google 助手，并搭配 IFTTT 服務來管理觸發命令并按照它們進行操作。

從Google Playstore下載 IFTTT 應用程序，或從此處訪問 IFTTT 網站。按照如圖所示的說明進行注冊。現在;

對于應用程序：

點擊右上角的“+”按鈕。

對于網站：

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

對所有其他命令也遵循相同的過程。將 URL 的 pin 替換為 2（風扇）和 3（蜂鳴器）和狀態分別為 HIGH 或 LOW。要查找您設備的 API，請登錄您的Bolt Cloud 帳戶并前往 API 選項卡。選擇啟用并復制 API。對于設備 ID，您可以從設備選項卡復制 ID。

設置說明：

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

在這里，我們的語音命令 - 'Lights On' 被我們手機的麥克風檢測到，然后被 Google Assistant 拾取和分析。當檢測到觸發動作時，Webhooks 會發出 Web 請求，以從用戶輸入的 URL 中獲取所請求的網頁。然后，它以 JSON 格式發送響應。云解碼數字引腳電壓必須設置為高或低的響應，從而打開或關閉設備。

6.設置警報：

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

對于 SMS 和 Whatsapp，我們需要第三方應用程序的幫助。Twilio巧妙地幫助我們集成觸發器以通過其任何渠道發送自動消息。注冊并分別獲取 SMS 和 Whatsapp 的 SID、AUTH_TOKEN 和手機號碼。

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

7.自動燈

一種根據周圍環境的亮度改變其強度的光。多么酷啊？燈光將在黑暗中以最大強度發光，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，它也會向我們發送消息，從而表明房間里有人。所以，讓我們開始建造吧！

這是如何運作的？

為了制造自動燈，我們需要一個可以檢測光強度變化的傳感器。光敏電阻 (LDR) 就是為此目的而設計的。它根據光的強度改變其電阻 - 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）監控電壓變化。現在，為了將這種電阻變化轉換為電壓變化，我們使用了分壓器電路。因此，LDR 上拉一個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 的值設置為 255 - (intensity_value_of_LDR/4)，遵循逆映射。因此，環境較暗時，LED 會比以往更亮！

異常檢測：

該項目實施 Z 分數分析方法來檢測周圍環境中光強度行為的任何異常。

Z 分數計算

Z-score 的計算如上所示：

平均值是最后一個幀大小 (r) 值的平均值。
Z 分數等于乘法因子 (c) * 最后幀大小值變化的均值的平方根。
閾值設置為當前值加上或減去的 Z 分數

通過這個數學公式，我們計算出閾值，即哪些光強值落入標準區域，哪些值導致異常。如果在該區域之外檢測到一個點，則會通過 SMS 發送警報，指示光強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 意味著檢測模式的變化。

硬件設置：

將 LDR 的一個引腳連接到引腳 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 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。

軟件設置：

在本節中，我們將使用 Python 進行一些操作。我們必須創建 2 個 Python 文件。首先，我們將為我們的主程序創建一個名為conf.py的配置文件，并對其進行編碼，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

創建單獨文件的好處是用戶可以在此處編輯這些憑據，它將應用于我們與警報系統集成的所有文件。

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

安全不是所有人都關心的問題嗎？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入您的家怎么辦。你可以有一個閉路電視攝像機，但它不能給你實時通知，并且會造成損害。為了克服這個困境，我向您介紹了這個簡單的入侵警報安全系統。

這是如何運作的？

每當有人打開門時，它都會穿過 PIR 傳感器的視野。它檢測到它發出的紅外輻射，并在它的兩半之間產生一個正的差異變化。Bolt WiFi 模塊會接收此更改，然后將警報直接發送到我們的手機中。

硬件設置：

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。

軟件設置：

創建一個名為 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)