基于PLC的智能家居安防系统的设计

基于PLC的智能家居安防系统的设计

家居安防系统和传感器感应系统是家居系统的两个重要组成部分，特别是对于普通家庭，提高人们生活质量有着重要的意义。其中家居安防系统能对上班模式、居家模式、度假模式实行智能的切换。上班模式下，除了花园土壤温度传感器不工作，其他都工作。居家模式下，房间温度、烟雾传感器工作，其他都不工作。度假模式下，上述全部工作。课题的另一部分组成传感器，我们会有很多地方会用到，比如红外电磁门锁、门上红外感应、窗户红外感应、花园红外感应、房间温度传感器、花园土壤温度传感器，门廊和车库等全部采用声控，这些都会用到传感器来实现。当然，这么多零碎的电气器件不会自己就这么联系起来，我们需要编写一套程序来实现我们所想要达到的效果，同时还要求我们选用正确合适的PLC来完成这项任务。

第１章引言 ………………………………………………………………………2

1.1课题来源及研究意义………………………………………………………2

1.2国内外智能家居研究与应用概况 ……………………………………………2

1.2.1国外智能家居发展与现状 ………………………………………3

1.2.2国内智能家居发展与现状 ………………………………………3

1.2.3家居安防的发展趋势………………………………………………………4

1.3本文的主要研究内容………………………………………………………4

第2章智能家居安防系统各模块简单介绍…………………………………………………………5

2.1传感器概述 …………………………………………………………5

2.2 传感器在家居安防系统中的应用 ……………………………………………5

2.2.1红外线传感器的工作原理 ………………………………………………………5

2.2.2温度传感器的工作原理………………………………………………5

2.2.3烟雾传感器的工作原理………………………………………………………6

2.2.4土壤湿度传感器……………………………………………………7

2.2.5声控装置工作原理………………………………………………………8

第3章智能家居系统软件设计…………………………………………9

3.1 PLC编程语言简介……………………………………………………………9

3.2MCGS简单介绍…………………………………………………………10

3.3 软件设计……………… ……………………………………………11

3.3.1 总体控制流程图……………………………………………11

3.3.2 I/O分配表…………………………………………………12

3.3.3 电气原理图，布局图，接线图……………………………………………13

3.3.4 MCGS组态画面及参数设置………………………………………………16

3.3.5 PLC参数设置及主程序与三种模………………………………………19

第4章智能家居的发展与展望………………………………………………23

4.1智能家居市场 ………………………………………………………………23

4.2智能家居发展方向 …………………………………………………………23

4.2.1 简单的无线部署……………………………………………23

4.2.2家庭能源管理………………………………………………23

4.2.3用户体验………………………………………………………23

第5章结论 ……………………………………………………………………25

致谢 …………………………………………………………………………26

摘要：智能家居综合利用了计算机技术、嵌入式系统和网络通讯技术，将家庭中的各种设备（如照明系统、环境控制、安防系统）通过家庭网络连接到一起，实现对家用电器的更好控制与高效利用。智能化系统于上个世纪八十年代开始出现，并于九十年代末进入我国。智能家居系统很好地具备了安全、方便、快捷、智能化和个性化等特点，广受人们的好评与追捧，其开发与建设也越来越火热。随着现代社会经济的发展，生活条件的改善，人们对家装品质要求也越来越高，单一的家居功能已经不能满足市场的需求，人们希望自己的家装功能能够尽可能的多元化，智能家居的出现则很好地填补了市场上原先在这一块的空白，同时也满足了人们对家居品质的期待与需求，使得家庭住宅更加的人性化。本文接下来的内容将讨论智能化家居发展现状，针对用户不同的真实需求，设计合理方案，让人与建筑更好地沟通。

关键词：智能化；人性化；家居

一、引言

1.1研究背景及研究意义

我们如今所说的智能家居，还是一个较为宽泛的定义，目前国际学术界并没有对其给出一个精准的定义。为了让本文内容顺利的展开，我暂且在这里给智能家居做一个描述性的定义。智能家居是以家庭生活住宅为平台，通过网络通信技术、自动控制技术等技术的综合利用将家庭中的有关电器设施有机的连结到一起，使各类电器使用变得更为高效，处理家庭事务更加方便的管理系统，大大提升了家居便利性、舒适性，同时也使得我们的住宅更为绿色节能。与传统意义上的家居相比，智能家居不仅具有传统的居住功能，同时还利用现代科学技术赋予了家居电器“思想”，能够主动根据家居内部信息的改变来调节自身的模式与决定电器的开关。它还能够提供全方位的信息交换功能，让家庭内部的信息能够实时地与外界信息进行交换，足不出户也能了解外部的动态，极大地改变了人们的生活方式，帮助人们更合理有效地安排时间，也能节省一笔可观的能源资金。而作为居住的用途来讲的话，最为关键的还是安防，因此，安全防范技术在智能家居的各类技术中是重中之重。

此外，推广智能家居安防系统也有助于改善国内人口老龄化日益突出所带来的一系列问题。众所周知，我国还是一个发展中国家，人均收入还比较低，人口老龄化的到来无疑加剧了社会的矛盾以及加深了政府的负担。政府不得不投入更多的资金来发展社会养老福利事业，但光有政府的行动是收效甚微的。智能家居系统的老人看护系统与机构养老服务相比，具有方便、现代化、智能、更加快速等优点，足不出户也能够享受养老服务。中华民族自古以来就有叶落归根的思想，因此大多数老年人不愿离开自己熟悉的环境而去到一个陌生的环境去养老。而智能家居安防系统则能够很好地避免这一现象的出现，同时还迎合了老年群体内心的诉求，因此更能为他们所接受。

1.2国内外智能家居发展与研究概况

自八十年代出现第一幢智能建筑以来，以美欧为代表的一些发达国家和地区陆陆续续地提出了多种多样的智能家居方案。我国起步与西方国家相比晚，但在进入二十一世纪以来，我国的经济与科技实力也发生了天翻地覆的变化，在智能家居的建设与发展这一块上面也一直奋起直追。在过去的一年里，工业4.0的提出对传统的制造业产生了巨大的冲击，中国作为制造业大国，也受到了这股浪潮的影响。中国家电产业目前正围绕互联网+、智能化、技术创新等新内涵不断探索前行，从侧面走出一条有中国特色的智能化道路。

1.2.1 国外智能家居发展与现状

近些年来，智能家居在以美欧为首的发达国家和地区发展尤为迅猛。在新加坡，智能家居的普及率还是比较高的，据不完全统计有近5000户的家庭采用了“家庭智能化系统”，而我们知道，新加坡的国土面积很小，因此这个数字所占的比重是非常大的，其智能家居普及程度可见一斑。而美国作为世界上唯一的一个超级大国，同时也是世界科技发展的标杆，其国内安装“家庭智能化系统”的家庭也已达到了40000户，也是一个不小的数目。

现如今，互联网产业越来越繁荣，人们对于家庭安防的重视程度也越来越高，这也是智能家居安防系统近几年来取得质的飞越的一大因素。不少商家正是看到了这其中的利润与前景，纷纷参与到智能家居的研究与开发中来。国外有很多家企业早就看到智能家居潜在的巨大市场，已经率先在该行业里占得一席之地，作为世界互联网巨头的微软公司，当然也不会无动于衷，他投资了一家专门做家居安防和家居智能化方面的研发的公司。另一家电脑巨头IBM公司则选择直接与建筑开发商合作，利用自己本身对软件程序开发的优势为用户提供较为合理的智能家居方案。可以说，国外的家居安防行业现在已经是百家争鸣，百花齐放的繁荣景象。

1.2.2 国内智能家居发展与现状

智能家居于九十年代末进入我国，发展历程相对发达国家较短，但随着经济发展，国家一直在不断加大在这一领域的投入，经过不懈地努力也取得了一定的成效。国家出台一系列政策来规范与引导智能家居市场的健康发展。另一方面，智慧型城市建设的逐步深入与完善也为智能家居的发展提供了强劲的动力，再加上现代物联网技术的蓬勃发展更是给传统智能家居指出了一条光明的发展方向，智能家居市场的格局也在悄无声息的发生着新的变化，市场的结构已经悄然发生转变。58%的受调查企业认为智能家居将于2019年之后方可全面普及，产品制造企业的观点相对于其他企业更为保守。

1.2.3智能家居的发展趋势

单机的智能产品虽然智能的，但是它称还称不上是智能家居，不过它绝对是人们熟悉适应智能家居的最好媒介。现在手机越来越智能，越来越普及，有些公司也开发了手机上的APP来控制家中的各种电器，消费者对智能应用结果要求也更明确，对于智能家居所要实现的目标也更具体。每一项智能技术都应该至少有一个明确的应用结果，智能家具的出现正是为了让人们的家居生活变得更节能，更舒适，是人们的居住环境更加的安全。消费促进发展，促进科技的进步，因此人们对智能家居的需求将极大地推动智能家居产业的发展与进步，我们相信消费者的需求动力将是反推打开智能全连接生态系统的一股强大的力量。

以冰箱产品为例，现在家家户户都有冰箱，市场上面的冰箱种类主题也是目不暇接，节能早已不是要求而是一种共识，冰箱的智能也已经不再局限于仅通过手机来交换信息控制温度等。冰箱正在变得更智能更独立，已不再需要人们来设定各项指标参数，冰箱自动地能够感知食品情况的信息，主动的收集冰箱里食物的数量、保鲜保质等信息，通过分析处理信息来调节冰箱内的温度，不需要人们再去操心，真正做到了智能。另外伴随着网上购物平台、云平台的的兴起，冰箱正在连上互联网找到恰当的沟通对象，可能首先第一步是在线购物商城，未来还会有更多沟通对象，例如智能国家电网等等。这一切的产品变化正在说明智能家电向全连接生态系统演进。

1.3本课题的主要研究内容

本毕业设计研究的主要内容是基于PLC的智能家居安防系统，利用先进的计算机及网络通信技术将与家居生活有关的电气整合起来，让家居生活更舒适高效。整套系统的控制控制只有一个触摸屏，上面有三个模式选项：上班模式、居家模式、度假模式。别墅中安装有下列基本的探测传感器，包括有红外电磁门锁、门上红外感应、窗户红外感应、花园红外感应、房间温度传感器、房间烟雾探测器、花园土壤湿度传感器。例如，当房间中的烟雾浓度超标时，烟雾探测器发出信号出发报警器，土壤湿度传感器则会智能根据土壤湿度来决定是否需要供水等等。门廊和车库等全部采用声控，只要有人靠近并发出声音时，能够做到自动的开灯与开门，极大地方便了居民。各模式工作时各元器件运行如下，上班模式下，除了花园土壤湿度传感器不工作，其他都工作。居家模式，房间温度、烟雾传感器工作，其他不工作。度假模式下，上述全部工作。

参考文献

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