家庭电网控制智能助手

摘要

随着新技术的发展，物联网（IoT）由于能够通过网络相互连接提升了它的知名度日渐提高。 本文主要描述了一些关于用于家庭控制器的智能助手的实现和配置方案。智能助手允许用户使用语音命令远程控制整个房屋，同时对辅助条件实施手柄控制。 这个方案还旨在通过实施用于视频监控和传感器的IP摄像机来改善家庭安全。所有这些系统的信息或者控制接口可以通过任何Android设备（手机、平板）提供给用户，从世界任何地方访问他们的智能家居获得相关信息和控制。 此外，这个智能家居助理的开发是在低成本条件下完成的。

关键词：domotic; 以太网盾; ip camera; 物联网; 语音识别; 语音命令。

1.介绍

如今，随着科学技术技术的极大进步，开发和实施有效的自动化系统变得可以实现。 因此，本篇文章基于这些科学原理，通过用语音控制的智能助手的方式控制房屋的电气系统，为居住用户提供舒适性，可靠性和安全性。 所有这些语音命令都是通过专门的Android操作系统设计的应用程序完成的，例如智能手机上的应用程序app，通过WiFi连接到房屋。 由于安卓系统是开源的，我们不需要增加额外的成本，这使我们我们降低最终产品的预算达到可能。 此外，还需要通过互联网进行远程监控，这将使用到WiFi模块。

此外，为了在家中提供安全和福利，实现与应用程序一起传输的实时记录事件的摄像机时必不可少的。

通过目前的工作，智能助手创建了一个完整的应用程序app，整合了整个自动化系统的功能，包括：控制、监测，由此通过语音命令家里的电气系统方便，并实现了远程摄像头监控安全。

智能助手的目的是目的是建立一个由语音和视频监控控制的远程家庭系统，预算低，并且可以轻松找到，就像与以太网屏蔽兼容的基本Arduino（开放式硬件）一样。 通过视频监控获得的视频将保存在8GB 存储卡卡上，该卡将通过ICSP协议连接到Arduino。 然而，进行家庭环境自动化并不是一个容易的事情。智能家居系统是一个复杂的系统，有许多互连的家居设备与监控设备，所以我们必须严格组织系统，因此在整体上它才能正常工作达到最终的设计目标。

视频监控是对于家居环境安全的监测，访问控制和监控是智能家居一个重要组成部分，这样可以降低被盗，财产和人员受损的风险。 我们将能够无限制地远程连接所需的家庭环境中的所有摄像机，并且还可以听到对应的音频。 这种智能助手的使用是应用广泛的，比如：在家庭监控，婴儿房监视，宠物监视等方面是非常有用。

1.应用程序的开发

有许多自动化应用可以通过语音控制，其中许多可以每天供我们使用，他们包括：许多移动电话中的语音拨号系统，自动售货机，照明控制，人们使用的任何元素控制中任何残疾无论是视觉还是电机常见的例子我们都有专门的扫描仪。

用户通过说出其中一个关键字通过语音与系统交互，系统识别出该关键字并期望您应该遵循的自动化顺序。

用户负责提供家庭自动化命令与系统在识别成功时接收的命令相同，系统内部执行内部编程指示的命令并发送用户所需的信息。

具体的系统通信的架构视图如图1所示。

图1 通讯系统

Arduino Ethernet Shield允许将Arduino板连接到Internet，使用以太网库连接到Lan，它使其与Arduino One，Mega，Mega ADK兼容; 与网络的连接通过RJ45电缆进行。 使用Ethernet Shield，我们可以创建一个由软件编程的小型网络，这就是Web服务器的出现方式。

在开发的家庭控制过程中，使用App Inventor制作软件，在用户和智能家居之间进行交互。 应用程序允许识别用户的语音并告知是否存在问题。

Android界面将指示家用灯的状态，如果为房间打开，颜色会变为黄色; 执行语音识别，“语音识别器”和应用程序说“文本到语音”，使用谷歌API，这使语音处理工作更容易。

应用程序处理已经说出的字，逻辑响应并通过WiFi发送数据，因此Arduino执行所需的操作以打开房屋的灯或需要0-254的值来通过PWM像电机一样控制模拟设备， 电磁阀等，如图3所示。

如图2所示，显示了系统的协议通信。 此外，为项目创建的界面如图3所示，可以观察到室内灯打开，窗帘打开20％，花园中压流量。

许多自动化应用可以通过语音控制，其中许多可以每天供我们使用，他们包括：许多移动电话中的语音拨号系统，自动售货机，照明控制，人们使用的任何元素控制中任何残疾无论是视觉还是电机常见的例子我们都有专门的扫描仪。用户通过说出其中一个关键字通过语音与系统交互，系统识别出该关键字并期望您应该遵循的自动化顺序。用户负责提供家庭自动化命令与系统在识别成功时接收的命令相同，系统内部执行内部编程指示的命令并发送用户所需的信息。在开发的家庭控制过程中，使用App Inventor制作软件，在用户和智能家居之间进行交互。 应用程序允许识别用户的语音并告知是否存在问题。Android界面将指示家用灯的状态，如果为房间打开，颜色会变为黄色; 执行语音识别，“语音识别器”和应用程序说“文本到语音”，使用谷歌API，这使语音处理工作更容易。

应用程序处理已经说出的字，逻辑响应并通过WiFi发送数据，因此Arduino执行所需的操作以打开房屋的灯或需要0-254的值来通过PWM像电机一样控制模拟设备， 电磁阀等，如图3所示。

图2 通信协议

图3 创建的应用程序的界面

A.使用HTML编程Web服务器

HTML用于确认指令是在家中制作的（使用Arduino）。 当执行这些指令时，变量通过窗口改变状态，该窗口指示作为房屋焦点的当前条件。

HTML主要用于编写网页，允许创建链接（超文本），浏览器读取链接以在屏幕上显示信息。

要想要在HTML中编程，需要考虑几个命令，这些命令用于创建显示每个项目状态的窗口。 这些命令如下所示：

所有指令都从Arduino发送，作为行代码中的消息：client.println（“”）;

Arduino的回应：

HTTP / 1.1 200好的。 →发送标准HTTP响应标头

内容类型：text / html。 →发送标准HTTP响应标头。

刷新：5“→每5秒刷新一次页面

lt;brgt;→表示换行符

lt;h1gt;到lt;h6gt;→它发送消息，其中h1是最重要的标题。

lt;img srcgt;→通过指定高和宽来插入图像。

首先，发送标题演示文稿。 然后更新页面自动发送。 之后，根据获得的数据来查看是否打开或关闭焦点状态，以读取每个案例样本的适当图像。 对于房屋的每个焦点重复该过程。 如果还允许同时打开和关闭所有灯的条件。

代码行：.cliente stop（）;→关闭连接。

为了通信不同的设备，需要通信协议，如图3所示，协议将信息传递给HTML，即网页，因此任何设备都可以从世界上任何地方访问它。

B.申请表现

要开始使用智能家居应用程序，首先必须验证密码，以增强家庭自动化控制的安全性。 密钥代码可以通过语音或键盘输入。 （使用的密码= Domotic house）。

应用访问语音：

在按下按钮2“麦克风”的同时，请求SpeechRecognizer1的文本，然后将该文本与输入“家庭自动化”的文本消息进行比较。 如果它们匹配则调用下一个窗口，允许进入另一个屏幕“Screen1”。 如果输入的SpeechRecognizer1不匹配，则通过textToSpeeach1发送“密码错误”的消息。 该过程的代码如图4所示。

通过键盘访问应用程序：

按下1按钮。 （使用密码框。）如果passwordTextBox1的文本等于“家庭自动化”，则调用下一个窗口。 如果没有，通过textToSpeeach1，应用程序将说“密码不正确”。 该过程如图4所示

图4 通过键盘通过语音或键输入密钥的过程

C.使用IP摄像机进行视频监控，并通过命令语音进行家庭控制

一旦通过密码验证，应用程序打开主屏幕“Screen1”，这里有2个图标：用于视频监控的摄像头和麦克风，如果按下麦克风图标，应用程序将开始收听用户说的内容，按顺序 执行所需的操作。 如果按下IP摄像头图标，应用程序将显示摄像头看到的视频。

视频监控：

如前所述，如果按下IP摄像机图标，则流程图如图5所示。

图5 开始传输视频的过程

按下相机图标后，我们可以看到IP摄像机的视频，因为它使用了ActivityStarter1（开始活动1），这个活动允许我们在Android应用程序中执行各种操作，在这种情况下，打开网页，输入IP地址， 端口号开始传输变得可行。

语音识别：

通过Android编程的好处是Google提供了许多API接口，同事它为开发人员提供了对复杂应用程序的支持，在这种情况下，SpeechRecognizer通过云处理语音，在短时间后，它将处理后的语音返回到文本中，这有助于比较执行对应的语言操作。

而由于Google即时采用应用App Inventor 2处理用户的语音，收集信息搜索浏览器，活动频繁的位置等。这有利于与Google Now的通信，因为他们的算法在其数据库中存储了相关的用户信息。

在图6中，示范出了如何点亮房屋中的LED的示例。 首先，口头语音命令必须与要执行的操作的命令匹配，在这种情况下为“切换室”，然后，应用程序将图像从厨房图像改变为灯泡的图像。在完成操作后，它开始将命令发送到Web服务器，就是在本例中Arduino，他的IP地址后跟命令进行输入。 我们还通过TextToSpeech1在我们的应用程序中调用了晓得对话框并说“房间被点亮了”。

图6 使用语音命令打开休息区的过程。

D.以远程方式控制家庭自动化的设置

要执行远程配置，必须已完成本地网络的自动化控制。 至于远程通信必须配置路由器以允许从外部访问，从而获得外部IP地址IP或类型B，还应该知道应该允许通过MAC地址访问网络以避免入侵系统。 类似于“通过无线蓝牙为残疾人提供智能家居系统”。系统应用MAC过滤器以允许用户访问。

配置静态IP地址：

首先分配一个静态Arduino以太网屏蔽IP地址，所以我们从浏览器访问路由器设置，必须分配一个静态IP，因为路由器分配动态IPV4地址。 如下面的图7所示，应该写入MAC以太网屏蔽，每当路由器检测到此网络中的IP分配了固定IP时，在这种情况下为192.168.0.178。

图7 为主机IPv4主机地址Arduino Ethernet Shield分配固定IP

配置前向端口：

为此可以远程访问以分配一个空闲端口，HTTP = 80端口，TCP = 443端口，因此可以访问外部IP地址，在这种情况下使用端口88.如图8中的端口80所示 分配IP地址，IP地址是以太网屏蔽的地址。

图8 将端口88添加到主机IPv4主机地址Arduino以太网屏蔽

获取Arduino主机的外部IP地址：

要从外部访问，必须知道具有路由器家庭自动化的公共IP，如图9所示包含软件“网络实用程序”用于我们网络的信息，您可以看到本地IP地址和远程IP地址。

图9 用于远程访问的路由器的IP地址

获取IP摄像机的外部IP地址

远程访问IP摄像机应该在不同的Arduino以太网屏蔽端口进行，因为它提供了其他信息，在这种情况下是视频流。 要查看地址和端口（如图11所示），IP摄像机使用“搜索IP摄像机”程序，该程序允许您配置摄像机，以便在想要更改本地使用的摄像机的IP地址时。

配置IP摄像机后，程序将为我们提供一个IPV4类型B，允许远程访问。 IP地址将传输视频流端口81.在这种情况下获得IPV4地址类型B http：//186.70.2XX.88:81

检查端口的可用性：

最后为了完成家庭自动化家庭的远程访问，你必须通过程序检查端口的可用性，在这种情况下“PFPort checker”检测端口是否打开，因此发现端口分配了Arduino 启用以太网屏蔽和IP，88和81相机。

在大多数情况下，互联网提供商会对互联网的月度服务收取额外费用，因此有必要与服务提供商交谈以启用所需的端口。 此外，有些提供程序不控制端口服务，因此可以使用任何应用程序，在这种情况下，远程domotic控制。 请记住，端口很多次都是由ISP控制的，因此，为了进行远程访问，有必要多次询问端口的紧张程度，需要额外付费。 在domotic控制的实现中，大于80的端口是免费的。

2.分析

1. 制造价格比较

制造成本非常不同，因为从事家庭自动化的公司是商标，使用这些公司的团队是基于KNX，X10，Lonworks，这就是为什么应该收购同一品牌或同一家公司的设备，因此设备有 与购买与Arduino兼容的通用设备的实现不同，它具有相同的通信协议并且兼容。

此外，公司检索每包的费用; 成本是通过一些智能设备的特定环境的自动化给出的。 在图10中，最基本的安装包是受欢迎的，它在房屋的4个环境中具有无线照明控制管理和存在检测; 就FrontPoint和Domintell而言，他们使用远程视频监控。

图10 不同公司的家庭系统之间的比较

一个普通的房子可以变成一个智能的房子，通过语音和视频监控进行家庭控制; 这可以通过世界上大多数房屋的低预算和资源来实现。

为了使远程，需要家庭自动化控制来打开网关，在

资料编号：[4929]