草原牧場星光民宿系統(tǒng)

第一章 項目開發(fā)背景

隨著旅游業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是農(nóng)村與草原地區(qū)的民宿業(yè)務(wù)的興起，消費者對于住宿環(huán)境的舒適性、便利性和安全性的要求越來越高。特別是在草原牧場這樣的偏遠(yuǎn)地區(qū)，傳統(tǒng)的民宿管理方式面臨著諸多挑戰(zhàn)，如管理不便、遠(yuǎn)程控制不便、資源浪費等問題。因此，開發(fā)一個基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能民宿系統(tǒng)，能有效解決這些問題，實現(xiàn)更高效的資源利用和用戶體驗。

本項目基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計并實現(xiàn)了一個星光民宿系統(tǒng)，目標(biāo)是通過各種智能設(shè)備和傳感器的互聯(lián)互通，為牧場民宿提供溫濕度調(diào)節(jié)、環(huán)境監(jiān)控、安全保障和遠(yuǎn)程控制等功能，為游客和管理人員帶來便捷的服務(wù)和管理體驗。

第二章 設(shè)計實現(xiàn)的功能

本系統(tǒng)實現(xiàn)了以下主要功能：

1. 溫濕度監(jiān)控：通過溫濕度傳感器實時監(jiān)測民宿內(nèi)的環(huán)境，并提供自動調(diào)節(jié)功能，保證室內(nèi)舒適度。
2. 火焰與煙霧檢測：安裝火焰和煙霧傳感器，及時檢測火災(zāi)隱患，確保民宿安全。
3. 室內(nèi)光照控制：通過光照傳感器控制室內(nèi)燈光的開關(guān)，根據(jù)環(huán)境光的變化自動調(diào)節(jié)亮度，提升節(jié)能性。
4. RFID智能門鎖：通過RFID智能門鎖實現(xiàn)對民宿房間的安全管理，訪客可通過智能卡或手機(jī)控制門鎖，提升安全性和便捷性。
5. 窗簾控制：根據(jù)時間和環(huán)境光變化自動調(diào)整窗簾，提供隱私保護(hù)和舒適的居住體驗。
6. 陌生人入侵監(jiān)控：通過獨立的RTMP協(xié)議監(jiān)控攝像頭，實時監(jiān)控民宿外部環(huán)境，檢測是否有陌生人入侵，提供安全報警。
7. 遠(yuǎn)程訪問與控制：用戶可通過手機(jī)APP查看民宿的實時狀態(tài)，并遠(yuǎn)程控制燈光、窗簾、門鎖等設(shè)備，提升用戶的居住體驗和便捷性。

第三章 項目硬件模塊組成

本系統(tǒng)的硬件組成主要包括以下模塊：

1. 主控芯片：STM32F103RCT6
   • 負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的控制和協(xié)調(diào)工作，處理來自各傳感器和設(shè)備的信號，并與云平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
2. 溫濕度傳感器
   • 用于實時監(jiān)測民宿內(nèi)的溫濕度，提供環(huán)境數(shù)據(jù)支持。
3. 火焰與煙霧傳感器
   • 檢測火焰和煙霧，確保系統(tǒng)能及時報警并啟動緊急措施。
4. 光照傳感器
   • 用于監(jiān)測民宿內(nèi)外的光照強(qiáng)度，自動調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光的開關(guān)和亮度。
5. RFID智能門鎖
   • 通過RFID技術(shù)實現(xiàn)民宿門鎖的智能控制，保障民宿的安全。
6. 窗簾控制模塊
   • 通過電動窗簾控制系統(tǒng)，根據(jù)需求自動或手動調(diào)節(jié)窗簾開關(guān)。
7. RTMP協(xié)議監(jiān)控攝像頭
   • 用于實時監(jiān)控民宿周邊環(huán)境，提供視頻數(shù)據(jù)并檢測入侵行為。
8. OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺
   • 用于設(shè)備的數(shù)據(jù)上傳、存儲和分析，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。
9. 移動設(shè)備（手機(jī)APP）
   • 用戶通過手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)和查看民宿狀態(tài)，提升交互體驗。

第四章 設(shè)計思路

系統(tǒng)的設(shè)計思路可以概括為以下幾個方面：

1. 模塊化設(shè)計：各個功能模塊相對獨立，便于開發(fā)、測試和維護(hù)。每個傳感器或執(zhí)行器與主控芯片STM32F103RCT6進(jìn)行通信，數(shù)據(jù)通過OneNet云平臺進(jìn)行傳輸和存儲，遠(yuǎn)程用戶可以通過APP控制和查看數(shù)據(jù)。
2. 智能化與自動化：系統(tǒng)支持自動化功能，如根據(jù)環(huán)境光調(diào)節(jié)室內(nèi)燈光、根據(jù)溫濕度調(diào)節(jié)室內(nèi)環(huán)境等。火災(zāi)和煙霧檢測模塊也能自動報警，提升安全性。
3. 遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)可視化：通過物聯(lián)網(wǎng)平臺，用戶可以實時查看民宿的狀態(tài)，并通過手機(jī)APP進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，提供高度的便捷性和用戶友好體驗。
4. 數(shù)據(jù)傳輸與云端管理：設(shè)備通過Wi-Fi模塊與OneNet云平臺連接，將采集到的數(shù)據(jù)上傳至云端，用戶可以通過APP查看實時數(shù)據(jù)和歷史記錄，系統(tǒng)也可以在云端進(jìn)行智能分析。

第五章 系統(tǒng)功能總結(jié)

第六章 技術(shù)方案

1. 硬件平臺：
   • 使用STM32F103RCT6作為主控芯片，具有較強(qiáng)的處理能力和多種外設(shè)接口，適合本項目的需求。
   • 各種傳感器和執(zhí)行器通過串口、I2C等通信協(xié)議與主控芯片連接，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
2. 通信技術(shù)：
   • 系統(tǒng)主要通過Wi-Fi通信實現(xiàn)與OneNet云平臺的數(shù)據(jù)交換，保證遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控功能的實時性。
   • 采用RTMP協(xié)議進(jìn)行視頻流傳輸，保證監(jiān)控畫面的流暢性和清晰度。
3. 軟件平臺：
   • OneNet平臺作為云端管理平臺，提供數(shù)據(jù)存儲、分析和遠(yuǎn)程控制接口。
   • 移動APP提供用戶與系統(tǒng)之間的交互界面，支持遠(yuǎn)程查看、控制設(shè)備等功能。

第七章 使用的模塊的技術(shù)詳情介紹

1. STM32F103RCT6：此芯片采用ARM Cortex-M3內(nèi)核，具有高性能、低功耗和豐富的外設(shè)接口，適用于各種控制與數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
2. 溫濕度傳感器：使用DHT22傳感器，能夠精確測量溫度和濕度，并通過I2C或GPIO與主控芯片進(jìn)行通信。
3. 煙霧和火焰?zhèn)鞲衅?/a>：使用MQ系列氣體傳感器和火焰?zhèn)鞲衅?，通過模擬信號輸出與主控芯片連接，檢測火災(zāi)或煙霧的存在。
4. RTMP攝像頭：使用支持RTMP協(xié)議的高清網(wǎng)絡(luò)攝像頭，能夠?qū)崟r上傳視頻流，確保入侵監(jiān)控的效果。
5. OneNet平臺：提供云數(shù)據(jù)存儲、分析和遠(yuǎn)程控制功能，支持通過API與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。

第八章 預(yù)期成果

通過該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，預(yù)期能夠達(dá)到以下目標(biāo)：

1. 提高民宿管理效率：通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，簡化管理流程，提升運營效率。
2. 增強(qiáng)用戶體驗：提供更智能、便捷、安全的住宿環(huán)境，提升顧客的滿意度。
3. 確保安全性：通過火災(zāi)煙霧檢測、入侵監(jiān)控等功能，提高民宿的安全性。

第九章 總結(jié)

本項目通過基于物聯(lián)網(wǎng)的智能系統(tǒng)設(shè)計，解決了傳統(tǒng)民宿管理中的效率、安全和用戶體驗問題。通過溫濕度控制、智能門鎖、火災(zāi)煙霧檢測、攝像頭監(jiān)控等多項功能，提升了民宿的智能化水平和安全性。未來，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，系統(tǒng)還可以擴(kuò)展更多的智能功能，如語音控制、智能推薦等，為民宿業(yè)的發(fā)展提供更多的可能性。

第十章 STM32代碼設(shè)計

以下是 main.c 代碼框架，代碼包括了對溫濕度傳感器、火焰煙霧傳感器、室內(nèi)光照傳感器、RFID智能門鎖、窗簾控制、監(jiān)控攝像頭和云平臺的接口和控制。代碼中將使用 STM32F103RCT6 作為主控制芯片，并且通過 OneNet 物聯(lián)網(wǎng)平臺與外部設(shè)備進(jìn)行通信。

#include "stm32f10x.h"
#include "stdio.h"
#include "temperature_humidity_sensor.h"  // 假設(shè)你已經(jīng)寫好了溫濕度傳感器的驅(qū)動
#include "smoke_flame_sensor.h"           // 火焰煙霧傳感器
#include "light_sensor.h"                // 光照傳感器
#include "rfid_lock.h"                   // RFID智能門鎖
#include "curtain_control.h"             // 窗簾控制模塊
#include "camera_module.h"               // 攝像頭監(jiān)控模塊
#include "OneNet.h"                      // OneNet物聯(lián)網(wǎng)平臺通信

#define SENSOR_READ_INTERVAL 5000        // 傳感器讀取時間間隔，單位：毫秒
#define CLOUD_UPLOAD_INTERVAL 10000      // 數(shù)據(jù)上傳到云平臺時間間隔，單位：毫秒

// 函數(shù)聲明
void SystemInit(void);
void GPIO_Init(void);
void USART_Init(void);
void Timer_Init(void);
void Sensors_Init(void);
void Cloud_Init(void);
void Control_Lights(void);
void Control_Curtains(void);
void Monitor_Entry(void);

// 定時器和云平臺上傳計時器
volatile uint32_t tick = 0;
volatile uint32_t sensor_tick = 0;
volatile uint32_t cloud_tick = 0;

int main(void)
{
    // 初始化系統(tǒng)
    SystemInit();
    GPIO_Init();
    USART_Init();
    Timer_Init();
    Sensors_Init();
    Cloud_Init();
    
    // 主循環(huán)
    while (1)
    {
        // 檢查傳感器數(shù)據(jù)讀取時間間隔
        if (sensor_tick >= SENSOR_READ_INTERVAL)
        {
            // 讀取傳感器數(shù)據(jù)
            float temperature = Read_Temperature();
            float humidity = Read_Humidity();
            uint8_t flame_detected = Read_Flame_Sensor();
            uint8_t smoke_detected = Read_Smoke_Sensor();
            uint16_t light_level = Read_Light_Sensor();
            
            // 根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)控制設(shè)備
            Control_Lights(light_level);  // 控制燈光
            Control_Curtains(light_level); // 控制窗簾
            
            // 輸出到串口調(diào)試
            printf("Temperature: %.2f C, Humidity: %.2f %%n", temperature, humidity);
            printf("Flame detected: %d, Smoke detected: %dn", flame_detected, smoke_detected);
            
            // 重置計時器
            sensor_tick = 0;
        }

        // 檢查云平臺上傳時間間隔
        if (cloud_tick >= CLOUD_UPLOAD_INTERVAL)
        {
            // 上傳傳感器數(shù)據(jù)到云平臺
            Upload_To_OneNet(temperature, humidity, flame_detected, smoke_detected);
            
            // 重置計時器
            cloud_tick = 0;
        }

        // 監(jiān)控陌生人入侵
        Monitor_Entry();
    }
}

// 系統(tǒng)初始化
void SystemInit(void)
{
    // STM32的系統(tǒng)初始化，時鐘、外設(shè)等
    SystemInit();
}

// GPIO 初始化
void GPIO_Init(void)
{
    // 這里假設(shè)你已經(jīng)寫好了GPIO初始化代碼
    // 比如：設(shè)置輸入輸出端口，配置LED燈、按鈕等
}

// USART 初始化
void USART_Init(void)
{
    // 初始化串口，用于調(diào)試輸出
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;
    USART_InitStructure.USART_BaudRate = 9600;
    USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Tx | USART_Mode_Rx;
    
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE);
}

// 定時器初始化
void Timer_Init(void)
{
    // 設(shè)置定時器中斷，產(chǎn)生定時事件
    SysTick_Config(SystemCoreClock / 1000);  // 1ms 定時器中斷
}

// 傳感器初始化
void Sensors_Init(void)
{
    // 初始化溫濕度傳感器、火焰煙霧傳感器、光照傳感器等
    Init_Temperature_Humidity_Sensor();
    Init_Smoke_Flame_Sensor();
    Init_Light_Sensor();
}

// 云平臺初始化
void Cloud_Init(void)
{
    // 初始化OneNet云平臺通信
    OneNet_Init();
}

// 控制燈光
void Control_Lights(uint16_t light_level)
{
    if (light_level < 500)  // 假設(shè)低于500表示光線較暗
    {
        // 打開燈光
        Turn_Lights_On();
    }
    else
    {
        // 關(guān)閉燈光
        Turn_Lights_Off();
    }
}

// 控制窗簾
void Control_Curtains(uint16_t light_level)
{
    if (light_level < 300)  // 假設(shè)低于300表示需要拉窗簾
    {
        // 拉窗簾
        Open_Curtains();
    }
    else
    {
        // 放下窗簾
        Close_Curtains();
    }
}

// 監(jiān)控陌生人入侵
void Monitor_Entry(void)
{
    if (Check_Camera_For_Intruder())  // 監(jiān)控攝像頭檢查是否有入侵
    {
        // 如果有陌生人入侵，則報警或采取措施
        Trigger_Alarm();
    }
}

// 定時器中斷服務(wù)函數(shù)
void SysTick_Handler(void)
{
    tick++;
    sensor_tick++;
    cloud_tick++;
}

// 上傳數(shù)據(jù)到OneNet
void Upload_To_OneNet(float temperature, float humidity, uint8_t flame_detected, uint8_t smoke_detected)
{
    // 將數(shù)據(jù)打包并上傳到OneNet云平臺
    OneNet_Upload_Sensor_Data(temperature, humidity, flame_detected, smoke_detected);
}

// 串口發(fā)送函數(shù)
int fputc(int ch, FILE *f)
{
    USART_SendData(USART1, (uint8_t) ch);
    while (USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC) == RESET);
    return ch;
}

代碼解釋：

1. 模塊初始化：
   • SystemInit()、GPIO_Init()、USART_Init() 和 Timer_Init() 等函數(shù)用于初始化系統(tǒng)、GPIO端口、串口、定時器等硬件模塊。
   • Sensors_Init() 用于初始化所有傳感器模塊（溫濕度、火焰煙霧、光照等）。
   • Cloud_Init() 用于初始化 OneNet 云平臺通信模塊。
2. 主循環(huán)：
   • while (1) 中循環(huán)讀取傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)傳感器的值控制設(shè)備（如燈光和窗簾），并且定時上傳數(shù)據(jù)到 OneNet 云平臺。
3. 傳感器數(shù)據(jù)讀取與處理：
   • Read_Temperature() 和 Read_Humidity() 用于讀取溫濕度傳感器數(shù)據(jù)，Read_Flame_Sensor() 和 Read_Smoke_Sensor() 用于讀取火焰和煙霧傳感器數(shù)據(jù)，Read_Light_Sensor() 用于讀取光照強(qiáng)度。
   • 根據(jù)光照傳感器的值，自動控制燈光和窗簾的狀態(tài)。
4. 云平臺數(shù)據(jù)上傳：
   • Upload_To_OneNet() 用于將傳感器數(shù)據(jù)上傳到 OneNet 云平臺，供遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理使用。
5. 入侵監(jiān)控：
   • Monitor_Entry() 使用獨立的攝像頭模塊檢測是否有陌生人入侵，一旦發(fā)現(xiàn)入侵則觸發(fā)報警。
6. 定時器：
   • 使用 SysTick_Handler() 實現(xiàn)定時器中斷，用于定時讀取傳感器數(shù)據(jù)和上傳數(shù)據(jù)到云平臺。