基于Dragon Board 410c实现对家庭电器的智能开关控制

一、前言

智能家居越来越多的在普通家庭普及，一套智能家居就是一个系统，包含传感单元、中央处理单元、信号传输单元和控制单元等等，利用不同的传感器和处理方法可以做出不同的体验效果，这里就基于Dragon Board 410C简单的搭建一个系统，以实现“智能家居”，旨在抛砖引玉。

二、概述

最近发现一种比较有趣的Sensor——Grid-EYE（红外阵列传感器），与普通的红外感应器不同，顾名思义，这种sensor的感应区是由阵列排布的若干红外感应头组成，此sensor可以将外界物体表面发出的红外光转成二维阵列点图像，随着物体的移动，接收阵列红外强度分别也相应变化，那么我们可以应用该Sensor做外界热量分辩，进而实现物体移动位置跟踪。在此，我们就举个例子，基于Dragon Board 410c结合此类Sensor实现对家庭电器（如电灯、风扇）的智能开关控制。

三、设计说明

3.1 系统原理

系统框图如下图所示，Grid-Eye通过I2C接口与Dragon Board 410C相连，接收到的外界红外图像由I2C传给CPU APQ8016，由CPU分析当前位置，相对与上次采集的数据对比，判断物体（如：人体）的移动方向，根据这些数据，CPU可以提前发出电器（如：电灯）动作控制指令，考虑到家庭现成布线情况，使用无线通信控制，可以大大简化安装工作，所以CPU发出的指令会通过Dragon Board自带的Wifi/BT模块发送出去，由MCU Board上的Wifi/BT接收，再由MCU将指令解调并做出处理，通过GPIO对继电器做出控制，最终使家用电器成功开关，从而实现电器“智能化”。

3.2 Grid-EYE原理

如上面所提到的，sensor的感应区是由阵列排布的若干红外感应头组成，举例Panasonic的AMG88xx系列，感应器由8*8=64个感应头，如下图所示，人体发出的红外线被感应形成与人体形态对应的图像，人体做出不同形态，对应不同感应图像。同理，当人体在“可视”范围内移动，Sensor会感应到人体的运动位置，通过一定算法，还可以预测人体的运动趋势，进而预先对外做出控制，给用户带来更贴心体验。

Sensor原理框图如下，红外接收头阵列接收的光强通过光电转换后，每一个点强度与内部自带的基准温度传感器，再经ADC转为64组数据，通过I2C接口一组一组送给CPU（APQ8016），数据处理和分析由CPU完成。

3.2 WiFi/BT模块

在此Wifi/BT紧用于开关控制指令的无线传输，考虑到不同无线通信距离的需求，一般同一房间内BT可满足10m可靠传输，若需要更远的距离可考虑使用Wifi模块。由于传输数据量不大，对硬件接口速率要求不高，所以Wifi/BT模块使用UART、SPI或者SDIO接口与MCU相连，又低端MCU一般不支持SDIO，选择UART或者SPI接口较为适宜。

3.3 MCU控制

MCU通过UART/SPI从Wifi/BT模块接收到数据，其实是一个控制指令，MCU只是简单的将这个控制指令转成几个GPIO输出状态的变化，如当人体移动到电灯1照明区域时，Dragon Board上的CPU会做出判断，发出点亮电灯1的指令，MCU接收到指令后使GPIO1输出高电平，经过驱动电路电流放大使继电器1闭合，于是电灯1被点亮。

四、体验

搭建好此系统，我们便可以记录室内/监控范围内的人员情况，如存在的时间及简单的人数统计。在此基础上，我们可以实现对人体所在的区域用电器的控制，如：在有人在的地方打开照明，没人的地方关闭照明，如下图所示。再进一步的，我们还可以预测室内人体的运动方向，就可以预先打开即将进入区域的电器，显得更人性化。