基于STM32设计的智能家庭防盗系统（华为云IOT）
介绍
智能家庭防盗系统是一种利用物联网（IoT）技术提高家庭安全性的解决方案。该系统主要通过STM32微控制器连接各种传感器，如门磁传感器、红外传感器等，实现对家庭环境的实时监控。当检测到异常情况时，系统会通过华为云IoT平台将警报信息推送至用户的移动设备。
应用使用场景
- 家庭安防：实时监控家中门窗状态，防止非法入侵。
- 远程监控：用户可通过手机APP随时查看家庭环境的安全状况。
- 紧急报警：在发生异常时自动触发报警并通知用户。
下面是一个简单的家庭安防系统实现示例，包括实时监控、远程监控和紧急报警功能。这个示例使用Python和Flask来构建服务器端应用，配合OpenCV进行摄像头监控，和Pusher进行实时通知。
实时监控家中门窗状态
import cv2
def monitor_door_window():
cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
print("Failed to capture image")
break
# 显示捕获的视频流
cv2.imshow('Door and Window Monitoring', frame)
# 退出条件
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
monitor_door_window()
远程监控：用户可通过手机APP随时查看家庭环境的安全状况
这里将使用Flask创建一个简单的API服务器，将摄像头视频流输出到网页上。
from flask import Flask, Response, render_template
import cv2
app = Flask(__name__)
camera = cv2.VideoCapture(0)
def generate_frames():
while True:
success, frame = camera.read()
if not success:
break
else:
ret, buffer = cv2.imencode('.jpg', frame)
frame = buffer.tobytes()
yield (b'--frame\r\n'
b'Content-Type: image/jpeg\r\n\r\n' + frame + b'\r\n')
@app.route('/')
def index():
return render_template('index.html')
@app.route('/video_feed')
def video_feed():
return Response(generate_frames(), mimetype='multipart/x-mixed-replace; boundary=frame')
if __name__ == '__main__':
app.run(debug=True)
在templates/index.html文件中：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Home Security Camera</title>
</head>
<body>
Live Camera Feed
<img src="{{ url_for('video_feed') }}">
</body>
</html>
紧急报警：在发生异常时自动触发报警并通知用户
使用Pusher库来推送紧急通知。首先安装Pusher库：
pip install pusher
在代码中添加报警功能：
import cv2
import pusher
# 初始化 Pusher
pusher_client = pusher.Pusher(
app_id='YOUR_APP_ID',
key='YOUR_KEY',
secret='YOUR_SECRET',
cluster='YOUR_CLUSTER',
ssl=True
)
def send_alert():
pusher_client.trigger('my-channel', 'my-event', {'message': 'Intruder detected!'})
def monitor_with_alert():
cap = cv2.VideoCapture(0)
while True:
ret, frame = cap.read()
if not ret:
print("Failed to capture image")
break
# 简单的运动检测逻辑
gray = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2GRAY)
blur = cv2.GaussianBlur(gray, (21, 21), 0)
if prev_frame is None:
prev_frame = blur
continue
delta_frame = cv2.absdiff(prev_frame, blur)
thresh = cv2.threshold(delta_frame, 30, 255, cv2.THRESH_BINARY)[1]
thresh = cv2.dilate(thresh, None, iterations=2)
contours, _ = cv2.findContours(thresh.copy(), cv2.RETR_EXTERNAL, cv2.CHAIN_APPROX_SIMPLE)
for contour in contours:
if cv2.contourArea(contour) < 500:
continue
send_alert() # 发送报警
prev_frame = blur
cv2.imshow('Monitoring with Alert', frame)
if cv2.waitKey(1) & 0xFF == ord('q'):
break
cap.release()
cv2.destroyAllWindows()
monitor_with_alert()
原理解释
系统的核心部分是STM32微控制器，它负责采集各个传感器的数据，并根据预设的逻辑进行判断。如果检测到非法入侵，STM32会通过Wi-Fi模块将信息发送到华为云IoT平台，平台再通过API推送到用户的手机APP中。
算法原理流程图
以下是智能家庭防盗系统的算法原理流程图：
+-------------------+
| 系统初始化 |
+--------+----------+
|
v
+--------v----------+
| 传感器数据采集 |
+--------+----------+
|
v
+--------v----------+
| 数据异常检测逻辑 |
+--------+----------+
|
v
+--------v----------+
| 异常检测 |<----否-----+
+--------+----------+ |
| |
是 |
v |
+--------v----------+ |
| 发出警报信号 | |
+--------+----------+ |
| |
v |
+--------v----------+ |
| 数据上传华为云 | |
+--------+----------+ |
| |
v |
+--------v----------+ |
| 用户接收报警信息 |------------+
+-------------------+
算法原理解释
- 系统初始化：STM32微控制器启动并初始化各个传感器和Wi-Fi模块。
- 传感器数据采集：周期性地读取门磁传感器、红外传感器等的数值。
- 数据异常检测逻辑：对采集到的数据进行分析，如检测门窗是否被非法开启，是否有未经授权的人员进入。
- 异常检测：如果检测到异常，则发出警报信号。
- 数据上传华为云：通过Wi-Fi模块将异常信息上传到华为云IoT平台。
- 用户接收报警信息：用户通过手机APP收到华为云平台推送的警报消息。
实际应用代码示例实现
#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "wifi_module.h"
#include "sensor_module.h"
// Wi-Fi and sensor configuration
#define WIFI_SSID "your_ssid"
#define WIFI_PASS "your_password"
void SystemClock_Config(void);
void Error_Handler(void);
int main(void) {
HAL_Init();
SystemClock_Config();
// Initialize sensors and Wi-Fi
Sensor_Init();
WiFi_Init(WIFI_SSID, WIFI_PASS);
while (1) {
int door_status = Read_Door_Sensor();
int motion_status = Read_Motion_Sensor();
if (door_status == DOOR_OPEN || motion_status == MOTION_DETECTED) {
// Send alert to Huawei Cloud IoT platform
WiFi_Send_Data("ALERT: Intrusion detected");
}
HAL_Delay(1000); // Delay 1 second
}
}
void SystemClock_Config(void) {
// System Clock Configuration Code
}
void Error_Handler(void) {
while (1) {};
}
测试代码
测试代码应包括模拟各种传感器输入情况，并验证系统能正确识别及上传信息。
void Test_System(void) {
// Simulate door open
Set_Door_Status(DOOR_OPEN);
HAL_Delay(1000);
// Simulate motion detected
Set_Motion_Status(MOTION_DETECTED);
HAL_Delay(1000);
// Reset status
Set_Door_Status(DOOR_CLOSED);
Set_Motion_Status(MOTION_NOT_DETECTED);
}
部署场景
- 硬件部署：在家庭的门窗、走廊等关键位置安装传感器，STM32微控制器及其配套电路固定在合适的位置。
- 软件配置：通过华为云IoT平台注册设备，并配置API接口，使得警报信息能够准确推送到用户的手机APP。
材料链接
总结
基于STM32的智能家庭防盗系统通过结合多种传感器和华为云IoT平台，实现了对家庭环境的实时监控和异常报警。系统的架构简洁高效，便于扩展和维护。
未来展望
未来可以通过加入更多类型的传感器（如烟雾传感器、温度传感器等），以及结合AI技术进行更加智能的异常分析与处理。此外，可以增强与其它智能家居系统的联动，实现全方位的家庭安全保障。
希望上述内容对你有所帮助，如果有任何问题或需要进一步的信息，请随时联系！
