基于树莓派的智能家居
基于树莓派的智能家居控制系统设计
基于树莓派的智能家居控制系统设计随着物联网技术的不断发展，越来越多的智能家居设备进入我们的生活。
为了方便控制这些设备，建立智能家居控制系统是非常必要的。
本文将介绍如何基于树莓派构建一个智能家居控制系统。
一、系统设计思路智能家居控制系统需要做到以下几点：1. 灵活性：可以添加或修改控制设备，支持多种不同的设备类型和连接方式；2. 可靠性：保证系统的稳定性和安全性，防止设备被外部恶意攻击；3. 直观性：提供直观的用户界面，使用户可以轻松控制设备，查看设备状态。
根据以上需求，我们可以考虑使用树莓派作为智能家居控制系统的核心，并结合各种传感器和外设，构建智能家居控制系统。
二、树莓派与外设的连线树莓派本身只有几个GPIO（General Purpose Input Output）接口，需要通过扩展板来连接外设。
这里我们选择使用树莓派3B，并使用树莓派的GPIO接口控制外设。
以下是连接方式的具体说明：1. LED灯控制：使用一个220Ω电阻器将LED灯连到GPIO4口，然后在树莓派上运行控制程序即可控制LED灯的亮灭。
2. 温湿度传感器：我们选择DHT11温湿度传感器来检测室内温度和湿度。
将DHT11传感器的数据线与GPIO23口连接，即可读取传感器的数据。
3. 空气质量检测：我们选择MQ-135气体传感器来检测室内空气质量。
将MQ-135传感器的数据线与GPIO24口连接，即可读取传感器的数据。
4. 窗帘控制：我们选择使用电机来控制窗帘。
将电机的正极连接到GPIO26口，负极连GND口，即可控制窗帘开合。
以上是部分外设的连接方法，其他外设的连接方式可以根据需要进行自行设置。
三、软件系统的实现1. Web控制界面：我们选择使用Python Flask框架作为Web应用程序，提供用户界面。
在Flask应用中，我们可以通过调用GPIO库来控制外设（如LED灯、电机等），并实现与传感器的数据交互，从而实现对传感器和设备的控制。
基于树莓派的智能家居系统设计与实现
基于树莓派的智能家居系统设计与实现智能家居系统是一种集成各种智能设备和技术的智能化家居系统，其可以自动化地控制家里的生活设备，实现智能控制，提高生活质量和节省能源。
树莓派作为一种极其适合智能家居应用的单板计算机，已广泛应用于智能家居领域。
本文主要介绍基于树莓派的智能家居系统设计与实现。
1. 系统设计该系统采用了传感器、树莓派和APP三大模块。
其中，传感器通过收集周围环境的数据，把数据转换成电信号输入到树莓派中。
树莓派则接收传感器发来的电信号，进行数据处理，并将处理后的数据发送到手机APP上。
用户可以通过手机APP 进行智能家居的远程控制。
1.1 传感器模块系统采用了多种传感器，如温湿度传感器、气压传感器、人体红外传感器、火焰传感器等。
这些传感器可以探测周围的温度、湿度、气压、人员活动情况、火灾等信息。
1.2 树莓派模块树莓派使用了一个4核1.5GHz的处理器，配备了1GB LPDDR3 RAM内存。
树莓派连接了传感器模块，并负责传感器的采集与数据处理。
系统需要使用Linux操作系统和Python编程语言。
1.3 APP模块该系统的手机APP通过WiFi与树莓派通信，并将树莓派的数据可视化呈现。
用户通过手机APP可以实现控制智能家居设备的功能。
2. 系统实现在以上模块的基础上，我们可以将智能家居系统的功能扩展到下列方面：2.1 温度调控使用温湿度传感器采集周围的温度数据，并根据数据控制智能家居设备进行温度调控。
例如，温度低于设定阈值时，系统自动开启暖气。
2.2 红外检测使用人体红外传感器进行人员活动检测。
当检测到有人经过时，系统自动开灯，并关闭设备，避免浪费能源。
2.3 四季皆宜通过气压传感器采集周围环境的气压数据，并根据数据控制智能家居设备进行换气操作，使得室内的环境始终保持舒适。
3. 结论以上就是基于树莓派的智能家居系统的设计与实现。
通过智能化的家居控制系统，我们可以大大降低日常生活的繁琐，提高生活质量。
基于树莓派的智能家庭安全监测系统
基于树莓派的智能家庭安全监测系统
随着科技的快速发展，智能家居已经逐渐普及起来。
智能家居提供了许多方便，例如智能灯光、智能窗帘和智能电器等。
但是人们在享受这些方便的同时，也需要考虑安全问题。
为了进一步提高智能家居的安全性，基于树莓派的智能家庭安全监测系统便应
运而生。
该系统由树莓派、传感器和云端平台组成。
1. 树莓派
树莓派是一种小巧便捷的微型电脑，它可以运行Linux系统，并能够执行各种
计算和数据处理任务。
树莓派具有低功耗和高稳定性的特点，非常适合作为智能家居安全监测系统的核心。
2. 传感器
智能家庭安全监测系统需要使用各种传感器来实现对家庭环境的监测。
例如，
温度传感器可用于检测家庭内部的温度变化，湿度传感器可用于检测家庭内部的湿度变化，光线传感器可用于检测家庭内部的光线强度变化等。
3. 云端平台
智能家庭安全监测系统需要将采集到的数据上传到云端平台，以便进行数据分
析和处理。
云端平台可以提供数据存储、数据分析和数据可视化等功能，帮助用户更好地了解家庭的安全状况。
对于智能家庭安全监测系统的具体实现方案，可根据实际需要进行个性化定制。
例如，可以增加摄像头来实现对家庭内部的实时监控，还可以增加智能报警系统来实现对家庭的安全管理。
总之，基于树莓派的智能家庭安全监测系统是当前智能家居领域内不可或缺的重要技术。
它可以有效提高智能家居的安全性，使用户更好的享受智能家居带来的便利和舒适。
基于树莓派的智能家居概念实现
基于树莓派的智能家居概念实现随着物联网技术的发展，智能家居概念已经成为现实。
在基于树莓派的智能家居系统中，树莓派起到了核心控制器的作用，负责连接和管理各种智能设备和传感器。
本文将探讨基于树莓派的智能家居系统的概念和实现。
首先是智能家居系统的概念。
智能家居系统是指通过互联网和物联网技术，将家居内的各种设备和传感器连接到一起，并通过中央控制系统进行集中管理和控制的系统。
通过智能家居系统，用户可以随时远程控制家里的各种设备，如灯光、空调、窗帘等，也可以监控家里的安全性，如视频监控和门窗传感器。
智能家居系统还可以自动化各种任务，如定时开关灯、自动开关窗帘等，提高生活的便利性和舒适度。
在基于树莓派的智能家居系统中，树莓派起到了核心控制器的角色。
树莓派是一款体积小巧、功能强大的单板计算机，可以运行各种操作系统和应用软件。
树莓派通过连接各种传感器和设备，采集数据并进行处理和控制。
通过树莓派，我们可以通过网页或手机应用来远程控制智能设备，以及设置自动化任务。
1.连接和管理智能设备：树莓派通过各种通信接口（如GPIO、USB、蓝牙、Wi-Fi等）连接各种智能设备，如灯光、电器、传感器等。
通过安装适配器和协议栈，树莓派可以与不同厂商的设备进行通信和控制。
同时，树莓派可以对设备进行集中管理，如添加、删除、修改设备等。
2.数据采集和处理：树莓派通过连接各种传感器，如温度传感器、湿度传感器、光感传感器等，来采集环境数据。
树莓派通过读取传感器的数据，可以进行条件判断和控制操作，如根据温度自动控制空调温度，根据光照强度控制灯光亮度等。
3.远程控制和监控：通过互联网连接，树莓派可以实现远程控制和监控。
用户可以通过网页或手机应用来远程控制家里的各种设备，如远程开关灯、调整空调温度等。
同时，树莓派也可以提供实时的视频监控和安全告警功能，用户可以通过手机应用来查看家里的摄像头画面，并接收到门窗传感器等设备的安全告警信息。
4. 自动化任务：树莓派可以通过编写脚本来实现各种自动化任务。
基于树莓派的智能家居控制系统设计
基于树莓派的智能家居控制系统设计一、引言随着智能家居技术的成熟，越来越多的家庭开始使用智能家居控制系统。
智能家居控制系统通过计算机网络技术和嵌入式技术实现对家居设备的远程监控和控制，降低了人们的生活成本，提高了生活品质。
本文将介绍基于树莓派的智能家居控制系统的设计。
二、硬件平台介绍1.树莓派树莓派是一个小型的电脑主板，由英国树莓派基金会开发，目的是为了普及计算机科学教育。
树莓派采用ARM处理器架构，拥有GPIO口和USB、HDMI等接口，支持Linux系统。
树莓派可以连接各种传感器和执行器，实现智能家居控制系统的功能。
2.传感器传感器可用于检测温度、湿度、光照等环境参数。
常用的传感器有温度传感器、湿度传感器、光线传感器等。
3.执行器执行器可用于对设备进行控制。
常用的执行器有继电器、舵机、步进电机等。
三、系统设计智能家居控制系统由硬件平台和软件平台两部分构成。
硬件平台主要由树莓派、传感器和执行器组成。
软件平台主要由Python 编程语言和树莓派操作系统组成。
1.硬件设计硬件设计的主要任务是将传感器和执行器与树莓派相连接。
传感器和执行器通过GPIO口连接树莓派，树莓派通过读取GPIO口状态和控制GPIO口状态来实现对传感器和执行器的控制。
2.软件设计软件设计的主要任务是实现与用户的交互、传感器数据的获取和执行器控制。
用户可以通过网页、手机APP或者语音控制等方式与系统进行交互。
传感器数据可以通过Python编程语言读取，并通过网页或APP等方式展示给用户。
执行器控制可以通过Python编写对GPIO口的读写实现。
四、实际应用智能家居控制系统可以应用到家庭、工业控制等领域。
在家庭中，可以实现远程控制空调、灯光等设备，根据环境数据自动调节设备的状态，提高了家庭居住的舒适度。
在工业控制中，可以实现对生产过程的监控和调节，提高了生产效率和产品质量。
五、总结本文主要介绍了基于树莓派的智能家居控制系统的设计，包括硬件平台介绍、系统设计和实际应用。
基于树莓派的智能家居安防系统
基于树莓派的智能家居安防系统
智能家居安防系统基于树莓派的原理是通过传感器和相应的控制电路来检测和控制家
庭的安全性。
树莓派作为中央处理器，负责接收传感器的输入信号，进行处理和判断，并
控制家庭的安防设备。
智能家居安防系统具有多种实用的功能。
系统可以通过红外传感器、门窗传感器等来
监测家庭的安全，一旦发现异常情况，系统会立即发出警报并发送通知给用户。
系统可以
与摄像头相结合，实时监控家庭的状况，用户可以通过智能手机或电脑远程查看家中的画面。
系统还可以控制家庭的电器设备，如智能灯光系统和智能插座等，提高家庭的安全性
和便利性。
智能家居安防系统还可以与其他智能家居设备相连接，构建更为完整的智能家居系统。
与智能门锁相连，可以实现人脸识别和远程锁门的功能；与智能温度控制相连，可以实现
温度的自动调节；与智能音响相连，可以实现语音控制等。
基于树莓派的智能家居安防系统具有易扩展和灵活性强的特点。
树莓派本身拥有丰富
的接口和扩展能力，可以连接各种传感器和执行器，方便用户进行组网和扩展功能。
树莓
派还拥有强大的开源社区支持，用户可以根据自己的需求进行开发和定制，实现更多个性
化的功能。
基于树莓派的智能家居安防系统通过集成多种传感器和控制设备，可以实现家庭的安
全监测和控制。
该系统的功能丰富，易于扩展，并且具有良好的灵活性。
相信随着技术的
不断进步，智能家居安防系统将会在未来得到更广泛的应用。
基于树莓派的智能家居设计与实现
基于树莓派的智能家居设计与实现近年来，随着科技的发展与普及，智能家居正在成为现代家居设计的新趋势。
基于树莓派的智能家居设计，成为越来越多消费者、设计师和科技爱好者热衷的研究方向。
本文将围绕基于树莓派的智能家居设计展开讨论，讨论如何实现智能家居的功能，并分析这种方法的优点和局限性。
一、概述智能家居是指能够由智能设备自主控制的家居系统。
它通过把家居设备、家电、安全设备、娱乐设备、通讯设备等互联网络，实现家居的智能化控制。
基于树莓派的智能家居系统是一种具有高度自主控制能力、安全性高、可扩展性强的设计方案。
二、硬件组成树莓派本身是一款小巧而强大的单板计算机，可用于连接各种传感器设备和执行器，并通过编程实现对设备的控制。
1. 树莓派在设计基于树莓派的智能家居之前，需要选择适合的树莓派版本。
几个版本之间的主要区别在于处理器性能、存储空间和扩展接口。
一般来说，选择pi 3B这样配置较高的版本即可。
2. 传感器在智能家居系统中，传感器用于感知家居环境中各种物理量，根据这些数据确定智能家居的控制方案。
常用的有温度传感器、湿度传感器、光线传感器、气体传感器、声音传感器等。
3. 执行器执行器是智能家居系统中主要负责控制家居设备的组件。
在家居系统中常用的执行器包括继电器、电动机、LED灯、蜂鸣器等。
4. 通讯设备通讯设备通常用于实现智能家居系统与外部设备的通讯，包括Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Infrared、NFC等。
三、软件组成智能家居系统所需要的软件主要包括操作系统、通讯协议、数据库、编程语言以及推送服务。
1. 操作系统因为树莓派本身是一个单板计算机，需要安装操作系统，实现智能家居系统的各种功能。
目前最常用的操作系统是Raspbian，它是一个基于Debian Linux的自由操作系统，由于底层采用Linux系统，它具有良好的稳定性和可靠性。
2. 通讯协议在智能家居系统中，各个设备之间要进行通信，因此需要选择合适的通信协议。
基于树莓派的智能家居控制系统研究
基于树莓派的智能家居控制系统研究I. 前言随着科技的不断发展和普及，越来越多的家庭开始使用智能家居系统。
在这样的背景下，本文主要通过基于树莓派的智能家居控制系统进行研究，以介绍一种智能化控制的实现方法。
II. 树莓派介绍树莓派是一块小型计算机板，它的特点是价格低廉、体积小巧且大部分外设都可以自由拓展，使其成为开发人员追求的理想平台。
树莓派支持多种操作系统，如Raspbian、Ubuntu Mate、Arch Linux ARM等。
III. 智能家居控制系统智能家居控制系统通常包括智能家居网关、智能家居终端设备等。
作为系统的核心，智能家居网关与终端设备进行连接和交互。
目前市场上的智能家居控制系统大多采用手机APP进行控制，但是这种方式存在多种不便，例如需要下载和占用手机内存、需要频繁操作手机等。
基于树莓派的智能家居控制系统可以摆脱这些问题，因为用户可以通过语音识别和图形界面来控制智能家居设备。
IV. 基于树莓派的智能家居控制系统架构基于树莓派的智能家居控制系统主要由以下部分组成：1. 智能家居网关：基于树莓派平台开发，作为系统的核心，负责管理各种智能家居设备，并通过与互联网连接，实现对外的用户控制。
2. 控制模块：使用Python语言进行编写，通过收集传感器数据，并控制继电器、PWM调光器等执行器设备，控制系统的运行。
3. 软件服务：通过Node.js构建的Web服务器软件提供服务，包含HTTP、Websocket、RESTful API等，以实现对设备的远程控制和数据交互。
4. 数据库：基于MariaDB进行开发，负责存储控制模块采集的各种传感器数据，为控制模块提供数据支持。
V. 基于树莓派的智能家居控制系统的实现在具体实现时，需要根据控制需求和设备类型进行优化。
以下是一个智能灯控系统的实现过程：1. 硬件利用树莓派运行时的GPIO口输出信号驱动继电器，从而控制灯泡的状态。
此外，利用光敏电阻或者Pir探测器来检察周围光照强度或检测身体的运动状态。
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摘要随着物联网技术的发展，智能家居产业迅速崛起。
在此背景下，我们研究了智能家居管理系统的设计与实现。
本文所设计的智能家居管理系统采用分层架构设计，分别为感知层、中间层以及应用层。
感知层利用温湿传感器、火焰探测器、土壤湿度检测器等来采集我们需要的数据。
中间层利用数据平台为我们采集到的数据进行存储与展示。
应用层利用树莓派来对采集到的数据进行分析处理，如果发现异常则采取相对应的措施。
在Linux环境下，以树莓派为硬件平台，实现智能家居管理系统。
在树莓派的平台上完成对智能家居系统设计与实现后，能够较好的实现设计的基本功能，采集数据都正确，系统比较稳定，并且该系统较好的完成异常处理。
关键字：智能家居，树莓派，传感器，PythonAbstractWith the development of Internet of things technology, smart home industry have rapid rise. In this context, we study the design and implementation of intelligent home management system.In this paper, the intelligent home management system adopts the hierarchical architecture design, which is the sensing layer, the middle layer and the application layer respectively. The sensing layer uses temperature and humidity sensors, flame detectors, soil moisture detectors and other sensors to collect the data that we need. The middle layer uses the data platform to store and display the data we collect. Application layer use Raspberry Pi to analysis the data that we collect, and it take corresponding action if found the exception. Under the Linux environment and Raspberry as the hardware platform, we achieved intelligent home management system.In the raspberry pi platform to complete the intelligent home system design and implementation, to better achieve the basic functions of the design, data collection are correct, the system is relatively stable, and the system better to complete the exception handling.Keywords: Smart home,Raspberry Pi, Sensor, Python目录1绪论 (1)1.1课题背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 课题的主要工作 (3)1.4 本文的组织结构 (4)1.5 本章小结 (5)2 系统关键技术介绍 (6)2.1 树莓派硬件应用 (6)2.2 Yeelink数据平台 (8)2.3 面向对象Python (10)2.4 本章小结 (13)3 系统需求与总体设计 (14)3.1 系统需求概述 (14)3.1.1 照明控制模块需求 (14)3.1.2 草木智能浇水模块需求 (14)3.1.3 窗帘控制模块需求 (15)3.1.4 厨房火焰探测模块需求 (15)3.1.5 展示需求 (15)3.1.6数据存储需求 (15)3.1.7 异步事件 (16)3.1.8 性能 (16)3.1.9易用性 (16)3.2 整体系统概述 (16)3.2.1 系统硬件架构设计 (17)3.2.2系统软件架构设计 (18)3.3 功能模块设计[22] (19)3.4 本章小结 (20)4 系统详细设计与实现 (21)4.1数据库设计 (21)4.2 数据读写接口 (23)4.3发送邮件 (26)4.3.1 打开smtp服务 (26)4.3.2 构造邮件 (27)4.3.3 发送邮件 (28)4.4 数据通信接口 (30)4.4.1 Yeelink获取数据 (30)4.4.2 Yeelink修改编辑数据 (31)4.5 照明系统控制模块实现 (33)4.5.1 Python控制继电器 (33)4.5.2抖动 (35)4.5.3 Python控制HC-SR501模块 (35)4.5.4 照明系统控制组合 (38)4.6 智能浇水模块实现 (39)4.6.1 Python控制土壤湿度传感器 (39)4.6.2利用继电器控制抽水机 (40)4.6.3 智能浇水模块组合 (41)4.7 厨房火焰检测模块 (41)4.7.1 Python控制火焰探测器 (41)4.7.2 利用Yeelink发送邮件 (43)4.7.3 厨房火焰检测模块组合 (44)4.8 窗帘控制模块 (44)4.8.1 Python控制L289N模块 (44)4.8.2 Python获取系统时间 (47)4.8.3 Python控制DTH11模块 (47)4.8.4 窗帘模块的功能整合 (50)4.9 本章小结 (50)5 系统测试评价和总结展望 (51)5.1 系统测试与评价 (51)5.2 总结与展望 (54)5.3 本章小结 (54)参考文献 (55)致谢 (57)附录一英文原文 (58)附录二中文翻译 (64)1绪论1.1课题背景与意义智能家居是在物联网的影响之下的物联网化的体现[1]，它的概念最早出现于美国，利用先进的计算机、嵌入式、网络通信、综合布线技术等技术，将与家居生活有关的各种子系统有机的结合在一起。
随着大数据[2]，云计算，可穿戴设备，人机交互，物联网等技术的不断兴起和发展，智能家居开始由概念逐步的进入到现实生活中。
智能家居在美国、日本、新加坡、德国已经得到了广泛的运用[3]，并且获得了很快的发展。
由于诸多原因，中国的智能家居的发展相对缓慢，但是随着国家的政策的扶持与规范引导、消费观念的形成、智能城市建设的逐步深入和完善、物联网技术的发展与兴盛，我国的智能家居前景非常广阔。
根据《中国智能家居设备行业发展环境与市场需求预测分析报告前瞻》预计[4]，国内的智能家居行列将以年均19.8%的速率增长。
所以这就对人才的需求更加紧迫。
本课题的意义：1)保持了传统的居住功能的基础上，摆脱了被动模式，成为具有能动性智能化的现代工具。
2)提供高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
3)以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通讯、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体。
4)可以节约用电量的使用，并实时的提供服务。
1.2 国内外研究现状2017年，随着智能化产业进入新的市场格局，国内厂家迎来全面的升级，致力为智能产业生态链，提供更全更新更深度的行业分析和品牌数据监测服务[5]。
据市场调研公司《Markets And Markets》近日发布报告称，全球智能家居市场规模将在2022年达到1220亿美元，2016-2022年年均增长率预测为14%。
智能家居产品分类涵盖照明、安防、供暖、空调、娱乐、医疗看护、厨房用品等[6]。
智能家居行业发展的潜力吸引众多资本加入，包括传统硬件企业、互联网企业、房地产家装企业纷纷抢滩智能家居市场。
谷歌、苹果、微软、三星、华为、小米、魅族等众多科技公司入局，在其努力之下，全球智能家居行业前景看好。
同时，移动通信技术的不断发展不断地给智能家居行业提供强而有力的技术支持，包括5G技术、蓝牙5、下一代wifi标准等都有明确的商业化时间表。
越来越多的新技术涌现出来，与智能家居的融合将产生强大的合合力，如人工智能技术、语音识别技术、深度学习技术等，他们都不断发力智能家居行业，争取与智能家居技术深度融合。
智能家居产品将会越来越普及，分类越来越细化，所涉及的产品种类会更多[7]。
远程控制会有一定的发展，但终究会被完整的智能家居系统所代替。
智能家居市场的未来广阔，但智能家居平台市场大战也是必不可少的。
国外状况：自从世界上第一幢智能建筑1984年在美国出现后，美国、加拿大、欧洲、澳大利亚和东南亚等经济比较发达的国家先后提出了各种智能家居的方案。
智能家居在美国、德国、新加坡、日本等国都有广泛应用。
国内状况：智能家居作为一个新生产业，处于一个导入期与成长期的临界点，市场消费观念还未形成，但随着智能家居市场推广普及的进一步落实，培育起消费者的使用习惯，智能家居市场的消费潜力必然是巨大的，产业前景光明。
正因为如此，国内优秀的智能家居生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究，一大批国内优秀的智能家居品牌迅速崛起，逐渐成为智能家居产业中的翘楚！智能家居至今在中国已经历了近12年的发展，从人们最初的梦想，到今天真实的走进我们的生活，经历了一个艰难的过程[8]。
现在我国的智能家居主要是两个发展方向。
一种是做终端的产业，从控制对象、控制方式和控制电路的设计与实现都是一体化、集成化、流水型的，该方面主要要求系统的个性化和安全性。
另一种是做数据的通信接口的设计和控制对象的控制，为所有的控制对象提供数据的储存，该方面主要要求各类数据的有效存储和各模块的工作机制的了解。
1.3 课题的主要工作1)对树莓派的硬件组成、GPIO的构成做到全面了解，对树莓派的操作系统安装完成以达到正常的使用，并且要对Linux操作系统的基本操作做到得心应手。
2)对传感器的工作原理做到了解，并且能够正确使用传感器来达到我们需要它们达到的效果。
并对一些协议做到大体了解，比如串行、UART、SPI、I2C等。
3)对Python的基本数据类型和语法熟练掌握，并能够应用python进行GPIO、网络请求、时间戳、邮件发送等模块的使用。
4)对电机驱动的连接和控制电机等模块进行有效的控制。
并且要做到能够根据传感器采集的信息做出联动的效果。