CN103281223B - 一种现代化的智能家居安防系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现代化的智能家居安防系统，包括中央控制器和智能语音对话子系统，使用web方式或智能终端软件可以登入中央控制器，发出相应命令实现控制和监视。智能语音对话子系统具有自动语音识别功能和学习功能，实现智能语音对话。还包括有移动目标感知子系统、无线音视频智能监听监视子系统、无线智能门禁子系统和状态参数智能感知子系统，可以跟踪移动目标，监听监视现场信息，智能识别用户身份并自动开动门锁，采集外部状态参数进行报警处理。本发明充分利用现代化的技术手段，智能而又全方位提高了安防系统的可靠性，最大程度保证家庭和小区的安全。

Description

一种现代化的智能家居安防系统

技术领域

本发明涉及安防系统，尤其是一种现代化的智能家居安防系统。

背景技术

在我国，随着人们生活水平的日益提高，住宅小区是否智能化，尤其是安防系统是否完备、可靠将成为评价住宅小区的重要指标。传统智能家居安防系统往往是各安防企业针对不同应用场合定制开发的，以封闭网络的解决方案为主，网络之间缺乏互联互通，各个单独的安防系统只是一个个信息孤岛，信息化资源的共享程度和利用率低，不能形成规模经济，不能形成整合的商业模式，也不能降低研发成本。各企业产品所采用的通信协议不尽相同，重复性开发与异构问题比较严重；各安防产品往往自成体系，独立设备、独立线路结构、独立的管理运营模式，通用性和可扩展性差。

随着科学技术的发展，特别是物联网技术与生物特征识别技术的发展，单纯依靠某种安防手段、或者某种智能分析技术都难以保证全面的安防需求，需将物联网技术、3G通信技术、专业高效的智能安全联网管理系统、远程网络监控体系融为一体，才能提高安防系统的可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种现代化的智能家居安防系统，克服单一安防系统的缺陷，综合利用现代化的科技手段，打造出一个更加可靠、安全和智能的安防系统。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种现代化的智能家居安防系统，包括：

中央控制器；

智能语音对话子系统，用于采集用户的语音信息，将语音信息传递至中央控制器进行语义分析，中央控制器根据语义分析的结果在数据库中检索对应的词条，检索到词条时，则将词条进行语音合成回答用户，否则用户进行更正或添加词条，中央控制器将更正或添加后的词条进行语音合成回答用户，同时，中央控制器根据采集的语音信息识别用户身份，根据用户身份及由用户的身份判别的用户权限发出指定控制命令。

进一步，所述中央控制器采用S3C6410微处理器，以ARM11JZF-S为核心，采用linux操作系统，加入嵌入式web服务器，并设置有UART串口接口、SPI接口、LCD接口和USB接口，且以web方式或/和智能终端软件进行登入。

进一步，所述LCD接口连接有LCD触摸显示屏，用于显示采集的视频及图像信息，所述SPI接口连接有GPRS模块，所述USB接口分别连接有WiFi模块和3G模块，所述WiFi模块用于无线传输信息，所述3G模块用于采集和传输高清晰图像信息。

进一步，所述智能语音对话子系统包括麦克风、扬声器和无线摄像头，所述麦克风、扬声器和无线摄像头与中央控制器通信连接，所述无线摄像头用于采集视频信息并传输视频信息至中央控制器，所述麦克风用于采集用户语音信息并传输至中央控制器，中央控制器提取麦克风采集的用户语音信息后，将此语音信息转换为对应的文字信息并对该文字信息进行语义分析，中央控制器根据语义分析的结果在数据库中检索对应词条，若检索到对应词条，则对检索到的词条进行语音合成通过扬声器回答用户，若没有检索到对应词条，用户通过设置进行更正或者添加词条，中央控制器对更正或添加后的词条进行语音合成通过扬声器回答用户，同时中央控制器根据采集到的用户语音信息识别用户身份，根据检索到的词条提取存储在数据库中对应的命令，并根据用户身份及由用户的身份判别的用户权限发出指定控制命令。

进一步，所述系统还包括移动目标感知子系统、无线音视频智能监听监视子系统、无线智能门禁子系统和状态参数智能感知子系统；

所述移动目标感知子系统用于跟踪定位特定目标，当此目标超出规定范围时自动发送信息或者拨打电话至指定手机；

所述无线音视频智能监听监视子系统用于监听监视现场信息；

所述无线智能门禁子系统用于识别身份信息；

所述状态参数智能感知子系统用于感知、采集、发送和分析外部状态参数。

进一步，所述移动目标感知子系统包括3G摄像机模块、GPS模块和GPRS模块，所述3G摄像机模块用于视频监控感知目标，并传输监控图像至中央控制器，所述GPS模块用于定位目标，获得定位坐标；所述GPRS模块用于拨打电话或短信发送GPS模块获得的定位坐标至指定手机。

进一步，所述无线音视频智能监听监视子系统包括WiFi网络摄像机、麦克风和喇叭；所述WiFi网络摄像机用于采集昼夜视频信息监视现场，并通过无线局域网WiFi传递采集的视频信息至中央控制器；所述麦克风用于监听现场声音信息，并通过无线局域网WiFi传递声音信息至中央控制器；所述喇叭用于远程传送声音至现场，实现双向语音对讲。

进一步，所述无线智能门禁子系统包括WiFi摄像机、电磁门锁、生物特征采集器和RFID阅读器；

所述WiFi摄像机用于监视采集现场视频信息，并传递视频信息至中央控制器；

所述生物特征采集器用于采集生物特征信息；

所述RFID阅读器用于读取采集的生物特征信息，并传递生物特征信息至中央控制器进行身份识别，中央控制器根据识别出的身份信息控制电磁门锁。

进一步，所述状态参数智能感知子系统包括状态参数感知器、片上系统CC2530F256及ZigBee协调器；

所述状态参数感知器与片上系统CC2530F256连接，用于感知采集外部状态参数；

所述ZigBee协调器与中央控制器连接，用于组建管理ZigBee网络；

所述片上系统CC2530F256包括AD转换模块和RF模块，用于接收状态参数感知器采集的外部状态参数，并将外部状态参数经AD转换模块后由RF模块利用ZigBee网络发送至中央控制器，所述中央控制器对接收到的外部状态参数进行分析并对异常的外部状态参数进行报警。

本发明的有益效果是：

本发明采用一种现代化的智能家居安防系统，采用现代化的智能语音对话子系统，具有自动语音识别功能，通过语音对用户身份进行识别，并根据身份权限和对话内容执行相应的动作，还具有学习功能，当智能语音对话系统根据采集的语音没有找到用户所说的词条而无法发送命令或者对应错误命令时，用户可以通过设置进行更正或者添加词条。所述系统还具有跟踪定位某个特定目标、监听监视现场信息、对用户的指纹、人脸及声音等生物特征信息进行识别、采集外部状态参数等功能。综上所述，本发明通过多种途径确认用户的信息，从而最大程度保证家庭和小区的安全。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明整体结构组成框图；

图2是本发明中央控制器结构框图；

图3是本发明中央控制器软件框图；

图4是本发明智能语音对话子系统结构框图；

图5是本发明智能语音对话子系统语音对话流程图；

图6是本发明移动目标感知子系统结构框图；

图7是本发明无线音视频智能监听监视子系统结构框图；

图8是本发明无线智能门禁子系统结构框图；

图9是本发明状态参数感知子系统原理框图。

具体实施方式

参照图1所示，本发明的一种现代化的智能家居安防系统，包括：中央控制器、智能语音对话子系统、移动目标感知子系统、无线音视频智能监听监视子系统、无线智能门禁子系统和状态参数智能感知子系统。所述智能语音对话子系统、移动目标感知子系统、无线音视频智能监听监视子系统、无线智能门禁子系统和状态参数智能感知子系统分别通过中央控制器工作，但可以单独实现各自的功能，以保证某一功能失灵时，其它的功能不受到影响，保证家庭及小区的安全。

参照图2所示中央控制器结构框图，所述中央控制器采用S3C6410微处理器，以ARM11JZF-S为核心，设置有UART串口接口、SPI接口、LCD接口和USB接口；所述UART串口接口连接有以太网控制器及ZigBee协调器，所述以太网控制器用于实现中央控制器与Internet有线接入，所述ZigBee协调器用于组织管理ZigBee网络；所述LCD接口连接有LCD触摸显示屏，所述LCD触摸显示屏可以显示采集的视频及图像信息；所述SPI接口连接有GPRS模块，用于发送短信信息；所述USB接口连接有WiFi模块和3G模块，WiFi模块用于组织无线网络实现信息的接收和发送，3G模块用于高清晰图像信息接收或发送。所述S3C6410是一种处理器芯片，客户端可以通过web方式登入中央控制器，也可通过智能终端软件如手机、平板电脑等登入，并发出相应命令进行控制和监视，在室内时，则可以通过语音或者LCD触摸显示屏进行控制。所述ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。

参照图3所示中央控制器软件框图，所述S3C6410微处理器采用linux操作系统，加入嵌入式web服务器和嵌入式数据库。通过中央控制器可以对其它应用程序进行调用，实现监听、监视等功能，可以及时查看数据库中保存的视频及其它信息，也可以及时地接收信息并对信息进行处理以发出相应指令，从而及时地保护家庭及小区的安全。

参照图4所示智能语音对话子系统结构框图，包括麦克风、扬声器和无线摄像头，所述麦克风、扬声器和无线摄像头通过WiFi模块与中央控制器通信连接，所述无线摄像头用于采集视频信息并传输至中央控制器，所述麦克风用于采集用户语音信息并传输至中央控制器，所述扬声器用于远程传送声音至现实，实现双向语音通话。

参照图5所示智能语音对话子系统语音对话流程图，无线摄像头作为视频采集器可以时时采集视频信息，以检测是否有用户，当有用户时，麦克风会采集用户语音信息并传输至中央控制器，中央控制器将该语音信息转换成对应的文字信息，并对该文字信息进行语义分析，中央控制器的数据库中预先存储有与文字信息对应的词条，根据语义分析的结果在数据库中检索该文字信息对应的词条，若检索到对应词条，则对检索到的词条进行语音合成通过扬声器回答用户，若没有检索到对应词条导致无法回答用户或回答错误时，根据智能语音对话子系统的学习功能，用户可以通过设置更正或者添加词条，中央控制器将更正或添加后的词条进行语音合成通过扬声器回答用户；与此同时，中央控制器会根据采集到的用户语音信息提取声音特征，把此声音特征与数据库中保存的语音字典进行对比，以识别用户身份，并根据用户身份判别用户权限，实现自动语音识别功能；所述语音字典是指生物特征采集器根据用户的语音信息提取声音特征并将声音特征存储在中央控制器的数据库而形成的语音识别库；回答用户的词条在数据库中存储有对应的命令，中央控制器会提取此命令，并根据用户的身份及识别出的用户权限发出指定控制命令。

参照图6所示本发明移动目标感知子系统结构框图，包括3G摄像机模块、GPS模块、GPRS模块、求助按键模块和断油/断电控制模块，所述3G摄像机模块、GPS模块、GPRS模块、求助按键模块和断油/断电控制模块与中央控制器通信连接，所述3G摄像机模块用于视频监控，并通过3G模块形成的3G视频电话通道传输监控图像至中央控制器，使用3G视频电话通道传输安全性高、传输稳定、实时性强、图像清晰流畅，可以方便及时地追踪目标；所述GPS模块用于定位目标，也可以加上GSM基站定位模块以获得定位坐标，当目标超出规定范围时，所述GPRS模块会拨打电话或短信发送GPS模块获得的定位坐标至指定手机，以便及时传递信息保证安全；所述求助按键模块可以方便特殊人群跟踪报警，体现人性化设计；所述断油/断电控制模块用于车辆跟踪报警，可以对车辆的油、电进行监控，及时报警，以便全方位对安全进行保障。需要说明的是，所述求助按键模块和断油/断电控制模块在具体设计时，可以添加也可以删除，需要根据具体的使用情况而定，所述GPRS模块可以单独设计，也可以是与中央控制器连接的同一GPRS模块，只要能完成具体的功能即可。

参照图7所示无线音视频智能监听监视子系统结构框图，包括通过无线局域网WiFi与中央控制器通信的WiFi网络摄像机、麦克风和喇叭，所述WiFi网络摄像机具有夜视效果和云台控制，通过无线局域网WiFi与中央控制器传递采集的视频信息，可以昼夜监视现场视频信息；所述麦克风远程监听现场声音，并通过无线局域网WiFi传递声音信息至中央控制器；所述喇叭远程传送声音至现场，实现双向语音对讲。所述无线局域网WiFi无障碍无线距离50-100米，可灵活组建无线监控环境。中央控制器的嵌入式Web服务器，使用一个端口传送所有数据，便于用户通过IE浏览，可供多人、多画面观看，支持静态IP地址、动态IP地址、PPPoE拨号等；具有录像存储、录像回放等功能；支持IPhone、WindowsMobile6.5、Symbian、Android等系统智能手机观看。需要说明的是，所述麦克风可以单独设计，也可以为与智能语音对话子系统相同的麦克风，即音视频智能监听监视子系统与智能语音对话子系统可以分别设计一个麦克风，或使用同一麦克风。

参照图8所示无线智能门禁子系统结构框图，包括WiFi模块、电磁门锁、门铃、WiFi摄像机、生物特征采集器和RFID阅读器，所述WiFi模块、电磁门锁、门铃、WiFi摄像机、生物特征采集器和RFID阅读器与中央控制器通信连接，所述WiFi模块组织无线局域网WiFi传输信息；所述WiFi摄像机监视采集现场信息，并通过WiFi模块传递视频信息至中央控制器；所述生物特征采集器可以采集生物特征信息，包括人脸、语音和指纹等；所述RFID阅读器可以读取采集的生物特征信息，并通过WiFi模块传递生物特征信息至中央控制器进行身份识别，当中央控制器接收到的是人脸信息时，中央控制器利用压缩感知理论实现人脸图像感知，用稀疏表示方法及凸优化理论进行人脸识别；若为合法用户，中央控制器则发出开门信息，打开电磁门锁，否则，提出警告或发出报警信号；当访客按下门铃按键时，用户可通过中央控制器打开WiFi摄像机查看访客，若确认安全，可手控开门。需要说明的是，所述WiFi模块可以单独设计，也可以是与中央控制器连接的同一WiFi模块，此时可以简化设计，节约成本，所述WiFi摄像机可以单独设计，也可以是与无线音视频智能监听监视子系统中的WiFi网络摄像机相同，即两个子系统可以只设计一个相同的WiFi摄像机，也可以分别设计一个WiFi摄像机。

参照图9所示状态参数感知子系统原理框图，包括状态参数感知器、片上系统CC2530F256及ZigBee协调器；所述状态参数感知器与片上系统CC2530F256连接，可以感知并采集外部状态参数，包括烟雾、燃气、红外及人体等；所述ZigBee协调器与中央控制器连接，组建管理zigbee网络；所述片上系统CC2530F256包括AD转换模块和RF模块，可以接收状态参数感知器采集的外部状态参数，并将外部状态参数经AD转换模块后由RF模块利用zigbee网络发送至中央控制器，所述中央控制器对接收到的外部状态参数进行分析并对异常的外部状态参数进行报警。所述AD转换模块是模数转换，用于把模拟信号转换成数字信号。所述RF模块是一种射频无线数传模块。所述状态参数感知器只与ZigBee协调器通信，在ZigBee协调器的协调下，基于ZigBee构建自组织无线传感器网络WSN，中央控制器只需要对ZigBee协调器进行管理和控制即可。需要说明提，在片上系统CC2530F256设置有RF指纹采集器，由于RF指纹采集器不需要都设计在每个参数感知模组的电路板上，可以采用独立的RF指纹采集器，在需要采集指纹特征信息时临时接入即可，因此，此RF指纹采集器不仅可以设置在片上系统CC2530F256，也可以设置在其它器件上，也可以不限于一个。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种现代化的智能家居安防系统，其特征在于，包括：

中央控制器；

智能语音对话子系统，用于采集用户的语音信息，将语音信息传递至中央控制器进行语义分析，中央控制器根据语义分析的结果在数据库中检索对应的词条，检索到词条时，则将词条进行语音合成回答用户，否则用户进行更正或添加词条，中央控制器将更正或添加后的词条进行语音合成回答用户，同时，中央控制器根据采集的语音信息识别用户身份，根据用户身份及由用户身份判别的用户权限发出指定控制命令；

移动目标感知子系统、无线音视频智能监听监视子系统、无线智能门禁子系统和状态参数智能感知子系统；

所述移动目标感知子系统用于跟踪定位特定目标，当此目标超出规定范围时自动发送信息或者拨打电话至指定手机；

所述无线音视频智能监听监视子系统用于监听监视现场信息；

所述无线智能门禁子系统用于识别身份信息；

所述状态参数智能感知子系统用于感知、采集、发送和分析外部状态参数；

所述移动目标感知子系统包括3G摄像机模块、GPS模块和GPRS模块，所述3G摄像机模块用于视频监控感知目标，并传输监控图像至中央控制器，所述GPS模块用于定位目标，获得定位坐标；所述GPRS模块用于拨打电话或短信发送GPS模块获得的定位坐标至指定手机；

所述无线音视频智能监听监视子系统包括WiFi网络摄像机、麦克风和喇叭；所述WiFi网络摄像机用于采集昼夜视频信息监视现场，并通过无线局域网WiFi传递采集的视频信息至中央控制器；所述麦克风用于监听现场声音信息，并通过无线局域网WiFi传递声音信息至中央控制器；所述喇叭用于远程传送声音至现场，实现双向语音对讲。

2.根据权利要求1所述的一种现代化的智能家居安防系统，其特征在于：

所述中央控制器采用S3C6410微处理器，以ARM11JZF-S为核心，

采用linux操作系统，加入嵌入式web服务器，并设置有UART串口接口、SPI接口、LCD接口和USB接口，且以web方式或/和智能终端软件进行登入。

3.根据权利要求2所述的一种现代化的智能家居安防系统，其特征在于：

所述LCD接口连接有LCD触摸显示屏，用于显示采集的视频及图像信息，所述SPI接口连接有GPRS模块，所述USB接口分别连接有WiFi模块和3G模块，所述WiFi模块用于无线传输信息，所述3G模块用于采集和传输高清晰图像信息。

4.根据权利要求1至3任一所述的一种现代化的智能家居安防系统，其特征在于：

所述智能语音对话子系统包括麦克风、扬声器和无线摄像头，所述麦克风、扬声器和无线摄像头与中央控制器通信连接，所述无线摄像头用于采集视频信息并传输视频信息至中央控制器，所述麦克风用于采集用户语音信息并传输至中央控制器，中央控制器提取麦克风采集的用户语音信息后，将此语音信息转换为对应的文字信息并对该文字信息进行语义分析，中央控制器根据语义分析的结果在数据库中检索对应词条，若检索到对应词条，则对检索到的词条进行语音合成通过扬声器回答用户，若没有检索到对应词条，用户通过设置进行更正或者添加词条，中央控制器对更正或添加后的词条进行语音合成通过扬声器回答用户，同时中央控制器根据采集到的用户语音信息识别用户身份，根据检索到的词条提取存储在数据库中对应的命令，并根据用户身份及由用户的身份判别的用户权限发出指定控制命令。

5.根据权利要求1所述的一种现代化的智能家居安防系统，其特征在于：

所述无线智能门禁子系统包括WiFi摄像机、电磁门锁、生物特征采集器和RFID阅读器；

所述WiFi摄像机用于监视采集现场视频信息，并传递视频信息至中央控制器；

所述生物特征采集器用于采集生物特征信息；

所述RFID阅读器用于读取采集的生物特征信息，并传递生物特征信息至中央控制器进行身份识别，中央控制器根据识别出的身份信息控制电磁门锁。

6.根据权利要求1所述的一种现代化的智能家居安防系统，其特征在于：

所述状态参数智能感知子系统包括状态参数感知器、片上系统CC2530F256及ZigBee协调器；

所述状态参数感知器与片上系统CC2530F256连接，用于感知采集外部状态参数；

所述ZigBee协调器与中央控制器连接，用于组建管理ZigBee网络；

所述片上系统CC2530F256包括AD转换模块和RF模块，用于接收状态参数感知器采集的外部状态参数，并将外部状态参数经AD转换模块后由RF模块利用ZigBee网络发送至中央控制器，所述中央控制器对接收到的外部状态参数进行分析并对异常的外部状态参数进行报警。