CN103760849B - 一种基于无线传感网的家居监测控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感网的家居监测控制系统，这是一种可通过智能手机远程控制的带四轮驱动的家居监测控制系统，可以远程控制其自由移动、监测室内情况、和家人视频通话，且内置温湿度传感器，可采集室内温湿度数据，如果超过正常值启动告警机制，并将告警信息发送到用户手机上。本发明运行SmartHomerOS系统，该系统基于Android系统深度定制开发，分为服务端、客户端、云平台三部分，数据通讯采用TCP/IP协议。在界面设计和功能开发上更符合智能家居行业的需求。

Description

一种基于无线传感网的家居监测控制系统

技术领域

本发明属于物联网技术领域，涉及一种家居监测控制系统，尤其是一种基于无线传感网的家居监测控制系统。

背景技术

近年来物联网行业借助于3G移动通信网络的建设，得到了快速发展，无线传感网络设备的应用也日趋普及，移动互联网和物联网也逐渐形成一种融合趋势。在国家大力发展信息化产业的政策引导下，各主要传统行业都面临由传统的工业模式向高科技的信息化工业模式转变。在家居产业内，随着国家智能家居行业标准的出台，智能家居产业及其相关技术具有很大的发展空间。

目前传统的智能家居控制系统(smarthome control systems,简称SCS)，是以住宅为平台，家居电器及家电设备为主要控制对象，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施进行高效集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的控制管理系统，提升家居智能、安全、便利、舒适，并实现环保节能的综合智能家居网络控制系统平台。其中布线系统是智能家居系统的基础，是其传输的通道。智能家居布线也要参照综合布线标准进行设计，但它的结构相对简单，主要参考标准为家居布线标准（TIA/EIA570-A）。

目前现有的智能家居控制系统存在以下缺点：

1、需要在房间内按照家居布线标准（TIA/EIA 570-A）布线。

2、安装智能家居网络控制系统的方式非常复杂，需要专业人士进行施工。

3、操作方式以及用户交互体验不佳。

4、传统的智能家居控制系统是固定的，不能控制其自由移动。

5、传统的智能家居控制系统视频监测是通过安装多部摄像头来实现的，而本发明因为是带四轮驱动的可移动的音视频装置，可以在远程操作自由移动获取家居内视频数据，不需要安装多部摄像头，节约了成本和电力。

6、传统装置因为监控需要一直运行，比较耗电。本发明的装置具有声控感应芯片，在家庭无人值守模式下通过声音感应可自动唤醒，同时也可以根据需要远程唤醒，实现节能的最大化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于无线传感网的家居监测控制系统，

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

这种基于无线传感网的家居监测控制系统，包括中央处理器以及与中央处理器连接的ZIGBEE模块、WIFI模块、温湿度传感器模块、图像采集模块、触摸液晶显示模块、音频输入输出模块、四轮驱动模块、声光感应模块、供电模块和SmartHomerOS系统。

进一步，上述中央处理器是ARM四核处理模块，通过IO总线控制四轮驱动模块，通过SPI总线读取装置上的温湿度传感器模块采集的温湿度数据，通过ZIGBEE模块采集家居内的各种传感器节点数据。

进一步，以上所述各模块详细为：

处理模块：运行SmartHomerOS系统，控制管理其他模块；

ZigBee模块：工作于协调器模式，通过单片机设置其工作模式、ZigBee网络参数，并通过ZIGBEE标准协议连接附近支持ZIGBEE协议的传感节点设备；

WIFI模块：工作于无线网卡方式，通过SmartHomerOS设置其连接管理及休眠唤醒；

温湿度传感器模块：通过SPI总线与ARM四核处理模块连接，采集温湿度数据；

图像采集模块：为一具备云台功能的高清摄像头，能够调整视频采集角度和改变焦距，并具备红外功能；

触摸液晶显示模块显示SmartHomerOS界面，主要用于视频交互、系统设置。

音频输入输出模块配合触摸液晶显示模块主要用于语音交互和对讲功能。

四轮驱动模块内置电机单元，通过电机操作设备底部四个轮子的转动和方向，电机单元通过IO总线和ARM四核处理模块相连接，通过SmartHomerOS控制。

声光感应模块，用来控制装置进入休眠和唤醒状态，以节省功耗。

供电模块包含可充电锂电池及自动充电单元，可以在电力低于15%的情况下自动回到专用充电插座进行充电。

SmartHomerOS系统分为服务端、客户端、云平台三部分，对以上模块进行控制管理，数据通讯采用TCP/IP协议。服务端为基于Android的深度定制系统，运行在家居智能监测装置上；客户端运行在智能手机平台上，客户端分为IOS和Android两个版本，用户连接移动数据网络后，可通过智能手机远程控制家居内的装置，进行室内自由移动、监控、视频通话等操作；云平台建立和维护服务端与客户端的通信连接并存储用户信息数据及备份音视频数据。

本发明的一种操作方式为：通过触摸液晶显示屏和音频输入输出模块和用户进行本地交互。

本发明的另一种操作方式为：通过WIFI模块连接到互联网上，用户在智能手机上通过SmartHomerOS客户端进行远程操作，远程控制四轮驱动模块在地面移动和转向，并通过图像采集模块观测室内情况。

进一步，上述图像采集模块具备云台功能，能够调整视角及改变焦距。

本发明具有以下有益效果：

本发明针对智能家居及无线传感网络的特征，设计一种基于无线传感网的家居监测控制系统，这是一种可通过智能手机远程控制的带四轮驱动的家居监测控制装置，可以远程控制其自由移动、监测室内、视频通话，且具有温湿度传感器，采集室内温湿度数据，如果超过正常值立刻报警，并将报警信息发送到用户手机上。该装置运行SmartHomerOS系统，该系统基于Android系统深度定制开发，在界面设计和功能开发上更符合智能家居行业的需求。

附图说明

图1为本发明家居监测控制装置的结构示意图；

图2为本发明系统的整体工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明基于无线传感网的家居监测控制系统，包括中央处理器以及与中央处理器连接的ZIGBEE模块、WIFI模块、温湿度传感器模块、图像采集模块、触摸液晶显示模块、音频输入输出模块、四轮驱动模块、声光感应模块、供电模块和SmartHomerOS系统。

参见图2，以下对各个模块进行详细说明：

处理模块：运行SmartHomerOS系统，控制管理其他模块；

ZigBee模块：工作于协调器模式，通过单片机设置其工作模式、ZigBee网络参数，并通过ZIGBEE标准协议连接附近支持ZIGBEE协议的传感节点设备；比如符合智能家居标准的ZigBee门禁单元、ZigBee煤气阀门单元、ZigBee水龙头单元、ZigBee插电板等传感节点设备。

WIFI模块：工作于无线网卡方式，通过SmartHomerOS设置其连接管理及休眠唤醒。在本发明的较佳实施例中，其工作于2.4G频段，用户可通过触摸液晶屏在SmartHomerOS的图形界面上设置其连接管理及休眠唤醒模式。

温湿度传感器模块：通过SPI总线与ARM四核处理模块连接，采集温湿度数据；如果温湿度数据超过门限值，则启动告警机制，并将告警信息发送到用户预留手机上。

图像采集模块：为一具备云台功能的高清摄像头，能够调整视频采集角度和改变焦距，并具备红外功能；用户通过这个模块可以远程观看室内实时视频画面，并和室内家人进行视频通话。

触摸液晶显示模块显示SmartHomerOS界面，主要用于视频交互、系统设置。

音频输入输出模块配合触摸液晶显示模块主要用于语音交互和对讲功能。配合图像采集模块共同使用，实现视频通话。

四轮驱动模块内置电机单元，通过电机操作设备底部四个轮子的转动和方向，电机单元通过IO总线和ARM四核处理模块相连接，通过SmartHomerOS控制。

声光感应模块，用来控制装置进入休眠和唤醒状态，以节省功耗。并可以在室内无人值守时用作门禁告警，室内有动静时自动启动装置，并抓拍图片上传到云平台。

供电模块包含可充电锂电池及自动充电单元，可以在电力低于15%的情况下自动回到充电插座进行充电，并移动到充电插座进行充电。

SmartHomerOS系统分为服务端、客户端、云平台三部分，对以上模块进行控制管理，数据通讯采用TCP/IP协议。服务端为基于Android的深度定制系统，运行在家居智能监测装置上；客户端运行在智能手机平台上，客户端分为IOS和Android两个版本，用户连接移动数据网络后，可通过智能手机远程控制家居内的装置，进行室内自由移动、监控、视频通话等操作；云平台建立和维护服务端与客户端的通信连接并存储用户信息数据及备份音视频数据。

所述中央处理器是ARM四核处理模块，是整个系统的核心，运行SmartHomerOS，控制管理装置的其他模块，其通过IO总线控制四轮驱动模块，通过SPI总线读取装置上的温湿度传感器模块采集的温湿度数据，通过ZIGBEE模块采集家居内的各种传感器节点数据。

温湿度数据和其他传感器数据存储到本地装置上，用户可在智能手机上通过SmartHomerOS客户端查看，或者根据用户设置进行远程数据推送。用户在能连接互联网的智能手机或电脑上打开SmartHomerOS客户端软件，放置在家居内的这种装置可以连接互联网，则用户可以同家庭内的成员实现视频通话。系统在闲暇时进入休眠模式，以节约电量，装置支持两种唤醒模式，一种是用户通过智能手机远程主动唤醒，另一种是家居内产生告警主动唤醒并上报告警信息。供电模块包含可充电聚合物锂电池及自动充电单元，可以在电力低于15%的情况下自动探测专用充电插座位置，并移动到专用充电插座进行充电。

综上所述，本发明针对智能家居及无线传感网络的特征，设计一种基于无线传感网的家居监测控制装置及系统，这是一种可通过智能手机远程控制的带四轮驱动的家居监测控制装置，可以远程控制其自由移动、监测室内情况、和家人视频通话，且内置温湿度传感器，可采集室内温湿度数据，如果超过正常值启动告警机制，并将告警信息发送到用户手机上。该装置运行SmartHomerOS系统，该系统基于Android系统深度定制开发，在界面设计和功能开发上更符合智能家居行业的需求。

Claims (5)

1.一种基于无线传感网的家居监测控制系统，其特征在于，包括中央处理器以及与中央处理器连接的ZIGBEE模块、WIFI模块、温湿度传感器模块、图像采集模块、触摸液晶显示模块、音频输入输出模块、四轮驱动模块、声光感应模块、供电模块和SmartHomerOS系统；

中央处理器：运行SmartHomerOS系统，控制管理其他模块；

ZigBee模块：工作于协调器模式，通过单片机设置其工作模式、ZigBee网络参数，并通过ZIGBEE标准协议连接附近支持ZIGBEE协议的传感节点设备；

WIFI模块：工作于无线网卡方式，通过SmartHomerOS设置其连接管理及休眠唤醒；

温湿度传感器模块：通过SPI总线与中央处理器连接，采集温湿度数据；

图像采集模块：为一具备云台功能的高清摄像头，能够调整视频采集角度和改变焦距，并具备红外功能；

触摸液晶显示模块显示SmartHomerOS界面，主要用于视频交互、系统设置；

音频输入输出模块配合触摸液晶显示模块主要用于语音交互和对讲功能；

四轮驱动模块内置电机单元，通过电机操作设备底部四个轮子的转动和方向，电机单元通过IO总线和中央处理器相连接，通过SmartHomerOS控制；

声光感应模块，用来控制所述家居监测控制系统进入休眠和唤醒状态，以节省功耗；

供电模块包含可充电锂电池及自动充电单元，可以在电力低于15％的情况下自动回到专用充电插座进行充电；

SmartHomerOS系统分为服务端、客户端、云平台三部分，对以上模块进行控制管理，数据通讯采用TCP/IP协议，服务端为基于Android的深度定制系统，运行在家居智能监测装置上；客户端运行在智能手机平台上，客户端分为IOS和Android两个版本，用户连接移动数据网络后，可通过智能手机远程控制家居内的装置，进行室内自由移动、监控、视频通话；云平台建立和维护服务端与客户端的通信连接并存储用户信息数据及备份音视频数据。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感网的家居监测控制系统，其特征在于：所述中央处理器是ARM四核处理模块，通过IO总线控制四轮驱动模块，通过SPI总线读取装置上的温湿度传感器模块采集的温湿度数据，通过ZIGBEE模块采集家居内的各种传感器节点数据。

3.根据权利要求1或2所述的基于无线传感网的家居监测控制系统，其特征在于，通过触摸液晶显示屏和音频输入输出模块和用户进行本地交互。

4.根据权利要求1或2所述的基于无线传感网的家居监测控制系统，其特征在于，通过WIFI模块连接到互联网上，用户在智能手机上通过SmartHomerOS客户端进行远程操作，远程控制四轮驱动模块在地面移动和转向，并通过图像采集模块观测室内情况。

5.根据权利要求4所述的基于无线传感网的家居监测控制系统，其特征在于，所述图像采集模块具备云台功能，能够调整视角及改变焦距。