CN103809565A - 智能家居中的智能阀门开关控制系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能家居中的智能阀门开关控制系统及其使用方法。系统包括主控板、第一发射板、第二发射板、接收板、驱动板、人体检测装置、无线收发装置和阀门驱动装置，人体检测装置的发射端分别设置在第一发射板和第二发射板上，接收端分别设置在主控板和接收板上；无线收发装置的发射端设置在主控板上，接收端设置在驱动板上；阀门驱动装置设置在驱动板上并与阀门相连；主控板中包括主控制模块、电源模块和数据显示模块，主控板和第一发射板、接收板和第二发射板分别安装在门框两边并且高度两两对应。本发明的智能阀门开关系统可以实现家中阀门全自动、智能地开闭，提高了房屋智能化程度，实现了家庭中煤气与自来水管道的智能安全开启。

Description

智能家居中的智能阀门开关控制系统及其使用方法

技术领域

本发明设计一种智能家居中的智能阀门开关控制系统，涉及到门禁技术，嵌入式和检测技术，属于物联网技术领域。

背景技术

在智能家居中，当外出或晚间休息时，需要将煤气或自来水等阀门关闭，提高家居生活的安全性。

申请号为CN201020278653，发明名称为“无框玻璃门门禁系统”的专利，它包括读卡器和电插锁，通过读卡器读卡控制门的开闭。申请号为CN201210222254，发明名称为“基于语音控制的光子门禁系统”的专利，门禁系统包括移动终端及光控门锁，它通过语音来识别人并通过光信号加密传播，其中的语音模块包括语音识别模块、控制模块以及发送模块。

以上门禁系统都需要人为加以操作才能识别,比如需要动手刷卡或向麦克风说话。这些都需要我们改变平时正常进出行为来达到识别的目的。而且，这些技术由于安全性高在公共场所被广泛使用，但在家庭中不需要过高的识别功能，只需要判断家中有人与否然后采取相应的措施，就能满足日常需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能家居下使用的智能阀门开关控制系统，能自动判断家中有人与否，从而对家中的阀门进行相应的操作。本发明的另一个目的是提供该系统的使用方法。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

智能家居中的智能阀门开关控制系统，包括主控板、第一发射板、第二发射板、接收板、驱动板、人体检测装置、无线收发装置和阀门驱动装置；人体检测装置和无线收发装置各自包括发射端和接收端，其中，人体检测装置的发射端分别设置在第一发射板和第二发射板上，其接收端分别设置在主控板和接收板上；无线收发装置的发射端设置在主控板上，其接收端设置在驱动板上；阀门驱动装置设置在驱动板上并与阀门相连；所述主控板中包括主控制模块、电源模块和数据显示模块，数据显示模块连接到LCD屏；主控板、第一发射板、第二发射板、接收板和驱动板均与电源连接，其中，所述主控板和第一发射板、接收板和第二发射板分别安装在门框两边并且高度两两对应，所述驱动板安装在阀门处。

所述主控板和第一发射板安装在门框两边1.0m的高度处，所述接收板和第二发射板安装在门框两边0.5m的高度处。

所述人体检测装置的发射端是波长650nm的激光管，通过调制管调制发射出频率180kHz的调频信号；接收端是对波长650nm光信号敏感且内部对180kHz调频信号解调的接收管。

进一步地，所述无线收发装置采用315MHz超再生无线收发装置。

进一步地，所述阀门驱动装置包括2-4线译码器和继电器，译码器输出并锁存，控制继电器通断。

本发明使用上述智能阀门开关控制系统的方法，具体包括如下步骤：当人进出房间经过门框的时候，所述人体检测装置会检测出人行走的方向和个数，并实时显示在LCD屏上，对房间内部的人数进行加减，当房间内人数由0变成1的时候，主控板会控制阀门开；当房间内人数由1变成0的时候，主控板会控制阀门关闭。

当人体检测装置由发射端是波长650nm的激光管、接收端是对波长650nm光信号敏感且内部对180kHz调频信号解调的接收管时，具体检测过程如下：无人经过门框时，接收管能够接收到激光管发射出的调频信号，输出低电平；当有人经过门框时，激光管发出的激光被人体遮挡，接收管无法接收到调频信号，输出高电平，由此，对人员进出的个数进行计数；同时，通过判断人体遮挡每组激光管和接收管的先后顺序，对人员进出的方向进行识别，从而判断出家中有人与否。

进一步地，所述主控板上设有自恢复按钮，当由于干扰导致人体检测装置识别人数出现错误时，在家中无人的情况下按下自恢复按钮，智能阀门开关控制系统就会恢复正常运行。

进一步地，当所述主控板出现故障暂时无法排除时，可以在驱动板上将所述阀门驱动装置切换成手动控制，此时主控板产生的信号不会再对阀门驱动装置有影响。

本发明的系统能自动判断家中有人与否，从而对家中的水或煤气阀门进行相应的操作，实现家中阀门全自动、智能地开闭。当家中没有人时，智能阀门开关控制系统会自动关闭水或煤气阀门，以免造成如冬天水管爆裂或者煤气泄漏等不必要的危险，提高了房屋智能化程度，实现了家庭中煤气与自来水管道的智能安全开启。本发明在正常运行状态下无需任何人为操作，系统硬件成本较低且易于安装调试，运行稳定可靠，市场前景良好。

附图说明

图1为本发明系统的主控板、发射板和接收板的安装示意图；

图2(a)为主控板的结构图，(b)为第一发射板的结构图，(c)为第二发射板的结构图，(d)为接收板的结构图；

图3(a)发射端供电电路，(b)发射端的传感电路；

图4(a)接收端供电电路，(b)接收端的传感电路；

图5为智能受控阀的结构；

图6传感器判定人经过的过程。

具体实施方式

本发明提供一种根据人数计数识别来控制家中阀门的开、闭状态的系统，从而提高家居生活的安全性，避免安全事故或财产损失。

本发明一种智能家居中的智能阀门开关系统的硬件主要包括主控板1、第一发射板2、第二发射板3、接收板4、驱动板、人体检测装置、无线收发装置和阀门驱动装置；人体检测装置和无线收发装置各自包括发射端和接收端。主控板1、第一发射板2、第二发射板3和接收板4分别安装在门框5两边1.0m和0.5m的高度并两两对应，如图1所示。当人经过门框5的时候，人体检测装置识别到了人在经过门时相对于房间的方向，如果是向房间中行走，则计人数加一，如果是出房间行走，则在计算人数的数组中减1，并且把人数显示在LCD屏上面，人体检测装置对人员进出的方向、个数进行识别后，会实时显示在LCD屏上，方便用户观察了解相关情况。当数码管显示人数由0跳变成1时，主控板会向用户阀门地址发送阀门打开的信号；当数码管显示人数由1跳变为0时，主控板会向用户的阀门地址发送阀门关闭的信号，来保护家中相应的设备。在阀门端有无线接收装置，当无线接收装置接收到阀门开、闭信号的时候，会根据相应的信号对阀门进行操作。整个过程无需人为操作。

人体检测装置由两组发射和接收模块组成，电路原理为图3和图4，发射端在第一发射板2和第二发射板3上，接收端在主控板1和接收板4上。其中，发射端是同一频率的激光管，图3(a)最左调制管的调制从Tz端发出180KHz的波，控制发光波长在650nm的激光管发射出频率为180kHz波长在650nm的调频信号；接收端是一个对波长650nm光信号敏感内部含有对180kHz信号解调的电路如图4所示。激光管和接收管每组两两对应，通过手动调节对齐。无人经过门框时，接收器没有接收到频率为180kHz波长为650nm的信号时接收器件输出端T0，T1输出高电平，有人经过门框时，接收器接收到频率为180kHz波长为650nm的信号时接收器件输出端T0，T1为低电平。T0，T1端将信息连接到主控板的I/O口如图4所示。由此，对人员进出的个数进行计数。另外，通过判断人体遮挡每组激光管和接收管的先后顺序，对人员进出的方向进行识别，从而判断出家中有人与否。由于是调制过后的特殊信号，则即使在太阳光的强烈照射下，接收管也能分辨出激光管发出的信号，激光管和接收管组成的人数计数传感器优于现在市场上大多数的红外人数计数传感器。

如图1和图2所示，当两边激光管和接收管对应安装后，接通电源，当接收和发射管之间没有阻挡的时候，接收管A、B、C、D都接收到了激光管AF、BF、CF、DF发送出的信号，根据上述性质，输出端为低电平。

无线收发模块采用315MHz超再生无线收发装置，发射端在主控板1，接收端在驱动板。当系统判断家中有人与否时，主控制模块会通过无线发射装置发送相应的阀门开关信号。而无线接收装置接收信号后，会根据相应的阀门开关信号通过阀门驱动模块控制智能阀门。驱动板安装在智能阀门处，在阀门驱动装置上有译码模块，不同的阀门连接到译码模块不同的输出端并被锁存，锁存输出端连接到继电器控制端。当译码器的地址端接收到信号后，如果地址正确则会在继电器控制端输出高电平，阀门通电开启。如果需要关闭阀门，则只需要给出阀门继电器控制端没有实际连接的空地址，阀门继电器控制端输出低电平，阀门不接通，电源关闭。智能受控阀的结构如图5所示，由交流电源，控制板，和安全火花阀门构成。

当由于干扰导致系统人员识别出现错误时，可以在家中无人的情况下按下自恢复按钮（见图2），系统就会恢复正常运行。当主控板1出现故障暂时无法排除时，可以在驱动板上将阀门驱动装置的开关切换成手动控制，此时主控板1产生的信号不会再对阀门驱动装置有影响。阀门驱动装置与阀门相连，通过无线信号控制阀门。

如图6所示是根据光电接收管的信号判断人是否经过的方法。只有在人体检测装置中的两组人数计数传感器都完成图6所示的过程后才会在人数计数的数组中改变人数。当有人经过时，首先光电接收管A和C被遮挡住，过一段时间后光电接收管A、B、C、D都被遮挡住，当人继续向前的时候，光电接收管A、C会接收到信号，而光电接收管B、D仍然被遮挡。随着人离开了门框5范围，光电接收管A、B、C、D都会同时接收到发出的信号。当完成整个过程后，主控板1会识别出刚才的信号，如果两组人数计数传感器方向一致，会在人数计数数组上加1。如果上述过程的方向反向运行，则会在人数计数数组上减1。

当计算人数的数组进行改变以后，主控板1会对这种改变进行判定，如果是人数由0跳变成1，或者由1跳变成0的时候，主控板1会通过无线模块广播出阀门打开或者关闭的地址。考虑到信号接收端可能无法收到信号，在30s以后，如果人数不发生改变会再次发送相同的地址。

考虑到智能阀门开关系统可能会将货物或者动物误认为是人，所以在0.5米到1米处安装人体检测装置。只有在短时间内两组人数计数传感器都有相同方向感应的时候，人体检测装置才会进行计数。

由于激光管和单片机存在比较大的能耗，为了让用户能更加方便的使用智能阀门开关系统，避免元器件的损耗和避免经常更换电池，本发明使用门感应开关。当门关闭时，门控开关处于断开状态，系统不工作，以节约电能。当门打开时，门控开关闭合，系统通电开始工作。主控板1、第一发射板2、第二发射板3和接收板4采用9V电池供电，由门控开关根据门的开合控制电路通断，以节约电能；驱动板采用5V电源适配器供电。

由于使用门控开关，当门关闭时，主控板1、第一发射板2、第二发射板3和接收板4断电，停止工作。此时，家中人数等内容会在每个周期计数发生改变时写入电可擦可编程只读存储器EEPROM。当门再次打开时，主控板1、第一发射板2、第二发射板3和接收板4，开始工作。主控制模块会读取EEPROM中存储的内容，继续进行相应操作。

本发明快捷有效、硬件成本较低且连接关系简单，便于实现家庭环境下各种阀门的智能开、闭，具有实际应用和推广价值。

Claims (9)

1.智能家居中的智能阀门开关控制系统，其特征在于，系统包括主控板、第一发射板、第二发射板、接收板、驱动板、人体检测装置、无线收发装置和阀门驱动装置；人体检测装置和无线收发装置各自包括发射端和接收端，其中，人体检测装置的发射端分别设置在第一发射板和第二发射板上，其接收端分别设置在主控板和接收板上；无线收发装置的发射端设置在主控板上，其接收端设置在驱动板上；阀门驱动装置设置在驱动板上并与阀门相连；所述主控板中包括主控制模块、电源模块和数据显示模块，数据显示模块连接到LCD屏；主控板、第一发射板、第二发射板、接收板和驱动板均与电源连接，其中，所述主控板和第一发射板、接收板和第二发射板分别安装在门框两边并且高度两两对应，所述驱动板安装在阀门处。

2.根据权利要求1所述的智能家居中的智能阀门开关控制系统，其特征在于，所述主控板和第一发射板安装在门框两边1.0m的高度处，所述接收板和第二发射板安装在门框两边0.5m的高度处。

3.根据权利要求1或2所述的智能家居中的智能阀门开关控制系统，其特征在于，所述人体检测装置的发射端是波长650nm的激光管，通过调制管调制发射出频率180kHz的调频信号；接收端是对波长650nm光信号敏感且内部对180kHz调频信号解调的接收管。

4.根据权利要求1或2所述的智能家居中的智能阀门开关控制系统，其特征在于，所述无线收发装置采用315MHz超再生无线收发装置。

5.根据权利要求1或2所述的智能家居中的智能阀门开关控制系统，其特征在于，所述阀门驱动装置包括2-4线译码器和继电器，译码器输出并锁存，控制继电器通断。

6.如权利要求1所述的智能家居中的智能阀门开关控制系统的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：当人进出房间经过门框的时候，所述人体检测装置会检测出人行走的方向和个数，并实时显示在LCD屏上，对房间内部的人数进行加减，当房间内人数由0变成1的时候，主控板会控制阀门开；当房间内人数由1变成0的时候，主控板会控制阀门关闭。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述人体检测装置的发射端是波长650nm的激光管，通过调制管调制发射出频率180kHz的调频信号，接收端是对波长650nm光信号敏感且内部对180kHz调频信号解调的接收管；当无人经过门框时，接收管能够接收到激光管发射出的调频信号，输出低电平；当有人经过门框时，激光管发出的激光被人体遮挡，接收管无法接收到调频信号，输出高电平，由此，对人员进出的个数进行计数；同时，通过判断人体遮挡每组激光管和接收管的先后顺序，对人员进出的方向进行识别，从而判断出家中有人与否。

8.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，所述主控板上设有自恢复按钮，当由于干扰导致人体检测装置识别人数出现错误时，在家中无人的情况下按下自恢复按钮，智能阀门开关控制系统就会恢复正常运行。

9.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，当所述主控板出现故障暂时无法排除时，可以在驱动板上将所述阀门驱动装置切换成手动控制，此时主控板产生的信号不会再对阀门驱动装置有影响。

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