CN104317199A - 移动式智能管家 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信技术与控制技术领域，具体涉及适宜家居的智能管家，包括可移动平台、内置于可移动平台的主控单元、WIFI模块1、GSM模块，和置于家居内的安防模块，安防模块包括红外传感器、光强传感器、烟雾报警器、温度传感器和防盗报警器；主控单元与WIFI模块1、GSM模块相连接，红外传感器、光传感器、烟雾报警器、温度传感器、光强传感器和防盗报警器内置有WIFI模块2，并通过WIFI模块2与WIFI模块1无线连接。本发明用高性能的微处理器代替PC机作为控制器，更为稳定可靠，且具有重量轻，便于移动，低功率、低功耗的特点。此外，在移动过程中进行摔倒检测，还可起到电子保安的功能，实时监控家居状况。

Description

移动式智能管家

技术领域

本发明属于通信技术与控制技术领域，涉及一个适宜于家居的智能管家，特别是一种可移动式的智能管家。

背景技术

目前，在国内乃至国外，普通居家的智能家居都是处于静态固定位置的，没有可以自行移动的智能管家，作用与功能相对单一，且不能移动到家用电器设备的旁边进行控制，也没有老人摔倒的报警功能等其它一些附加的实用功能。此外，目前的智能家居主要是用PC机作为控制平台，用户可通过网页浏览器来实现远程控制，利用计算机并行接口连接多个保持继电器，可实现对家庭电器的控制。PC虽然数据处理能力强，传输数据量大，应用程序开发方便，通用性强，但是其体积和功耗都比较大，不便于携带和随时随地控制，并且系统的稳定性差，不利于长时间的工作，还容易受到病毒攻击，因此不能够长时间的稳定工作，无法满足人们的操作需要及效率要求。智能家居的发展方向是智能移动机器人，智能移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等诸多功能于一体的综合系统。随着机器人性能不断地完善，移动机器人的应用范围大为扩展，不仅在工业、农业、医疗、服务等行业中得到广泛的应用，而且在城市安全、国防和空间探测领域等有害与危险场合得到很好的应用。

发明内容

本发明专利的目的是：克服目前智能管家无法自行移动，作用与功能相对单一，且不能移动到家用电器设备的旁边依据所检测到的实际情况进行合理的控制的缺陷。提供一种稳定的可移动式的智能家居，能够向用户提供“一站式家居系统解决方案”。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种移动式智能管家包括可移动平台、内置于可移动平台的主控单元、WIFI模块1、GSM模块，和置于家居内的安防模块，其中安防模块包括红外传感器、光强传感器、烟雾报警器、温度传感器和防盗报警器；主控单元与WIFI模块1、GSM模块相连接，红外传感器、光传感器、烟雾报警器、温度传感器、光强传感器和防盗报警器内置有WIFI模块2，并通过WIFI模块2与WIFI模块1无线连接。

进一步地，上述方案还包括人机交互模块，人机交互模块内置于可移动平台，包含MCU芯片、液晶屏、操作键盘及外围电路。

进一步地，上述可移动平台为扫地机器人。

更近一步地，上述方案还包括老人摔倒自动检测模块，该模块包括红外传感器和摄像头，老人摔倒自动检测模块的检测过程通过如下步骤实现：

(1)利用红外传感器实时监测，通过红外传感器检测人体所发出的红外线，并标记所检测到的红外线的热源中心，利用摄像头拍摄红外传感器所检测到的人体区域图片，当热源中心位于图片下面的50％区域为异常情况，则判别可能有老人摔倒；

(2)监测到异常数据后，通过摄像头采集老人图像，并对图像进行预处理；

(3)找出二值化图像中人体的最小外接矩形框，确定人体宽高比，当宽高比为2-3阈值范围，则判定老人摔倒；

(4)通过GSM模块与智能手机连接，发出警报信息。

本发明有以下优点和有益效果：本发明用高性能的微处理器代替PC机作为控制器，更为稳定可靠。且具有重量轻，便于移动，低功率、低功耗的特点。能够实现对家居卫生的自动感知与清扫、家居环境实现实时检测，并将视频监控、安全防盗、家电数字控制、灯光控制、窗帘控制等多种功能一体化整合，达到安全、舒适、卫生的智能家居效果。本发明具有移动性，这样还可以实现通过智能管家自主的移动来实现对智能管家周围的电器等设备进行控制，不需重新布线，具有应用极为方便的特点。此外，还可以在移动过程中进行摔倒检测，以应对家里只有老人在家时老人摔倒了无法求助的问题；在巡逻模式下，还可以起到电子保安的功能，实时监控家居内部状况，如有非法闯入的情况，将会及时进行报警。

附图说明

图1是移动式智能管家的系统框图。

图2是家电控制系统原理图。

图3是传感器检测电路原理图。

图4是移动式智能管家的优选实施例一。

图5是移动式智能管家人机交互模块的结构示意图。

图6是移动式智能管家的优选实施例二。

图7是老人摔倒检测模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行进一步说明。

如图1所示，是本发明移动式智能管家的系统框图。包括可移动平台、内置于可移动平台的主控单元、WIFI模块1、GSM模块，和置于家居内的安防模块，其中安防模块包括红外传感器、光传感器、烟雾报警器和防盗报警器；主控单元与WIFI模块1、GSM模块依次连接，红外传感器、光传感器、烟雾报警器、温度传感器、光强传感器和防盗报警器内置有WIFI模块2，并通过WIFI模块2与WIFI模块1无线连接，WIFI模块优选ESP8266串口无线WIFI模块。各种传感器将所检测的参数传递给主控单元，再由主控单元进行数据的分析与处理，判断家居内部及外部的环境，并智能的采取相应的调整措施。如当屋内主人在较暗的书房工作时，光强传感器将会检测到信息，然后主控单元将会控制窗帘打开或者是灯光打开。或者主人不在家时，红外传感器检测到有人闯入，主控单元将通过GSM模块向主人的手机发送信号并确认是否需要报警。作为本发明的优选实施例，本发明中的移动平台优选扫地机器人，红外传感器优选PIRMotionSensor人体红外热释电传感器，光强传感器优选BH1750FVI数字光照光强传感器，主控单元采用5伏标准供电，便于USB连接。

如图2所示，是家电控制系统原理图。本发明的控制方式采用双向可控硅的原理进行控制，可用于控制电灯、空调、热水器、窗帘等各种常见的家电设备。

如图3所示，是传感器检测电路原理图。

如图4所示，作为发明的优选实施例，本发明还包括人机交互模块，该模块内置于可移动平台，包含MCU芯片、液晶屏、操作键盘及外围电路。用于对移动式智能管家进行方便快捷的设置，还承担起了应用功能升级拓展、互动娱乐等功能，MCU芯片优选89S52。

如图5所示，是移动式智能管家人机交互模块的结构示意图。该模块的键盘输入功能由74LS164寄存器连接4*4键盘来实现。

如图6所示，本发明还包括老人摔倒自动检测模块，该模块利用红外传感器及摄像头实时监测。整个检测流程如图7所示，包括：

(1)利用红外传感器实时监测，通过红外传感器检测人体所发出的红外线，并标记所检测到的红外线的热源中心，利用摄像头拍摄红外传感器所检测到的人体区域图片，因为从移动平台上面拍摄图片的角度较低，所以正常情况下人体的热源中心点应该在图片上半部分。若有老人摔倒，则热源会处于图片下方。这里取图片下面的50％区域为异常情况的阈值范围，当热源中心位于此范围内，则判别可能有老人摔倒；

(2)检测到采集异常后，通过摄像头采集老人图像，并对图像进行预处理；

(3)找出二值化图像中人体的最小外接矩形框，确定人体宽高比，当人站立时，高度将比宽度大很多，所以宽高比就远小于1。如果人是摔倒的，宽度将比高度大很多，宽高比就远大于1，通过对这个特征的识别就能判断出人是站立的还是摔倒的。一般人站立的宽高比是0.25左右，故摔倒后应在4左右，这里取2-3阀值范围为摔倒检测报警区间，判定老人摔倒。

(4)通过GSM模块与智能手机连接，发出警报信息。

Claims (4)

1.一种移动式智能管家，其特征在于：包括可移动平台、内置于可移动平台的主控单元、WIFI模块1、GSM模块，和置于家居内的安防模块，所述安防模块包括红外传感器、光强传感器、烟雾报警器、温度传感器和防盗报警器；所述主控单元与WIFI模块1、GSM模块相连接，所述红外传感器、光传感器、烟雾报警器、温度传感器、光强传感器和防盗报警器内置有WIFI模块2，并通过WIFI模块2与WIFI模块1无线连接。

2.如权利要求1所述的移动式智能管家，其特征在于：还包括人机交互模块，所述人机交互模块内置于可移动平台，包含MCU芯片、液晶屏、操作键盘及外围电路。

3.如权利要求1所述的移动式智能管家，其特征在于：所述可移动平台为扫地机器人。

4.如权利要求1所述的移动式智能管家，其特征在于：还包括老人摔倒自动检测模块，该模块包括红外传感器和摄像头，所述老人摔倒自动检测模块的检测过程通过如下步骤实现：

(1)利用红外传感器实时监测，通过红外传感器检测人体所发出的红外线，并标记所检测到的红外线的热源中心，利用摄像头拍摄红外传感器所检测到的人体区域图片，当热源中心位于图片下面的50％区域为异常情况，则判别可能有老人摔倒；

(2)监测到异常数据后，通过摄像头采集老人图像，并对图像进行预处理；

(3)找出二值化图像中人体的最小外接矩形框，确定人体宽高比，当宽高比为2-3阈值范围，则判定老人摔倒；

(4)通过GSM模块与智能手机连接，发出警报信息。