CN104407517A - 一种基于物联网技术的智能家居安防方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种基于物联网技术的智能家居安防方法,集ARM模块、ZigBee模块、GPRS模块、以太网模块、语音模块于一体,可以通过各个传感器采集室内信息，将数据通过互联网实时反馈到客户终端及手机终端。同时，用户可以经过客户终端及手机终端远程操作家居，可达到实时监控与操作的目的。另外系统添加语音模块实时语音提醒，使系统更加人性化。

Description

一种基于物联网技术的智能家居安防方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域,具体涉及一种基于物联网技术的智能家居安防系统。

背景技术

物联网，顾名思义，就是将任何物品像互联网一样相互连起来。第一，物联网的核心和基础仍然是互联网；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。是一种通过射频识别（RFID）、红外感应、全球定位系统、激光扫描等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪和管理的一种网络。

智能家居是以住宅为平台，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集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

随着经济的飞速发展,人们的生活水平得到了很大提高。但与此同时,由于社会人员流动性的增大、收入差距的增加等因素的影响,使社会结构和社会治安问题变得曰益严重,偷盗和入室抢劫甚至危害人们生命安全等的社会犯罪问题越来越多。另外,人们在追求便捷的家庭生活、使用便利的家电装备的同时,也为人们的生命财产安全带来了威胁,例如人们在享用煤气做饭带来的方便的同时煤气中毒事件也时有发生。此外,在紧急情况下,窗户是最后的逃生通道,而传统家居中安装的防盗门、栅栏窗等设施,对住户在灾情发生时的逃生增加了更多的困难。综上所述,传统家居己经满足不了人们的需求,人们迫切希望家庭居住环境具有更可靠更实用的安全防范设施,以保证家庭生活的舒适、安宁和幸福。

传统的智能家居安防系统通常采用阈值判断和趋势检测算法对单个传感器输出信号进行处理，若将同样的方法应用于多元参量的系统，会出现误报或漏报现象。

发明内容

针对传统家居技术的不足，本发明解决的技术问题是提供一种基于物联网技术的智能家居安防方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于物联网技术的智能家居安防方法，包括如下步骤：

S1、ZigBee终端节点连接各种传感器、摄像头、家电，采集室内信息，并将采集信息通过ZigBee无线网络发送到ZigBee协调器；S2、ZigBee协调器将接受数据、图像发送到ARM主控制器；S3、ARM主控制器进行数据分析处理，数据异常时，ARM主控制器发送报警指令给GPRS模块；S4、GPRS模块以短消息的方式将报警信息发送到主人的手机上；S5、主人用手机发送远程控制命令的短消息给GPRS模块；S6、GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；S7、ARM控制器经过处理，通过ZigBee协调器模块将命令发送到与家电相连接的ZigBee智能开关上；S8、ARM控制器将接收的图像信息经过处理，通过以太网模块传至云端，以供主人存储监控；S9、图像信息异常时，主人用手机发送控制命令给GPRS模块；S10、GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；S11、ARM控制器经过处理，发送控制命令给语音模块播放录音；

进一步地，在步骤S1中：ZigBee终端节点连接各种传感器主要包括温度传感器、烟雾传感器、环境亮度传感器、玻璃破碎传感器、红外传感器、震动传感器。

进一步地，在步骤S3、S4中：ARM对数据进行处理时，采用多传感数据融合算法。通常先进行数模转换,再进行数据融合预处理，特征提取，融合计算，按照判决原则对是否有异常情况发生予以相应判决。若有异常，则ARM处理器发送报警命令给GPRS模块，GPRS模块以短信的方式将报警信息发动到主人手机上，以实现远程报警功能。

进一步地，在步骤S5、S6、S7中：当我们需要远程控制家用电器的开关时，只要用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收。并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，通过ZigBee协调器将命令发送到与家电相连接的智能开关上，以实现对家电的远程控制功能。

进一步地，在步骤S8中：以太网模块与ARM控制器通过网卡接口连接，主人在外时，可以通过电脑或手机实时查看房间内的情况，从而实现家居远程监控功能。

进一步地，在步骤S9、S10、S11中：当图像显示陌生人来访时，用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收。并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，将命令发送到语音模块控制语音播放录音，以达到恐吓盗窃分子或者引起室内主人的注意。

本发明的有益效果是：相较于现有技术，本发明实现远程报警，远程控制，远程监控三大功能，同时更具人性化。且较传统智能家居安防系统，本系统具有误报率低、可靠性强、稳定性高等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1是本发明的原理结构框，图中包含：ARM主控模块、ZigBee协调器模块、ZigBee终端节点、GPRS模块、以太网模块、语音模块、电源模块。

 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

请参阅图1所示，本发明提供了一种基于物联网技术的智能家居安防方法：包括如下步骤：S1、ZigBee终端节点连接各种传感器、摄像头、家电，采集室内信息，并将采集信息通过ZigBee无线网络发送到ZigBee协调器；S2、ZigBee协调器将接受数据、图像发送到ARM主控制器；S3、ARM主控制器进行数据分析处理，数据异常时，ARM主控制器发送报警指令给GPRS模块；S4、GPRS模块以短消息的方式将报警信息发送到主人的手机上；S5、主人用手机发送远程控制命令的短消息给GPRS模块；S6、GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；S7、ARM控制器经过处理，通过ZigBee协调器模块将命令发送到与家电相连接的ZigBee智能开关上；S8、ARM控制器将接收的图像信息经过处理，通过以太网模块传至云端，以供主人存储监控；S9、图像信息异常时，主人用手机发送控制命令给GPRS模块；S10、GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；S11、ARM控制器经过处理，发送控制命令给语音模块播放录音；

进一步地，在步骤S1中：ZigBee终端节点连接各种传感器主要包括温度传感器、烟雾传感器、环境亮度传感器、玻璃破碎传感器、红外传感器、震动传感器。

进一步地，在步骤S3、S4中：ARM对数据进行处理时，采用多传感数据融合算法。通常先进行数模转换,再进行数据融合预处理，特征提取，融合计算，按照判决原则对是否有异常情况发生予以相应判决。若有异常，则ARM处理器发送报警命令给GPRS模块，GPRS模块以短信的方式将报警信息发动到主人手机上，以实现远程报警功能。

进一步地，在步骤S5、S6、S7中：当我们需要远程控制家用电器的开关时，只要用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收。并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，通过ZigBee协调器将命令发送到与家电相连接的智能开关上，以实现对家电的远程控制功能。

进一步地，在步骤S8中：以太网模块与ARM控制器通过网卡接口连接，主人在外时，可以通过电脑或手机实时查看房间内的情况，从而实现家居远程监控功能。

进一步地，在步骤S9、S10、S11中：当图像显示陌生人来访时，用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收。并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，将命令发送到语音模块控制语音播放录音，以达到恐吓盗窃分子或者引起室内主人的注意。

在本实例中，ARM主控模块采用S3C2440微处理器芯片，其特点是低价格、低功耗、高性能，提供大量的寄存器，指令执行速度更快。在稳定性、通用性、完备性、可扩展能力等特点具有一定的优势。

在本系统中，ZigBee模块选用德州仪器（TI）公司CC2530，ZigBee作为一种经济的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。已经被越来越多的人多熟知，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本。非常适合用于家居自动化控制和远程控制领域，可以轻松嵌入到各种家庭电器设备中。其中ZigBee协调器与ARM通过串口1连接，相互发送控制指令。

在本系统中，GPRS模块采用高性能TC35芯片，模块符合GSM0705和GSM0707标准，能够通过AT指令进行控制，提供标准的RS232接口，提供安全稳定的双频短消息数据通信，TC35芯片主要由GSM基带处理器、GSM射频部分、电源部分和FLASH存储部分组成。通过串口2与ARM连接，相互发送控制命令。

在本系统中，以太网模块采用DM9000芯片完成网络接口的功能，其优点是DM9000是一款完全集成的和符合成本效益的专用的以太网MAC控制器，他支持8位、16位、32位的接口来访问内部存储器，以满足不同处理器的需求。DM9000物理协议层接口完全符合IEEE802.3u规格，并且还支持IEEE802.3x全双工流量控制。通过网卡接口与ARM连接。

在本系统中，语音模块采用WT588D语音模块，语音容量为32Mbit，采用6kHz采样率采用时，可录音1000s，满足系统对语音提醒的要求。本系统中语音模块采用三线串口控制I/O口扩展输出模式与ARM连接，ARM控制器负责向WT588D发送指令、时钟信号和数据，WT588D接收ARM控制器发送来的数据即可。

在本系统中，ZigBee终端节点连接各种传感器、摄像头、家电等，采集室内信息，并将采集信息通过ZigBee无线网络发送到ZigBee协调器；ZigBee协调器将接受数据、图像发送到ARM主控制器；ARM主控制器进行数据分析处理，数据异常时，ARM主控制器发送报警指令给GPRS模块；GPRS模块以短消息的方式将报警信息发送到主人的手机上。

在本系统中，当主人用手机发送远程控制命令的短消息给GPRS模块；GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；ARM控制器经过处理，通过ZigBee协调器模块将命令发送到与家电相连接的ZigBee智能开关上。

在本系统中，ARM控制器将接收的图像信息经过处理，通过以太网模块传至云端，以供主人存储监控；图像信息异常时，主人用手机发送控制命令给GPRS模块；GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；ARM控制器经过处理，发送控制命令给语音模块播放录音。

实例一：

家居火灾远程报警：ZigBee终端节点连接传感器主要包括温度传感器、烟雾传感器、环境亮度传感器。温度传感器选用DS18B20，DS18B20是一种支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强等优点，可以直接将温度转化成串行数字信号供单片机处理中心处理。烟雾传感器选用MQ-2，MQ-2对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它可燃气体的检测也很理想。这种传感器可检测多种可燃性气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。环境亮度传感器选用BH170FVC，BH170FVC是一种拥有优异的分光感度特性的环境亮度传感器，属于输出数字型。当 CPU 上电后，系统将对各个硬件模块、传感器系统和通信模块进行初始化。系统中各个传感器的检测程序循环读取检测信号，根据预处理子程序调用缓存中设置的环境参数对传感器信号进行预处理，然后通过融合处理程序通常对采集的数据先进行数模转换,再进行数据融合预处理，特征提取，融合计算，然后按照判决原则对是否有异常情况发生予以相应判决。若有异常，则ARM处理器发送报警命令给GPRS模块，GPRS模块以短信的方式将报警信息发动到主人手机上，以实现远程报警功能。

实例二：

远程控制家电：当我们需要远程控制家用电器的开关时，例如，下班到家之前想打开家里空调，以保证人到家时室内温度舒适。只要用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收。并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，通过ZigBee协调器将命令发送到与空调相连接的智能开关上，以实现对空调的远程控制功能。

实例三：

家居远程监控：当主人出差不在家，或者家庭有老人或小孩时，主人可以通过电脑或手机实时查看房间内的情况。本系统中，室内安装摄像头，ZigBee协调器将接受的图像发送到ARM主控制器，ARM控制器将接收的图像信息经过处理，通过以太网模块传至云端，以供主人随时随地存储监控。其中，以太网模块与ARM控制器通过网卡接口连接。当图像显示陌生人来访时，ARM处理器发送报警命令给GPRS模块，GPRS模块以短信的方式将报警信息发动到主人手机上，同时也给小区物业发送一条报警短信。主人可用手机发送控制命令给GPRS模块，通过GPRS模块的接收。并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，ARM控制器经过处理，将命令发送到语音模块控制语音播放录音，以达到恐吓盗窃分子或者引起室内主人的注意。

Claims (6)

1.一种基于物联网技术的智能家居安防方法，其特征在于：所述基于物联网技术的智能家居安防方法包括如下步骤：

S1、ZigBee终端节点连接各种传感器、摄像头、家电，采集室内信息，并将采集信息通过ZigBee无线网络发送到ZigBee协调器；

S2、ZigBee协调器将接受数据、图像发送到ARM主控制器；

S3、ARM主控制器进行数据分析处理，数据异常时，ARM主控制器发送报警指令给GPRS模块；

S4、GPRS模块以短消息的方式将报警信息发送到主人的手机上；

S5、主人用手机发送远程控制命令的短消息给GPRS模块；

S6、GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；

S7、ARM控制器经过处理，通过ZigBee协调器模块将命令发送到与家电相连接的ZigBee智能开关上；

S8、ARM控制器将接收的图像信息经过处理，通过以太网模块传至云端，以供主人存储监控；

S9、图像信息异常时，主人用手机发送控制命令给GPRS模块；

S10、GPRS模块将短消息翻译成为可以识别的命令传输给ARM控制器；

S11、ARM控制器经过处理，发送控制命令给语音模块播放录音。

2.如权利要求1所述的基于物联网技术的智能家居安防方法，其特征在于：在步骤S1中：ZigBee终端节点连接各种传感器主要包括温度传感器、烟雾传感器、环境亮度传感器、玻璃破碎传感器、红外传感器、震动传感器。

3.如权利要求1所述的基于物联网技术的智能家居安防方法，其特征在于：在步骤S3、S4中：ARM对数据进行处理时，采用多传感数据融合算法，通常先进行数模转换,再进行数据融合预处理，特征提取，融合计算，按照判决原则对是否有异常情况发生予以相应判决，若有异常，则ARM处理器发送报警命令给GPRS模块，GPRS模块以短信的方式将报警信息发动到主人手机上，以实现远程报警功能。

4.如权利要求1所述的基于物联网技术的智能家居安防方法，其特征在于：在步骤S5、S6、S7中：当需要远程控制家用电器的开关时，用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收，并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，通过ZigBee协调器将命令发送到与家电相连接的智能开关上，以实现对家电的远程控制功能。

5.如权利要求1所述的基于物联网技术的智能家居安防方法，其特征在于：在步骤S8中：以太网模块与ARM控制器通过网卡接口连接，主人在外时，可以通过电脑或手机实时查看房间内的情况，从而实现家居远程监控功能。

6.如权利要求1所述的基于物联网技术的智能家居安防方法，其特征在于：在步骤S9、S10、S11中：当图像显示陌生人来访时，用手机发送指定命令的短消息，通过GPRS模块的接收，并将短信息翻译成可以识别的命令传输给ARM控制器，控制器经过处理，将命令发送到语音模块控制语音播放录音。