CN105700369B - 基于物联网的智能家居系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供基于物联网的智能家居系统，达到了将控制家中的各种设备和人体征参数检测、环境监测结合起来，为用户提供高效、便利、舒适和安全的居住环境。其解决的技术方案是，包括体征检测子系统、安防报警子系统、照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座、雾霾检测子系统、数据转发中心、智能家居控制系统、局域网、智能终端、手机、路由器和internet云服务器。本发明在实现智能控制家中设备的基础上，还可以实时检测人体的体温和脉搏信息、检测雾霾值并自动过滤空气，使进入室内的空气质量良好，为用户提供高效、便利、舒适和安全的居住环境。
Description
技术领域
本发明涉及物联网控制技术领域，特别是基于物联网的智能家居系统。
背景技术
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。
随着科技技术的发展，目前智能家居系统的发展已经取得了瞩目的成就，智能家居通过物联网技术将家中的各种设备，例如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电和三表抄送连接在一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、暖通控制、红外转发和可编程定时控制等多种功能，而智能家居一般都没有人体健康指数的监控和环境监测，但现在雾霾比较严重，室外空气流入室内，室内的人还是呼吸的质量不好的空气，人们生活质量得不到有效提高，现在经常性看到新闻，有些熟睡的人，尤其是老人或小孩，由于空气流通不畅，脉搏微弱，出现生命危在旦夕甚至猝死的现象。
发明内容
针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的在于提供基于物联网的智能家居系统，达到了将控制家中的各种设备和人体征参数检测、环境监测结合起来，为用户提供高效、便利、舒适和安全的居住环境。
其解决的技术方案是，包括体征检测子系统、安防报警子系统、照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座、雾霾检测子系统、数据转发中心、智能家居控制系统、局域网、智能终端、手机、路由器和internet云服务器，所述体征检测子系统将检测人体的体温、脉搏的数据经数据转发中心传输至智能家居控制系统，安防报警子系统将检测的煤气是否泄漏、门禁感应信号和玻璃破碎信号经数据转发中心上传至智能家居控制系统，照明控制子系统包括客厅照明灯、卧室照明灯、厨房照明灯、卫生间照明灯和车库照明灯经客厅照明继电器、卧室照明继电器、厨房照明继电器、卫生间照明继电器和车库照明继电器连接与数据转发中心，网络家电子系统将检测的电冰箱、空调、热水器和音视频设备的工作状态信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，三表抄送子系统将家用电量信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能插座与数据转发中心连接，雾霾检测子系统安装在门上和窗帘上，检测进入室内的空气质量并经数据转发中心传输至智能家居控制系统，智能家居控制系统将接收的信息经局域网发送至智能终端和手机，智能家居控制系统还经路由器将接收的信息上传至internet云服务器；
所述体征检测子系统，包括体温检测模块、脉搏检测模块、呼吸检测模块和第一CC2430，所述体温检测模块与第一CC2430连接，脉搏检测模块与第一CC2430连接，呼吸检测模块与第一CC2430连接，第一CC2430与数据转发中心连接，第一CC2430接收到的脉搏值、体温值和呼吸信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能家居控制系统将判断脉搏值、体温值和呼吸信息是否超过设定值，智能家居控制系统经局域网上传至手机和智能终端，由路由器连接至internet云服务器，为医生或家属提供查询病例的便利；
所述雾霾检测子系统，包括雾霾检测传感器、第三CC2430和喷雾执行机构，所述的雾霾检测传感器、第三CC2430、喷雾执行机构安装在窗户的边缘，所述雾霾检测传感器与第三CC2430连接，第三CC2430与喷雾执行机构连接，第三CC2430与数据转发中心连接，雾霾检测传感器将检测的空气的PM2.5值发送至第三CC2430，第三CC2430处理后经数据转发中心发送至智能家居控制系统，根据智能家居控制系统实时判断PM2.5值是否在预设的范围内，决定是否启动喷雾执行机构，所述体温检测模块、脉搏检测模块、呼吸检测模块，包括型号为SON1303的心率传感器U6、型号为SON3130的芯片U5、型号为MLX90614的红外测温传感器U3和型号为MDSP的呼吸传感器SE2，所述的型号为SON1303的心率传感器U6的1引脚和3引脚分别经电阻R16和电阻R23接电源VCC，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚经电阻R19接地GND，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚依次经电阻R12和电容C44接电源VCC，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电容C46的一端连接，电容C46的另一端与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的1引脚经电容C44接电源VCC，芯片U5的3引脚经电阻R14与芯片U5的10引脚连接，芯片U5的3引脚与8引脚连接，芯片U5的10引脚依次经电阻R7和电容C39与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的15引脚与电阻R7和电容C39的公共端连接，芯片U5的15引脚经电阻R8与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的12引脚经电阻R8与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的9引脚与电阻R9与芯片U5的13引脚和14引脚连接，芯片U5的4引脚和5引脚都与第一CC2430的45引脚连接，型号为MLX90614的红外测温传感器U3的1引脚和2引脚分别与第一CC2430的48引脚和46引脚连接，型号为MDSP的呼吸传感器SE2的3引脚经电阻R18与运算放大器U2的同相输入端连接，型号为MDSP的呼吸传感器SE2的6引脚依次经电容C45和电阻R11与运算放大器U2的反相输入端连接，电阻R11与电阻R20和电阻R21并联，运算放大器U2的同相输入端经电阻R22与运算放大器U2的输出端连接，运算放大器U2的输出端经电阻R15与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端经电位器接地GND，运算放大器U1的反相输入端经电阻R10与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端与第一CC2430的17引脚连接。
本发明在实现智能控制家中设备的基础上，还可以实时检测人体的体温和脉搏信息、检测雾霾值并自动过滤空气，使进入室内的空气质量良好，为用户提供高效、便利、舒适和安全的居住环境。
附图说明
图1为本发明的总体结构图；
图2为本发明的体征检测子系统的结构框图；
图3为本发明的安防报警子系统的结构框图；
图4为本发明的雾霾检测子系统的结构框图；
图5为本发明的体征检测子系统的电路连接图；
图6为本发明的安防报警子系统的电路连接图；
图7为本发明的雾霾检测子系统的电路连接图；
图8为本发明的体征检测子系统的程序流程图；
图9为本发明的安防报警子系统的程序流程图；
图10为本发明的雾霾检测子系统的程序流程图；
图11为本发明的各子系统与智能家居控制系统的工作流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
现结合图1至图11所示，本发明的基于物联网的智能家居系统，包括体征检测子系统、安防报警子系统、照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座、雾霾检测子系统、数据转发中心、智能家居控制系统、局域网、智能终端、手机、路由器和internet云服务器，所述体征检测子系统将检测人体的体温、脉搏的数据经数据转发中心传输至智能家居控制系统，安防报警子系统将检测的煤气是否泄漏、门禁感应信号和玻璃破碎信号经数据转发中心上传至智能家居控制系统，照明控制子系统包括客厅照明灯、卧室照明灯、厨房照明灯、卫生间照明灯和车库照明灯，分别经客厅照明继电器、卧室照明继电器、厨房照明继电器、卫生间照明继电器和车库照明继电器连接与数据转发中心，网络家电子系统将检测的电冰箱、空调、热水器和音视频设备的工作状态信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，三表抄送子系统将家用电量信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能插座与数据转发中心连接，雾霾检测子系统安装在门上和窗帘上，检测进入室内的空气质量并经数据转发中心传输至智能家居控制系统，智能家居控制系统将接收的信息经局域网发送至智能终端和手机，智能家居控制系统还经路由器将接收的信息上传至internet云服务器；
所述体征检测子系统，包括体温检测模块、脉搏检测模块、呼吸检测模块和第一CC2430，所述体温检测模块与第一CC2430连接，脉搏检测模块与第一CC2430连接，呼吸检测模块与第一CC2430连接，第一CC2430与数据转发中心连接，第一CC2430接收到的脉搏值、体温值和呼吸信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能家居控制系统将判断脉搏值、体温值和呼吸信息是否超过设定值，智能家居控制系统经局域网上传至手机和智能终端，由路由器连接至internet云服务器，为医生或家属提供查询病例的便利；
所述雾霾检测子系统，包括雾霾检测传感器、第三CC2430和喷雾执行机构，所述的雾霾检测传感器、第三CC2430、喷雾执行机构安装在窗户的边缘，所述雾霾检测传感器与第三CC2430连接，第三CC2430与喷雾执行机构连接，第三CC2430与数据转发中心连接，雾霾检测传感器将检测的空气的PM2.5值发送至第三CC2430，第三CC2430处理后经数据转发中心发送至智能家居控制系统，根据智能家居控制系统实时判断PM2.5值是否在预设的范围内，决定是否启动喷雾执行机构。
所述安防报警子系统，包括门禁机构、无线烟感探测器、燃气泄漏传感器、玻璃破碎传感器、门磁感应器、第二CC2430和报警系统，所述门禁机构与第二CC2430连接，无线烟感探测器与第二CC2430连接，燃气泄漏传感器与第二CC2430连接，玻璃破碎传感器与第二CC2430连接，门磁感应器与第二CC2430连接，第二CC2430与数据转发中心连接，第二CC2430与报警系统连接。
所述体温检测模块、脉搏检测模块、呼吸检测模块，包括型号为SON1303的心率传感器U6、型号为SON3130的芯片U5、型号为MLX90614的红外测温传感器U3和型号为MDSP的呼吸传感器SE2，所述的型号为SON1303的心率传感器U6的1引脚和3引脚分别经电阻R16和电阻R23接电源VCC，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚经电阻R19接地GND，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚依次经电阻R12和电容C44接电源VCC，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电容C46的一端连接，电容C46的另一端与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的1引脚经电容C44接电源VCC，芯片U5的3引脚经电阻R14与芯片U5的10引脚连接，芯片U5的3引脚与8引脚连接，芯片U5的10引脚依次经电阻R7和电容C39与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的15引脚与电阻R7和电容C39的公共端连接，芯片U5的15引脚经电阻R8与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的12引脚经电阻R8与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的9引脚与电阻R9与芯片U5的13引脚和14引脚连接，芯片U5的4引脚和5引脚都与第一CC2430的45引脚连接，型号为MLX90614的红外测温传感器U3的1引脚和2引脚分别与第一CC2430的48引脚和46引脚连接，型号为MDSP的呼吸传感器SE2的3引脚经电阻R18与运算放大器U2的同相输入端连接，型号为MDSP的呼吸传感器SE2的6引脚依次经电容C45和电阻R11与运算放大器U2的反相输入端连接，电阻R11与电阻R20和电阻R21并联，运算放大器U2的同相输入端经电阻R22与运算放大器U2的输出端连接，运算放大器U2的输出端经电阻R15与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端经电位器接地GND，运算放大器U1的反相输入端经电阻R10与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端与第一CC2430的17引脚连接。
所述第三CC2430和喷雾执行机构，包括第三CC2430和接口P2，所述第三CC2430的6引脚与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端与三极管Q2的基极和电阻R28的一端连接，电阻R28的一端和三极管Q2的发射极都接地GND，三极管Q2的集电极经二极管D2接+5V电源，三极管Q2的集电极经接口P2接电源+5V，接口P2为喷雾执行机构的开关。
所述门禁机构、无线烟感探测器、燃气泄漏传感器、玻璃破碎传感器、门磁感应器、第二CC2430和报警系统，包括接口P1、烟雾传感器U2、天然气检测传感器SE1、玻璃破碎传感器K2、门磁感应开关K1、报警器BJ1和第二CC2430，所述的接口P1的1引脚接电源+5V，接口P1的2引脚经稳压二极管D1接电源+5V，接口P1的2引脚与三极管Q1的集电极连接，三极管Q1的发射极接地GND，三极管Q1的基极经电阻R2与第二CC2430的48引脚连接，三极管Q1的基极还经电阻R3接地GND，天然气检测传感器SE1的4引脚和3引脚分别与第二CC2430的17引脚和18引脚连接，天然气检测传感器SE1的2引脚和1引脚分别接地GND和接电源VCC，烟雾传感器U2的1引脚和2引脚分别与第二CC2430的46引脚和45引脚连接，烟雾传感器U2的3引脚接电源VCC，烟雾传感器U2的4引脚接地GND，玻璃破碎传感器K2的1引脚与第二CC2430的11引脚连接，玻璃破碎传感器K2的2引脚接电源+5V，玻璃破碎传感器K2的3引脚接地GND，门磁感应开关K1的1引脚经电阻R1与第二CC2430的12引脚连接，门磁感应开关K1的2引脚接电源+5V，门磁感应开关K1的3引脚接地GND，报警器BJ1的1引脚与第二CC2430的13引脚连接，报警器BJ1的1引脚经电阻R1接电源+5V，报警器BJ1的2引脚接电源+5V，报警器BJ1的3引脚接地GND。
所述智能终端，为平板、笔记本或触摸屏中的一种或几种。
所述体征检测子系统、安防报警子系统、照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座、雾霾检测子系统都经ZigBee网络与数据转发中心进行通信，数据转发中心与智能家居控制系统经ZigBee网络进行通信。
所述照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座都有国家标准和统一接口，可与数据转发中心直接进行通信。
所述体征检测子系统的步骤如下：
步骤一：系统初始化；
步骤二：判断组网是否成功；
步骤三：若组网成功，检测人体呼吸信息、人体脉搏信息和人体体温信息；若组网不成功，返回步骤二；
步骤四：计算打包数据，并将打包数据发送至数据转发中心。
所述安防报警子系统的步骤如下：
步骤一：系统初始化；
步骤二：判断组网是否成功；
步骤三：若组网成功，检测燃气泄漏信息，若组网不成功，返回步骤二；
步骤四：判断门禁控制信息，若门禁控制信息是开门信息，则门自动打开，若门禁控制信息不是开门信息，则门关闭；
步骤五：检测烟雾信息；
步骤六：检测玻璃破碎信息；
步骤七：判断是否有报警信号，若有报警信号，则报警系统报警；同时计算打包数据，并将打包数据发送至数据转发中心。
所述雾霾检测子系统的步骤如下：
步骤一：系统初始化；
步骤二：判断组网是否成功；
步骤三：若组网成功，检测雾霾信息；若组网不成功，返回步骤二；
步骤四：根据第三CC2430判断是否喷雾，若是，则喷雾执行机构进行喷雾，若不是，则喷雾执行机构不喷雾；
步骤五：计算打包数据，并将打包数据发送至数据转发中心。
所述本发明的工作流程图如图11，工作步骤如下：
步骤一：体征检测子系统将检测的呼吸信息、体温信息和脉搏信息上传至数据转发中心；安防报警子系统经检测的燃气泄漏信息、门禁控制信息、烟雾检测信息、玻璃破碎信息和门磁感应信息上传至数据转发中心；雾霾检测子系统将雾霾检测信息上传至数据转发中心；
步骤二：数据转发中心将数据上传至智能家居控制系统。
本发明在使用时，
所述体征检测子系统实时检测人体的体温、脉搏的信息传输经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能家居控制系统还通过路由器将信息上传至internet云服务器，医生或家属通过浏览器查看用户的体温和脉搏的信息，智能家居控制系统经局域网上传至智能终端和手机，家属可通过手机实时了解家人的体征检测信息，并根据手机显示的信息做相应的措施，避免老人或儿童因家中无其他人而导致空气流畅不通或其他问题使他们致死的情况。
当有人非法进入住宅或天然气泄漏或失火的情况时，门磁感应开关、玻璃击碎传感器或天然气检测传感器或烟雾传感器将检测的信息传输至第二CC2430，报警系统报警，震慑非法进入住宅的人，经第二CC2430处理后经数据转发中心传输至智能家居控制系统，智能家居控制系统将信息上传至手机和智能终端，以便户主知道家里发生的情况，并及时报警，提高了安全意识，智能家居控制系统将信息上传至internet云服务器，以便查找非法进入住宅的信息。
所述雾霾检测传感器和喷雾执行机构安装在窗口处和安装在门上，当雾霾检测传感器将检测的空气的PM2.5值超过预先设定的范围，智能家居控制系统将发送指令至第三CC2430，第三CC2430控制喷雾执行机构喷雾，提高进入室内空气的质量，提高人们的生活质量。
本发明在实现智能控制家中设备的基础上，还可以实时检测人体的体温和脉搏信息、检测雾霾值并自动过滤空气，使进入室内的空气质量良好，为用户提供高效、便利、舒适和安全的居住环境。
Claims (4)
1.基于物联网的智能家居系统，其特征在于，包括体征检测子系统、安防报警子系统、照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座、雾霾检测子系统、数据转发中心、智能家居控制系统、局域网、智能终端、手机、路由器和internet云服务器，所述体征检测子系统将检测人体的体温、脉搏的数据经数据转发中心传输至智能家居控制系统，安防报警子系统将检测的煤气是否泄漏、门禁感应信号和玻璃破碎信号经数据转发中心上传至智能家居控制系统，照明控制子系统包括客厅照明灯、卧室照明灯、厨房照明灯、卫生间照明灯和车库照明灯，分别经客厅照明继电器、卧室照明继电器、厨房照明继电器、卫生间照明继电器和车库照明继电器连接至数据转发中心，网络家电子系统将检测的电冰箱、空调、热水器和音视频设备的工作状态信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，三表抄送子系统将家用电量信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能插座与智能家居控制系统连接，雾霾检测子系统安装在门上和窗帘上，检测进入室内的空气质量并经数据转发中心传输至智能家居控制系统，智能家居控制系统将接收的信息经局域网发送至智能终端和手机，智能家居控制系统还经路由器将接收的信息上传至internet云服务器；
所述体征检测子系统，包括体温检测模块、脉搏检测模块、呼吸检测模块和第一CC2430，所述体温检测模块与第一CC2430连接，脉搏检测模块与第一CC2430连接，呼吸检测模块与第一CC2430连接，第一CC2430与数据转发中心连接，第一CC2430接收到的脉搏值、体温值和呼吸信息经数据转发中心上传至智能家居控制系统，智能家居控制系统将判断脉搏值、体温值和呼吸信息是否超过设定值，智能家居控制系统经局域网上传至手机和智能终端，由路由器连接至internet云服务器，为医生或家属提供查询病例的便利；
所述雾霾检测子系统，包括雾霾检测传感器、第三CC2430和喷雾执行机构，所述的雾霾检测传感器、第三CC2430、喷雾执行机构安装在窗户的边缘，所述雾霾检测传感器与第三CC2430连接，第三CC2430与喷雾执行机构连接，第三CC2430与数据转发中心连接，雾霾检测传感器将检测的空气的PM2.5值发送至第三CC2430，第三CC2430处理后经数据转发中心发送至智能家居控制系统，根据智能家居控制系统实时判断PM2.5值是否在预设的范围内，决定是否启动喷雾执行机构，所述体温检测模块、脉搏检测模块、呼吸检测模块，包括型号为SON1303的心率传感器U6、型号为SON3130的芯片U5、型号为MLX90614的红外测温传感器U3和型号为MDSP的呼吸传感器SE2，所述的型号为SON1303的心率传感器U6的1引脚和3引脚分别经电阻R16和电阻R23接电源VCC，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚经电阻R19接地GND，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚依次经电阻R12和电容C44接电源VCC，型号为SON1303的心率传感器U6的6引脚与电阻R17的一端连接，电阻R17的另一端与电容C46的一端连接，电容C46的另一端与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的1引脚经电容C44接电源VCC，芯片U5的3引脚经电阻R14与芯片U5的10引脚连接，芯片U5的3引脚与8引脚连接，芯片U5的10引脚依次经电阻R7和电容C39与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的15引脚与电阻R7和电容C39的公共端连接，芯片U5的15引脚经电阻R8与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的12引脚经电阻R8与芯片U5的16引脚连接，芯片U5的9引脚与电阻R9与芯片U5的13引脚和14引脚连接，芯片U5的4引脚和5引脚都与第一CC2430的45引脚连接，型号为MLX90614的红外测温传感器U3的1引脚和2引脚分别与第一CC2430的48引脚和46引脚连接，型号为MDSP的呼吸传感器SE2的3引脚经电阻R18与运算放大器U2的同相输入端连接，型号为MDSP的呼吸传感器SE2的6引脚依次经电容C45和电阻R11与运算放大器U2的反相输入端连接，电阻R11与电阻R20和电阻R21并联，运算放大器U2的同相输入端经电阻R22与运算放大器U2的输出端连接，运算放大器U2的输出端经电阻R15与运算放大器U1的同相输入端连接，运算放大器U1的反相输入端经电位器接地GND，运算放大器U1的反相输入端经电阻R10与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端与第一CC2430的17引脚连接。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述安防报警子系统，包括门禁机构、无线烟感探测器、燃气泄漏传感器、玻璃破碎传感器、门磁感应器、第二CC2430和报警系统，所述门禁机构与第二CC2430连接，无线烟感探测器与第二CC2430连接，燃气泄漏传感器与第二CC2430连接，玻璃破碎传感器与第二CC2430连接，门磁感应器与第二CC2430连接，第二CC2430与数据转发中心连接，第二CC2430与报警系统连接。
3.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述智能终端，为平板、笔记本或触摸屏中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的基于物联网的智能家居系统，其特征在于，所述体征检测子系统、安防报警子系统、照明控制子系统、网络家电子系统、三表抄送子系统、智能插座、雾霾检测子系统都经ZigBee网络与数据转发中心进行通信，数据转发中心与智能家居控制系统经ZigBee网络进行通信。
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