CN105722019A - 积水检测报警系统及其检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种积水检测报警系统，包括：积水报警设备、移动智能数据转发设备和移动智能设备；积水报警设备包括：积水检测传感器、蓝牙数据处理和发送模块和供电模块；积水检测传感器连接蓝牙数据处理和发送模块,蓝牙数据处理和发送模块将积水检测传感器采集到的积水数据进行处理，将报警信息通过BLE无线连接传输传给移动智能数据转发设备，移动智能数据转发设备在接收到警报信息后通过移动互联网向移动智能设备发出报警。本发明还公开了一种利用所述积水检测报警系统进行积水检测报警的方法。本发明的积水检测报警系统体积小、制造成本低、工作时间长，可靠性高。

Description

积水检测报警系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及无线监测传输基于领域，特别是涉及一种蓝牙和互联网技术的积水检测报警系统。本发明还涉及利用所述积水检测报警系统进行积水检测报警的方法。
背景技术
现代社会的快节奏生活、工作，致使家里很多时候处于无人状态，若卫生间、厨房发生漏水，可能对地毯、家居用品、家具等造成损害，引起较大的经济损失。因此家庭环境中有必要安装一套简单实用、成本低廉的积水检测远程报警系统。
目前的家用便携式微型传感器可以对家庭地板积水进行自动监测，但通常在其检测到异常时，只是实现本地声光报警，不能把检测信息传递到远端通知家庭成员。如果要进行远程通知，就需要到接入到公共安防网络，需要更为复杂的设备和控制系统，价格昂贵，不够经济实用。
伴随着WLAN(WirelessLocalAreaNetwork,无线局域网)、移动智能终端的普及，数据传输正变得越来越容易。使用小型自带电池供电的家用便携式微型传感设备可以很方便地利用现有的无线数据传输技术和互联网技术，把家庭地板积水这样的报警信息实时、可靠地传递给使用移动智能设备的家庭成员。但由于家用便携式微型传感设备受限于其物理尺寸，无法携带大容量电池。而WiFi(WirelessFidelity，无线保真技术)的功耗较大，如果使用WiFi技术作为无线传输机制，需要对电池进行频繁充电，或者使用不间断电源供电。由于家用便携式微型传感设备大多工作于狭窄或者密闭空间、以及被检测物具有导电性的特点，使用不间断电源供电既不现实也不安全。
基于蓝牙4.0标准的BLE(BluetoothLowEnergy，低功耗蓝牙)技术是一种低功耗的无线传输技术。BLE技术采用了多种智能手段最大限度地降低了功耗。例如，蓝牙低能耗技术采用可变连接时间间隔，这个间隔根据具体应用可以设置为几毫秒到几秒不等。另外，BLE技术采用非常快速的连接方式，平时可以处于“非连接”状态(节省能源)，此时链路两端相互间只是知晓对方，只有在必要时才开启链路，通信完毕后在尽可能短的时间内关闭链路。BLE技术的工作模式非常适合设备发送的数据量非常少(通常几个字节)，而且发送次数也很少(例如每秒几次到每分钟一次，甚至更少)的场合。相较于传统蓝牙BR/EDR(BasicRate,EnhancedDataRate)的协议，基于GATT(GeneralATTributeprofile)的蓝牙低功耗传输应用协议非常简单，因为所有的功能都是集成在GATT终端，这些基于其上的应用协议只是对GATT提供的功能的使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于基于蓝牙4.0标准BLE(BluetoothLowEnergy，低功耗蓝牙)技术的积水检测报警系统。本发明还提供了一种利用所述积水检测报警系统进行积水检测报警的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的积水检测报警系统，包括：积水报警设备110、移动智能数据转发设备105和移动智能设备107；
积水报警设备110包括：积水检测传感器101、蓝牙数据处理和发送模块103和供电模块115；
积水检测传感器101连接蓝牙数据处理和发送模块103,蓝牙数据处理和发送模块103将积水检测传感器101采集到的积水数据进行处理，将报警信息通过BLE无线连接传输传给移动智能数据转发设备105，移动智能数据转发设备105在接收到警报信息后通过移动互联网向移动智能设备107发出报警。
其中，移动智能数据转发设备105在接收到警报信息后通过公共电信网络，以短信形式和或语音形式把报警信息传送给移动智能设备107。
其中，移动智能数据转发设备105发送短信和或输出语音通过以下方式：
移动智能数据转发设备105连接移动互联网，通过移动互联网在线短信发送和或在线语音发送服务向移动通信网上的用户发送短信和或语音。
其中，所述移动互联网包括：公共Wifi、蜂窝移动数据网络、家庭Wifi与家庭宽带路由器的组合、或者家庭宽带以太网与家庭宽带路由器的组合。
其中，蓝牙数据时间处理和发送模块103按预设唤醒周期T唤醒工作，周期T为1秒-10秒，周期T优选5秒，唤醒时间为1毫秒-10毫秒，唤醒时间优选5毫秒；唤醒期间采集积水检测传感器101的积水检测信息；若蓝牙数据处理和发送模块103检测到积水则通过GATT协议/服务向移动智能数据转发设备105发送报警信息。
其中，移动智能数据转发设备105具有操作系统。
利用上述任意一项所述积水检测报警系统进行积水检测报警的方法，包括：
对积水报警设备110进行设备初始化，包括供电模块115上电，蓝牙数据处理和发送模块103完成内部控制寄存器及I/O端口初始化；
蓝牙数据处理和发送模块103与移动智能数据转发设备105进行蓝牙初始连接；
蓝牙数据处理和发送模块103按预设唤醒周期T唤醒工作，唤醒期间采集积水检测传感器101的积水检测信息并判断是否有积水，若有积水蓝牙数据处理和发送模块103与移动智能数据转发设备105进行蓝牙连接向移动智能数据转发设备105发送积水报警信息；非唤醒期间蓝牙数据处理和发送模块103进入低功耗休眠待机状态；
移动智能数据转发设备105通过移动互联网向移动智能设备107发出报警。
其中，移动智能数据转发设备105在接收到警报信息后通过公共电信网络，以短信形式和或语音形式把报警信息传送给移动智能设备107。
其中，移动智能数据转发设备105发送短信和或输出语音通过以下方式：
移动智能数据转发设备105连接移动互联网，通过移动互联网在线短信发送和或在线语音发送服务向移动通信网上的用户发送短信和或语音。
其中，所述移动互联网包括：公共Wifi、蜂窝移动数据网络、家庭Wifi与家庭宽带路由器的组合、或者家庭宽带以太网与家庭宽带路由器的组合。
其中，蓝牙数据处理和发送模块103通过GATT协议/服务向移动智能数据转发设备105发送报警信息。
本发明的积水检测报警系统非常适于家庭积水报警使用，平时工作时周期性地唤醒工作并进行积水检测传感数据的采集和分析，发现没有积水报警信息后迅速恢复到低功耗睡眠的状态。在优选唤醒周期时间5秒和唤醒时间5毫秒的前提下，工作和睡眠的占空比为1/1000。唤醒期间的工作电流典型值为10mA量级。低功耗睡眠时系统切断自身的绝大部分电流消耗，其电流消耗可低至10uA量级。以使用一个容量为200毫安小时的纽扣电池为例，可以持续工作的时间为：200mAh/(10mA*1/1000+0.01mA)/24h/day/365day/year＝1.1416年
使用本发明的积水检测报警系统，积水报警信息能够在5～6秒的时间内迅速、可靠地发送到家庭成员携带的远程通讯设备上，让家庭成员能在第一时间采取行动避免积水引起较大的经济损失。因此它具有实时性和可靠性的技术优势。并且检测设备能够长时间、不间断的工作，一块普通的纽扣电池就可以使用一年，如采用容量更大的碱性电池，甚至可以进一步延长系统的连续工作时间，减少更换电池的麻烦；低功耗蓝牙设备和小型化电池价格低廉，可以大大的节约成本；积水报警系统选用纽扣电池或5号电池这样的小型化直流电池供电，不需要使用交直流变换器作为电源供电，提高了安全性；由于体积小，不占用空间，可以将积水检测传感器放置于卫生间、厨房间的隐蔽位置；移动智能数据转发设备可以使用支持BLE的台式电脑、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等。现在移动智能终端更新换代速度很快，淘汰的设备完全可以用来作为本系统的移动智能数据转发设备，可实现旧物利用。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明积水检测报警系统结构示意图。
图2是本发明积水检测传感器一实施例的结构示意图。
图3是本发明积水报警设备工作流程示意图。
图4是CSRB5348系统框图。
图5是BLE协议栈结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提供的积水检测报警系统一实施例，包括：积水报警设备110、移动智能数据转发设备105和移动智能设备107；积水报警设备110包括：积水检测传感器101、蓝牙数据处理和发送模块103和供电模块115；
供电模块115，可采用纽扣电池或5号电池实现；移动智能数据转发设备105，使用放置在家中的电脑、智能手机、平板电脑设备实现。移动智能数据转发设备105具有操作系统，例如WindowsMobile、Linux、Symbian、Android、iOS。蓝牙数据处理和发送模块103采用CSRB5348模块。该CSRB5348模块由英国CambridgeSiliconRadio公司设计出品，内部集成了可编程的DSP、电源管理子系统，以及22个可编程的数字I/O和22个模拟I/O端口等，集成度较高，扩展性强，适用于便携式无线应用场合。
积水检测传感器101连接蓝牙数据处理和发送模块103,蓝牙数据处理和发送模块103将积水检测传感器101采集到的积水数据进行处理，将报警信息通过BLE无线连接传输传给移动智能数据转发设备105，移动智能数据转发设备105在接收到警报信息后通过移动互联网向移动智能设备107发出报警。
蓝牙数据时间处理和发送模块103按预设唤醒周期T唤醒工作，周期T为5秒，唤醒时间为5毫秒；唤醒期间采集积水检测传感器101的积水检测信息；若蓝牙数据处理和发送模块103检测到积水则通过GATT协议/服务向移动智能数据转发设备105发送报警信息。
所述移动互联网包括：公共Wifi、蜂窝移动数据网络、家庭Wifi与家庭宽带路由器的组合、或者家庭宽带以太网与家庭宽带路由器的组合。
如图2所示，本发明积水检测传感器101一可行实施例，积水检测传感装置连接RC电路，将检测结果A/D输出到蓝牙数据处理和发送模块103的模拟输入接口，即连接积水检测传感器与蓝牙数据处理和发送模块之间的物理连接部分102。当有积水时，A/D电压>1.5V，当无积水时，A/D电压<0.7V。蓝牙数据处理和发送模块103依此判断是否有积水。图2中R1和C1的优选值分别为10kΩ和0.1uF。
工作时，积水检测传感器101检测到的电压输入到蓝牙数据处理和发送模块103的AIO(AsynchronousI/O，异步输入输出)，经过内部ADC(A/DConverter,模拟/数字转换)处理判断是否积水。积水检测传感器101和蓝牙数据处理和发送模块103组成检测、发送端，作为一个整体模块，放置于需要检测积水的位置。
设置在检测到积水时，蓝牙数据处理和发送模块103将报警信息封装成一个数据帧，通过蓝牙GATT的HID(HumanInterfaceDevice,人机接口设备)服务向智能终端发送出去(低功耗蓝牙无线数据传输通道104)：
数据帧格式：0x0A0x010x010x0C
其中，第一个字节0x0A表示传输开始，第二个字节0x01表示数据长度(不包括第一个开始字节和最后一个校验和字节)，第三个字节0x01表示检测到积水产生，第四个字节0x0C是校验和，由前三个字节相加产生。
蓝牙数据处理和发送模块103的蓝牙数据发送根据BLE协议，在BLE协议栈基础上构建传感器节点应用程序。蓝牙4.0的BLE协议栈包含两部分：控制器和主机。协议栈的实现采用分层方式，控制器部分包括物理层、链路层、主机控制接口层；主机部分包括逻辑链路控制及适配协议层、安全管理层、属性协议层、通用访问配置层、通用属性配置层；上层可以调用下层提供的函数来实现需要的功能。BLE协议栈的结构如图4所示。能使用单模的BLE芯片，通常芯片厂商已将GATT集成于芯片中，调用芯片厂商提供的软件库即可使用GATT服务。
放置在家中、支持蓝牙接收的移动智能数据转发设备105，优选用支持BLE的智能手机，在手机后台运行程序，收到蓝牙数据处理和发送模块103发送的积水检测信息之后，通过移动互联网或者移动通信网络，主动通过发送电子邮件或者即时通讯信息给远端家庭成员，或者通过拨打电话、发送语音、发送短信给用户携带的智能手机107完成报警。
积水检测传感器101在被水浸泡的情况下能正常工作。积水检测传感器与蓝牙数据处理和发送模块之间的物理连接部分102、蓝牙数据处理和发送模块103和供电模块115，优选达到30m防水的密封程度。
其中，移动智能数据转发设备105发送短信和或输出语音通过以下方式：
移动智能数据转发设备105连接移动互联网，通过移动互联网在线短信发送和或在线语音发送服务向移动通信网上的用户发送短信和或语音。
利用上述积水检测报警系统进行积水检测报警的方法，包括：
对积水报警设备110进行设备初始化，包括供电模块115上电，蓝牙数据处理和发送模块103完成内部控制寄存器及I/O端口初始化；
蓝牙数据处理和发送模块103与移动智能数据转发设备105进行蓝牙初始连接；
蓝牙数据处理和发送模块103按预设唤醒周期T唤醒工作，唤醒期间采集积水检测传感器101的积水检测信息并判断是否有积水，若有积水蓝牙数据处理和发送模块103与移动智能数据转发设备105进行蓝牙连接向移动智能数据转发设备105发送积水报警信息；非唤醒期间蓝牙数据处理和发送模块103进入低功耗休眠待机状态；
移动智能数据转发设备105同过移动互联网向移动智能设备107发出报警。
其中，移动智能数据转发设备105在接收到警报信息后通过公共电信网络，以短信形式和或语音形式把报警信息传送给移动智能设备107。
其中，移动智能数据转发设备105发送短信和或输出语音通过以下方式：
移动智能数据转发设备105连接移动互联网，通过移动互联网在线短信发送和或在线语音发送服务向移动通信网上的用户发送短信和或语音。
其中，所述移动互联网包括：公共Wifi、蜂窝移动数据网络、家庭Wifi与家庭宽带路由器的组合、或者家庭宽带以太网与家庭宽带路由器的组合。
其中，蓝牙数据处理和发送模块103通过GATT协议/服务向移动智能数据转发设备105发送报警信息。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种积水检测报警系统，其特征在于，包括：积水报警设备(110)、移动智能数据转发设备(105)和移动智能设备(107)；
积水报警设备(110)包括：积水检测传感器(101)、蓝牙数据处理和发送模块(103)和供电模块(115)；
积水检测传感器(101)连接蓝牙数据处理和发送模块(103),蓝牙数据处理和发送模块(103)将积水检测传感器(101)采集到的积水数据进行处理，将报警信息通过BLE无线连接传输传给移动智能数据转发设备(105)，移动智能数据转发设备(105)在接收到警报信息后通过移动互联网向移动智能设备(107)发出报警。
2.如权利要求1所述的积水检测报警系统，其特征在于：移动智能数据转发设备(105)在接收到警报信息后通过公共电信网络，以短信形式和或语音形式把报警信息传送给移动智能设备(107)。
3.如权利要求2所述的积水检测报警系统，其特征在于：移动智能数据转发设备(105)发送短信和或输出语音通过以下方式：
移动智能数据转发设备(105)连接移动互联网，通过移动互联网在线短信发送和或在线语音发送服务向移动通信网上的用户发送短信和或语音。
4.如权利要求1所述的积水检测报警系统，其特征在于：所述移动互联网包括：公共Wifi、蜂窝移动数据网络、家庭Wifi与家庭宽带路由器的组合、或者家庭宽带以太网与家庭宽带路由器的组合。
5.如权利要求1-4任意一项所述的积水检测报警系统，其特征在于：蓝牙数据处理和发送模块(103)按预设唤醒周期T唤醒工作，唤醒期间采集积水检测传感器(101)的积水检测信息；若蓝牙数据处理和发送模块(103)检测到积水则通过GATT协议/服务向移动智能数据转发设备(105)发送报警信息。
6.如权利要求1-4任意一项所述的积水检测报警系统，其特征在于：移动智能数据转发设备(105)具有操作系统。
7.一种利用权利要求1-6任意一项所述积水检测报警系统进行积水检测报警的方法，其特征在于，包括：
对积水报警设备(110)进行设备初始化，包括供电模块(115)上电，蓝牙数据处理和发送模块(103)完成内部控制寄存器及I/O端口初始化；
蓝牙数据处理和发送模块(103)与移动智能数据转发设备(105)进行蓝牙初始连接；
蓝牙数据处理和发送模块(103)按预设唤醒周期T唤醒工作，唤醒期间采集积水检测传感器(101)的积水检测信息并判断是否有积水，若有积水蓝牙数据处理和发送模块(103)与移动智能数据转发设备(105)进行蓝牙连接向移动智能数据转发设备(105)发送积水报警信息；非唤醒期间蓝牙数据处理和发送模块(103)进入低功耗休眠待机状态；
移动智能数据转发设备(105)通过移动互联网向移动智能设备(107)发出报警。
8.如权利要求7所述积水检测报警的方法，其特征在于：移动智能数据转发设备(105)在接收到警报信息后通过公共电信网络，以短信形式和或语音形式把报警信息传送给移动智能设备(107)。
9.如权利要求8所述积水检测报警的方法，其特征在于：移动智能数据转发设备(105)发送短信和或输出语音通过以下方式：
移动智能数据转发设备(105)连接移动互联网，通过移动互联网在线短信发送和或在线语音发送服务向移动通信网上的用户发送短信和或语音。
10.如权利要求7所述积水检测报警的方法，其特征在于：所述移动互联网包括：公共Wifi、蜂窝移动数据网络、家庭Wifi与家庭宽带路由器的组合、或者家庭宽带以太网与家庭宽带路由器的组合。
11.如权利要求7-10任意一项所述积水检测报警的方法，其特征在于：蓝牙数据处理和发送模块(103)通过GATT协议/服务向移动智能数据转发设备(105)发送报警信息。
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