CN107065791A - 一种家庭施工监控集成控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家庭施工监控集成控制系统，由输入模块、显示屏、控制器、GPRS模块、ZigBee模块、多个ZigBee节点、监控设备控制模块、灯光控制模块、机电设备控制模块、摄像机、红外安防检测模块、环境信息采集模块、报警模块及红外转发模块构成，该系统使用灵活，操作简单，适应性强，成本低，工作稳定可靠，能有效地实现装饰装修工地安全文明施工现场的安全监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能，具有创新性及实用性。

Description

一种家庭施工监控集成控制系统
技术领域
本发明涉及智能监控领域，特别涉及一种家庭施工监控集成控制系统。
背景技术
要严格实施以上的安全措施，关键在于监控。目前我国的家庭装饰施工现场安全监控主要靠人工，效率低，易留安全死角。随着传感器技术、通信技术和计算机技术的飞速发展，具有感知、数据处理、远程通信以及远程控制能力的传感器网络也开始应用于家庭装饰装修施工现场安全生产智能监控中，并取得了一定的效果。
但是，这些网络传感器系统都需要专门开发，技术复杂，成本高，使用不够灵活，功能不够全面，不能实现远程监控，并且在恶劣的建筑施工环境中系统的稳定性差，不能长时间稳定工作，无法满足现代建筑施工现场安全生产智能监控的需求。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种家庭施工监控集成控制系统，从而克服现有智能监控系统性能较差的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种家庭施工监控集成控制系统，包括：输入模块、显示屏、控制器、GPRS模块、ZigBee模块、多个ZigBee节点、监控设备控制模块、灯光控制模块、机电设备控制模块、摄像机、红外安防检测模块、环境信息采集模块、报警模块及红外转发模块；所述控制器分别与所述输入模块、显示屏、ZigBee模块、红外转发模块、报警模块、GPRS模块连接，多个所述ZigBee节点分别与所述ZigBee模块无线连接，所述监控设备控制模块、灯光控制模块、机电设备控制模块、红外安防检测模块、环境信息采集模块分别与一个所述ZigBee节点连接，所述监控设备控制模块连接多个监控设备，所述灯光控制模块分别与多个灯光设备连接，所述机电设备控制模块连接多个机电设备，所述环境信息采集模块与多个传感器连接。
优选地，上述技术方案中，多个机电设备包括：电动机、水泵及阀门。
优选地，上述技术方案中，所述环境信息采集模块通过传感器接口板与多个传感器连接。
优选地，上述技术方案中，多个所述传感器包括：温度传感器、湿度传感器、光照传感器及气体成分传感器。
优选地，上述技术方案中，所述红外安防检测模块为热释电红外传感器。
优选地，上述技术方案中，所述监控设备控制模块通过监控设备接口板连接多个监控设备。
优选地，上述技术方案中，多个所述监控设备包括摄像机、照相机。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以高性能嵌入式微处理器为核心，通过无线通信技术、ZigBee技术、微控制技术等实现家庭装饰装修施工现场安全生产、安全事故预防智能监控，能灵活地组成特定用途的装饰施工现场安全生产智能监控网络，屏蔽了复杂的底层技术，使用灵活，操作简单，适应性强，成本低，工作稳定可靠，能有效地实现装饰装修工地安全文明施工现场的安全监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能，具有创新性及实用性。
附图说明
图1是根据本发明家庭施工监控集成控制系统的结构图。
图2是根据本发明红外转发模块的电路图。
图3是根据本发明光照传感器的检测电路图。
图4是根据本发明的环境信息采集模块的电路图。
图5是根据本发明设备控制模块的电路图。
图6是根据本发明红外安防检测模块的电路图。
图7是根据本发明设备接口板的电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1至图7显示了根据本发明优选实施方式的家庭施工监控集成控制系统的结构示意图。
如图1所示，家庭施工监控集成控制系统包括：输入模块2、显示屏3、控制器1、GPRS模块5、ZigBee模块7、多个ZigBee节点8、监控设备控制模块9、灯光控制模块12、机电设备控制模块13、摄像机10、红外安防检测模块11、环境信息采集模块14、报警模块4、红外转发模块6；控制器1分别与输入模块2、显示屏3、ZigBee模块7、红外转发模块6、报警模块4、GPRS模块5连接，GPRS模块5连接用于远程控制和传输数据，红外转发模块6用于远程对控制器1发出指令，相当于遥控器；多个ZigBee节点8分别与ZigBee模块7无线连接，监控设备控制模块9、灯光控制模块12、机电设备控制模块13、红外安防检测模块11、环境信息采集模块14分别与一个ZigBee节点8连接，监控设备控制模块9通过监控设备接口板连接多个监控设备，多个监控设备包括摄像机、照相机等；灯光控制模块12分别与多个灯光设备连接，机电设备控制模块13连接多个机电设备，多个机电设备包括：电动机、水泵及阀门等；环境信息采集模块14通过传感器接口板与多个传感器连接；多个传感器包括：温度传感器、湿度传感器、光照传感器及气体成分传感器等，分别用于采集装饰现场的各种环境信息，保障现场施工人员的安全；红外安防检测模块11为热释电红外传感器。
下面，对本发明各部件的功能进行详细的介绍：
控制器1由32位ARM RISC处理器LPC2210构成，安装在主控制板上，无线通信模块为GPRS模块或3G模块，GPRS模块通过SMS协议实现短信息收发，可以以短信息方式上传建筑施工现场采集到的环境信息。
控制器1通过ZigBee模块7与各ZigBee节点8建立无线网络连接，环境信息采集模块14用于采集家庭装饰施工现场的各种环境信息并传输到控制器1中，输入模块2与控制器1连接，用于传输控制命令到控制的各种监控设备、机电设备、灯光设备，红外安防检测模块11实时将安防信息传输至控制器1，由上述共同实现家庭装饰现场智能监控的安全生产监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能。
ZigBee模块7采用CC2430芯片构成，CC2430芯片内部集成增强型8051MCU内核、2.4GHz无线收发器、串行通信接口及I/O接口，该模块的串行通信接口1与ARM处理器的UART0串口相连接实现数据通信，完成定制功能指令。主控制器板还集成有电源接口，时钟电路、复位电路、存储器电路、CF卡接口、LAN接口、Modem接口，PS/2接口，USB接口及LED液晶显示屏，方便升级和二次开发。
如图1所示，该家庭施工监控集成控制系统以ARM控制器1加外围电路构建嵌入式主控制板平台，实现系统的调度及控制；GPRS模块5通过SMS协议实现短信息收发，接收或发送信息以实现远程无线监控；ZigBee模块7构建智能家居基层控制安全监控的短距离无线通信网络，实现传感器信息、云摄像机信号的接收及远程操控。
图2是本发明红外转发模块6电路图。这是一种基于嵌入式芯片的红外转发遥控器，包括红外信号接收器、红外遥控发送器、接收模块CPU、发射无线网卡等部件，解决了装修施工现场监控设备、机电设备、灯光设备的遥控问题。红外信号的传送采用调解转发式，先将红外载频信号调解成一组脉冲控制信号，再通过载频信号调制发射出去，因此本电路的抗干扰能力强。
图3是本发明光照传感器检测电路图。传感器电路中采用光电转换模块HA2003，调理电路将光照强度转换为0～2V的电压，量程在200～200000Lux之间。电路通过AD C0口与ZigBee节点的I/O(P0.4)连接，进行光照强度的采集，保障装饰施工现场的安全。
图4是本发明环境信息采集模块14电路图。电路的温、湿度采集元件选用DHT21集成模块，该芯片是一个总线数字温度和湿度传感器，含有已校准数字信号输出，包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，可以与与高性能单片机相连接。该传感器响应快、抗干扰能力强、性价比极高，每个DHT21传感器都在湿度校验箱中进行过精确校准，校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。传感器有单线制串行接口，具有超小的体积、极低的功耗，信号传输距离可达20米以上，能够应用在环境苛刻的建筑施工现场中。
图5是本发明监控设备控制模块9、灯光控制模块12、机电设备控制模块13的电路图。控制模块设计多路输入、输出控制电路，使用ZigBee节点进行I/O连接，与单片机的P1.1、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引脚相连，采用继电器触点开关控制方式，可用于控制摄像机、传感器、电动机、水泵、阀门等各种监控设备或机电设备。
图6是本发明红外安防检测模块11的电路图。该电路利用红外线实现装饰装修施工现场的安全监测，电路采用RE200B型被动式热释电红外传感器，以非接触形式检测装饰装施工现场施工人员的人体红外光波。由于此类型红外传感器直接检测距离小于1米，因此在其上方增加一个菲涅尔透镜聚焦，可使其检测距离达到8米左右。
为了实现传感器输出信号的滤波、放大、比较等功能，采用BIS0001芯片组成前置放大电路。BIS0001芯片内部有2级运算放大器和1个电压比较器，RE200B的S端连接BIS0001的1IN+引脚，作为第一级运放的输入端，检测信号从芯片VO引脚输出，当检测到红外光波时，芯片输出一个持续时间可调的电平信号。
图7为通用监控设备接口板、传感器接口板的电路图。电路以高速、低功耗的SIM32F103C8为主控芯片，SIM32F103C8是ST公司的RISC内核32位ARM主控制器，工作频率达到72MHZ，通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，能够快速地响应中断事件，工作电压在2.0～3.6之间，能够实现耗电最优化。本电路中PA口和PB口组成接口板的I/O口，能够方便地实现多路外部监控设备的连接。
综上，本系统具有健壮性、兼容性和快速性，系统速度快，占用内存小。具有良好的通用性，用户能够利用该系统快速地组建大型的智能监控网络，远程采集家庭装饰现场的声音、图像、温度、湿度、转速、位移、光照、压力和电磁波等信息，远程控制多路监控设备，并可以根据要求对I/O端口进行扩展，组成特定用途的智能监控网络，实现家庭装饰的安全监控、事故预警、信息采集、事故取证等功能。
据此，本控制器屏蔽了复杂的底层技术，工作稳定可靠，成本低，使用灵活，操作简单，适应性强，能有效地兼容各种数据采集卡和外部监控设备，实现智能家居集成监控的数字化、智能化、系统化和网络化，具有良好的实用性和创新性。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，包括：输入模块、显示屏、控制器、GPRS模块、ZigBee模块、多个ZigBee节点、监控设备控制模块、灯光控制模块、机电设备控制模块、摄像机、红外安防检测模块、环境信息采集模块、报警模块及红外转发模块；所述控制器分别与所述输入模块、显示屏、ZigBee模块、红外转发模块、报警模块、GPRS模块连接，多个所述ZigBee节点分别与所述ZigBee模块无线连接，所述监控设备控制模块、灯光控制模块、机电设备控制模块、红外安防检测模块、环境信息采集模块分别与一个所述ZigBee节点连接，所述监控设备控制模块连接多个监控设备，所述灯光控制模块分别与多个灯光设备连接，所述机电设备控制模块连接多个机电设备，所述环境信息采集模块与多个传感器连接。
2.根据权利要求1所述的家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，多个机电设备包括：电动机、水泵及阀门。
3.根据权利要求1所述的家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，所述环境信息采集模块通过传感器接口板与多个传感器连接。
4.根据权利要求1所述的家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，多个所述传感器包括：温度传感器、湿度传感器、光照传感器及气体成分传感器。
5.根据权利要求1所述的家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，所述红外安防检测模块为热释电红外传感器。
6.根据权利要求1所述的家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，所述监控设备控制模块通过监控设备接口板连接多个监控设备。
7.根据权利要求1所述的家庭施工监控集成控制系统，其特征在于，多个所述监控设备包括摄像机、照相机。
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