CN107819655A - 移动网络智能家居系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种移动网络智能家居系统，设有智能家居子系统安装在各用户家中，在家中无图像数据异常、温湿度异常、甲醛浓度异常、烟雾浓度异常时，传输模块和第一控制模块、第二控制模块均处于待机状态，或者由用户在用户端下发指令，停止整个智能家居子系统的运行，当出现数据异常时，第一控制模块和/或第二控制模块控制外部电动用品和外部电器的功能执行，达到减少耗能的目的；异常数据通过传输模块发送至服务器，各用户根据配置的唯一地址通过用户端登录服务器查看数据，用户间若需要相互照应，相互提供地址，便可以在用户端查看对方家中的相关数据或者往对方家中的智能家居子系统下发指令。
Description
技术领域
本发明涉及智能控制领域，特别是涉及移动网络智能家居系统。
背景技术
智能家居系统是利用先进的计算机技术、网络通讯技术、综合布线技术，将与家居生活有关的如安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电、场景联动、地板采暖等有机地结合在一起，通过网络化综合智能控制和管理，用户只需要通过远程终端，就可以对安防、灯光控制、窗帘控制、煤气阀控制、信息家电等进行智能控制。
现有智能家居系统中，数据采集、数据处理、数据查询和显示均独立于某用户家中，并采用PC机作为数据处理终端，PC机在处理速度、系统功能以及稳定性上虽具有明显优势，但应用在本系统中必须全天候处于工作状态，耗电量大，达不到节能目的；用户间的智能家居系统相互独立，未提供一种可能使得用户间可以相互照看家庭环境、安全监控等。
发明内容
本发明提供移动网络智能家居系统，解决现有智能家居系统耗能高以及用户间相互无法照应的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
移动网络智能家居系统，由至少一个智能家居子系统、一个服务器以及至少一个用户端组成；
所述各智能家居子系统与服务器相连；所述服务器与各用户端相连；
各智能家居子系统安装在各用户家中，均由中央处理器模块、图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块、查询显示模块、第一控制模块、第二控制模块以及传输模块组成；
所述图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块的输出端均与中央处理器模块相连；所述查询显示模块与中央处理器模块相连；所述第一控制模块和第二控制模块的输入端均与中央处理器模块相连，所述第一控制模块的输出端与外部电动用品的控制端相连，所述第二控制模块的输出端与外部电器的控制端相连；所述传输模块与中央处理器模块和服务器相连；所述服务器与各智能家居子系统的传输模块相连，所述服务器与各用户端相连。
上述方案中，所述传输模块为无线传输模块或有线传输模块；所述有线传输模块与中央处理器模块和服务器相连；所述无线传输模块与中央处理器模块和服务器相连。
上述方案中，所述第一控制模块为至少一台步进电机，所述各步进电机的输入端与中央处理器模块相连，所述各步进电机的输出端与外部电动用品的控制端相连。
上述方案中，所述第二控制模块为至少一个继电器开关，所述各继电器开关的输入端与中央处理器模块相连，所述各继电器开关的输出端与外部电器的控制端相连。
上述方案中，所述查询显示模块为LCD液晶触摸显示屏，所述LCD液晶触摸显示屏与中央处理器模块相连。
上述方案中，所述用户端为PC用户端、IPAD用户端或手机用户端，所述PC用户端、IPAD用户端或手机用户端与服务器相连。
上述方案中，所述图像采集模块为至少一个IP摄像机，各IP摄像机的输出端与中央处理器模块相连。
本发明构建的移动网络智能家居系统，设有智能家居子系统安装在各用户家中，各智能家居子系统采用中央处理器模块作为数据处理和指令控制终端，在家中无图像数据异常、温湿度异常、甲醛浓度异常、烟雾浓度异常时，传输模块和第一控制模块、第二控制模块均处于待机状态，唯有中央处理器模块和各检测、采集模块处于工作状态，或者由用户在用户端下发指令，停止整个智能家居子系统的运行，当四个检测数据中有至少一个出现异常时，中央处理器模块控制第一控制模块和/或第二控制模块，通过第一控制模块和/或第二控制模块控制外部电动用品和外部电器的功能执行，达到减少耗能的目的；各用户家中安装的智能家居子系统均可以将异常数据通过传输模块发送至服务器，各用户根据配置的唯一地址通过用户端登录服务器查看数据，用户间若需要相互照应，相互提供地址，便可以在用户端查看对方家中的相关数据或者往对方家中的智能家居子系统下发指令。
本发明的优点与效果是：
1、在各用户家中安装智能家居子系统，各智能家居子系统中均包括中央处理器模块，在中央处理器模块的控制下，根据家庭环境的变化，自动进行待机模式和工作模式，减少了耗能；
2、中央处理器模块为ARM9内核处理器，低功耗、高性能，能高速完成数据处理、数据查询、指令控制工作；
3、各智能家居子系统均将异常数据信息通过传输模块发送至服务器，用户在用户端根据配置的唯一地址查询自家的数据信息，相互间需要照应时，只需相互提供地址便可以实现。
附图说明
图1为本发明移动网络智能家居系统的原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
移动网络智能家居系统，由至少一个智能家居子系统、一个服务器以及至少一个用户端组成；各智能家居子系统安装在用户家中，与服务器相连；服务器与各用户端相连。
各智能家居子系统用于检测用户的家庭环境数据，如图像数据是否异常、温湿度是否异常、甲醛浓度是否异常、烟雾浓度是否异常，当其中一个数据异常时，智能家居子系统立即控制相应的执行机构，执行启停、功能启动以及机械运动控制，异常数据还发送至服务器，用户端通过登录服务器后接收异常数据，对家庭环境进行查询。
每个智能家居子系统均由中央处理器模块、图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块、查询显示模块、第一控制模块、第二控制模块以及传输模块组成。图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块的输出端均与中央处理器模块相连；查询显示模块与中央处理器模块相连；第一控制模块和第二控制模块的输入端均与中央处理器模块相连，第一控制模块的输出端与外部电动用品的控制端相连，第二控制模块的输出端与外部电器的控制端相连；传输模块与中央处理器模块和服务器相连；服务器与各智能家居子系统的传输模块相连，服务器与各用户端相连。
图像采集模块用于在用户家中采集图像，并进行存储，通过传输模块传输至用户端，用户在用户端读取图像数据。图像采集模块为至少一个IP摄像机，各IP摄像机的输出端与中央处理器模块相连。IP摄像机为网络摄像机，包括普通摄像机、视频服务器、网卡和应用软件等，可以把图像压缩后通过网络进行传输，这种无线传输的特点很好地解决了布线采集的缺陷，使用安装方便、地域限制小，易于更换和增减，用户可自由选择安装位置而不受中央处理器模块位置的影响。本发明中IP摄像机为OV9650，OV9650为专业的图像传感器芯片，CMOS接口，用于感知外部视觉信号，将视觉信号转换为数字信号并输出。OV9650传输图像的格式为YUV格式，YUV格式是压缩的图像数据格式，包含了很多具体的格式类型，如经内部DSP压缩后的JPEG图像格式，OV9650中的寄存器需经配置后使用。
本发明充分考虑用户端接收图像产生的流量耗费问题：当某个IP摄像机发现数据异常，如非法入侵，用户端安装的APP程序提醒用户产看数据，便于及时采取相应措施，还能避免用户长时间查看无用的图像，用户还可以在用户端选择查看像素高或像素低的图像，实现图像的按需传输；当用户端打开某个IP摄像机的监控界面时，才发送图像至用户端显示，默认传输的是低像素图像，当用户发现数据异常时，用户可调用高像素图像进行查看，进而减少用户的流量耗费，其中，低像素图像为每帧约3到7KB，高像素图像为每帧约24到56KB；智能家居子系统向用户端发送异常数据的为数据是否变化，数据是否异常，用户是否在线，当检测到数据有变化时，用户在线查看该数据时，该数据才被发送，当用户不在线查看该数据时，再检测该数据是否超出正常范围，如果该数据异常则发送并提醒手机用户及时查看确保家居正常，否则不发送数据且不通知用户。当出现非法入侵时，IP摄像机还能在第一控制模块的控制下，移动摄像头，追随入侵者进行拍摄，并将拍摄的图像数据以有线或无线方式发送至中央处理器模块，并通过传输模块发送至用户端。
温湿度检测模块为DHT11温湿度传感器，DHT11单总线数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。它采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感器技术，以确保具有较高的可靠性和稳定性。DHT11包含一个电阻式感湿元件和一个NTC测温模块。DHT11采用单线制串行接口技术，使基于DHT11传感器系统设备简单，集成度高。DHT11作为一个单总线数字温湿度传感器，具备体积小、低功耗、响应速度快、抗干扰性强和信号传输距离长达20米以上的优点。DHT11温湿度传感器使用简单，稳定性高，测量数据精确，性价比高，通过串口可以同时观测多个房间温湿度参数。当温湿度超过设定值时，第二控制模块启动外部家电，如空调、干燥器或加湿器等，改善家中温湿度条件，当家中温湿度条件符合设定值，空调、干燥器或加湿器停止工作，温湿度检测模块继续检测温湿度。
甲醛浓度达到0.08mg/m3时就能引起人们不适，随着浓度的增高，还会影响人们的肺部功能，甚至引发死亡。家中甲醛浓度与温度、相对湿度、材料装载度、空气流通量有关，高温、高湿、负压和高负载会加剧甲醛的散发速度，通常甲醛的释放期达3-10年，甚至更久。本发明专门设置甲醛检测模块，检测甲醛浓度，当甲醛浓度超过0.08mg/m3时，第二控制模块启动外部家电，如具备换气和/或除甲醛功能的空调，通过换气或除甲醛，减小甲醛浓度，当甲醛浓度低于0.08mg/m3时，空调停止工作，甲醛检测模块继续检测甲醛浓度。
烟雾检测模块为MQ-2烟雾传感器，所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，如天然气、液化气、丙烷、氢气以及其它可燃蒸汽等，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，在较宽浓度范围内对可燃气体有良好的灵敏度。使用简单的驱动电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号，是一款适合多种应用的低成本传感器。当检测到烟雾浓度超标时，第二控制模块控制立即切断电闸的开关、启动空调换气功能等，避免用户中毒、爆炸和火灾等意外的发生。
查询显示模块为LCD触摸屏，LCD液晶触摸显示屏与中央处理器模块相连，LCD液晶触摸显示屏为可接收输入讯号的感应式液晶显示装置，当用户接触屏幕图形按钮时，屏幕的触觉反馈系统可根据预先设置的程序驱动各种连结装置。LCD触摸屏由三部分组成：两层透明的阻性导体层、两层导体之间的隔离层以及电极，具有轻便、占用空间少、方便灵活的优点。用户在LCD触摸屏可以对各检测模块进行参数设置，还可以查看监控录像以及各家电、家居用品的状态等。
第一控制模块为至少一台步进电机，各步进电机的输入端与中央处理器模块相连，各步进电机的输出端与窗帘、摄像头和/或其它电动用品的控制端相连。第一控制模块在中央处理器模块的控制下，用于控制窗帘、摄像头和/或其它电动用品的联动，用于打开或关闭窗帘，用于固定或转动摄像头的对准位置，用于联动其它电动用品。
第二控制模块为至少一个继电器开关，各继电器开关的输入端与中央处理器模块相连，各继电器开关的输出端与空调、电闸、水泵和/或其它外部电器的控制端相连。第二控制模块在中央处理器模块的控制下，用于启挺空调的除甲醛和/或或换气功能，用于打开或关闭电闸，用于打开或关闭水泵，用于打开或关闭其他外部电器，用于打开或关闭其他外部电器的某项功能。
传输模块为无线传输模块或有线传输模块；有线传输模块与中央处理器模块和服务器相连；无线传输模块与中央处理器模块和服务器相连。无线传输模块为WiFi模块模块WM-G-MR-09，WM-G-MR-0模块内部为Marvell8686芯片，运用了简化天线技术，内部设置了屏蔽置，以避免CDMA、GSM等其它信号对模块信号产生干扰，此外,内部设用38.4MHz晶振以提供Wi-Fi的工作频率。WM-G-MR09-REF2支持SDIO和SPI两种接口，本发明采用SDIO接口。数据收发速率在11、5.5、2、1Mbps间自动切换，数据收发速率在54、48、36、24、18、12、9、6Mbps间自动切换，Wi-Fi模块在发送和接收数据时，功耗都是固定的，而不受数据收发速率影响，故而可以在不增加其他功耗的基础上，可选择更高的数据收发速率,以提高LBS终端设备的性能。WM-G-MR-9，性价比高、低功耗，适用于ARM9低容量系统的模块。有线传输模块使用DM9000E作为网卡驱动芯片，DM9000E具有通用的处理器接口，支持8位、16位、32位的接口来适应不同处理器对内存存储器的方位，具有低成本、低功耗、高出力性能的优点。本发明以有线或无线的方式将数据传入服务器，不影响其它网络设备的正常工作。
服务器布置在具有独立公网IP的远程服务器主机上。一方面可以存储用户信息、网关信息和各用户家居信息；另一方面响应各用户端的查询、设置、控制命令。服务器包含表现层、应用层和数据层三部分，表示层用于实现智能家居网关用户的业务逻辑，如查询家居参数、修改信息、传送控制命令；应用层用于提供数据处理方法，如数据筛选、统计、命令编码、命令解码等应用，为实现业务逻辑提供各种应用和从底层读出数据；数据层用于为服务器与数据库的连接接口，提供查询、删除、添加、建表等数据库操作接口。服务器用于记录用户数据和家居环境参数，使维护人员和用户能够能通过网页界面查看数据表、实时视频监控，方便观测采集点工作状态。
用户端为PC用户端、IPAD用户端或手机用户端，PC用户端、IPAD用户端或手机用户端与服务器相连。在用户端安装APP程序，实现对各采集点的外部电动用品、外部电器的控制，对家中环境的图像采集，以及对家中温湿度、甲醛浓度和燃气浓度的采集。用户端的用户凭借具有唯一性的地址通过APP程序在服务器查看数据、通过服务器向智能家居子系统发送指令以及从智能家居子系统接收异常数据。
中央处理器模块为ARM9内核处理器，低功耗、高性能，能高速完成数据处理、数据查询、指令控制工作。本发明的中央处理器模块用于实现对控制图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块进行图像、温湿度、甲醛浓度、烟雾浓度的采集，在图像数据出现异常时，启动第一控制模块转动相应的IP摄像机，使得相应的摄像头转动跟随被拍摄物体，在温湿度、甲醛浓度出现异常时，启动第二控制模块，启动具备换气和/或除甲醛功能的空调，调整温湿度以及降低甲醛浓度，在烟雾浓度异常时，启动第二控制模块切断切断电闸的开关、启动空调换气功能等；中央处理器模块将异常数据通过传输模块发送至服务器，供用户查看。
本发明的工作过程为：用户凭借具有唯一性的地址通过用户端的APP程序向智能家居子系统发送指令，指令包括参数设置、数据查询以及数据接收，智能家居子系统在接收到指令后采集家中的图像、温湿度、甲醛浓度、烟雾浓度，当出现数据异常时，中央处理器模块控制第一控制模块和/或第二控制模块，通过第一控制模块和/或第二控制模块控制外部电动用品和外部电器的功能执行，以使得数据恢复正常，并将异常数据通过传输模块发送至服务器，用户可通过用户端的APP程序接收异常数据，采取相关措施，或者下发指令，进一步控制智能家居子系统；当数据无异常时，中央处理器模块和各检测、采集模块处理工作状态，实时监控数据，或者由用户在用户端下发指令，停止整个智能家居子系统的运行。
Claims (6)
1.移动网络智能家居系统，其特征在于：
由至少一个智能家居子系统、一个服务器以及至少一个用户端组成；
所述各智能家居子系统与服务器相连；所述服务器与各用户端相连；
各智能家居子系统安装在各用户家中，均由中央处理器模块、图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块、查询显示模块、第一控制模块、第二控制模块以及传输模块组成；
所述图像采集模块、温湿度检测模块、甲醛检测模块、烟雾检测模块的输出端均与中央处理器模块相连；所述查询显示模块与中央处理器模块相连；所述第一控制模块和第二控制模块的输入端均与中央处理器模块相连，所述第一控制模块的输出端与外部电动用品的控制端相连，所述第二控制模块的输出端与外部电器的控制端相连；所述传输模块与中央处理器模块和服务器相连；所述服务器与各智能家居子系统的传输模块相连，所述服务器与各用户端相连。
2.根据权利要求1所述的移动网络智能家居系统，其特征在于：
所述传输模块为无线传输模块或有线传输模块；所述有线传输模块与中央处理器模块和服务器相连；所述无线传输模块与中央处理器模块和服务器相连。
3.根据权利要求1所述的移动网络智能家居系统，其特征在于：所述第一控制模块为至少一台步进电机，所述各步进电机的输入端与中央处理器模块相连，所述各步进电机的输出端与外部电动用品的控制端相连。
4.根据权利要求1所述的移动网络智能家居系统，其特征在于：所述第二控制模块为至少一个继电器开关，所述各继电器开关的输入端与中央处理器模块相连，所述各继电器开关的输出端与外部电器的控制端相连。
5.根据权利要求1所述的移动网络智能家居系统，其特征在于：所述查询显示模块为LCD液晶触摸显示屏，所述LCD液晶触摸显示屏与中央处理器模块相连。
6.根据权利要求1所述的移动网络智能家居系统，其特征在于：所述用户端为PC用户端、IPAD用户端或手机用户端，所述PC用户端、IPAD用户端或手机用户端与服务器相连。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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