CN108471447A - 一种物联网智能家居环境监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种物联网智能家居环境监控系统，包括控制芯片系统和与控制芯片系统电连接的FLASH存储器、Zigbee主模块、智能串口屏显示模块、智能语音识别模块、wifi模块、USB接口模块，wifi模块与手机客户终端无线连接，Zigbee主模块与现场检测控制单元无线连接，现场检测控制单元包括多个Zigbee子模块，Zigbee子模块与现场检测传感器和现场控制模块电连接。本发明实现了多种类型传感器的总线式+无线式连接，可对家居各种信息的检测和控制。利用无线短距离Zigbee通信模块建立家庭内部局域网络，成本低廉、可扩展性强、不用布线。利用WIFi模块实现了对智能家居的远程监控。

Description

一种物联网智能家居环境监控系统

技术领域

本发明涉及智能家居技术领域，尤其涉及一种物联网智能家居环境监控系统。

背景技术

随着科技时代的来临，我国先后启动了两批智慧城市试点建设工程，使智能小区在全国风起云涌，如雨后春笋般拔地而起。它的进入，创造了更加便捷、舒适的生活方式，同时改变了我们传统的居家生活理念。

智能家居的总目标，是为人们创造安全、便捷、健康、舒适的生活环境。未达成这一目标，智能家居中广泛融入了各种现代化技术，如传感器、无线通信、远程控制、物联网、云计算等。在家庭内部，将灯光、门禁、电器等组网连接在一起，协同交互，统一控制，优化家居生活，并节约能源和费用。例如，在家庭用气用电方面。通过布置传感器与控制器，可以时刻监测该设备运行状态。便于用户及时控制相应设备。以及在安防方面，如果有外人进入家中。可以采用报警装置警告来人。对于大多数上班族而言，在照顾老人小孩分身乏术。可以通过摄像监控系统全方位实时照看家人。目前，环境问题成为人们日益关注的焦点，特别是一些居民区周边的排放企业，违规进行污染气体排放，影响居民健康。例如传统的空气净化器需要人为的开启，有时在不必要开启，会造成能源的浪费。

综上所述，通过智能家居监控系统可以杜绝家庭各类安全隐患。对于这样一款智能高效家居监控系统，有着广阔市场应用需要与前景。

智能家居的概念产生己经有很多年了，但直到1984年美国联合科技公司在美国康涅狄格州哈特佛市的City Place Building中运用整合化概念实现建筑设备信息化，才出现了首个“智能型建筑”。此后，智能化的生活在欧美等发达国家日益普及，而我国也慢慢开始流行、热潮起来。

现在市面上大部分的智能家居产品形式结构比较单一，控制比较复杂，需要近距离进行操作，其操控性和便捷性己经不能适应现阶段人们对智能化的要求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种物联网智能家居环境监控系统，就智能家居中的智能控制以及操控便捷性进行研究，打破了以往控制对距离的限制问题，同时加入了语音识别方面，使得智能化大大提高。

为实现上述目的，本发明提供了一种物联网智能家居环境监控系统，包括控制芯片系统和与控制芯片系统电连接的FLASH存储器、Zigbee主模块、智能串口屏显示模块、智能语音识别模块、wifi模块、USB接口模块，所述wifi模块与手机客户终端无线连接，所述Zigbee主模块与现场检测控制单元无线连接，所述现场检测控制单元包括多个Zigbee子模块，所述Zigbee子模块与现场检测传感器和现场控制模块电连接，所述多个Zigbee子模块之间相互连接。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述Zigbee子模块通过CAN总线与现场检测传感器连接。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述现场检测传感器包括但不限于甲醛传感器、CO传感器、甲烷传感器、温湿度传感器、氧气浓度传感器、红外传感器、烟雾传感器。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述Zigbee主模块、Zigbee子模块为CC2530芯片。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述现场控制模块包括但不限于排气扇、燃气灶控制阀门、照明灯调节控制开关、加湿器、空气净化器、水电燃气总控制阀、电动窗帘。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述控制芯片系统包括单片机、ARM处理器、DSP任意一种。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述智能语音识别模块为依次连接的麦克风、语音识别芯片。

上述的一种物联网智能家居环境监控系统，所述智能串口屏显示模块为触摸屏。

本发明的有益效果是：

本发明运用无线通信技术、传感器采集技术、集中控制技术，实现了多种类型传感器的总线式连接，采集的数据都可以实时存储以备相关人员调阅。如果某项指标过限可以进行实时报警，使用控制系统构成系统的中央控制平台，实现对家居各种信息的检测和控制。利用无线短距离Zigbee通信模块建立家庭内部局域网络，实现中央控制平台与各智能控制器终端的无线通信，成本低廉、可扩展性强、不用布线。利用WIFi模块实现了对智能家居的远程监控，使用户无论何时何地都能通过手机了解家中的情况，并且对家电设备进行控制。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

具体实施方式

如图1所示，一种物联网智能家居环境监控系统，包括控制芯片系统1和与控制芯片系统1电连接的FLASH存储器2、Zigbee主模块3、智能串口屏显示模块4、智能语音识别模块5、wifi模块6、USB接口模块7，所述wifi模块6与手机客户终端8无线连接，所述Zigbee主模块3与现场检测控制单元9无线连接，所述现场检测控制单元9包括多个Zigbee子模块91，所述Zigbee子模块91与现场检测传感器和现场控制模块电连接，所述多个Zigbee子模块91之间相互连接。

本实施例中，所述Zigbee子模块91通过CAN总线与现场检测传感器连接。现场总线技术是通过总线控制体系实现智能化家居系统构建的，灯光、电器和报警控制系统通过系统的总线联网并传输信号，因为采用分散型现场控制技术，功能模块就近接入即可，布线简单，使用方便。

本实施例中，所述现场检测传感器包括但不限于甲醛传感器、CO传感器、甲烷传感器、温湿度传感器、氧气浓度传感器、红外传感器、烟雾传感器。

本实施例中，所述Zigbee主模块3、Zigbee子模块91为CC2530芯片。

本实施例中，所述现场控制模块包括但不限于排气扇、燃气灶控制阀门、照明灯调节控制开关、加湿器、空气净化器、水电燃气总控制阀、电动窗帘。

本实施例中，所述控制芯片系统1包括单片机、ARM处理器、DSP任意一种。

本实施例中，所述智能语音识别模块5为依次连接的麦克风、语音识别芯片。

本实施例中，所述智能串口屏显示模块4为触摸屏。

本发明的硬件电路设计共分为五个部分:

第一部分:采集节点和传感器电路设计。以CC2530为核心，首先根据家居环境要检测的几个需求确定相应的传感器，制作采集节点模块。然后按照ZigBee网络的需求，设计传感器节点模块电路，其中信息采集模块主要包括:甲醛传感器、CO传感器、甲烷传感器、燃气泄漏传感器、空气质量传感器、氧气浓度传感器、温湿度传感器等。

第二部分：数据存储器，该控制系统可以存储各类环境数据以备用户可以随时调用。并加入USB模块可以家居的后续产品升级，例如加入摄像控制，使得用户可以全方位监控家庭情况。将第一时间掌握家庭突发事件，同时智能家居监控系统又配备了，丰富的控制装置。用户可以通过手机进行远程控制处理。

第三部分:智能串口屏显示主要用家居环境信息的显示。并加入了智能语音识别系统，用户可以根据当前状态做出指令。

第四部分:以WIFI模块构架的智能家居环境监测信息与互联网共享及远程控制。首先将实时环家庭境信息上传云端，以备用户查阅。并在此基础上用户可以做出相应的指令，由智能家居控制系统执行响应，构成远程信息查看和响应执行。

第五部分：手机客户终端，由相应APP管理控制每个与之连接家居设备。主要表现为，家居环境情况比如室内亮度、百叶窗的闭合情况、室内抓拍等等。以备用户了解室内状态，以防家里进贼了，通过APP客户端操作相应的远程设备，实现远程智能家居。

首先，本发明整体架构采用集中控制技术，使用集中控制方式形成智能化家居系统，其主要是经一个将单片机作为核心系统的主机进行构建，中心处理元(即CPU)负责进行系统信号的处理，通过ZIGBEE模块的星型连接，再由节点各类采集模块与执行模块连接。如安防模块和报警模块，以及调节设备空气净化器等。采用集中控制技术构建的智能家居系统，系统主机以单片机为核心，系统的信号处理由中心处理单元(即CPU)完成，可以同zigbee节点不断外扩，可以外接各类信息采集模块，以及回路控制模块。

其次，本发明支持任意的拓扑结构布线方法是现场总线的一大特点，星型或同环状走线方式皆可。与传统布线方式相同的是强电布线，如插座和灯光的回路等。而目前广泛存在的“一灯多控”，因为多采用“双联”或“四联”的开关控制，走线复杂，成本较高。如果改为总线控制方式，不仅能够规避布线，节约成本，而且其产品模块所具有的双向通信能力、互操作性、互换性，以及所控部件可编程等突出优势，使总线控制技术逐渐成为智能控制中的主导应用。双绞线结构是总线技术的典型应用，采用这种方式，总线可以给各网络节点供电(24V/DC)，各网络节点还能够不受极性、拓扑逻辑的制约，自由连接，信号的传输速率可达lOKBPS,系统容量为4G。便于用户进行后续的家居环境监控更新升级，需要的设备可以随时接入总线。随着需要监控设备由于距离较远，可以采取再并入一个ZIGBEE节点。在此的基础上可以进行不断的拓展，可以加入门禁、安防等设备。

再次，在智能家居控制方面采用非特定人语音识别与WIFI远程控制相结合的方式，即在室内采用语音识别对家居进行智能化控制；在室外采用WIFI远程控制的方式对家居进行远程控制。同时在安防方面加入了防盗报警、火灾报警等(通过红外传感器检测实现防盗、通过烟雾传感器检测实现防火)，发生警报时，系统会向用户手机发送报警信息，实时性强。

最后，采用了无线技术ZIGBEE技术首先成本低廉、可扩展性强、不用布线。本发明基于ZIGBEE技术的组网方式为：第一种一个ZIGBEE节点可以通过CAN级联各类传感器，该方式适用于布置用于检测家居环境的传感器。其优点在于减少ZIGBEE节点，提高ZIGBEE的利用率。第二种多个ZIGBEE之间的级联，其优势在于便于用于拓展节点。避免用户在更新设备时需要重新布线，每个节点的连接无需布线。第三种ZIGBEE节点可以直接连接控制器，这种连接方式主要是用于控制器。是为了确保处理、报警等设备的稳定性，及时性。

本发明的智能化的体现为：在于该系统可以自动检测家居环境情况，当某种不利情况出现时并过限，可以自动操作相应设备改善并消除某种不利因素。例如当室内一氧化碳浓度过限，可自动开启排气扇加强空气流通，同时关断燃气灶的总阀。当室内亮度不足时，可自动调节合适的光照度。通过设定光照度随着夜深了，逐渐减弱提醒用户该睡觉了，同时刺激生物钟该休息了。以上为其智能化的体现。随着技术的发展，使得生活更加的舒适。

与现有技术相比本发明的优点在于：运用无线通信技术、传感器采集技术、集中控制技术，实现了多种类型传感器的总线式连接，采集的数据都可以实时存储以备相关人员调阅。如果某项指标过限可以进行实时报警，使用控制系统构成系统的中央控制平台，实现对家居各种信息的检测和控制；利用无线短距离Zigbee通信模块建立家庭内部局域网络，实现中央控制平台与各智能控制器终端的无线通信，成本低廉、可扩展性强、不用布线；利用WIFi模块实现了对智能家居的远程监控，使用户无论何时何地都能通过手机了解家中的情况，并且对家电设备进行控制。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：包括控制芯片系统(1)和与控制芯片系统(1)电连接的FLASH存储器(2)、Zigbee主模块(3)、智能串口屏显示模块(4)、智能语音识别模块(5)、wifi模块(6)、USB接口模块(7)，所述wifi模块(6)与手机客户终端(8)无线连接，所述Zigbee主模块(3)与现场检测控制单元(9)无线连接，所述现场检测控制单元(9)包括多个Zigbee子模块(91)，所述Zigbee子模块(91)与现场检测传感器和现场控制模块电连接，所述多个Zigbee子模块(91)之间相互连接。

2.如权利要求1所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述Zigbee子模块(91)通过CAN总线与现场检测传感器连接。

3.如权利要求1或2所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述现场检测传感器包括但不限于甲醛传感器、CO传感器、甲烷传感器、温湿度传感器、氧气浓度传感器、红外传感器、烟雾传感器。

4.如权利要求1所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述Zigbee主模块(3)、Zigbee子模块(91)为CC2530芯片。

5.如权利要求1所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述现场控制模块包括但不限于排气扇、燃气灶控制阀门、照明灯调节控制开关、加湿器、空气净化器、水电燃气总控制阀、电动窗帘。

6.如权利要求1所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述控制芯片系统(1)包括单片机、ARM处理器、DSP任意一种。

7.如权利要求1所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述智能语音识别模块(5)为依次连接的麦克风、语音识别芯片。

8.如权利要求1所述的一种物联网智能家居环境监控系统，其特征在于：所述智能串口屏显示模块(4)为触摸屏。