CN109696834A - 基于Wi-Fi技术的多参量协同一体化智能家居环境监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于Wi‑Fi技术的多参量协同一体化智能家居环境监测系统。该系统运用STM32F103作为主体芯片连接火焰监测模块、气体泄露监测模块、水路故障(漏水)监测模块、非法入侵监测模块、预警模块和人脸识别模块，可实现对室内环境参量的监测和预警。此外利用ESP8266作为通信芯片，自己开发了手机APP，可实现系统的数据传输和控制功能，从而满足人们对家居环境日益增长的需求。该系统具有多参量、传输稳定、易安装和协同一体化等优点。
Description
【技术领域】：本发明属于智能家庭环境监测技术领域。特别涉及一种基于Wi-Fi信号传输、多传感器参量融合一体化、手机APP控制、实时监测报警的家庭环境监测系统。
【背景技术】：随着城市大容量居住社区日益增多，建筑趋于高层化、密集化、结构复杂化，并且家用电器越来越多、居家环境日渐复杂而安全防护工作又难免疏忽，加之社会老龄化趋势导致的“空巢老人”现象增加，家庭环境安全成为人们不可忽视的问题。为了降低家庭火灾等风险，减少人员伤亡和财产损失，迫切需要性能可靠、安全有效的家庭环境监测与报警及其联动控制系统。
目前，市场上出现的家庭环境监测系统一方面多为对温湿度、燃气浓度的监测，忽略了家庭火灾、水管漏水、入室盗窃等家庭安全隐患问题，且通过红外、蓝牙等技术传输数据易受距离等环境因素限制。另一方面，报警信息为指示灯、蜂鸣器的形式，仅适用于人在室内的情况下，无法在外出的情况下对家庭安全进行有效检测或是控制。
此外，还有一些智能家居系统，虽能实现外出情况下对家电的控制，但对家庭环境安全的监测性能较差，且成本较高。
【发明内容】
本发明的目的是解决现有技术存在的上述不足，提供一种基于Wi-Fi技术的多参量协同一体化智能家居环境监测系统。
本发明提供的多参量协同一体化智能家居环境监测系统，由核心控制器和外置传感器以及手机终端部分组成，其中核心控制器包括：
数据传输模块：采用ATK-ESP8266模块，使用Wi-Fi传输方式，用于接收发送环境参数及控制信息，实现远程监测及控制；
数据处理模块：采用STM32F103芯片，接收各个传感器的信息并处理、转换，以便Wi-Fi传输，并实现同时对多个参数的监测；
外置传感器包括：
火焰监测模块：采用火焰传感器，与核心控制器连接，用于判断是否有明火存在，并将该信息传送到核心控制器；
气体泄露监测模块：采用气体传感器，与核心控制器连接，用于判断空气中天然气含量是否超出阈值，并将该信息传送到核心控制器；
水路故障(漏水)监测模块：采用水滴传感器，与核心控制器连接，用于判断是否存在水滴，并将该信息传送到核心控制器；
非法入侵监测模块：采用激光传感器，与核心控制器连接，用于判断在预定线路上是否存在遮挡，并将该信息传送到核心控制器；
摄像头人脸识别模块：与核心控制器连接，由摄像头与计算机构成，用于识别摄像头采集的视频中人物是否为预置人物，并将结果传送到核心控制器；
手机终端部分包括：
手机APP：适用于Android系统，界面简洁、操作方便，用于对部分家电的远程控制，以及实时接收ESP8266芯片传输的环境参数，综合分析判断后依据紧急程度对用户示警。
本发明的优点和积极效果：
本发明系统通过多种传感器采集多种家庭环境参量信息，实现对火灾、天然气泄漏、漏水、非法入侵的异常状况的监测。该系统可以协同一体化地监测多种数据，智能化依据不同异常状况对用户进行包括屏幕显示、震动和拨打紧急联系人电话在内的不同程度示警，并对部分状况进行远程控制，之后对于示警信息进行存储，方便后续查看。具有低成本、低功耗、安装方便、使用简单等特点。
【附图说明】
图1是多参量协同一体化智能家居环境监测系统的整体系统框图；
图2是多参量协同一体化智能家居环境监测系统中的核心控制器原理框图；
图3是多参量协同一体化智能家居环境监测系统的程序框图。
【具体实施方式】
实施例1：
如图1所示，本发明提供的多参量协同一体化智能家居环境监测系统，由核心控制器和外置传感器及控制模块以及手机终端组成。
核心控制器包括数据传输器和数据处理器，见图2。图2是核心控制器的原理框图，火焰传感器可以检测火焰或者波长在760nm～1100nm范围内的光源，对火焰光谱灵敏，工作电压为3.3V-5V，具有DO数字开关量输出和AO模拟电压输出，供数据处理器采集；气体传感器采用MQ-5可燃气体传感器。其使用在清洁空气中电导率低的二氧化锡(SnO2)作为气敏材料，当可燃气体发生泄露时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，转换为电信号供数据处理器采集；水滴传感器用于检测是否下雨及雨量的大小，该传感器的工作电压为3.3V-5V，具有DO数字开关量输出和AO模拟电压输出，供数据处理器采集；激光传感器，由激光发射器与接收器组成，当接收器接收到激光时，数据输出端置高，当有物体阻碍接收器接收时，其数据输出端置低，供数据处理器采集；摄像头人脸识别传感器，由摄像头与计算机组成，将摄像头捕捉的视频数据导入人脸识别的Python程序，采用CNN神经网络、卷积的方法，实现低运算量，低成本的人脸识别，并输出高低电平以供数据处理器采集；远程使用手机APP控制部分家电，采用继电器的技术，通过核心控制器控制继电器的开关，进而控制电压电流相对较高的家电的开关，本发明采用HRS4H-S-DC5V型号的继电器，其理论耐压可达250V、10A，完全满足一般家电的需要。以上各模块采用5V供电，可经转换插头接入220V市电插座。
本发明主要程序流程图如图3所示，上电后，STM32芯片进行初始化，分别引入各传感器对应的标志位，实现各传感器可以独立引发手机示警，并可以复位多次使用，而又避免了对同一异常状况进行多次示警。同时还对不同的传感器进行了编码，如表1，以便管理。ESP8266芯片初始化并建立局域网，以便与手机进行通讯，当某一传感器接收到异常信息时，ESP8266芯片发送其相应的编码至手机终端。手机终端APP可以自定义设置，设置完毕后，APP会对这些设置进行记录，避免每次登陆重复设置，即便在APP进行更新后，之前的设置也会保留。对于不同的传感器可以独地根据用户需求在手机终端APP中选择关闭或开启，当手机接收到ESP8266芯片发送的异常状况时，可以根据异常状况的严重紧急程度进行包括屏幕显示、手机振动、自动拨打紧急联系人电话等不同的应急操作。同时手机APP会对此次异常情况进行记录，方便日后的查看。
表1传感器编码
该系统具体使用方法：
将各个传感器安装在合适的位置，如火焰传感器安装在厨房等易发生火灾的地方，气体传感器安装在厨房天花板上，水滴传感器安装在水管或暖气管道附近，激光传感器安装在门口或窗口，人脸识别传感器安装在门口等。使用时通过手机终端APP与核心控制器建立通信，可自行设置紧急联系人，可独立打开或关闭各传感器监测模块，打开传感器监测模块后，对应传感器监测模块即开始工作，并在出现异常状况时示警。
Claims (1)
1.一种基于Wi-Fi技术的多参量协同一体化智能家居环境监测系统，其特征在于，包括核心控制器、外置传感器、手机终端部分、继电器控制部分，实现对家庭环境中发生火灾、天然气泄漏、漏水、非法入侵的异常状况进行监测、智能识别人员身份，为用户提供环境信息实时显示、一键报警、对家庭环境进行操作控制的功能，且可存储采集到的环境数据及示警原因。该系统包括：
数据传输模块：采用ATK-ESP8266模块，使用Wi-Fi传输方式，用于接收发送环境参数及控制信息，实现远程监测及控制；
数据处理模块：采用STM32F103芯片，接收各个传感器的信息并处理、转换，以便Wi-Fi传输，并实现同时对多个参数的监测；
火焰监测模块：采用火焰传感器，与核心控制器连接，用于判断是否有明火存在，并将该信息传送到核心控制器；
气体泄露监测模块：采用气体传感器，与核心控制器连接，用于判断空气中天然气含量是否超出阈值，并将该信息传送到核心控制器；
水路故障(漏水)监测模块：采用水滴传感器，与核心控制器连接，用于判断是否存在水滴，并将该信息传送到核心控制器；
非法入侵监测模块：采用激光传感器，与核心控制器连接，用于判断在预定线路上是否存在遮挡，并将该信息传送到核心控制器；
摄像头人脸识别模块：与核心控制器连接，由摄像头与计算机构成，用于识别摄像头采集的视频中人物是否为预置人物，并将结果传送到核心控制器。
手机终端部分：界面简洁、操作方便的特点，能实时接收Wi-Fi模块传输的环境参数，综合分析判断后根据异常状况的严重紧急程度进行包括屏幕显示、手机振动等不同的示警，能设置紧急联系人为用户提供自动拨打紧急联系人电话的应急操作，用户也可在App上对家庭环境进行开关灯、风扇的操作控制，并具有数据存储功能。
家电控制部分：采用HRS4H-S-DC5V型号的继电器。
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| CN111764688A (zh) * | 2020-06-09 | 2020-10-13 | 南京景玉信息科技有限公司 | 一种基于升降设计的智能房屋收纳方法及其系统 |
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