CN109947071A - 智能家居系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了智能家居系统，主要涉及_智能家居领域。包括Linux主控制系统，所述Linux主控制系统包括信息监测及安防控制子系统和网络传输子系统，所述信息监测及安防子系统包括门禁及车库管理模块，所述门禁及车库管理模块包括电子磅、摄像头、指纹模块、IC卡和舵机，所述网络传输子系统包括家居系统主机、家庭DTU、路由器和服务器，所述家居系统主机采用ZigBee通讯协议子系统数据依次进行查询交流与相关控制，所述家庭DTU和路由器用于与外网连接，所述家居系统主机、家庭DTU、路由器和服务器依次连接，所述家居系统主机将相关数据出送至服务器，所述服务器可以从移动网端进入获取信息。本发明的有益效果在于：在有人进入车库时会做出反应向业主报警。

Description

智能家居系统

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体是智能家居系统。

背景技术

在高档住房中别墅是相对其他类型高档住房相对隔离的一种住房，很多别墅设置在依山傍水的地方，相对空气较好，但是自然环境相对城市之中更为复杂，温度湿度变化情况要比城市之中更剧烈，同时因为地处位置较为偏僻，同时为了保护业主的隐私，公共监控设备相对较少，带来了管理较为复杂的问题，很多别墅区都有值更的要求，但是很多别墅小区都有被盗的情况，因为很多别墅属于休闲用房或者旅游用房，很多业主并不长期居住，家中失窃有很多是很长时间后才会发现家中失窃，一般别墅都配有自己的车库，通过车库进入室内是非常常见的方法，一般业主都是安装室内监控进行被动防范，因为实时摄像头监控信息量加大，业主也无法一直紧盯监控。

发明内容

本发明的目的在于提供智能家居系统，它在有人进入车库时会做出反应向业主报警。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

智能家居系统，包括Linux主控制系统，所述Linux主控制系统包括信息监测及安防控制子系统和网络传输子系统，

所述信息监测及安防子系统包括门禁及车库管理模块，所述门禁及车库管理模块包括电子磅、摄像头、指纹模块、IC卡和舵机，所述电子磅用于测量车库内的重量变化，所述摄像头用于实时的拍摄车库内部，所述指纹模块和IC卡用于进行身份识别，所述指纹模块可录入指纹信息数据和IC卡信息数据，所述IC卡设有身份识别信息且与指纹模块匹配，所述舵机用于控制车库门的开关，

所述网络传输子系统包括家居系统主机、家庭DTU、路由器和服务器，所述家居系统主机采用ZigBee通讯协议子系统数据依次进行查询交流与相关控制，所述家庭DTU和路由器用于与外网连接，所述家居系统主机、家庭DTU、路由器和服务器依次连接，所述家居系统主机将相关数据出送至服务器，所述服务器可以从移动网端进入获取信息。

所述信息监测及安防子系统还包括室内检测模块，所述室内检测模块包括第一温湿度传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器，所述第一温湿度传感器用于检测室内的温度和湿度数据，所述可燃气体传感器是否存在可燃气体，所述烟雾传感器用于检测室内是否有烟雾。

所述信息监测及安防子系统还包括室外检测模块，所述室外检测包括PM2.5传感器和土壤湿度传感器，所述PM2.5传感器用于检测室外空气中气体中的颗粒量，所述土壤湿度传感器用于检测土壤湿度。

所述信息监测及安防子系统还包括花园管理模块，所述花园管理模块包括第二湿度传感器和光照强度传感器，所述第二湿度传感器花园内的的温度和湿度数据，所述光照强度传感器用于检测花园内环境的光强度。

所述Linux主控制系统还包括环保可持续子系统，所述环保可持续子系统包括太阳能发电部分及污水处理部分，所述太阳能发电部分是将光能转化为为电能通过电压电流控制再存进蓄电池；所述污水处理部分包括花园灌溉模块和沼气池模块，所述花园灌溉模块将部分污水进行灌溉，所述沼气池模块用于生成沼气。

所述Linux主控制系统还包括家电控制子系统，所述家电控制子系统包括排风器、宠物自动喂养器、土壤自动喷水器、智能天窗、空调、智能窗帘和照明系统，用户可以根据需要通过家居系统控制这些设备的开关。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

现有别墅的监控环节实时摄像头监控信息量较大，本发明利用电子磅称重功能，电子磅用于测量车库内的重量变化，并将车库重量数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，当车库内部总重量发生较大变化，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，可实施报警。

附图说明

附图1是本发明的系统整体原理流程图。

附图2是本发明的信息监测及安防子系统流程图。

附图3是本发明的家电控制子系统流程图。

附图4是本发明的环保可持续子系统流程图。

附图5是本发明的网络传输子系统流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例：智能家居系统包含由信息监测及安防子系统、家电控制子系统、网络传输子系统及环保可持续子系统构成等。该项目以S3C2440(ARM9内核)微型处理器为主控制核心，STM8为子控制核心，利用嵌入式Linux系统，以Zigbee组网技术为依托，结合先进的GPRS网络技术，将传感器网络与互联网连接起来，实现家居产品的自动化控制和检测。主要内容如下：

(1)信息监测及安防单元：环境监测传感器(温湿度、可燃气、C0、烟雾、PM2.5)；

安防检测控制器(指纹、IC卡、电子磅、摄像头)；

(2)家电控制单元：智能照明系统、智能窗帘、智能天窗、加湿器、排风器、土壤喷水(药)器、宠物喂养器。

(3)网络传输单元：内部ZigBee模块组网通讯，外部DTU模块(GPRS网络协议)，手机APP终端。

(4)环保可持续单元：太阳能发电装置、污水处理装置、沼气传输装置。

信息监测及安防子系统，主要由环境检测传感器构成，实用于室内外环境监测。对于安防单元，用户可通过IC卡或指纹模块进入室内，如果有其他人在用户不知情的情况下，强迫进入车库或室内，移动用户端与主控制器将发出报警，同时摄像头则会拍摄出画面。

系统整体原理：

该家居系统以终端主机构成的Linux主控制系统为一级控制系统，其下包含信息监测及安防控制子系统、家电控制子系统、网络传输子系统及环保可持续子系统这四个二级子系统，同时家庭网关采用ZigBee协议，Linux主控制系统与信息监测及安防控制子系统、家电控制子系统、网络传输子系统及环保可持续子系统通过ZigBee协议进行通讯，外部采用GPRS通讯，最终传至移动终端。

信息监测及安防子系统：所述信息监测及安防子系统包括室内检测模块、室外检测模块、花园管理模块、门禁及车库管理模块四个部分，主要利用多个环境传感器及一系列安防模块构成，

所述室内检测模块、室外检测模块、花园管理模块用于对环境信息进行监测，门禁及车库管理模块主要是对身份信息进行确认，采集及对比相关信息。

所述室内检测模块包括第一温湿度传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器，所述第一温湿度传感器用于检测室内的温度和湿度数据，并将数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，用户可以根据屋内温湿度的情况选择控制门窗或者空调等其他电器改变室内的温度和湿度，减少屋内湿度过高造成的屋内书籍或木器的损坏，

所述可燃气体传感器和烟雾传感器用于检测室内是否有着火隐患和火情，并将数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，并提醒客户报警处理，

所述室外检测模块包括PM2.5传感器和土壤湿度传感器，因为室外环境是影响是否进行开窗通风的原因，所以需要获取室外的数据，

所述PM2.5传感器用于检测室外空气中气体中的颗粒量，并将气体数据数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，用户判断是否适合控制智能天窗是否开启，

所述土壤湿度传感器用于检测土壤湿度，并将土壤湿度数据数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，用户判断是否适合控制智能天窗是否开启，因为别墅的结构是直接与外界土壤接触的，所以土壤湿度会直接影响屋内的湿度，而且屋外土壤湿度大在早上很容易出现结露情况，用户可以根据土壤湿度数据数据判断早上是否开启智能天窗，

所述花园管理模块包括第二湿度传感器和光照强度传感器，所述第二湿度传感器花园内的的温度和湿度数据，并将花园的温度和湿度数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，所述光照强度传感器用于检测花园内环境的光强度，并将光强数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，

用户可以根据花园温湿度的情况选择控制土壤自动喷水器工作，

所述门禁及车库管理模块包括电子磅、摄像头、指纹模块、IC卡和舵机，所述电子磅用于测量车库内的重量变化，并将车库重量数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，当车库内重量变化的话，再通过Linux主控制系统向用户反馈信息，

所述摄像头用于实时的拍摄车库内部，并将车库重量数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，当车库内重量变化的话，再通过Linux主控制系统向用户反馈实时拍摄，

所述指纹模块和IC卡用于进行身份识别，所述指纹模块可录入指纹信息数据和IC卡信息数据，所述IC卡设有身份识别信息且与指纹模块匹配，并将指纹信息数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，所述指纹模块也可录IC卡信息数据，并将指纹信息数据传输到信息监测及安防子系统，再由信息监测及安防子系统传输到Linux主控制系统，所述舵机用于控制车库门的开关，

控制系统采用STM8,利用A/D转换、PWM调制、UART、IIC、SPI等转换及通讯技术完成传感器到控制系统的信息传递，信息监测及安防子系统结构图如图X所示。

相关硬件型号：温湿度传感器选用DHT11，可燃气体传感器选用MQ2，烟雾传感器选用MQ5，PM2.5传感器选用GP2Y1014AU，土壤温湿度传感器选用LM393，光照强度传感器选用GY-302，电子磅选用HX711，摄像头openMV，指纹模块选用FPC1020AM，IC卡选用IC白卡，舵机选用MG90S。

家电控制子系统：

所述家电控制子系统包括排风器、宠物自动喂养器、土壤自动喷水器、智能天窗、空调、智能窗帘和照明系统，用户可以根据需要通过家居系统控制这些设备的开关，

家电控制子系统主要为部分智慧家电构成，结合当代别墅里花园动植物管理，可在普通智能家电系统上增加宠物自动喂养器及土壤自动配水器，该子系统与信息监测及安防子系统互相结合，可根据信息监测系统相关数据对其家电进行自动控制。

部分相关模块型号选用：排风器选用APG15G，智能天窗选用M90S舵机，智能窗帘选用28BYJ-48，照明电路选用LED灯管。

环保可持续子系统：

环保可持续系统分为太阳能发电及污水处理两个环节，其中，太阳能发电部分，则是将光能转化为为电能，通过相关变电器的电压电流转化，依次将电能存进蓄电池；污水处理部分则是将家庭污水通过过滤器将相关污染物进行有机处理，然后将部分污水输入花园进行灌溉，其他污水及垃圾将放进沼气池生成沼气，形成再生能源。

网络传输子系统：

家居系统主机以S3C2440控制中心为核心，采用ZigBee通讯协议，与四个二级子系统数据依次进行查询交流与相关控制，在与外网结合中，采用DTU模块链接路由器，依次将相关数据出送至服务器，移动设备可以通过服务器从而获取相关信息。

对于主控制器采用32位以ARM9为内核的S3C2440，对于二级控制器均采用以51为内核的STM8，均为高速率、低功耗的CPU。对于环境监测系统，传感器将数据传至主控制器，当监测数据超过安全范围，主控制器将驱动报警器实时报警，当监测数据较好时，并且在绝对安全模式下，主控制器将会自动驱动天窗打开。

对于家居控制系统，用户通过移动端或主控制器自动启动或关闭所需家居。对于安防系统，用户可通过IC卡或指纹模块进入室内，如果有其他人在用户不知情的情况下，强迫进入车库或室内，移动用户端与主控制器将发出报警，同时摄像头则会拍摄出画面。在无线传输系统中，内部网络采用ZigBee无线模块进行数据连接，主机与APP终端间则利用以太网模块，实现以太网转串口功能，最终将数据传送至APP终端，操作简便，模块只需连接路由器即可通过外网访问云服务器，通过以GPRS网络传输数据，传输速度快、效率。

为了给用户提供多个控制端，除了使用电脑和手机终端控制外，还可以通过触摸屏的显示界面进行系统的设置及控制，7寸触摸屏拥有触屏及多彩色显示等功能，QT显示操作界面比较美观，效果也恨好，完全替代传统的按键。

本智能家居系统包含信息监测及安防、家电控制、网络传输及环保可持续四个子系统。涉及信息监测、智能控制、家居安防、能源利用、动植物管理等多个方面，拥有指纹、IC卡识别，摄像头监控(图像识别)、语音识别等高端设施，实现真正的智能化。采用了linux操作系统和物联网技术，将所有传感器节点通过控制中心连上互联网，形成网络化运作管理。通过Zigbee协议将数据发送到智能家居网关，网关连接局域网或互联网，可将信息发送到云服务平台。用户可以通过手机、ipad、或者PC机，控制各种家居或者获得家居环境。本系统通过太阳能发电和污水处理环节，具有节能减排，环保可持续的特色。硬件采用低功耗、功能强的嵌入式ARM微处理器，用嵌入式平台,与传统的单片机相比，对传感器回传的数据处理速度更快，效率更高，功耗更小。

Claims (6)

1.智能家居系统，其特征在于：包括Linux主控制系统，所述Linux主控制系统包括信息监测及安防控制子系统和网络传输子系统，

所述信息监测及安防子系统包括门禁及车库管理模块，所述门禁及车库管理模块包括电子磅、摄像头、指纹模块、IC卡和舵机，所述电子磅用于测量车库内的重量变化，所述摄像头用于实时的拍摄车库内部，所述指纹模块和IC卡用于进行身份识别，所述指纹模块可录入指纹信息数据和IC卡信息数据，所述IC卡设有身份识别信息且与指纹模块匹配，所述舵机用于控制车库门的开关，

所述网络传输子系统包括家居系统主机、家庭DTU、路由器和服务器，所述家居系统主机采用ZigBee通讯协议子系统数据依次进行查询交流与相关控制，所述家庭DTU和路由器用于与外网连接，所述家居系统主机、家庭DTU、路由器和服务器依次连接，所述家居系统主机将相关数据出送至服务器，所述服务器可以从移动网端进入获取信息。

2.根据权利要求1所述智能家居系统，其特征在于：所述信息监测及安防子系统还包括室内检测模块，所述室内检测模块包括第一温湿度传感器、可燃气体传感器和烟雾传感器，所述第一温湿度传感器用于检测室内的温度和湿度数据，所述可燃气体传感器是否存在可燃气体，所述烟雾传感器用于检测室内是否有烟雾。

3.根据权利要求1所述智能家居系统，其特征在于：所述信息监测及安防子系统还包括室外检测模块，所述室外检测包括PM2.5传感器和土壤湿度传感器，所述PM2.5传感器用于检测室外空气中气体中的颗粒量，所述土壤湿度传感器用于检测土壤湿度。

4.根据权利要求1所述智能家居系统，其特征在于：所述信息监测及安防子系统还包括花园管理模块，所述花园管理模块包括第二湿度传感器和光照强度传感器，所述第二湿度传感器花园内的的温度和湿度数据，所述光照强度传感器用于检测花园内环境的光强度。

5.根据权利要求1-4任意一项所述智能家居系统，其特征在于：所述Linux主控制系统还包括环保可持续子系统，所述环保可持续子系统包括太阳能发电部分及污水处理部分，所述太阳能发电部分是将光能转化为为电能通过电压电流控制再存进蓄电池；所述污水处理部分包括花园灌溉模块和沼气池模块，所述花园灌溉模块将部分污水进行灌溉，所述沼气池模块用于生成沼气。

6.根据权利要求1-4任意一项所述智能家居系统，其特征在于：所述Linux主控制系统还包括家电控制子系统，所述家电控制子系统包括排风器、宠物自动喂养器、土壤自动喷水器、智能天窗、空调、智能窗帘和照明系统，用户可以根据需要通过家居系统控制这些设备的开关。