CN110045629A - 一种智能安防家居控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能安防家居控制系统，包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，传感器模块包括烟雾传感器、噪音传感器、碰撞传感器、光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关，传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，微控制器模块通过WiFi模块连接到路由器，路由器连接到OneNET物联网云端服务器，用户终端通过网络模块连接到OneNET物联网云端服务器，光照强度传感器、人体红外热释电传感器均通过信号调理电路连接到微控制器模块。本发明实现家居智能控制和安防自动报警提醒，实现远程控制，降低开发难度，节约开发成本，缩短开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能安防家居控制系统，属于智能家居技术领域。
背景技术
一种智能型住宅系统就是智能家居安防系统。其主要是依靠安全控制技术、网络通信控制技术、自动控制技术以及计算机技术等各种先进技术，以住宅为单元，通过对各住宅用户的个性需求进行融合，形成以住户为主体，高效集成与住宅生活密切相关的设备，进而提升智能家居化，提高住宅用户的生活质量，就是智能家居安防系统平台的最终目标，但现有的智能家居安防控制系统存在不易开发、安防不到位、安防报警不及时。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种智能安防家居控制系统，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种智能安防家居控制系统，包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，传感器模块包括烟雾传感器、噪音传感器、碰撞传感器、光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关，传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，微控制器模块通过WiFi模块连接到路由器，路由器连接到OneNET物联网云端服务器，用户终端通过网络模块连接到OneNET物联网云端服务器，光照强度传感器、人体红外热释电传感器均通过信号调理电路连接到微控制器模块。
优选的，上述微控制器还连接有摄像头，摄像头安装在门口处。
优选的，上述微控制器还连接有GSM模块和GPS模块，GSM模块用于自动拨打火警电话或报警电话并发送定位地址。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明通过家居传感器和安防传感器同时采集室内环境信息，微控制器模块接收环境信息通过无线模块上传到OneNET物联网云服务器上，用户终端通过网络模块进行实时访问，并自动下发危险信息到用户终端，用户终端远程进行家居控制以及报警提醒，实现全球异地远程控制室外与室内和远程安防提醒，采用开放式的OneNET作为服务平台，降低开发难度，节约开发成本，缩短开发周期，采用摄像头，实时监测室内情况和门口人员情况，提高安防安全性，设置GSM模块和GPS模块，自动拨打火警电话或报警电话并发送定位地址信息，提高报警及时性，降低损失。
附图说明
图1是本发明的控制原理结构图；
图2是单片机最小系统图；
图3是WiFi-ESP8266的原理图；
图4是温湿度测量电路图；
图5是继电器设计电路图；
图6是输出5V电源电路图；
图7是输出3.3V电源电路图；
图8是数据采集单元流程图；
图9是执行器控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图9所示，一种智能安防家居控制系统，包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，传感器模块包括烟雾传感器、噪音传感器、碰撞传感器、光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关，传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，微控制器模块通过WiFi模块连接到路由器，路由器连接到OneNET物联网云端服务器，用户终端通过网络模块连接到OneNET物联网云端服务器，光照强度传感器、人体红外热释电传感器均通过信号调理电路连接到微控制器模块。
优选的，上述微控制器还连接有摄像头，摄像头安装在门口处。
优选的，上述微控制器还连接有GSM模块和GPS模块，GSM模块用于自动拨打火警电话或报警电话并发送定位地址。
本发明所采用的是多传感器融合，控制器以51单片机为核心，对光照强度、湿度、温度等住宅环境进行采集，可对是否有人非法入侵，通过人体热释电红外传感器监测，蜂鸣器在有人闯入时，就会自动报警，发出声光。另外，可将路由器热点通过WIFI无线模块进行连接，在物联网OneNET云服务器中，可通过路由器的中转上传数据，当数据被服务器接收后，为了对智能家居的继电器开关、LED灯光照明进行控制，对环境温湿度监测，用户可通过电脑PC网页端或手机APP软件客户端来等方式来实现，其可在云端显示安防报警提示，支持室外以及室内局域网异地远程控制。图1所示为系统方案设计框图。
云服务器的选择：近年来最火爆的物联网平台就是OneNET云平台。它属于PaaS物联网开放平台，是中移物联网有限公司精心打造的，其优点包括开发成本低、稳定性强以及周期短等。除此之外，该平台可实现设备下线、修改、鉴权、激活、创建等整个生命周期的管理，可提供丰富的开发工具和多种多样的API。同时，还可以准确及详尽地归档获取时间序列化的数据，并有效解决了设备控制命令下行和实时通知消息推送，以及实时传输和路由等问题。此外它不仅支持Modbus、MQTT和其他访问协议，还提供了通用的Socket接口和RESTfulAPI接口。因此，云服务平台最好的选择就是OneNET。
微控制器模块：STC15W4K56S4为微控制器所采用的芯片，在RAM数据存储器中，STC15W4K56S4芯片具有较大的大容量，可容纳4096字节，可当作1路ADC使用，作掉电检测，并支持比较内部参考电压与CMP、外部管脚CMP+与CMP-之间，可引发中断。除此之外，它的高速异步串行通讯口具有四个，对于各种传感器的执行器模块功能、蜂鸣器声光报警模块、无线传输功能以及数据采集功能的实现，SPI高速同步串行通讯口可以对其进行很好的满足。图2所示为STC15W4K56S4最小系统原理电路设计。
WiFi通信模块：采用了ESP8266芯片无线连接设计为WIFI通信模块，也就是在混合模式通信时，采用了ESP8266的AP+Station。其可以在其他主机上作为从机运行，也可以进行独立运行。ESP8266支持简洁高效的AT指令，体积相对娇小，性能较为稳定，提供基站(AP+STA)+接入点和基站(STA)、接入点(AP)三种共存模式。在连接到ESP8266的安卓终端时，作为一个Station，可以进行无线控制，通过异步收发器(UART)连接到设备上。STC15W4K56S4和ESP8266之间的通信主要是通过STC15W4K56S4上的P0.0与端口TXD，STC15W4K56S4上的P0.1与ESP8266端口RXD之间的数据交换来完成。其中RXD和TXD都属于串行数据端口，只是前者属于串行数据接收端口，后者属于串行数据发送端口。图3所示为其工作原理图。
传感器模块：实现家庭安防监控及家庭环境监测等两个方面监控，就是智能家居系统的主要任务。家庭环境监控在对家庭进行检测时，主要通过光照强度、温湿度等多种传感器来实现，用家电开关控制继电器与LED灯光照明，而安全监控则在监测过程中由HC-SR501人体红外热释电来实现，然后将监测及监控数据通过网络传输至用户安卓终端。本文以温湿度传感器为例，一种单线数字输出全量程校准的复合传感器就是DHT11数字温湿度传感器。这款传感器测量精度为±1.0℃，温度测量范围为0～50℃，测量精度为±5.0%ＲH，湿度测量范围为20%～90%ＲH[6]。图4所示为电路图。
执行器模块：该模块功能为控制家用电器，主要采用的是单向电磁继电器，图5所示为设计电路。
电源模块：主要由两部分组成了电源模块：一部分3.3V直流稳压源，将5V电压通过一个LM1117三端集成稳压器及外围电路的协调作用，在给WiFi通信模块供电时，转换为3.3V电压。另一部分5V直流稳压源，在给各传感器与主控芯片进行供给时，可直接用充电宝进行。详情如图6和图7所示
数据采集单元程序：首先开始对WiFi模块、定时器以及端口进行初始化；其次对光照采集、红外信号采集以及数温湿度采集，在OneNet平台中通过WiFi模块进行传输数据；最后在PC网页或手机APP终端实时显示数据。图8所示为数据采集单元流程图。
除上述数据采集单元程序外，设计软件还包括执行器控制程序：首先开始对WiFi模块、定时器以及端口进行初始化；其次OneNet平台中的数据，通过WiFi模块进行接收，之后扫描按键；最后对相应继电器的动作，根据逻辑判断结果进行控制。图9所示为执行器控制流程图。
在完成ESP8266的AT指令交互时，主要通过ESP826与STC15W4K56S4，基于WiFi模块ESP8266与最小系统STC15W4K56S4建立UART通信。最小系统STC15W4K56S4控制WiFi模块ESP8266时，主要通过AT指令集来实现，在WAN连接无线接入节点，与云平台服务器OneNET建立TCP连接，对控制命令从云平台进行解析与接收，并使用EDP协议上传数据包。
增强型设备协议就是EDP，全称为Enhanced Device Protocol，其根据物联网的特性，由OneNET平台定制，一种完全开放的基于TCP的协议。在能源、物流、交通运输以及家庭等行业中已经对其进行广泛应用。
断开连接、控制命令、数据传输、心跳命令、设备认证以及请求连接等部分为EDP协议的主要部分。首先，最小系统会将连接申请送达到服务器上，在收到服务器响应后，会将认证密钥以及设备ID等认证信息进行发送，设备在云服务器和智能家居连接后，可在短时间内从服务器接收控制命令或将数据传输到服务器上；若在短时间内设备未与服务器更新数据，就会将验证密钥及设备ID等验证信息进行发送，以此来保持设备在线，维持连接。
EDP协议在该系统中的应用，对于物联网满足的同时，还可以大幅度缩短开发周期，对接收功能、控制命令的发送以及传感器数据的更新进行实现。EDP协议与HTTP协议相比，有较强的优势在设备运行负荷和设备控制效率方面。代码直观且易于理解就是HTTP协议的优点，但是较高的设备硬件要求，是其代码操作的基本条件，这更适合于开发移动设备或计算机设备的应用程序，但是实现HTTP协议在微控制器平台上，设备过载的情况会比较容易出现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.一种智能安防家居控制系统，其特征在于：包括传感器模块、微控制器模块、被控终端、OneNET物联网云端服务器和用户终端，传感器模块包括烟雾传感器、噪音传感器、碰撞传感器、光照强度传感器、人体红外热释电传感器和温湿度传感器，被控终端包括LED灯、蜂鸣器和家用电器的继电器开关，传感器模块和被控终端连接到微控制器模块，微控制器模块通过WiFi模块连接到路由器，路由器连接到OneNET物联网云端服务器，用户终端通过网络模块连接到OneNET物联网云端服务器，光照强度传感器、人体红外热释电传感器均通过信号调理电路连接到微控制器模块。
2.根据权利要求1所述的一种智能安防家居控制系统，其特征在于：微控制器还连接有摄像头，摄像头安装在门口处。
3.根据权利要求1所述的一种智能安防家居控制系统，其特征在于：微控制器还连接有GSM模块和GPS模块，GSM模块用于自动拨打火警电话或报警电话并发送定位地址。
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