CN110531628A - 基于物联网的全自动智能家居管理控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，包括：环境感知模块、安防模块、控制模块、视频监控模块、智能网关模块、智能监控平台。利用各种传感器测量各种家庭环境关键参数，结合嵌入式数据库存储技术将历史数据统一保存管理；通过智能网关，远程监视各类传感器的状态实现智能控制与无人值守；智能监控平台可根据环境传感器参数自动控制家电运行状态，并提供报警功能。该系统和传统智能家居控制系统相比，既可远程监测数据，又提供了全自动控制及联动设计，可实现智能控制与无人值守，且覆盖面广，具有监测、安防多种功能，拓展性强。
Description
技术领域
本发明属于智能测控领域，特别涉及一种基于物联网的全自动智能家居管理控制系统。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高,越来越多的家庭对所居住的环境提出了更高的要求。传统的智能家居因受当时的技术限制,存在着安装操作复杂、智能化程度不高、可扩展性差、系统成本高和后期维护困难等诸多问题,这些问题削弱了消费者使用智能家居的热情。
针对智能家居，当下有很多相关的技术研究，如中国专利201711059331.2公布了一种了智能家居控制系统，包括控制模块、存储模块、信息处理模块、移动终端、智能网关和环境监测无线传感器网络，能够实现对家居情况的实时了解和远程控制，但该系统仅能监测远程数据，未提供全自动控制及联动设计，有一定的局限性；中国专利201410781566.2公开了一种智能家居系统，包括：移动终端，用于获取或生成控制指令；服务器，与所述移动终端通过无线网络连接，用于将移动终端发出的控制指令或服务器内置的控制指令发送至无线转发终端；无线转发终端，通过无线网络接收服务器发送的控制指令，识别接收到的控制指令并依据所述控制指令控制对应的家居设备执行相应的控制动作。该系统通过无线网络通信的方式取代了管线传输信息，避免了复杂的管道布线，节省了耗材成本和人工成本，但仅设计了数据通信链路，并未涉及底层装置开发以及传感终端接口设计，不具有通用性。
综上述，当前的主流智能家居系统主要存在以下缺陷：1)模式功能单一，各模块之间不存在联动功能，不能满足多种场景需求；2)各模块启动后处于长期工作状态，功耗较大；3)本地终端较为依赖，控制功能只能依靠家庭内部终端；
因此，研究一种具有联动功能的全自动智能家居管理控制系统，产品与产品之间能够实现多种场景模式，满足用户的各种不同的需求具有着良好的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，该系统既能利用各种传感器测量家居环境参数，又能利用自动控制理论和反馈控制理论实现室内亮度补偿、智能门控、智能家电控制，适用于不同室内场景的需求。
实现本发明的技术解决方案为：一种基于物联网的全自动智能家居控制系统，包括环境感知模块、安防模块、控制模块、视频监控模块、智能网关模块、智能监控平台；
所述环境感知模块，包括温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器，用于监测家居室内外环境信息，并将环境信息传输至控制模块；
所述安防模块，包括水浸传感器、燃气传感器、烟雾传感器、红外传感器，用于居室安防自动监测，并将安防信息传输至控制模块；
所述控制模块，包括基于ARM的主控底板、无线Zigbee继电器单元、232转Zigbee模块、红外遥控模块，用于接收并处理各模块传来的数据，发出控制指令至电视、空调、电动窗帘、电磁门锁，并将数据上传至智能监控平台；
所述视频监控模块，包括监控探头，用于视频监测居室内安全状况，并通过智能网关模块将视频信息传输至控制模块；
所述智能网关模块，包括封装在模具内的Cortex-M3主板，主板上集成的ZigBee无线路由器通信模块，用于接收传感器采样信息并向被控对象发送控制命令；此外，主板还集成Wi-Fi模块、GSM网络模块，用于无线连接智能监控平台，以降低以太网布线的复杂度，实现信息的远程可靠传输；
所述智能监控平台，包括客户端软件和串口转ZigBee模块，用于设置系统工作模式、查看历史信息、设置用户信息、查看环境参数、家电控制、视频采集。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：1)既可远程监测数据，又提供了全自动控制及联动设计，可实现智能控制与无人值守；2)覆盖面广，具有监测、安防多种功能，拓展性强，传感器通过Zigbee，理论节点数量可达几百个；3)可适用于不同室内场景的管理需求，在普通住宅、酒店、大楼建筑、别墅、商场建筑等中大型建筑范围和节能事业中具有广阔的应用前景。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明基于物联网的全自动智能家居管理控制系统的结构图。
图2为本发明基于物联网的全自动智能家居管理控制系统的环境感知模块工作示意图。
图3为本发明基于物联网的全自动智能家居管理控制系统的安防模块工作示意图。
图4为本发明基于物联网的全自动智能家居管理控制系统工作模式示意图。
具体实施方式
结合图1，本发明基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，包括环境感知模块、安防模块、控制模块、视频监控模块、智能网关模块、智能监控平台；
环境感知模块，包括温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器，用于监测家居室内外环境信息，并将环境信息传输至控制模块；
结合图2，环境感知模块感知家居环境，环境参数传输给控制模块，控制模块对环境参数进行处理分析，转换成对应的环境信息传递给用户及其他模块，实现智能家居系统对室内外环境的实时监测，是智能系统的信息来源和智能操作的基础。室内亮度调节的实现，通过光照传感器的感知，将亮度信号传输给控制模块，在控制模块的基于ARM的主控底板中调用判断程序，判断当前环境亮度是否在适宜范围内，当不在合适的范围内则综合当前天气条件，若能调节到合适范围内则通过调节窗帘来增加或降低室内亮度；若打开窗帘，仍无法达到预计亮度，则增加室内灯光补偿。室内温度调节的实现，则控制模块根据当前温湿度的监测数据控制空调工作模式及温度设定。
安防模块，包括水浸传感器、燃气传感器、烟雾传感器、红外传感器，用于居室安防自动监测，并将安防信息传输至控制模块；
结合图3，安防模块能够监测电磁门锁、电动窗帘等是否关闭、是否有有害气体泄露等涉及居家安全的信息，控制模块接收各安防传感器实时信息。安防传感器在险情下将通过智能网关模块发送对应报警信号给控制模块。控制模块通过GSM网络模块向用户发出提醒信号，并打开报警器。同时，用户可从终端查看各安防传感器及门锁状态，下发控制指令。控制模块接收到控制指令后，可控制大功率电机用于电磁门锁、电动窗帘的开合。
控制模块，包括基于ARM的主控底板、无线Zigbee继电器单元、232转Zigbee模块、红外遥控模块，用于接收并处理各模块传来的数据，发出控制指令至家电，并将数据上传至智能监控平台；
视频监控模块，包括监控探头，用于视频监测居室内安全状况，并通过智能网关模块将视频信息传输至控制模块；
智能网关模块，包括封装在模具内的Cortex-M3主板，主板上集成的ZigBee无线路由器通信模块，用于接收传感器采样信息并向被控对象发送控制命令；此外，主板还集成Wi-Fi模块、GSM网络模块，用于无线连接智能监控平台，以降低以太网布线的复杂度，实现信息的远程可靠传输；
智能监控平台，包括客户端软件和串口转ZigBee模块，用于设置系统工作模式、查看历史信息、设置用户信息、查看环境参数、家电控制、视频采集。
进一步地，环境感知模块输出的信息、安防模块输出的信息均符合RS485即Modbus协议。
进一步地，环境感知模块输出的信息通过第一485转Zigbee模块传输至控制模块。
进一步地，安防模块输出的信息通过第二485转Zigbee模块传输至控制模块。
进一步地，控制模块中的基于ARM的主控底板与232转Zigbee模块、红外遥控模块、智能网关模块中的GSM网络模块均相连，无线Zigbee继电器单元与安防模块中的第二485转Zigbee模块相连。
进一步地，红外遥控模块通过学习遥控器的编码的方式代替多个遥控器对家电进行控制。
进一步地，视频监控模块通过智能网关模块中的Wi-Fi模块将视频信息无线发送至智能监控平台。
进一步地，结合图4，系统工作模式包括睡眠模式、安防模式、离家模式；
睡眠模式下，灯光降到适合睡眠的强度，通过无线Zigbee继电器单元关闭电动窗帘，同时根据环境感知模块采集的室内环境温度控制红外遥控模块开启空调并适当调节温度，安防模块进入工作状态以保证用户睡眠安全；
安防模式下，系统水浸传感器、烟雾传感器、燃气传感器对居室漏水、火情、煤气泄漏进行24小时实时监测，所有监测数据实时显示在智能监控平台，根据预置的联动关系和设置异常气体浓度上下限，自动控制警笛报警，控制加湿器、窗帘打开，智能调节居室环境；
离家模式下，控制模块通过红外遥控模块将电视、空调等家电关闭，安防模块将自动启动，视频监控模块将传送实时画面至用户终端，一旦出现危险情况或非法入侵，智能家居控制系统就会通过预置的联动关系，自动控制警笛报警并发送报警短信。
本发明既可远程监测数据，又提供了全自动控制及联动设计，可实现智能控制与无人值守；且覆盖面广，具有监测、安防多种功能，拓展性强，传感器通过Zigbee，理论节点数量可达几百个。可适用于不同室内场景的管理需求，在普通住宅、酒店、大楼建筑、别墅、商场建筑等中大型建筑范围和节能事业中具有广阔的应用前景。
Claims (8)
1.一种基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，包括环境感知模块、安防模块、控制模块、视频监控模块、智能网关模块、智能监控平台；
所述环境感知模块，包括温湿度传感器、光照传感器、雨滴传感器，用于监测家居室内外环境信息，并将环境信息传输至控制模块；
所述安防模块，包括水浸传感器、燃气传感器、烟雾传感器、红外传感器，用于居室安防自动监测，并将安防信息传输至控制模块；
所述控制模块，包括基于ARM的主控底板、无线Zigbee继电器单元、232转Zigbee模块、红外遥控模块，用于接收并处理各模块传来的数据，发出控制指令至电视、空调、电动窗帘、电磁门锁，并将数据上传至智能监控平台；
所述视频监控模块，包括监控探头，用于视频监测居室内安全状况，并通过智能网关模块将视频信息传输至控制模块；
所述智能网关模块，包括封装在模具内的Cortex-M3主板，主板上集成的ZigBee无线路由器通信模块，用于接收传感器采样信息并向被控对象发送控制命令；此外，主板还集成Wi-Fi模块、GSM网络模块，用于无线连接智能监控平台，以降低以太网布线的复杂度，实现信息的远程可靠传输；
所述智能监控平台，包括客户端软件和串口转ZigBee模块，用于设置系统工作模式、查看历史信息、设置用户信息、查看环境参数、家电控制、视频采集。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述环境感知模块输出的信息、安防模块输出的信息均符合RS485即Modbus协议。
3.根据权利要求1或2所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述环境感知模块输出的信息通过第一485转Zigbee模块传输至控制模块。
4.根据权利要求1或2所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述安防模块输出的信息通过第二485转Zigbee模块传输至控制模块。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述控制模块中的基于ARM的主控底板与232转Zigbee模块、红外遥控模块、智能网关模块中的GSM网络模块均相连，无线Zigbee继电器单元与安防模块中的第二485转Zigbee模块相连。
6.根据权利要求1所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述红外遥控模块通过学习遥控器的编码的方式代替多个遥控器对家电进行控制。
7.根据权利要求1所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述视频监控模块通过智能网关模块中的Wi-Fi模块将视频信息无线发送至智能监控平台。
8.根据权利要求1所述的基于物联网的全自动智能家居管理控制系统，其特征在于，所述系统工作模式包括睡眠模式、安防模式、离家模式；
睡眠模式下，灯光降到适合睡眠的强度，通过无线Zigbee继电器单元关闭电动窗帘，同时根据环境感知模块采集的室内环境温度控制红外遥控模块开启空调并适当调节温度，安防模块进入工作状态以保证用户睡眠安全；
安防模式下，系统水浸传感器、烟雾传感器、燃气传感器对居室漏水、火情、煤气泄漏进行24小时实时监测，所有监测数据实时显示在智能监控平台，根据预置的联动关系和设置异常气体浓度上下限，自动控制警笛报警，控制加湿器、窗帘打开，智能调节居室环境；
离家模式下，控制模块通过红外遥控模块将电视、空调关闭，安防模块将自动启动，视频监控模块将传送实时画面至用户终端，一旦出现危险情况或非法入侵，智能家居控制系统就会通过预置的联动关系，自动控制警笛报警并发送报警短信。
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