CN201828825U - 基于物联网的家庭安防远程监控系统 - Google Patents

基于物联网的家庭安防远程监控系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开基于物联网的家庭安防和远程监控系统,系统包括主控模块、图像采集模块、无线通信模块和传感器模块组成,控模块通过USB接口与图像采集模块相连,主控模块通过RS232接口与无线通信模块相连,无线通信模块通过Zigbee无线网络与传感器模块相连,主控模块通过音频接口与外置扬声器相连,主控模块通过RJ45网口连接到Internet。监控过程中传感器模块采集到突发的环境参数时,图像采集模块开始采集家庭实时图像,然后主控模块将图像发送到户主手机,户主确认是否有意外发生,然后在远程做出相应处理。本实用新型具有安装方便、成本低、人性化、操作方便、安全性高、有效安防等特点。

Description

基于物联网的家庭安防远程监控系统技术领域
[0001] 本实用新型涉及物联网领域,具体是涉及一种基于物联网的家庭安防远程监控系 统。背景技术
[0002] 近年来,随着人们生活水平不断提高,人们对家庭财产安全越来越重视。而传统的 机械式家居防卫系统存在很多隐患,传统的防盗门窗在整体美观、应急逃生等方面存在的 不足和隐患,难以满足人们对更高生活品质的追求。
[0003] 目前在一些高档小区也存在报警系统,但因价格昂贵不能被广大消费者所接受, 这也限制了它的推广。该报警系统需要将用户和公安部门联网,当用户家里出现警情会拨 号到公安部门,并通过已经建立的数据库及时调出用户详细信息。此类产品成本相对较高, 一般用户难以接受。实用新型内容
[0004] 针对现有家庭安防监控系统存在的问题,本实用新型提供了基于物联网的家庭安 防远程监控系统。本实用新型具有安装方便、成本低、人性化、操作方便、安全性高、有效安 防等特点,具体技术方案如下。
[0005] 基于物联网的家庭安防和远程监控系统,包括用于对家庭环境参数进行分析处理 的主控模块、用于采集家庭实时图像的图像采集模块、用于数据传输及向用户报警的无线 通信模块和用于采集环境参数的传感器模块;主控模块通过USB接口与图像采集模块相 连,主控模块通过RS232接口与无线通信模块相连,无线通信模块通过Zigbee无线网络与 传感器模块相连,主控模块通过音频接口与外置扬声器相连,主控模块通过RJ45网口连接 到 Internet。
[0006] 上述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,无线通信模块包括Zigbee模块 和GSM/GPRS模块,Zigbee模块用于主控模块与传感器模块进行通信,GSM/GPRS模块用于向 用户报警;所述图像采集模块包括USB摄像头;所述传感器模块包括Zigbee模块、MCU和多 个传感器,多个传感器与MCU得信号输入端连接,MCU的信号输出端与Zigbee模块连接。
[0007] 上述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,所述传感器包括红外人体感应 器、烟雾报警器、煤气传感器、温度传感器和门禁传感器;MCU控制传感器采集环境参数和 控制Zigbee模块向主控模块传送环境参数。
[0008] 上述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,所述的主控模块包括有USB接 口、RS232接口、RJ45网口和音频接口 ;音频接口用于播放音乐和报警信号,没人在家定时 播放录音,制造家里有人的假象,达到主动安防的效果,家庭发生意外时播放报警音频发出报警信号。
[0009] 上述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,所述主控模块中移植有一个Web 服务器,录音、报警音频和家庭实时图像文件上传到该服务器,用户能远程登录Web服务器进入安防监控系统的用户操作界面,通过界面用户控制摄像头进行拍照、浏览家庭实时图 像、控制主控模块播放音乐和发出报警信号。
[0010] 基于物联网的家庭安防和远程监控系统的监控方法,系统启动时,MCU通过 Zigbee模块发送各种传感器的注册码给主控模块进行注册,所述方法包括如下步骤: [0011 ] (1)传感器模块采集各种环境参数,主控模块对环境参数进行分析处理,所述环境 参数包括温度、烟雾浓度、煤气浓度和非法入侵信号参数;
[0012] (2)如果发现有意外情况发生,主控模块控制摄像头进行拍照,采集家庭实时图 像,然后主控模块对图像数据进行压缩处理;
[0013] (3)主控模块控制无线通信模块中的GSM/GPRS模块给户主报警,报警方式包括短 信电话报警和彩信报警。
[0014] 上述所述的方法中,所述短信电话报警方式包括:GSM/GPRS模块向户主发送短信 和打电话,短信描述意外情况,电话提醒用户,用户远程登录主控模块中的Web服务器,通 过网页形式浏览家庭实况图像,确认是否有意外发生;所述彩信报警方式包括:GSM/GPRS 模块直接向户主发送彩信,彩信的内容包括文字和图像两部分,文字描述意外情况,图像是 家庭实况图像。
[0015] 上述所述的方法中,所述报警方式中的短信电话报警具体包括如下步骤:
[0016] (1)传感器模块检测到突发事件发生时,MCU将突发事件通过Zigbee模块发送给 主控模块,直到收到主控模块的确认信息,否则重新发送;
[0017] (2)主控模块收到突发事件信息时,分析是否是是突发事件发生,如果是,就触发 摄像头拍照,并将图片进行压缩,然后控制GSM/GPRS模块发短信给户主,告诉突发事件实 况,并且打电话提醒户主,如果没收到户主的回复确认信息,就继续报警直到收到回复确认 为止;
[0018] (3)户主收到报警短信时,回复收到确认信息,然后远程电脑登录所述Web服务 器,网页浏览突发事件图像,判断是否发生突发事件,如果不是,解除报警;如果是非法入 侵,向小区管理员和公安机关报警;如果是火灾、煤气泄露意外事件,户主控制监控系统现 场发出报警信号,提示值班人员发生报警的区域部位。
[0019] 上述所述的方法,所述报警方式中的彩信报警具体包括如下步骤:
[0020] (1)传感器模块检测到突发事件发生时,MCU将突发事件通过Zigbee模块发送给 主控模块,直到收到主控模块的确认信息,否则重新发送;
[0021] (2)主控模块收到突发事件信息时,分析是否是是突发事件发生,如果是,就触发 摄像头拍照,并将图片进行压缩并打包,然后控制GSM/GPRS模块发彩信给户主,彩信的文 字部分告知突发事件实况,图像是突发事件的图像,如果没收到户主的回复确认信息,就继 续彩信报警,直到收到回复确认为止;
[0022] (3)户主收到报警短信时,回复收到确认信息,然后查看彩信内容,判断是否发生 突发事件,如果不是解除报警;如果是非法入侵,向小区管理员和公安机关报警;如果是火 灾、煤气泄露意外事件,户主控制监控系统现场发出报警信号。
[0023] 上述的方法中,其特征在于没人在家时,户主能设置安防终端每隔半小时自动播 放一段音乐,制造家里有人的假象;户主还能远程登录Web服务器,控制主控模块播放音 乐,达到主动安防效果。[0024] 本实用新型所述的基于物联网的家庭安防远程监控系统,采用突发事件自动报 警,进一步人为确定突发事件的真假,保证安防系统报警命令的高效性和可靠性。本实用新 型所述的基于物联网的家庭安防远程监控系统,不仅适用于普通家庭、别墅、有多套房的业 主、智能小区,还适用于商铺、连锁店等场所。
[0025] 与现有技术相比,本实用新型具有如下优点和有益效果:
[0026] (1)安全可靠:传输确认、出错重传和硬件CRC较检,确保在可传输距离范围内无 线传输的数据安全性;系统启动时,MCU通过Zigbee模块发送各种传感器的注册码给主控 模块进行注册,这增加了通信的有效性。
[0027] (2)安防高效性:采用多种传感器进行家庭安防检测,发生意外时,安防系统自动 向用户报警,体现了系统的高效性;采用多种报警方式,增加报警有效性,人为分析确认报 警事件的真实性,进一步提高系统的安全性。
[0028] (3)主动安防:安防监控系统定时自动播放音乐,户主也可以远程登录
[0029] Web服务器控制播放音乐,制造家里有人的假象,主动防御非法入侵,提高安全性。
[0030] (4)安防高速性:发生意外时,户主远程登录Web服务器控制安防系统
[0031] 现场发出报警信号,提示小区值班人员发生报警的区域部位,让值班人员可以高 速锁定发生意外区域。
[0032] (5)安装和使用方便:在不改变家庭内部构造的基础直接安装各种传感器,主控 模块与其它模块布线连接简单;远程登录Web服务器的安防监控系统具有人性化的操作界 面,用户使用方便。
[0033] (6)报警简便:无论户主身处何处,只要开着手机,就能接受安防系统的报警,户 主然后可以通过手机登录Web服务器的安防监控系统进行监控。附图说明
[0034] 图1是本实用新型中家庭安防远程监控系统网络连接图。
[0035] 图2是本实用新型中的主控模块初始化流程图。
[0036] 图3是本实用新型中的传感器模块初始化流程图。
[0037] 图4是本实用新型中的安防系统短信电话报警流程图。
[0038] 图5是本实用新型中的安防系统彩信报警流程图。具体实施方式
[0039] 本实施方式中主控模块采用ARM9微处理器S3C2410A,64MB的SDRAM内存、64MB的 NAND flash,具有多种接口,包括RS232C标准接口、USB接口、以太网接口、音频接口、GPRS 无线通信接口及基于Zigbee协议无线通信接口。其软件采用免费的Linux嵌入式操作系 统,运行摄像头拍照和图像压缩、无线模块通信、音频播放、Web服务器等程序。图像采集模 块是由两个USB摄像头组成,用于采集家庭实况图像。无线通信模块是由GSM/GPRS模块和 Zigbee无线模块组成,GSM/GPRS模块用于给户主打电话、发短信和彩信进行报警;Zigbee 无线模块用于与传感器模块进行通信,获取传感器实时参数。传感器模块是包括Zigbee模 块、MCU和五种传感器;五种传感器分别是红外人体感应器、烟雾报警器、煤气传感器、温度 传感器、门禁传感器;MCU控制传感器采集环境参数和控制Zigbee模块向主控模块传送环境参数。
[0040] 所述的基于物联网的家庭安防远程监控系统的监控方法,包括如下步骤:
[0041] (1)传感器模块中的传感器采集到有突发事件时,MCU单元控制Zigbee无线模块 B将突发事件通过Zigbee无线网络告知发送给无线通信模块中的Zigbee模块A。
[0042] (2) Zigbee模块A将突发事件交与主控模块分析处理,若分析确认存在突发事件 时,主控模块触发摄像头进行拍照,并将拍照图片进行压缩处理。
[0043] (3)主控模块将音乐、报警音频和家庭实时图片等媒体上传到Web服务器。
[0044] (4)无线通信模块中GSM/GPRS模块给户主报警,报警有两种方式,户主可以根据 具体情况选择一种报警方式。
[0045] 报警方式一:主控模块将突发事件的分析结果采用GSM/GPRS模块以短信形式发 送给户主,同时打户主电话进行提醒户主,户主回复短信确认,否则GSM/GPRS模块每隔一 分钟重新报警,直到收到户主确认短信。然后户主通过远程电脑或者手机登录Web服务器, 查看家庭实时照片,并确认是否存在突发事件。
[0046] 报警方式二 :主控模块采用GSM/GPRS模块以彩信形式给户主报警,彩信的文字内 容是对突发事件的描述,彩信的图片内容是家庭实时照片。同样,户主也需要回复短信确 认,否则GSM/GPRS模块每隔一分钟重新彩信报警,直到收到户主确认短信。然后户主根据 彩信内容确认是否有突发事件发生。
[0047] (¾户主确认有突发事件发生时,根据突发事件的性质作相应策略。遇到非法入侵 时,户主可以向小区管理员和公安局报警;遇到火灾、煤气泄露等灾害时,户主登录Web服 务器,控制安防系统现场发出报警信号,提示值班人员发生报警的区域部位。
[0048] (6)本实用新型所述的安防监控方法,除了上述所述的被动安防报警外,还有主动 防御非法入侵。户主离家时,可设置安防监控系统定时自动播放音乐,在远程,户主也可登 录Web服务器控制播放音乐,制造家里有人的假象,在一定程度上阻止非法入侵。
[0049] 下面再结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0050] 如图1,基于物联网的家庭安防远程监控系统,其包括四个模块:主控模块、图像 采集模块、无线通信模块和传感器模块。
[0051] (1)主控模块11 :接收并分析处理图像采集模块和无线通信模块发过来的数据, 控制图像采集模块12、无线通信模块110、外置扬声器19正常运作,负责网络的连接。
[0052] (2)图像采集模块12 :用于监控重要区域,可安装于室内(比如保险箱位置、厨 房)或大门口,用于采集家庭实时照片。
[0053] C3)Zigbee模块A 13 :接收传感器模块111上传的突发事件信息,然后经过RS232 串口交给主控模块11分析处理。
[0054] (4) GSM/GPRS模块14 :通过串口与主控模块11相连,利用AT指令控制,用于与户 主手机无线通信,电话、短信和彩信等。
[0055] (5)Zigbee模块B 15 :用于向主控模块11上传传感器突发事件信息。
[0056] (6) Zigbee无线网络16 :无线通信模块110与传感器模块111通过Zigbee网络进 行通信。
[0057] (7)GSM网络17 :无线通信模块110中的GSM/GPRS模块14通过GSM网络17与户主手机进行通信。[0058] (8)远程电脑18 :通过hternet远程登录Web服务器112进行安防监控。
[0059] (9)外置扬声器19 :发生突发事件时,用于现场发出报警信号。
[0060] 对于主控模块启动初始化,请参考图2,为本实用新型中主控模块初始化流程图。
[0061] 主控模块初始化流程主要包括以下步骤:
[0062] (1)开始启动21 :系统通电启动,有相应的指示灯加以指示。
[0063] (2)系统启动22 :系统采用的嵌入式Linux,通电后系统自动启动。
[0064] (3)加载硬件驱动23 :系统启动会自动加载硬件接口驱动,如RS232、USB、网口、音 频接口等,方便外设的正常使用。
[0065] (4)初始化USB摄像头M :加载USB摄像头驱动,并且初始化。
[0066] (5)初始化GSM/GPRS模块25 :主控模块11利用AT指令设置GSM/GPRS模块14初 始化,14接收到短信都以text形式输出到串口。
[0067] (6)初始化Wfeb Server 26 :加载Web服务器,用户可以远程登录Web服务器的安 防监控系统的用户操作界面,通过界面用户可以控制摄像头进行拍照、浏览家庭实时图像、 控制主控模块播放音乐和发出报警信号等。
[0068] (7)初始化Zigbee模块27 :初始化Zigbee模块A 13。
[0069] (8)设定主动安防模式观:检查户主离家时是否设定主动安防模式,如果设定了, 主控模块每半个小时会自动播放一段音乐,制造家里有人的假象,阻止非法入侵。
[0070] 对于传感器模块启动初始化,请参考图3,为本实用新型中传感器模块初始化流程 图。
[0071] 传感器模块初始化流程主要包括以下步骤:
[0072] (1)开始启动31 :系统通电启动,有相应的指示灯加以指示。
[0073] (2)MCU初始化32 =MCU负责采集传感器参数和控制Zigbee模块进行通信。
[0074] (3)传感器初始化33、34、35、36、37 :包括温度传感器、煤气传感器、烟雾报警器、 门禁传感器、红外人体感应器的初始化。
[0075] (4)初始化Zigbee模块38 =Zigbee模块B 13初始化。
[0076] (5)Zigbee模块给主控模块进行注册39 :传感器模块给主控模块进行注册,不同 的传感器会有不同的注册码。注册成功后主控模块会回复一个确认信息,如果传感器模块 没收到确认信息,重新注册,直到成功为止。
[0077] 参考图4,为本实用新型中安防系统短信电话报警流程图。流程图步骤如下:
[0078] (1)传感器模块检测到突发事件41发生时,MCU将突发事件通过Zigbee模块发送 给主控模块42,直到收到主控模块的确认信息43,否则重新发送。
[0079] (2)主控模块收到突发事件信息44时,分析是否是是突发事件发生45,如果是,就 触发摄像头拍照46,并将图片进行压缩47,然后控制GSM/GPRS模块发短信给户主48,告诉 突发事件实况,并且打电话提醒户主49,如果没收到户主的回复确认信息,就继续报警直到 收到回复确认为止410。
[0080] (3)户主收到报警短信时411,回复收到确认信息412,然后远程电脑登录安防远 程监控系统413,网页浏览突发事件图像414,判断是否发生突发事件415,如果不是解除报 警416 ;如果是非法入侵,向小区管理员和公安机关报警417 ;如果是火灾、煤气泄露等意外 事件,户主控制监控系统现场发出报警信号418。[0081] 对于安防系统彩信报警流程图,请参考图5,为本实用新型中安防系统彩信报警流 程图。流程图步骤如下:
[0082] (1)传感器模块检测到突发事件51发生时,MCU将突发事件通过Zigbee模块发送 给主控模块52,直到收到主控模块的确认信息53,否则重新发送。
[0083] (2)主控模块收到突发事件信息M时,分析是否是是突发事件发生55,如果是,就 触发摄像头拍照56,并将图片进行压缩并打包57,然后控制GSM/GPRS模块发彩信信给户主 58,彩信的文字部分告知突发事件实况,图像是突发事件的图像,如果没收到户主的回复确 认信息,就继续彩信报警,直到收到回复确认为止59。
[0084] (3)户主收到报警短信时510,回复收到确认信息511,然后查看彩信内容512, 判断是否发生突发事件513,如果不是解除报警514 ;如果是非法入侵,向小区管理员和公 安机关报警515 ;如果是火灾、煤气泄露等意外事件,户主控制监控系统现场发出报警信号 516。
[0085] 对于上述的两种报警模式,用户可以根据自己的实际情况来订制。

Claims (4)

1.基于物联网的家庭安防和远程监控系统,其特征在于包括用于对家庭环境参数进行 分析处理的主控模块、用于采集家庭实时图像的图像采集模块、用于数据传输及向用户报 警的无线通信模块和用于采集环境参数的传感器模块;主控模块通过USB接口与图像采集 模块相连,主控模块通过RS232接口与无线通信模块相连,无线通信模块通过Zigbee无线 网络与传感器模块相连,主控模块通过音频接口与外置扬声器相连,主控模块通过RJ45网 □连接至丨J Internet。
2.根据要求1所述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,其特征在于无线通信模 块包括Zigbee模块和GSM/GPRS模块,Zigbee模块用于主控模块与传感器模块进行通信, GSM/GPRS模块用于向用户报警;所述图像采集模块包括USB摄像头;所述传感器模块包括 Zigbee模块、MCU和多个传感器,多个传感器与MCU的信号输入端连接,MCU的信号输出端 与Zigbee模块连接。
3.根据要求2所述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,其特征在于所述传感器 包括红外人体感应器、烟雾报警器、煤气传感器、温度传感器和门禁传感器。
4.根据要求1所述的基于物联网的家庭安防和远程监控系统,其特征在于所述的主控 模块包括有USB接口、RS232接口、RJ45网口和音频接口。
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