CN203366093U - 基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，属于网络技术领域。它包括端点监控模块、视频模块、ZigBee无线网络、用户电脑、接收机，所述端点监控模块与ZigBee无线网络相连，所述端点监控模块用于获取监控信息，并将监控信息通过ZigBee无线网络传输至接收机，所述视频模块通过蓝牙通道向用户电脑发送视频信息，所述接收机通过USB接口同用户电脑连接。本实用新型监控系统使用成熟的ZigBee双向无线通讯技术和蓝牙通讯技术设计，避免了开槽安装，有利于端点监控模块的自由添加与减少，更有利于数据可靠的远程传输，应用范围更广。

Description

基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统

技术领域

本实用新型涉及网络技术领域，具体是一种基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统。

背景技术

国内外在家庭智能监控系统上都已有过先例，不同的家庭智能监控系统有不同的实现方式，如美国的X-10系统，该系统是利用电力线作为网络平台，采用集中控制方式实现。新加坡的8X系统采用预处理总线跟集中控制方式来实现功能。清华同方的e-Home家庭智能监控系统采用嵌入式软、硬件技术，提供网络、网络节点及末端设备完成对家居环境的各项监控。一般的监控系统以单片机为中央处理单元，部分智能化程度较高的监控系统采用了嵌入式系统作为监控单元，设计了专用的数据线路和远程登录网络。

当前的家庭监控系统主要分为三类，第一种是以普通单片机为控制中心的监控系统，该系统主要由单片机，传感器和报警器等简单装置构成，只能对单一情况进行简单的监控。以单片机为处理机的监控系统存在着监控种类少，智能化程度低，不能更改监控方案，难以实现远程监控的问题。第二种是以嵌入式系统为核心的可以同时对家居环境中的多种情况进行监控的智能化监控系统，该类系统有复杂的硬件结构，包含中央处理机和用于完成不同功能的传感器或模块。以嵌入式系统作为处理机的监控系统存在着硬件结构复杂，配置成本高，难以扩展的问题。第三种是基于智能家电的系统，该系统以智能家电为基础，用户的电脑为控制中心的分布式系统结构，完成对家居环境的检测。以智能家电为基础，用户电脑为处理机的系统存在着有线连接需要提前开槽布线，增加了安装成本的问题。而系统安装完成后家居环境被固定，不能根据新的需要改变陈设位置。以及家中发生断电时系统瘫痪不能继续工作的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，包括监控模块、视频模块、ZigBee无线网络、用户电脑、接收机，所述监控模块与ZigBee无线网络相连，所述监控模块用于获取监控信息，并将监控信息传输至接收机，所述视频模块用于获取监控视频信息，并将视频信息通过蓝牙传输到接收机，所述接收机通过USB接口同用户电脑连接。

所述监控模块包括主门监控模块、燃气监控模块、温湿度监控模块、窗户监控模块和反馈控制模块，主门监控模块、燃气监控模块、温湿度监控模块、窗户监控模块和反馈控制模块均与ZigBee无线网络相连。

所述主门监控模块由ZigBee端点主控芯片、触摸屏幕、热释电红外传感器、报警装置和自备电源组成，其中热释电红外传感器安装于主门内侧，触摸屏幕安装于主门外侧显示登陆平台，所述燃气监控模块由ZigBee端点主控芯片、燃气传感器、电磁继电器、报警装置和自备电源组成。

所述温湿度监控模块由ZigBee端点主控芯片、温湿度传感器、报警装置和自备电源组成，所述窗户监控模块由ZigBee端点主控芯片、光幕传感器、报警装置和自备电源组成，其中光幕传感器安装于用户窗户两侧。

所述视频模块由蓝牙发射芯片和摄像头组成。

所述反馈控制模块由ZigBee端点主控芯片、放大电路、电磁继电器和伺服电机组成。

所述接收机由ZigBee协调器主控芯片，蓝牙接收芯片，USB通讯模块组成，ZigBee协调器主控芯片和蓝牙接收芯片短信与USB通讯模块连接。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型使用成熟的ZigBee双向无线通讯技术和蓝牙传输技术设计家庭智能监控系统，避免了开槽布线安装，有利于监控端点模块的自由添加与减少，数据传输距离更远，可靠性更高。

(2)本实用新型应用“软件代替硬件”设计理念设计的基于LabVIEW的上位机监控软件，大大减少了系统硬件成本，并具有实时显示、报警记录、实时大容量存储、网络远程登录监控等功能。完全依托家庭现有个人计算机和互联网宽带完成监控。

(3)本实用新型所开发的接收机具有USB通信功能，适合视频等大容量数据的传输，而且集成度高、体积小、应用方便。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型接收机的结构示意图。

图3为本实用新型监控程序的流程图。

图中：1、主门监控模块，2、燃气监控模块，3、温湿度监控模块，4、窗户监控模块，5、反馈控制模块，6、视频模块，7、ZigBee无线网络，8、用户电脑，9、接收机，91、ZigBee协调器主控芯片，92、蓝牙接收芯片，93、USB通讯模块，10、USB通讯程序，11、数据分离程序，12、监控显示程序，13、数据保存程序，14、报警程序，15、逻辑判别程序，16、用户登录程序，17、反馈控制程序。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示，一种基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，包括主门监控模块1、燃气监控模块2、温湿度监控模块3、窗户监控模块4、反馈控制模块5、视频模块6、ZigBee无线网络7、用户电脑8、接收机9组成。主门监控模块1、燃气监控模块2、温湿度监控模块3、窗户监控模块4、反馈控制模块5均与ZigBee无线网络7相连，用于获取监控信息，并将监控信息传输至接收机9，所述视频模块用于获取监控视频信息，并将视频信息通过蓝牙传输到接收机，所述接收机9通过USB接口同用户电脑8连接。

(1)ZigBee无线网络7使用2.4GHz频段802.15.4通讯协议，由协调器和端点组成，协调器和端点使用主控芯片。其中协调器用于创建ZigBee网络，搜索加入网络的端点，ZigBee网络结构采用星型结构。协调器位于接收机内，接收从各个端点发出的数据并将数据传送给上位机，同时协调器也接收从上位机传输来的数据并转发给对应的端点。端点位于不同的监控模块中。由于主控芯片中有单片机内核，可以完成监控端点需要完成的所有任务，包括向协调器发送监控数据、接收并执行反馈控制指令并进行逻辑判断等。

(2)主门监控模块1由ZigBee端点主控芯片、触摸屏、热释电红外传感器、报警装置和电源组成。其中热释电红外传感器安装于主门内侧，用于检测家中是否发生了非法进入，触摸屏安装于主门外侧显示登陆平台和用于用户进行布防和撤防。报警装置用于在发生非法入室时发出警报。电源用于在用户家中发生断电时仍能继续监控。系统的流程如下：当发生非法入室时，热释电传感器会检测到人体红外线，ZigBee端点主控芯片检测热释电红外传感器的电平变化进而发出非法入室的警报，并通过ZigBee网络7将数据传输给用户电脑8。用户操作触摸屏进行布放和撤防时，ZigBee端点主控芯片会将用户的指令实时通过ZigBee网络7传输给用户电脑8，用户电脑8进行分析后发出指令通过ZigBee网络7传输给其它监控端点模块。

(3)燃气监控模块2由燃气传感器、ZigBee端点主控芯片、电磁继电器、报警装置和电源组成。其中燃气传感器用于检测用户家中的燃气含量，并将采集到的模拟数据传输给ZigBee端点主控芯片进行处理，ZigBee端点主控芯片里的A/D转换器会将数据转换成数字信号并同设定的报警临界值进行比较，同时ZigBee端点主控芯片还利用ZigBee网络7将数据发送给用户电脑8。电磁继电器的作用是控制用户家中燃气总阀门和排风扇的开关。一旦燃气含量超过了临界值，ZigBee端点主芯片就会向用户电脑8发送报警信息，同时启动报警装置和电磁继电器，切断用户家中的燃气阀门和开启排风扇以消除燃气隐患。

(4)窗户监控模块4由ZigBee端点主控芯片、光幕传感器、报警装置组成。其中光幕传感器安装于用户窗户两侧用于检测是否发生了破窗进入。如果发生了破窗，ZigBee端点主控芯片会检测到光幕传感器的电平变化，进而产生报警并通过ZigBee网络7将报警信息传输给用户电脑8。

(5)视频模块6由蓝牙发射芯片和摄像头组成，主要作用是通过视频监视家中的某一区域。摄像头拍摄320×240分辨率的RGB图片传送给蓝牙发射芯片，蓝牙发射芯片通过蓝牙网络传输给用户电脑8，用户电脑8对图像进行保存，方便日后查看。

(6)反馈控制模块5由电磁继电器、伺服电机、放大电路和ZigBee端点主控芯片组成。其中电磁继电器用于控制用户家中的家用电器如电热设备或电灯等。伺服电机用于行程控制，可以控制用户家中的晾衣架、窗户开关、门锁等。用户可以根据不同的需要设定不同的程序完成对家用电器和设备的自动控制。

(7)温湿度监控模块3由ZigBee端点主控芯片、温湿度传感器、报警装置和电源组成。由温湿度传感器采集到的温度和湿度数据传输给ZigBee端点主控芯片，再通过ZigBee网络7传输给用户电脑8。温湿度端点监控模块的另一个功能是检测家中的火灾警报，当家中发生火灾时，对应房间的温湿度传感器会检测到过高的温度引发报警，使火灾可以被提前发现。

(8)接收机9由ZigBee协调器主控芯片91、蓝牙接收芯片92和USB通讯模块93组成，如图2所示。接收机的主要功能包括创建ZigBee网络并管理所有加入网络的端点监控模块，完成ZigBee网络的数据传输，并接收从视频模块6发出的视频数据。ZigBee协调器主控芯片91和蓝牙接收芯片92与USB通讯模块93连接，并通过USB通讯模块93完成与用户电脑8的连接。

(9)用户电脑中监控显示界面能够实时显示各个端点监控模块的信息，包括主门、窗户、燃气含量、温度和湿度含量、视频图像等信息，以及控制的窗帘、电灯、门锁等。显示界面中用户通过输入密码可以完成布防和撤防的功能。显示界面中设定的控制按钮，用户可以通过这些按钮可以控制反馈控制模块5中电磁继电器、伺服电机的动作。

监控程序的主要流程如图3所示，程序由USB通讯程序10、数据分离程序11、监控显示程序12、数据保存程序13、报警程序14、逻辑判别程序15、用户登录程序16和反馈控制程序17组成。其中USB通讯程序1将接收机的监控数据传输给数据分离程序11，分离出各个端点监控模块采集到的数据，包括门窗进入、温湿度、视频和燃气含量等信息数据，并分别传输给监控显示程序12，在监控显示界面上进行显示，数据保存程序13将数据保存在用户电脑中用于后续的调用查看。数据随后进入逻辑判别程序15进行判别是否需要发出报警信号，如果需要报警就会调用报警程序14完成一系列报警动作。同时系统还会通过用户登录程序16检测用户的操作，包含布防和撤防和修正各项参数。最后处理得到的结果经过反馈控制程序17转换成指令信息并通过USB通讯程序10发送给接收机9，进而发送个各个端点监控模块。

远程登录的实现：监控系统通过用户的家庭网络可以允许用户通过互联网完成对自家监控信息的查看。本系统的远程登陆是通过设置LabVIEW软件的Web发布工具可以的形成一个网络地址，并把监控显示界面发布到该网页之上，用户只要在IE浏览器中输入对应的网络地址就能连接到显示登陆界面，然后通过输入密码登录到监控显示界面，完成远程监控功能。

Claims (7)

1.一种基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，包括监控模块、视频模块（6）、ZigBee无线网络（7）、用户电脑（8）、接收机（9），所述监控模块与ZigBee无线网络（7）相连，所述监控模块用于获取监控信息，并将监控信息传输至接收机（9），所述视频模块（6）用于获取监控视频信息，并将视频信息通过蓝牙传输到接收机（9），所述接收机（9）通过USB接口同用户电脑（8）连接。 

2.根据权利要求1所述的基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，所述监控模块包括主门监控模块（1）、燃气监控模块（2）、温湿度监控模块（3）、窗户监控模块（4）和反馈控制模块（5），主门监控模块（1）、燃气监控模块（2）、温湿度监控模块（3）、窗户监控模块（4）和反馈控制模块（5）均与ZigBee无线网络（7）相连。 

3.根据权利要求2所述的基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，所述主门监控模块（1）由ZigBee端点主控芯片、触摸屏幕、热释电红外传感器、报警装置和自备电源组成，其中热释电红外传感器安装于主门内侧，触摸屏幕安装于主门外侧显示登陆平台，所述燃气监控模块（2）由ZigBee端点主控芯片、燃气传感器、电磁继电器、报警装置和自备电源组成。 

4.根据权利要求2所述的基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，所述温湿度监控模块（3）由ZigBee端点主控芯片、温湿度传感器、报警装置和自备电源组成，所述窗户监控模块（4）由ZigBee端点主控芯片、光幕传感器、报警装置和自备电源组成，其中光幕传感器安装于用户窗户两侧。 

5.根据权利要求1所述的基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，所述视频模块（6）由蓝牙发射芯片和摄像头组成。 

6.根据权利要求2所述的基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，所述反馈控制模块（5）由ZigBee端点主控芯片、放大电路、电磁继电器和伺服电机组成。 

7.根据权利要求1所述的基于无线物联网和LabVIEW的家庭智能监控系统，其特征在于，所述接收机（9）由ZigBee协调器主控芯片（91）、蓝牙接收芯片（92）和USB通讯模块（93）组成，ZigBee协调器主控芯片（91）和蓝牙接收芯片（92） 与USB通讯模块（93）连接。 

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