CN207741178U - 一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，属于电暖设备节能保护领域，包括主控制节点、加湿器、电暖气、烟雾火焰检测节点、第一人体红外检测节点、第二人体红外检测节点以及第三人体红外检测节点；所述主控制节点包括第一主控模块、温湿度感知模块、人机交互模块、驱动模块以及第一电源模块。本实用新型专利利用无线传感技术、ZigBee无线通信技术，通过对人体检测和对室内环境检测的结果，实现对电暖气智能控制，进而达到对电暖气节能保护的效果。

Description

一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统

技术领域

本实用新型属于电暖设备节能保护领域，涉及电暖气节能保护系统，具体涉及一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统。

背景技术

电暖气以其价格低、易操作、易安装、可移动的优势成为很多家庭冬日取暖的一种重要方式，受到广大用户喜爱。但是一般电暖气耗电量大，长时间使用会造成能量浪费，且易使室内空气干燥，不利人体健康。另外，电暖气使用时间过长容易造成电路老化、存在火灾等安全隐患。

实用新型内容

本实用新型提供一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其能有效保证电暖气的使用安全，同时实现能源节约。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为，一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，包括主控制节点、加湿器、电暖气、烟雾火焰检测节点、第一人体红外检测节点、第二人体红外检测节点以及第三人体红外检测节点；

第一人体红外检测节点设于室内沙发处，用于检测沙发周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点；

第二人体红外检测节点设于室内卧室门口，用于检测卧室门口周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点；

第三人体红外检测节点设于室内大门处，用于检测大门周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点；

电暖气与加湿器分设于室内，并二者的输入端分别连接于主控制节点；

烟雾火焰检测节点设于电暖气中，用于检测烟雾信息以及火焰信息，其输出端通信连接于主控制节点；

主控制节点用于接收第一人体红外检测节点检测的信息、第二人体红外检测节点检测的信息、第三人体红外检测节点检测的信息以及烟雾火焰检测节点检测的信息，并控制电暖气与加湿器的开关。

作为本实用新型改进的技术方案，主控制节点包括第一电源模块、第一主控模块、温湿度感知模块、驱动模块以及人机交互模块；

第一电源模块用于为第一主控模块、温湿度感知模块、以及驱动模块供电；

温湿度感知模块，包括温湿度传感器，温湿度传感器用于检测室内的温度与湿度，温湿度传感器的输出端与第一主控模块连接；

驱动模块包括第一继电器与第二继电器，第一继电器的输入端与第一主控模块连接，其输出端控制性连接电暖器；第二继电器的输入端与第一主控模块连接，其输出端控制性连接加湿器；

第一主控模块用于接收温湿度感知模块检测的数据、第一人体红外检测节点检测的信息、第二人体红外检测节点检测的信息、第三人体红外检测节点检测的信息以及烟雾火焰检测节点检测的信息，并分别控制性连接第一继电器的输入端与第二继电器的输入端；

人机交互模块包括显示屏、显示屏外围电路、按键输入设备以及按键输入设备的外围电路；显示屏外围电路用于为显示屏供电；按键输入设备的外围电路用于为按键输入设备供电；显示屏的输入端连接于第一主控模块；按键输入设备的输出端连接于第一主控模块。

作为本实用新型改进的技术方案，第一主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片及其外围电路。

作为本实用新型改进的技术方案，第一继电器与第二继电器分别采用5V一路继电器。

作为本实用新型改进的技术方案，人体红外检测模块包括第二电源模块、第二主控模块以及人体红外感知模块；第二电源模块用于为第二主控模块以及人体红外感知模块供电；人体红外感知模块包括人体红外传感器，人体红外传感器的输出端连接于第二主控模块；第二主控模块的输出端通信连接于主控制节点。

作为本实用新型改进的技术方案，第二主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片及其外围电路。

作为本实用新型改进的技术方案，人体红外传感器采用HC-SR501型人体红外传感器。

作为本实用新型改进的技术方案，烟雾火焰检测节点包括第三主控模块、烟雾火焰感知模块、报警模块以及第三电源模块；

第三电源模块用于为烟雾火焰感知模块、第三主控模块以及报警模块供电；

烟雾火焰感知模块包括烟雾传感器与火焰传感器；烟雾传感器的输出端与第三主控模块连接，烟雾传感器用于检测室内的烟雾；火焰传感器的输出端与第三主控模块连接，火焰传感器用于检测室内的火焰；

第三主控模块用于接收烟雾传感器与火焰传感器检测的信息，并传递于主控制节点；报警模块的输入端连接第三主控模块的输出端。

作为本实用新型改进的技术方案，第三主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片及其外围电路。

有益效果

本实用新型专利利用无线传感技术以及ZigBee无线通信技术，通过智能监控室内温湿度以及室内是否有人来自动开启或者关闭电暖气，从而有效节约能量，降低使用成本；同时，通过对电暖气内部监控，能够自动关闭电暖气电源，从而有效避免火灾隐患，提高了电暖气使用的安全性。

附图说明

图1是本实用新型系统的结构示意图。

图2是本实用新型系统的主控制节点原理框图。

图3是本实用新型的人体红外检测节点原理框图。

图4是本实用新型的烟雾火焰检测节点的原理框图。

图中：1、主控制节点；2、第一人体红外检测节点；3、第二人体红外检测节点；4、第三人体红外检测节点；5、烟雾火焰检测节点；6、第一继电器；7、第二继电器；8、电暖气；9、加湿器。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作更进一步的说明。

实施例：

本实施例的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，参照图1，包括主控制节点1、加湿器9、电暖气8、烟雾火焰检测节点5、第一人体红外检测节点2、第二人体红外检测节点3以及第三人体红外检测节点4；

第一人体红外检测节点2设于室内沙发处，用于检测沙发周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点1（具体的是通过ZigBee技术与主控制节点通信）；

第二人体红外检测节点3设于室内卧室门口，用于检测卧室门口周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点1（具体的是通过ZigBee技术与主控制节点通信）；

第三人体红外检测节点4设于室内大门处，用于检测大门周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点1（具体的是通过ZigBee技术与主控制节点通信）；

电暖气8与加湿器9分设于室内，并二者的输入端分别连接于主控制节点1；

烟雾火焰检测节点5设于电暖气8中，用于检测烟雾信息以及火焰信息，其输出端通信连接于主控制节点1（具体的是通过ZigBee技术与主控制节点通信）；

主控制节点1用于接收第一人体红外检测节点2检测的信息、第二人体红外检测节点3检测的信息、第三人体红外检测节点4检测的信息以及烟雾火焰检测节点5检测的信息，并控制电暖气8与加湿器9的开关。

参照图1和图2，主控制节点1包括第一电源模块、第一主控模块、温湿度感知模块、驱动模块以及人机交互模块；

第一电源模块用于为第一主控模块、温湿度感知模块、以及驱动模块供电；

温湿度感知模块，包括温湿度传感器，温湿度传感器用于检测室内的温度与湿度，温湿度传感器的输出端与第一主控模块连接；温湿度传感器采用DHT11数字型温湿度传感器（广州奥松电子有限公司，DHT11数字型温湿度传感器）；

驱动模块包括第一继电器与第二继电器，第一继电器的输入端与第一主控模块连接，其输出端控制性连接电暖器；第二继电器的输入端与第一主控模块连接，其输出端控制性连接加湿器；第一继电器与第二继电器均来源于苏州费斯杰自动化技术有限公司、Honeywell继电器、SZR-MY4-S-N1DC24V；

第一主控模块（本实施例中第一主控模块采用的是支持ZigBee通信的CC2530F256芯片（来自TI公司）及其外围电路；）用于接收温湿度感知模块检测的数据、第一人体红外检测节点检测的信息、第二人体红外检测节点检测的信息、第三人体红外检测节点检测的信息以及烟雾火焰检测节点检测的信息，并分别控制性连接第一继电器的输入端与第二继电器的输入端；

人机交互模块包括显示屏（本实施例中显示屏采用的是TFT显示屏）、显示屏外围电路、按键输入设备以及按键输入设备的外围电路；显示屏外围电路用于为显示屏供电；按键输入设备的外围电路用于为按键输入设备供电，通过按键输入设备用于设定主控制节点的各项阈值和参数，本实施例中按键输入设备可选为键盘；显示屏的输入端连接于第一主控模块；按键输入设备的输出端连接于第一主控模块。第一继电器与第二继电器分别采用5V一路继电器。

参照图1和图3，人体红外检测模块包括第二电源模块、第二主控模块（本实施例中第一主控模块采用的是支持ZigBee通信的CC2530F256芯片（来自TI公司）及其外围电路；）以及人体红外感知模块；第二电源模块用于为第二主控模块以及人体红外感知模块供电；人体红外感知模块包括人体红外传感器（本实施例中人体红外传感器采用HC-SR501型人体红外传感器，深圳市新嘉盛工贸有限公司 ），人体红外传感器的输出端连接于第二主控模块；第二主控模块的输出端连接于主控制节点1（第二主控模块利用自身的ZigBee无线射频电路通过无线连接于主控制节点）。具体的，人体红外检测节点上电工作后，其人体红外感知模块的人体红外传感器将产生的电压信号输出至其主控模块进行处理，处理后的人体红外检测信息通过ZigBee无线发送给主控制节点；第一人体红外检测节点、第二人体红外检测节点与第三人体红外检测节点具有相同的结构、功能、工作方式和连接方式。

参照图1和图4，烟雾火焰检测节点5包括第三主控模块（本实施例中第一主控模块采用的是支持ZigBee通信的CC2530F256芯片（来自TI公司）及其外围电路；）、烟雾火焰感知模块、报警模块以及第三电源模块；

第三电源模块用于为烟雾火焰感知模块、第三主控模块以及报警模块供电；

烟雾火焰感知模块包括烟雾传感器与火焰传感器；烟雾传感器的输出端与第三主控模块连接，烟雾传感器（本实施例中烟雾传感器采用MQ-2型烟雾传感器，深圳市鸿瑞泰电子有限公司）用于检测室内的烟雾；火焰传感器（本实施例中火焰传感器采用的是OKY3055型火焰传感器，深圳市鸿瑞泰电子有限公司）的输出端与第三主控模块连接，火焰传感器用于检测室内的火焰；第三主控模块用于接收烟雾传感器与火焰传感器检测的信息，并（通过ZigBee技术无线）传递于主控制节点；报警模块的输入端连接第三主控模块的输出端。烟雾火焰检测节点5上电工作后，由其烟雾火焰感知模块中的烟雾传感器和火焰传感器分别输出电压信号至其第三主控模块进行处理，一方面处理后的烟雾检测信息和火焰检测信息能够通过ZigBee无线发送给主控制节点1（第一主控模块），另一方面如果检测到有烟雾或者火花，则驱动其报警模块中的蜂鸣器发出警报；本实施例中报警模块采用蜂鸣器，具体为5V有源蜂鸣器。

参照图2、3和图4，系统开始工作，第一人体红外检测节点2、第二人体红外检测节点3、第三人体红外检测节点4将各自的人体红外感知模块采集的人体检测信息经各自的主控模块处理后，通过ZigBee无线发送给主控制节点1；同时，烟雾火焰检测节点5的烟雾火焰感知模块将采集的烟雾、火焰检测信息经其主控模块进行处理后，一方面将烟雾、火焰信息通过ZigBee无线也发送给主控制节点1，另一方面烟雾火焰检测节点5若判断出有烟雾或者火焰，则驱动其报警模块中的蜂鸣器发出警报；主控制节点1通过ZigBee无线接收第一人体红外检测节点2、第二人体红外检测节点3、第三人体红外检测节点4发送的人体检测信息以及烟雾火焰检测节点5发送的烟雾、火焰信息；若在判断出家中有人，且当前室内温度低于用户设置的温度下限的情况下，若烟雾、火焰检测结果正常，主控制节点1则向第一继电器6输出高电平打开电暖气8；若烟雾、火焰检测结果异常，主控制节点1则不打开电暖气8，同时，烟雾火焰检测节点3的主控模块会驱动其报警模块的蜂鸣器发出警报；若判断家中有人，但当前室内温度不低于用户设置的温度下限，主控制节点1则不打开电暖气8；若家中无人，则无论当前室内温度是否低于用户设置的温度下限，主控制节点1都不打开电暖气8。

在电暖气8打开期间，主控制节点1不断接收第一人体红外检测节点2、第二人体红外检测节点3、第三人体红外检测节点4 发送的人体检测信息以及烟雾火焰检测节点3发送的烟雾、火焰检测信息，同时其自身的温湿度感知模块也不断采集温湿度信息；在电暖气8打开期间，一旦判断出有当前室内温度大于用户设置的上限、电暖气8内部出现烟雾或火花、家中无人这三种情况之一出现时，主控制节点1则向第一继电器6输出低电平关闭电暖气8，否则不关闭，如果判断结果是电暖气8内部有烟或者火花，烟雾火焰检测节点5也会驱动其报警模块（蜂鸣器）发出警报；且在电暖气8打开期间，若判断当前湿度值低于用户设置的湿度下限，主控制节点1则向第二继电器7输出高电平打开加湿器9，直到湿度高于用户设定的上限或者家中无人时关闭加湿器9；若判断当前湿度值不低于用户设定的湿度下限，则不开加湿器9。

为了方便信息传输，本申请中第一主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片（来自TI公司）及其外围电路；第二主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片（来自TI公司）及其外围电路；第三主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片（来自TI公司）及其外围电路。

本申请涉及的第一电源模块、第二电源模块以及第三电源模块均包括3.7V锂电池及3.3V降压电路和5V升压电路。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，包括主控制节点、加湿器、电暖气、烟雾火焰检测节点、第一人体红外检测节点、第二人体红外检测节点以及第三人体红外检测节点；

第一人体红外检测节点设于室内沙发处，用于检测沙发周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点；

第二人体红外检测节点设于室内卧室门口，用于检测卧室门口周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点；

第三人体红外检测节点设于室内大门处，用于检测大门周边是否有人，其输出端通信连接于主控制节点；

电暖气与加湿器分设于室内，并二者的输入端分别连接于主控制节点；

烟雾火焰检测节点设于电暖气中，用于检测烟雾信息以及火焰信息，其输出端通信连接于主控制节点；

主控制节点用于接收第一人体红外检测节点检测的信息、第二人体红外检测节点检测的信息、第三人体红外检测节点检测的信息以及烟雾火焰检测节点检测的信息，并控制电暖气与加湿器的开关。

2.根据权利要求1所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，主控制节点包括第一电源模块、第一主控模块、温湿度感知模块、驱动模块以及人机交互模块；

第一电源模块用于为第一主控模块、温湿度感知模块、以及驱动模块供电；

温湿度感知模块，包括温湿度传感器，温湿度传感器用于检测室内的温度与湿度，温湿度传感器的输出端与第一主控模块连接；

驱动模块包括第一继电器与第二继电器，第一继电器的输入端与第一主控模块连接，其输出端控制性连接电暖器；第二继电器的输入端与第一主控模块连接，其输出端控制性连接加湿器；

第一主控模块用于接收温湿度感知模块检测的数据、第一人体红外检测节点检测的信息、第二人体红外检测节点检测的信息、第三人体红外检测节点检测的信息以及烟雾火焰检测节点检测的信息，并分别控制性连接第一继电器的输入端与第二继电器的输入端；

人机交互模块包括显示屏、显示屏外围电路、按键输入设备以及按键输入设备的外围电路；显示屏外围电路用于为显示屏供电；按键输入设备的外围电路用于为按键输入设备供电；显示屏的输入端连接于第一主控模块；按键输入设备的输出端连接于第一主控模块。

3.根据权利要求2所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，第一主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片及其外围电路。

4.根据权利要求2所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，第一继电器与第二继电器分别采用5V一路继电器。

5.根据权利要求1所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，人体红外检测模块包括第二电源模块、第二主控模块以及人体红外感知模块；第二电源模块用于为第二主控模块以及人体红外感知模块供电；人体红外感知模块包括人体红外传感器，人体红外传感器的输出端连接于第二主控模块；第二主控模块的输出端通信连接于主控制节点。

6.根据权利要求5所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，第二主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片及其外围电路。

7.根据权利要求5所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，人体红外传感器采用HC-SR501型人体红外传感器。

8.根据权利要求1所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，烟雾火焰检测节点包括第三主控模块、烟雾火焰感知模块、报警模块以及第三电源模块；

第三电源模块用于为烟雾火焰感知模块、第三主控模块以及报警模块供电；

烟雾火焰感知模块包括烟雾传感器与火焰传感器；烟雾传感器的输出端与第三主控模块连接，烟雾传感器用于检测室内的烟雾；火焰传感器的输出端与第三主控模块连接，火焰传感器用于检测室内的火焰；

第三主控模块用于接收烟雾传感器与火焰传感器检测的信息，并传递于主控制节点；报警模块的输入端连接第三主控模块的输出端。

9.根据权利要求8所述的一种基于人体检测的家用电暖气节能保护系统，其特征在于，第三主控模块包括支持ZigBee通信的CC2530F256芯片及其外围电路。