CN210721085U - 一种智能化家庭安全防护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能化家庭安全防护系统，结构是由天然气泄漏检测模块、降雨检测模块、火灾检测模块、蜂鸣器报警电路、控制模块、显示模块、GSM/GPRS模块、按键模块、继电器模块1、继电器模块2、继电器模块3、接触器、电磁阀、独立电源模块和自动开窗器组成。本实用新型能够实现住宅天然气泄漏或火灾时，自动打开用户窗口，自动关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，自动切断住宅电源及短信通知用户当前住宅面临的危险，并且本实用新型还可在下雨天自动关闭窗户，并将关窗信息发送给用户。本实用新型是一个完善的住宅天然气泄漏、住宅火灾及雨水进入住宅的家庭安全防护系统。

Description

一种智能化家庭安全防护系统

技术领域

本实用新型涉及一种家庭安全防护系统，具体是一种智能化家庭安全防护系统。

背景技术

随着中国经济的快速发展和居民生活水平的提高，居民生活安全配套设施逐渐完善，家庭中的财产人身安全越来越受到广大居民的关注，智能化家居越来越受到居民的青睐。针对家庭生活中的火灾、天然气泄漏问题，传统的家庭防护系统的结构单一、性能落后，已经不能适应当今的科学水平与生活要求。人们迫切需要一款功能更加强悍，更安全的家庭安全防护系统。

目前普遍使用的火灾报警系统，主要实现蜂鸣器报警功能，适合住宅有家庭成员的场合，不能实现住宅无人时的报警功能。天然气泄漏防护系统也仅仅实现现场报警，缺乏相应的处理措施，以及无人报警功能。目前家庭安全防护系统普遍存在的功能单一，缺乏灵活性，没有安全问题处理措施等问题。因此，目前需要一种结构简单，便于操作，功能齐全，适合当前智能家居需求的家庭安全防护系统。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构完整，操作方便，容易实现的智能化家庭安全防护系统，能够实现住宅天然气泄漏或火灾时，自动打开用户窗口，自动关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，自动切断住宅电源及短信通知用户当前住宅面临的危险。此外该系统还实现了下雨天自动关闭窗户的功能，并将关窗信息发送给用户。该实用新型是一个完善的住宅天然气泄漏、住宅起火及雨水进入住宅的家庭安全防护系统，该实用新型采用系统管理的方法整合了当前家庭可能出现的各种安全问题的处理方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：结构是由天然气泄漏检测模块、降雨检测模块、火灾检测模块、蜂鸣器报警电路、控制模块、显示模块、GSM/GPRS模块、按键模块、继电器模块1、继电器模块2、继电器模块3、接触器、电磁阀、独立电源模块和自动开窗器组成，其中继电器模块1控制接触器进而切断住宅电源，继电器模块2控制自动开窗器实现对窗户开关管理，继电器模块3控制电磁阀关闭住宅天然气管道，蜂鸣器报警电路提供报警，住宅电源切断后，独立电源模块为整个系统提供电源，按键模块包括按键一、按键二、按键三、按键四、按键五，主要实现工作界面与设置界面的切换和参数设置功能。本实用新型由控制模块通过导线与天然气泄漏检测模块、降雨检测模块、火灾检测模块、蜂鸣器报警电路、按键模块、显示模块、GSM/GPRS模块、独立电源模块、继电器模块1、继电器模块2、继电器模块3分别相连。该系统能够实现住宅天然气泄漏或火灾时，自动打开用户窗口，自动关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，自动切断住宅电源及短信通知用户当前住宅面临的危险。此外该系统还实现了下雨天自动关闭窗户的功能，并将关窗信息发送给用户。

作为优选，所述天然气泄漏模块包含2路MQ-4传感器，2路传感器安装在厨房内，其中任意1路检测到天然气泄漏，天然气泄漏模块就会将检测信息发送给控制模块，控制模块就会关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，打开窗户，切断住宅电源，向用户手机发送天然气泄漏的短信提醒。

作为优选，所述降雨检测模块安装在室外，当检测到下雨时，该模块会将信息发送个控制模块，控制模块控制继电器模块2关闭窗户，并向用户发送窗户关闭信息。

作为优选，所述火灾检测模块包含8路MQ-2传感器，8路传感器安装在住宅的不同房间，其中任意1路检测到烟雾，火灾检测模块就会将检测信息发送给控制模块，控制模块就会关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，打开窗户，切断住宅电源，向用户手机发送火灾短信提醒。

作为优选，所述独立电源模块包含1个24V的锂电池，安装在室外，可以防止室内天然气泄漏引起火花，避免引起火灾以及避免火灾损坏该系统的电源，保证系统正常运行，该模块还起到当住宅没有电的情况下为该系统提供电源，持续检测住宅安全情况，保证系统正常使用。

作为优选，所述继电器模块1接受控制模块发来的命令，控制安装在住宅电源总开关前的接触器切断总开关电源，实现住宅电源切断功能。

作为优选，所述继电器模块2接受控制模块发来的命令，控制安装在住宅天然气管道上的电磁阀关闭天然气管道，实现住宅电源天然气管道关闭功能。

作为优选，所述继电器模块3接受控制模块发来的命令，控制安装在住宅窗户上的自动开窗器关闭或打开窗户，实现住宅窗户的开关功能。

作为优选，所述显示模块和按键模块配合使用，实现工作界面与设置界面的切换功能以及设置界面的参数设置功能。

作为优选，所述GSM/GPRS模块接受控制模块发来的命令，实现向设置好的手机号码发送相关报警信息。

作为优选，所述控制模块实现对天然气泄漏、火灾、降雨的检测信号分析功能，并根据设计需求控制GSM/GPRS模块、继电器模块1、继电器模块2、继电器模块3及蜂鸣器报警电路动作。该模块是该专利的核心部件，采用STC15F2K60S2单片机实现控制功能。

与现有技术相比，本实用新型整合了当前家庭生活中可能发生的各种安全隐患处理措施，采用智能化管理方式，增强了家庭安全管理能力，适合当前居民对高质量，高安全生活的需求，具有较大的应用价值和现实意义。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型模块连接结构示意图。

图2为本实用新型控制模块原理图。

图3为本实用新型天然气泄漏传感器、降雨检测传感器、火灾传感器连接电路图。

图4为本实用新型蜂鸣器报警电路。

图5为本实用新型显示模块原理图。

图6为本实用新型GSM/GPRS模块原理图。

图7为本实用新型开窗器安装示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图，本实用新型实施例中，一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：结构是由天然气泄漏检测模块（1）、降雨检测模块（2）、火灾检测模块（3）、蜂鸣器报警电路（15）、控制模块（5）、显示模块（4）、GSM/GPRS模块（7）、按键模块（6）、继电器模块1（8）、继电器模块2（10）、继电器模块3（13）、接触器（9）、电磁阀（14）、独立电源模块（12）和自动开窗器（11）组成，其中继电器模块1（8）控制接触器（9）进而切断住宅电源，继电器模块2（10）控制自动开窗器（11）实现对窗户开关管理，继电器模块3（13）控制电磁阀（14）关闭住宅天然气管道，蜂鸣器报警电路（15）提供报警，住宅电源切断后，独立电源模块（12）为整个系统提供电源，按键模块（6）包括按键一（61）、按键二（62）、按键三（63）、按键四（64）、按键五（65），主要实现工作界面与设置界面的切换和参数设置功能。本实用新型由控制模块（5）通过导线与天然气泄漏检测模块（1）、降雨检测模块（2）、火灾检测模块（3）、蜂鸣器报警电路（15）、按键模块（6）、显示模块（4）、GSM/GPRS模块（7）、独立电源模块（12）、继电器模块1（8）、继电器模块2（10）、继电器模块3（13）分别相连。该系统能够实现住宅天然气泄漏或火灾时，自动打开用户窗口，自动关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，自动切断住宅电源及短信通知用户当前住宅面临的危险。此外该系统还实现了下雨天自动关闭窗户的功能，并将关窗信息发送给用户。

具体实施过程中，所述天然气泄漏检测模块（1）包含2路MQ-4传感器，2路传感器安装在厨房内，其中任意1路检测到天然气泄漏，天然气泄漏检测模块就会将检测信息发送给控制模块（5），控制模块（5）就会控制继电器模块3（13）进一步控制电磁阀（14）关闭住宅天然气管道，启动蜂鸣器报警，打开窗户，切断住宅电源，向用户手机发送天然气泄漏的短信提醒。

具体实施过程中，天然气泄漏检测模块（1）包含2路MQ-4传感器，MQ-4气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(Sn2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。MQ-4气体传感器对甲烷的灵敏度高，对丙烷、丁烷也有较好的灵敏度。这种传感器可检测多种可燃性气体，特别是天然气，是款适合多种应用的低成本传感器。

具体实施过程中，降雨检测模块（2）安装在室外，当检测到下雨时，该模块会将信息发送个控制模块（5），控制模块（5）控制继电器模块2（10）进一步控制自动开窗器（11）关闭窗户，并向用户发送窗户关闭信息。

具体实施过程中，降雨检测模块（2）、有1路雨滴传感器构成，采用高品质FR-04双面材料，检测面积大,并用镀镍处理表面，具有对抗氧化，导电性，及寿命方面更优越的性能，可以通过电位器调节灵敏度，工作电压3.3V-5V，输出形式为数字开关量输出（0和1）。

具体实施过程中，火灾检测模块（3）包含8路MQ-2传感器，8路传感器安装在住宅的不同房间，其中任意1路检测到烟雾，火灾检测模块（3）就会将检测信息发送给控制模块（5），控制模块（5）就会关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，打开窗户，切断住宅电源，向用户手机发送火灾短信提醒。

具体实施过程中，火灾检测模块（3）包含8路MQ-2传感器，MQ-2传感器采用优质双面板设计，具有电源指示和TTL信号翰出指示，具有DO开关信号(TTL)输出和AO模拟信号输出，模拟量翰出电压随烟雾浓度升高而升高，烟雾有较好的灵敏度。

具体实施过程中，独立电源模块（12）包含1个24V的锂电池，容量为20AH，可以维持该系统工作1年左右。独立电源模块（12）安装在室外，可以防止室内天然气泄漏引起火灾，以及防止火灾损坏该系统的电源，保证系统正常运行，该模块还起到当住宅没有电的情况下为该系统提供电源，持续检测住宅安全情况，保证系统正常使用。

具体实施过程中，继电器模块1（8）接受控制模块（5）发来的命令，控制安装在住宅电源总开关前的接触器切断总开关电源，实现住宅电源切断功能。继电器模块2（10）接受控制模块（5）发来的命令，控制安装在住宅天然气管道上的电磁阀关闭天然气管道，实现住宅电源天然气管道关闭功能。继电器模块3（13）接受控制模块（5）发来的命令，控制安装在住宅窗户上的自动开窗器关闭或打开窗户，实现住宅窗户的开关功能。继电器模块常开接口最大负载交流250V/10A，直流30V/10A，采用贴片光耦隔离，驱动能力强，性能稳定;触发电流5mA，模块工作电压5V可以直接连接控制模块（5）。

具体实施过程中，显示模块（4）利用LCD12864液晶实现显示功能，其带中文字库图形点阵式液晶显示，可配合单片机完成中文汉字、英文字符和图形显示，可构成中文人机交互图形界面，模块具有功耗低、显示内容丰富等特点而应用广泛，它是利用液晶经过处理后能改变光线的传播方向，以电流刺激液晶分子产生点、线、面并配合背光灯构成画面。其显示分辨率为128X 64,内置2M位中文字型ROM (CGROM) 8192个(16*16点阵)汉字，和1 6K位半宽字型ROM (HCGROM) 128个(16*8点阵) ASCII字符集，可以显示8X4行16X 16点阵的汉字ST7920的字型产生RAM (CGRAM)提供用户自定义字符生成(造字)功能，可提供4组16*16点阵的空间。将要显示的字符的编码写到显示RAM (DDRAM)上，硬件从CGROM中选择将要显示的字型显示在屏幕上。绘图RAM提供64*32个字节的空间，最多可以控制256*64点阵的二维绘图缓冲空间。具有4位18位并行(适配M6800时序)、2线或3线串行多种接口方式。

具体实施过程中，GSM/GPRS模块（7）与控制模块通过导线相连，主要提供向用户发送火灾信息、天然气泄漏信息和关窗信息，实现家庭安全检测远程提示功能。该模块可以设定像固定手机号发送信息。

具体实施过程中，GSM/GPRS模块（7）采用了ATK-SIM800C模块，作为主要构成部分。ATK-SIM800C模块是ALIENTEK推出的一款高性能工业级GSM/GPRS模块（开发板）。ATK-SIM800C模块板载SIMCOM公司的工业级四频GSM/GPRS模块：SIM800C，工作频段四频：850/900/1800/1900MHz，可以低功耗实现语音、SMS(短信)、MMS(彩信)、蓝牙数据信息的传输。ATK-SIM800C模块支持RS232串口和LVTTL串口(即支持3.3V/5V系统)，并带硬件流控制，支持5V~24V的超宽工作范围，可以为产品提供包括语音、短信、彩信、蓝牙和GPRS数据传输等功能。

具体实施过程中，自动开窗器（11）工作原理如下：独立电源模块（12）为自动开窗器（11）内部马达供电（额定电压为24VDC），中间连接继电器模块2（10），控制马达的导通，继电器模块2（10）通过导线与控制模块（5）连接，控制模块（5）控制继电器工作，进一步控制自动开窗器（11）工作。自动开窗器（11）的部件电动转马正反实现开关窗功能，内部的减速器装置小齿轮带动大齿轮，大齿轮带动链轮，链轮带动链条，最后链条伸出、收回实现窗户的开关动作，自动开窗器（11）安装位置（A1）。

具体实施过程中，控制模块（5）是通过STC15F2K60S2单片机实现控制功能的，控制模块（5）采集天然气泄漏检测模块（1）、降雨检测模块（2）、火灾检测模块（3）信息，经过数据处理后控制蜂鸣器报警电路（15）并进一步控制继电器模块，实现对GSM/GPRS模块（7）、接触器（9）、电磁阀（14）、和自动开窗器（11）的控制功能。最终实现电源切断，燃气关闭以及窗户的开关控制。控制模块（5）核心芯片为STC15F2K60S2，该单片机是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速/高可靠/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机， 这种单片机价格低廉，编程操作简单，且系统稳定性好，处理能力强。STC15F2K60S2 系列工作电压：4.5V - 5.5V，片内大容量2048字节 的SRAM，最多可存储60K字节数据，工作频率范围：0MHz-28MHz。本装置工作频率为12MHz。控制摸块实现乘客上下车判断功能，显示控制功能，数据保存功能，是该装置的核心部分。

具体实施过程中，按键模块（6）主要实现工作界面和设置界面的切换以及设置界面工作的设置功能。通过5个按键配合使用，根据显示模块（4）的提示，在设置界面下可以录入GSM/GPRS模块（7）需要发送报警信息的手机号码，控制系统检测到火灾或天然气泄漏时，是否发送短信提醒，是否自动打开用户窗口，是否蜂鸣器报警以及是否切断电源。设置界面下5个按键配合使用还可以实现下雨天自动关闭窗户的功能是否开启。该模块主要是设置系统的各个工作部分是否在家庭出现安全问题的投入使用设置。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：结构是由天然气泄漏检测模块、降雨检测模块、火灾检测模块、蜂鸣器报警电路、控制模块、显示模块、GSM/GPRS模块、按键模块、继电器模块1、继电器模块2、继电器模块3、接触器、电磁阀、独立电源模块和自动开窗器组成，其中继电器模块1控制接触器进而切断住宅电源，继电器模块2控制自动开窗器实现对窗户开关管理，继电器模块3控制电磁阀关闭住宅天然气管道，蜂鸣器报警电路提供报警，住宅电源切断后，独立电源模块为整个系统提供电源，按键模块包括按键一、按键二、按键三、按键四、按键五，主要实现工作界面与设置界面的切换和参数设置功能；该系统是由控制模块通过导线与天然气泄漏检测模块、降雨检测模块、火灾检测模块、蜂鸣器报警电路、按键模块、显示模块、GSM/GPRS模块、独立电源模块、继电器模块1、继电器模块2、继电器模块3分别相连。

2.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：天然气泄漏检测模块包含2路MQ-4传感器，2路传感器安装在厨房内，其中任意1路检测到天然气泄漏，天然气泄漏模块就会将检测信息发送给控制模块，控制模块就会控制继电器模块3进一步控制电磁阀关闭住宅天然气管道，启动蜂鸣器报警，打开窗户，切断住宅电源，向用户手机发送天然气泄漏的短信提醒。

3.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：降雨检测模块安装在室外，当检测到下雨时，该模块会将信息发送个控制模块，控制模块控制继电器模块2进一步控制自动开窗器关闭窗户，并向用户发送窗户关闭信息。

4.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：火灾检测模块包含8路MQ-2传感器，8路传感器安装在住宅的不同房间，其中任意1路检测到烟雾，火灾检测模块就会将检测信息发送给控制模块，控制模块就会关闭天然气管道，启动蜂鸣器报警，打开窗户，切断住宅电源，向用户手机发送火灾短信提醒。

5.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：独立电源模块包含1个24V的锂电池，安装在室外，可以防止室内天然气泄漏引起火灾，以及防止火灾损坏该系统的电源，保证系统正常运行，该模块还起到当住宅没有电的情况下为该系统提供电源，持续检测住宅安全情况，保证系统正常使用。

6.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：继电器模块1接受控制模块发来的命令，控制安装在住宅电源总开关前的接触器切断总开关电源，实现住宅电源切断功能。

7.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：继电器模块2接受控制模块发来的命令，控制安装在住宅天然气管道上的电磁阀关闭天然气管道，实现住宅电源天然气管道关闭功能。

8.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：继电器模块3接受控制模块发来的命令，控制安装在住宅窗户上的自动开窗器关闭或打开窗户，实现住宅窗户的开关功能。

9.根据权利要求1所述的一种智能化家庭安全防护系统，其特征在于：显示模块和按键模块配合使用，实现工作界面与设置界面的切换功能以及设置界面的参数设置功能。

Images