CN2917101Y - 一种基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，包括嵌入式微处理器及与其相连的射频发射/接收模块；所述嵌入式微处理器设置有互联网接口装置、视频接口装置和/或音频接口装置。所述中央控制装置还包括与所述射频发射/接收模块通信相连的至少一个射频－红外转发器和至少一个电源控制器。所述射频－红外转发器包括单片机及与所述单片机相连的射频接收模块、红外接收模块、红外发射模块及E2PROM。所述电源控制器包括单片机及与单片机相连的射频接收模块和开关执行部件。采用本实用新型，使传统型家电设备也能通过互联网进行实时监控，使家庭在保护原有投资的同时，也能享受到现代信息通信及控制技术所带来的方便、舒适、安全。

Description

一种基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置

技术领域

本实用新型涉及家庭监控系统，更具体地说，涉及一种通过互联网远程实时监视家庭安全、控制家电设备的装置。

背景技术

目前大多数厂家致力开发的家庭网络系统都是基于网络家电及家居布线系统。要享用这类系统所带来的方便，用户必须对家中现有的传统型家电、设备进行改造或更新换代。对于大多数用户而言，一次性更换掉所有的家电设备将是一项昂贵的投资，而对家电设备进行改造也不是一件轻松的事。因此，为使拥有传统型家电设备、并且不急于更新换代的大多数家庭也能享受到居家自动化的方便、舒适、安全，有必要开发一种针对传统型家电、设备的家庭内部实时监控装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，大多数家庭目前所使用的传统型家电设备，提供一种可通过互联网实时监控家庭内部安全及家电设备的装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，包括嵌入式微处理器及与其相连的射频发射/接收模块；所述嵌入式微处理器设置有互联网接口模块，其特征在于，所述中央控制装置还包括与所述射频发射/接收模块通信相连的至少一个射频-红外转发器和至少一个电源控制器。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述嵌入式微处理器上设置有视频接口模块和/或音频接口模块。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述视频接口模块是USB接口或视频采集卡。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述音频接口模块是连接在嵌入式微处理器103的I2S接口上的音频解码芯片。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述射频-红外转发器包括单片机及与所述单片机相连的射频接收模块、红外接收模块、红外发射模块及E2PROM。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述电源控制器包括单片机及与单片机相连的射频接收模块和开关执行部件。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述单片机304是89C52芯片、射频接收模块302是XY-R03A模块、E2PROM306是24C256电可擦除可编程ROM。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述射频接收模块302的数据端口与单片机304的P3.4/T0端口相连；E2PROM306的第5、第6端口分别与单片机304的P1.6/SCL和P1.7/SDA端口相连；

所述红外发射模块308包括红外发射管D1、开关晶体管Q1及第一电阻R1、第五电阻R5，其中晶体管Q1的基极通过第一电阻R1连接到单片机304的P0.7/AD7端口、集电极接电源VCC、发射极通过第五电阻R5与红外发射管D1的正极相连，红外发射管D1的负极接地；

所述红外接收模块310包括红外接收器U3、晶体管Q2、第四电阻R4、第七电阻R7及电容C4，其中晶体管Q2的集电极与单片机304的P3.3/INT1端口相连，基极通过第四电阻R4与红外接收器U3的第1端口相连；红外接收器U3的第1端口与单片机304的P3.2/INT0相连；晶体管Q2的发射极和红外接收器U3的第二端口接地；第七电阻R7一端接电源VCC，另一端接红外接收器U3的第三端口并通过电容C4接地。

在本实用新型所述的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置中，所述单片机304连有LED指示电路，其包括第一、第二LED指示灯D2、D3及第二电阻R2和第六电阻R6；其中，第一LED D2的负极接单片机304的P2.1/A9端口，正极通过电阻R2接电源VCC；第二LED D3的负极接单片机304的P2.0/A8端口，正极通过电阻R6接电源VCC。

实施本实用新型的基于互联网的实时家庭监控系统的控制装置及其中的射频-红外转发器，具有以下有益效果：可以使传统型家电设备也能通过互联网进行实时监控，使大众家庭在保护原有投资的同时，也能享受到现代信息通信及控制技术所带来的方便、舒适、安全。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型基于互联网的实时家庭监控系统构造示意图；

图2是本实用新型中央控制装置中电源控制器构造示意图；

图3是本实用新型中央控制装置中射频-红外(RF-IR)转换器构造示意图；

图4是本实用新型中央控制装置中射频-红外(RF-IR)转换器电路原理图。

具体实施方式

本实用新型通过在家庭监控系统的中央控制装置主机内架构嵌入式操作系统，由此操作系统控制完成视频/音频数据采集、传感器报警状态监控及家电设备监控等。远程控制端通过INTERNET及安全认证进入家庭中央控制装置，接收家中的实时图象/声音，并在网页选项中发出控制命令来控制家电设备，实现远程监控。操作系统采用TCP/IP协议将数据发送到远程主机，通过内建的Web Server来接收远程控制信息，并发送控制命令给射频模块来控制家电。

如图1所示，在本实用新型基于互联网的实时家庭监控系统的第一实施例中，包括中央控制装置101、图像摄取装置110、声音采集装置112、传感器114、被控电器116、118，用户可在远程监控端140通过互联网130访问一个静态的域名来实时监视家中的情况并根据需要控制家中的家电等设备。

在图1所示的系统中，中央控制装置101包括主机102，该主机102内包括MCU(嵌入式处理器)103、射频发射/接收模块104，中央控制装置101还包括可与射频发射/接收模块104通信的RF-IR转发器106、电源控制器108。MCU通过互联网接入设备120与互联网130相连。例如，MCU 103可以通过有线接入设备(如ADSL MODEM或路由器)与互联网相连，也可以通过PCMCIA接口连接的无线网卡与互联网相连。图像摄取装置110可以是通过USB接口与MCU 103相连的数字式摄像头，也可以是通过视频卡与MCU相连的摄像机。前者的图像摄取速率为CIF(352×288)格式30fps(帧/秒)、VGA(640×480)格式10-15fps，后者最高达30fps，可根据需要选择。MCU 103的I2S接口上连接有音频解码芯片，声音采集装置112(音频输入，如麦克风)通过音频解码芯片与MCU 103相连，还可通过音频解码芯片将音频输出装置(扬声器)与MCU 103相连。例如，通过该音频解码芯片连接的音频输出接口，用户可以播放音频文件，双声道的声音可从音频输出接口接音箱等设备，并可从音频输入接口接麦克来进行声音的采集。射频发射/接收模块104可以接收来自传感器的信号。这些传感器可以包括门磁、红外传感器、感烟传感器、煤气泄露传感器、温、湿度传感器等等。射频发射/接收模块104还可以向电源控制器108发送控制信号，以控制家电设备118电源的通断。另外，射频模块还可以通过RF-IR(射频-红外)转发器106向家电设备116发送启动停止、状态调整、设置改变等控制信号。RF-IR转发器106的作用是将射频模块发射出来的RF控制信号转换成红外(IR)信号，以控制由红外遥控的家电设备116。由于红外信号的控制范围很小，且方向性较强，因此可以在家中安装多个RF-IR转发器106，分别设置在家电设备的控制范围内。RF-IR转发器106可通过学习功能，来学习所要发射的红外控制码。

在本发明基于互联网的实时家庭监控系统中，MCU 1036内置嵌入式操作系统中设有一网站，当MCU 103与互联网连接后，ISP为其提供一个动态IP地址，MCU 103将自动连接INTERNET上的动态域名服务器，实现动态IP到静态域名的转换，这样在远程监控端用户就可以通过该静态域名访问到家庭监控系统的中央控制装置101中的网站，通过其了解家中的情况，并控制家中的家电设备116、118。

例如，用户在远程的主机浏览器(如IE等)输入一个域名(假设为ehome123.hn.org)，连接到放在家中的中央控制装置101，网页中对用户进行用户名和密码校验。校验通过后，用户进入欢迎主页面，在此页面中有各个选项(实时视频，电器控制等)。若用户点击实时视频，在网页的中央将出现一个播放视频的窗口，此时便可从中看到家中的情况，并听到家中的实时声音。若用户点击电器控制，在网页中将出现选项(如电源控制、红外遥控家电设备控制等)，用户通过对选项的选择后，点击提交按键。家中的中央控制器在收到用户的要求后，进行处理，并把处理结果通过返回的网页告知用户。

如前所述，本实用新型家庭监控系统的中央控制装置采用电源控制和红外遥控两种方式对家电设备进行控制。

在图2所示的本实用新型的电源控制器108示意图中，电源控制器108内置射频(RF)接收模块202、单片机204及开关执行部件206。电源控制器108的器件地址码是在烧录程序的时候已经确定了的，存在它的程序存储器(ROM空间)中，在它接收到主机102发来的信号后，会以查表的形式来校验此地址码是否与自身的地址码相同，若相同，将根据命令的要求(开或关哪个开关，比如说与它相连的1号或2号开关)来从控制继电器的管脚发出控制脉冲，使与之相连的自锁型继电器(开关执行部件206)开或者关，从而实现220V交流电的导通或截断。该电源控制器108用于控制由电源通断即可控制的家电设备118，例如电饭煲、冰箱、电灯等。

本实用新型的家庭监控系统的实施例中，每个可由电源控制的家电设备都配备有电源控制器。每个电源控器都对应于一个编号(例如1，2，3……)，此编号将反映在网页上，而用户则通过对网页中的各个开关编号的状态操作来实现控制相应电器的电源通断。其中，每一个电源控制器均有自己的唯一的地址编号，来区分与其他电源控制器的区别。用户通过中央控制装置中网站的页面中的开关编号来选择每个开关的通断，MCU接受到网页所传来的控制要求后，将通过RF模块发射相应的命令给电源控制器(例如冰箱的电源；电灯的电源等)，命令中含有每个电源控制器的器件地址码和控制命令，电源控制器在接收到此命令后将分辨是否是自己的地址，根据分辨结果决定是否执行命令，进而实现本电源控制器开关电路的通/断控制。

红外遥控是通过将中央控制装置发射的射频控制信号转换成红外控制信号，以控制通过红外信号进行遥控的家电设备，如电视、空调、音响等。在图3所示的本实用新型的RF-IR(射频-红外)转发器106的示意图中，射频-红外转发器106内置单片机304、RF接收模块302和红外接收模块310、红外发射模块308以及E2PROM 306，其可以采用电池供电。

图4所示的本实用新型实施例的RF-IR转发器的电路原理图中，单片机304是89C52型芯片，射频接收模块302是XY-R03A，E2PROM 306为24C256型的电可擦除可编程ROM。其中射频接收模块302的DATA端口与单片机304的P3.4/T0相连；E2PROM 306的5、6端口分别与单片机304的P1.6/SCL和P1.7/SDA端口相连。

红外发射模块308包括红外发射管D1、开关晶体管Q1及电阻R1、R5，其中晶体管Q1的基极通过电阻R1连接到单片机304的P0.7/AD7端口、集电极接电源VCC、发射极通过电阻R5与红外发射管D1的正极相连，红外发射管D1的负极接地。

红外接收模块包括红外接收器U3、晶体管Q2、电阻R4、R7及电容C4，其中晶体管Q2的集电极与单片机304的P3.3/INT1端口相连，基极通过电阻R4与红外接收器U3的端口1相连；红外接收器U3的端口1与单片机304的P3.2/INT0相连；晶体管Q2的发射极和红外接收器U3的端口2接地；电阻R7一端接电源VCC，另一端接红外接收器U3的端口3并通过电容C4接地。

另外，本实施例的RF-IR转发器还包括LED指示电路，其包括两个蓝、红LED指示灯D2、D3电路，及电阻R2和R6；其中，蓝色LED指示灯D2的负极接单片机304的P2.1/A9端口，正极通过电阻R2接电源VCC；红色LED指示灯D3的负极接单片机304的P2.0/A8端口，正极通过电阻R6接电源VCC。

其工作原理是：内置单片机304对RF接收模块302收到的RF控制命令进行解码，并从E2PROM 306读取此RF命令所对应的红外控制命令(通过红外接收模块310学习获得，见后所述)，转发给红外发射模块308。红外发射模块308发射红外控制信号，实现对家电设备116的控制，从而无须对现有采用红外遥控的家电做任何改装。

具体来说，RF-IR转发器106中的E2PROM 306用来存储所学习到的红外命令。它的器件地址码是在烧录程序的时候已经确定了的，存在它的程序存储器(ROM空间)中，在它接收到主机102发来的信号后，会以查表的形式来校验此地址码是否与自身的地址码相同，若相同，将根据命令的要求来执行学习或发射功能。在进入学习状态时，将启动一体化红外线接收器(即红外接收模块310)，一体化红外线接收器集红外线接收和放大于一体，不需要任何外接元件，就能完成从红外线接收到输出与TTL电平信号兼容的所有工作，此时单片机将接收到的红外命令编码及对应的指令编号(由中央控制器发出的命令A，B，C......)存储于E2PROM中，以备发射时调用。发射红外命令时，单片机将读取E2PROM中存的指令，通过红外发射头来发射红外控制信号。

每个射频-红外转发器有的自己的唯一的地址编号，来区分与其他射频-红外转发器的区别。在使用本实用新型的产品时，应首先确定每个射频-红外转发器摆放的位置(所控制范围内的家电)，然后通过电脑连接到中央控制装置中的网站，让对应的射频-红外转发器学习此范围内的家电红外控制指令。例如：1号射频-红外转发器的控制范围内有电视和空调，用户进入1号射频-红外转发器的网页，选择控制指令A(如：电视选台8频道)，点击“学习”按钮提交网页信息，此时中央控制装置将通过RF模块发射学习A指令到1号射频-红外转发器，1号射频-红外转发器接到命令后，将进入学习状态，并点亮红色的LED，用户用电视遥控器，对准1号射频-红外转发器的红外接收区域(距离应小于4cm)，按下电视选台8频道的按键，此时射频-红外转发器将红色LED熄灭，蓝色LED闪3下，表示已学习到此功能并存储完毕。选择控制指令B(如：空调温度减1度)，点击“学习”按钮提交网页信息，此时中央控制装置将通过RF模块发射学习B指令到1号射频-红外转发器，1号射频-红外转发器接到命令后，将进入学习状态，并点亮红色的LED，用户用空调遥控器，对准1号射频-红外转发器的红外接收区域(距离应小于4cm)，按下空调温度减1度的按键，此时射频-红外转发器将红色LED熄灭，蓝色LED闪3下，表示已学习到此功能并存储完毕。同理使其他编号(如2号，3号……)的射频-红外转发器学习到自己范围内所要控制的电器的红外控制码。对于某些家电遥控中同一按键不同次按下发射不同的指令情况(如空调的开/关按键)，需要让射频-红外转发器分两条指令(如A，B指令)来学习。若射频-红外转发器在接收到学习指令后点亮红色LED的15秒内，并没收到所要学习的红外遥控信号，将自动退出学习状态并且红色LED熄灭；或在此期间收到主机发来的执行控制命令，也将退出学习状态并且红色LED熄灭，并发射原存储的控制命令来控制电器。学习的红外控制指令是可以覆盖的。如：1号射频-红外转发器的A指令本已经存有红外控制命令，若再次用A指令学习一个红外控制命令，原控制命令将被覆盖，而记住新学习到的红外控制命令。学习完成后，用户就可以远程通过互连网访问相应编号的射频-红外转发器网页，并选择控制指令(如：A、B……)，并点击“执行”按钮提交网页信息。此时，家中的中央控制装置将发射RF的指令(如：1号射频-红外转发器A指令)，所有的射频-红外转发器都会接收到该指令，并分辨是否为自己的地址编号，并执行指令或不响应该指令。从而达到控制电器目的。

传感器报警方面，门磁、红外传感器、感烟传感器、煤气泄露传感器在收到报警信号后，将通过内嵌的RF模块，发射相应的命令到中央控制器，中央控制器将通过所收到的信号中的地址码和命令来分辩是哪个传感器报警，并在远程用户正在浏览的监控页面中弹出相应的报警信息。

Claims (9)

1、一种基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，包括嵌入式微处理器(103)及与其相连的射频发射/接收模块(104)；所述嵌入式微处理器(103)设置有互联网接口模块，其特征在于，所述中央控制装置(101)还包括与所述射频发射/接收模块(104)通信相连的至少一个射频-红外转发器(106)和至少一个电源控制器(108)。

2、根据权利要求1所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于，所述嵌入式微处理器(103)上设置有视频接口模块和/或音频接口模块。

3、根据权利要求2所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于，所述视频接口模块是USB接口或视频采集卡。

4、根据权利要求2所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于，所述音频接口模块是连接在嵌入式微处理器(103)的I2S接口上的音频解码芯片。

5、根据权利要求1-4中任一项所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于，所述射频-红外转发器(106)包括单片机(304)及与所述单片机(304)相连的射频接收模块(302)、红外接收模块(310)、红外发射模块(308)及E2PROM(306)。

6、根据权利要求1-4中任一项所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于，所述电源控制器(108)包括单片机(204)及与单片(204)机相连的射频接收模块(202)和开关执行部件(206)。

7根据权利要求5所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于：所述单片机(304)是89C52芯片、射频接收模块(302)是XY-R03A模块、E2PROM(306)是24C256电可擦除可编程ROM。

8、根据权利要求7所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于：所述射频接收模块(302)的数据端口与单片机(304)的P3.4/T0端口相连；E2PROM(306)的第5、第6端口分别与单片机(304)的P1.6/SCL和P1.7/SDA端口相连；

所述红外发射模块(308)包括红外发射管D1、开关晶体管Q1及第一电阻R1、第五电阻R5，其中晶体管Q1的基极通过第一电阻R1连接到单片机(304)的P0.7/AD7端口、集电极接电源VCC、发射极通过第五电阻R5与红外发射管D1的正极相连，红外发射管D1的负极接地；

所述红外接收模块(310)包括红外接收器U3、晶体管Q2、第四电阻R4、第七电阻R7及电容C4，其中晶体管Q2的集电极与单片机(304)的P3.3/INT1端口相连，基极通过第四电阻R4与红外接收器U3的第1端口相连；红外接收器U3的第1端口与单片机304的P3.2/INT0相连；晶体管Q2的发射极和红外接收器U3的第二端口接地；第七电阻R7一端接电源VCC，另一端接红外接收器U3的第三端口并通过电容C4接地。

9、根据权利要求8所述的基于互联网的实时家庭监控系统的中央控制装置，其特征在于，所述单片机(304)连有LED指示电路，其包括第一、第二LED指示灯D2、D3及第二电阻R2和第六电阻R6；其中，第一LED D2的负极接单片机(304)的P2.1/A9端口，正极通过电阻R2接电源VCC；第二LEDD3的负极接单片机(304)的P2.0/A8端口，正极通过电阻R6接电源VCC。

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