CN103529776A - 智能家居微环境检测控制*** - Google Patents

Abstract

一种智能家居微环境检测控制***，包括：主机和分别与主机进行无线通信的从机和电器控制机，其中，所述的主机，检测室内温度、湿度、气体状况，根据所检测到的室内温度、湿度、气体，控制电器控制机启动室内电器进行工作，以及进行室内温度、湿度、气体的显示和报警及向预设手机发送报警短信，所述的从机用于检测内气体状况，并无线传送给主机，所述的电器控制机无线接收主机发出的启动室内电器工作的信号，启动相应的电器进行工作。本发明能够全面检测与调节室内环境，集成度高，体积小巧，使用方便，成本低廉，功耗极低。

Description

智能家居微环境检测控制***

技术领域

本发明涉及一种环境检测调节装置。特别是涉及一种基于C8051F020单片机为主控芯片的智能家居微环境检测控制***。

背景技术

调查表明，现代人平均有90%的时间生活和工作在室内，65%的时间在家里。然而许多民用和商用建筑的室内空气污染程度是室外空气污染的4—10倍，有的甚至超过100倍。室内环境污染已经引起全球性的人口发病率和死亡率的增加，而且被列入对公众健康危害最大的五种环境因素之一。除了室内空气污染，室内的温湿度和光线等因素虽然不会对人体造成直接的伤害，但也影响着居住舒适性。人们都希望自己工作、学习、生活的环境光线充足、空气清新、温度适宜。因此加强室内环境的维护，对保证身体健康也十分重要。

同时，随着当今生活水平和民众健康意识不断提高，国家对室内环境污染的重视程度也越来越高，使得室内环境监测与治理逐渐发展成为一个新的国民经济产业，同时国家出台的相关标准为我们衡量室内环境提供了很好的准则。

然而平时人们在室内并不能很明显的察觉到污染情况，专业的监测从各方面讲也并不亲民，室内环境监测和调节的门槛很高，使用不广泛，一套廉价便携易用的监测和调节设备是市面上极其缺少的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够自动检测并调节室内居住环境的家居***，实现实时检测、调节、记录，为人们营造一个健康舒适居住环境的智能家居微环境检测控制***。

本发明所采用的技术方案是：一种智能家居微环境检测控制***，包括：主机和分别与主机进行无线通信的从机和电器控制机，其中，所述的主机，检测室内温度、湿度、气体状况，根据所检测到的室内温度、湿度、气体，控制电器控制机启动室内电器进行工作，以及进行室内温度、湿度、气体的显示和报警及向预设手机发送报警短信，所述的从机用于检测内气体状况，并无线传送给主机，所述的电器控制机无线接收主机发出的启动室内电器工作的信号，启动相应的电器进行工作。

所述的主机包括有：主机控制电路，分别与所述的主机控制电路连接的气体传感器模块、人体感应模块、报警蜂鸣器、液晶显示屏、语音识别/合成模块、温湿度传感器模块及蓝牙集成电路、主机无线传输模块和天线、GSM/GPRS移动数据发送接收天线和按键，还设置有分别与所述的主机控制电路、气体传感器模块、人体感应模块、报警蜂鸣器、液晶显示屏、语音识别/合成模块、温湿度传感器和蓝牙集成电路、主机无线传输模块和天线、GSM/GPRS移动数据发送接收天线和按键相连接用于提供电源的主机电源模块，所述的主机电源模块通过主机总开关分别连接usb供电接口和市电供电接口。

所述的主机控制电路上还连接有SD卡存储模块。

所述的主机电源模块、主机控制电路、SD卡存储模块和温湿度传感器模块及蓝牙集成电路设置在主机壳体内，所述的usb供电接口、市电供电接口、报警蜂鸣器、液晶显示屏、主机总开关、主机无线传输模块和天线、GSM/GPRS移动数据发送接收天线、气体传感器模块、语音识别/合成模块、按键、液晶显示屏和人体感应模块分别设置在主机壳体的表面上。

所述的气体传感器模块包括MQ-2烟雾传感器和MQ-135气体污染传感器。

所述的从机包括有从机控制电路，分别与从机控制电路相连接的从机无线传输模块和天线和气体传感器模块，以及通过从机总开关分别连接从机控制电路、从机无线传输模块和天线和气体传感器模块的用于供电的锂电池和电源模块。

所述的锂电池和电源模块和从机控制电路设置在从机壳体内，所述的从机总开关、从机无线传输模块和天线和气体传感器模块设置在从机壳体的表面上。

所述的电器控制机包括有：电器开关控制电路，分别与电器开关控制电路相连接的继电器控制模块、控制机无线传输模块和天线和工作指示灯，以及分别连接电器开关控制电路和控制机无线传输模块和天线的电源模块，所述的继电器控制模块连接控制电器接口，所述电源模块的电源输入端和继电器控制模块电源输入端连接工作电源接口。

所述的电器开关控制电路、继电器控制模块和电源模块设置在电器控制机壳体内，所述的控制机无线传输模块和天线、工作指示灯、工作电源接口和控制电器接口分别设置在电器控制机壳体的表面上。

本发明的智能家居微环境检测控制***，具有以下有益效果：

1．功能全面。本发明能够全面检测与调节室内环境，填补了相关领域的空白，是市面上极少有的集空气质量检测报警和自动化针对性调节于一体的设备，只需一套设备即可满足宜居环境的需要。

2．便携易用。本发明主机从机都有很高的集成度，体积小巧，加上包装后重量也不过300克，进一步提高集成度后其重量仍有很大减小空间；本发明使用方便，只需把从机置于室内不受干扰的位置，对主机进行简单初始化后即可使用。

3．廉价低功耗。市售大部分专业检测设备成本高、功耗大，普通家庭难以应用。本发明集成度高，成本低廉，功耗极低，能够使用锂电池带动，极大程度降低了使用门槛。

附图说明

图1是本发明的整体构成框图；

图2是本发明主机壳体结构示意图；

图3是本发明主机电路构成框图；

图4是本发明从机壳体结构示意图；

图5是本发明从机电路构成框图；

图6是本发明电器控制机壳体结构示意图；

图7是本发明电器控制机电路构成框图。

图中

1：主机电源模块2：usb供电接口

3：市电供电接口4：报警蜂鸣器

5：主机总开关6：主机无线传输模块和天线

7：GSM/GPRS移动数据发送接收天线

8：气体传感器模块9：语音识别/合成模块

10：按键11：液晶显示屏

12：温湿度传感器模块及蓝牙集成电路

13：人体感应模块14：主机控制电路

15：锂电池和电源模块16：从机总开关

17：从机无线传输模块和天线18：气体传感器模块

19：从机控制电路20：电器开关控制电路

21：继电器控制模块22：控制机无线传输模块和天线

23：工作指示灯24：工作电源接口

25：控制电器接口26：电源模块

27：SD卡存储模块28：主机壳体

29：从机壳体30：电器控制机壳体

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的智能家居微环境检测控制***做出详细说明。

如图1所示，本发明的智能家居微环境检测控制***，包括：主机A和分别与主机A进行无线通信的从机B和电器控制机C，其中，所述的主机A，检测室内温度、湿度、气体状况，根据所检测到的室内温度、湿度、气体，控制电器控制机C启动室内电器进行工作，以及进行室内温度、湿度、气体的显示和报警及向预设手机发送报警短信，所述的从机B用于检测室内气体状况，并无线传送给主机A，所述的电器控制机C无线接收主机A发出的启动室内电器工作的信号，启动相应的电器进行工作。

如图3所示，所述的主机A包括有：由C8051F020单片机构成的主机控制电路14，分别与所述的主机控制电路14连接的气体传感器模块8、人体感应模块13、报警蜂鸣器4、液晶显示屏11、语音识别/合成模块9、温湿度传感器模块及蓝牙集成电路12、主机无线传输模块和天线6、GSM/GPRS移动数据发送接收天线7和按键10，还设置有分别与所述的主机控制电路14、气体传感器模块8、人体感应模块13、报警蜂鸣器4、液晶显示屏11、语音识别/合成模块9、DHT11温湿度传感器和蓝牙集成电路12、主机无线传输模块和天线6、GSM/GPRS移动数据发送接收天线7和按键10相连接用于提供电源的主机电源模块1，所述的主机电源模块1通过主机总开关5分别连接usb供电接口2和市电供电接口3。所述的主机控制电路14上还连接有SD卡存储模块27。

如图2所示，所述的主机电源模块1、主机控制电路14、SD卡存储模块27和温湿度传感器模块及蓝牙集成电路12设置在主机壳体28内，所述的usb供电接口2、市电供电接口3、报警蜂鸣器4、液晶显示屏11、主机总开关5、主机无线传输模块和天线6、GSM/GPRS移动数据发送接收天线7、气体传感器模块8、语音识别/合成模块9、按键10、液晶显示屏11和人体感应模块13分别设置在主机壳体28的表面上。所述的气体传感器模块8包括MQ-2烟雾传感器和MQ-135气体污染传感器。

如图5所示，所述的从机B包括有从机控制电路19，分别与从机控制电路19相连接的从机无线传输模块和天线17和气体传感器模块18，以及通过从机总开关16分别连接从机控制电路19、从机无线传输模块和天线17和气体传感器模块18的用于供电的锂电池和电源模块15。

如图4所示，所述的锂电池和电源模块15和从机控制电路19设置在从机壳体29内，所述的从机总开关16、从机无线传输模块和天线17和气体传感器模块18设置在从机壳体29的表面上。

如图7所示，所述的电器控制机C包括有：电器开关控制电路20，分别与电器开关控制电路20相连接的继电器控制模块21、控制机无线传输模块和天线22和工作指示灯23，以及分别连接电器开关控制电路20和控制机无线传输模块和天线22的电源模块26，所述的继电器控制模块21连接控制电器接口25，所述电源模块26的电源输入端和继电器控制模块21电源输入端连接工作电源接口24。

如图6所示，所述的电器开关控制电路20、继电器控制模块21和电源模块26设置在电器控制机壳体30内，所述的控制机无线传输模块和天线22、工作指示灯23、工作电源接口24和控制电器接口25分别设置在电器控制机壳体30的表面上。

本发明的智能家居微环境检测控制***，由C8051F020单片机作为主机控制电路，控制液晶显示屏对记录数据的显示、SD卡存储模块、报警蜂鸣器的开启以及键盘的控制。其中液晶显示屏采用的是12864液晶，具有8位并行接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。也可完成图形显示，其显著特点为低电压，低功耗。

本发明安装的DHT11温湿度传感器、MQ-2烟雾传感器、MQ-135气体污染传感器，能够比较全面地检测室内基本的温湿度、可燃气体、有毒气体等的浓度，以及室内粉尘等。现举例MQ-135气体传感器说明其工作原理，当传感器所处环境中存在污染气体时，传感器的电导率随空气中污染气体浓度的增加而增大。使用简单的模数转换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，从机会将该信号传达给主机，由主机进行分析。其余传感器工作原理与此相同。

本发明的主机无线传输模块和天线和从机无线传输模块和天线采用的是CC1101低功耗无线通信芯片，可将从机放置于室内的任意位置，采集任意地点的有害气体信息通过主机无线传输模块和天线和从机无线传输模块和天线及时发回主机进行处理。功率合适避免数据丢失，采用数字量避免失真，主从分离扩大了检测范围。主机从机之间采用16位通信模式,前8位为地址位，后8位为数据位。主机开机时默认地址位为0xFF,从机开机时默认地址为0x00。从机开机后会将地址分配请求数据字0x00AA发送给主机，主机接收后会向该从机发送分配地址，利用这个分配地址主机即可实现对多个从机的控制。从机还会将分配地址存储在EEPROM中，当再次重启时，从机地址仍为分配地址。

本发明由语音识别/合成模块9和GSM/GPRS移动数据发送接收天线7构成了人机交互模块，由主机控制电路发出控制指令。GSM/GPRS移动数据发送接收天线采用SIM900A模块。当收到的数据超过预设的数值，主机控制电路会自动控制GSM/GPRS移动数据发送接收天线给预设手机号发送短信告知用户室内环境污染已超限，同时向小区物业拨打报警电话。语音识别/合成模块采用的是LD3320语音识别专用芯片和SYN6288语音合成芯片，集成了语音识别、语音合成功能和一些外部电路，识别后的信息由主机控制电路接收，用户可通过语音控制***主动调节室内环境。***中还集成了安卓客户端，在手机上安装我们开发的“360环境卫士”安卓软件，可以随时接收到主机对室内环境的检测数据，在用户手机界面上显示出来，方便用户查阅，用户还可以通过客户端在一定距离内对主机进行控制。

家用电器包括家中各种环境调节设备和控制电路。电器控制机C的核心部分为电器开关控制电路，主机通过控制机无线传输模块和天线将控制命令发送给电器开关控制电路,电器开关控制电路会完成对继电器控制模块的控制,从而达到对家用电器开关的控制。我们采用的继电器控制模块是低电平工作。

本发明的一些技术指标如下：温度检测精度：1℃；湿度检测精度：5%；气体检测精度：0.1%；循环检测周期：500ms；数据存储周期：正常5min，异常30s；***存储容量：最大可扩展至1G；主从通信距离：开阔地>50m。

本发明的智能家居微环境检测控制***的工作原理，接通主机的市电供电接口3或usb供电接口2后，电源模块1会获得稳定电压并向其余模块供电，当用户搬动主机总开关5后，主机开始工作，液晶显示屏11开始显示测得的温度、湿度等信息。用户通过语音识别/合成模块9来控制主机实现控制工作。主机检测到有害气体超标时，蜂鸣器就会响起，并且会通过GSM/GPRS移动数据发送接收天线7向预设手机发送报警短信以提醒用户。主机中温湿度传感器模块及蓝牙集成电路12中有蓝牙模块，检测到的环境数据可通过蓝牙模块发送给装有相应安卓软件的手机，方便用户通过手机随时查看室内环境质量。

从机体积十分小巧，可以放置在室内任意不受干扰的地方，并且功耗极小，可以通过锂电池电源模块15进行供电，当从机检测到有气体参数超标时，会通过无线传输模块和天线17向主机发送检测信息，主机无线传输模块和天线6会接受相应信息。

当主机接收到从机发送的数据时，会通过主机无线传输模块和天线向电器控制机发送控制信息，如开加湿器、风扇等，电器控制机中的电器开关控制电路接收到相应信息后会控制继电器控制模块21来开启或断开电器的使用。

整个***主机、从机、电器控制机同时协调工作实现智能检测调节控制的功能。

本发明公开和揭示的所有组合可以通过借鉴本文公开内容产生，尽管本发明的组合已通过详细实施过程进行了描述，但是本领域技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的装置进行拼接或改动，或增减某些部件，更具体地说，所有相类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范围和内容之中。

Claims (9)

1.一种智能家居微环境检测控制***，其特征在于，包括：主机（A）和分别与主机（A）进行无线通信的从机（B）和电器控制机（C），其中，所述的主机（A），检测室内温度、湿度、气体状况，根据所检测到的室内温度、湿度、气体，控制电器控制机（C）启动室内电器进行工作，以及进行室内温度、湿度、气体的显示和报警及向预设手机发送报警短信，所述的从机（B）用于检测内气体状况，并无线传送给主机（A），所述的电器控制机（C）无线接收主机（A）发出的启动室内电器工作的信号，启动相应的电器进行工作。

2.根据权利要求1所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的主机（A）包括有：主机控制电路（14），分别与所述的主机控制电路（14）连接的气体传感器模块（8）、人体感应模块（13）、报警蜂鸣器（4）、液晶显示屏（11）、语音识别/合成模块（9）、温湿度传感器模块及蓝牙集成电路（12）、主机无线传输模块和天线（6）、GSM/GPRS移动数据发送接收天线（7）和按键（10），还设置有分别与所述的主机控制电路（14）、气体传感器模块（8）、人体感应模块（13）、报警蜂鸣器（4）、液晶显示屏（11）、语音识别/合成模块（9）、温湿度传感器和蓝牙集成电路（12）、主机无线传输模块和天线（6）、GSM/GPRS移动数据发送接收天线（7）和按键（10）相连接用于提供电源的主机电源模块（1），所述的主机电源模块（1）通过主机总开关（5）分别连接usb供电接口（2）和市电供电接口（3）。

3.根据权利要求2所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的主机控制电路（14）上还连接有SD卡存储模块（27）。

4.根据权利要求2所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的主机电源模块（1）、主机控制电路（14）、SD卡存储模块（27）和温湿度传感器模块及蓝牙集成电路（12）设置在主机壳体（28）内，所述的usb供电接口（2）、市电供电接口（3）、报警蜂鸣器（4）、液晶显示屏（11）、主机总开关（5）、主机无线传输模块和天线（6）、GSM/GPRS移动数据发送接收天线（7）、气体传感器模块（8）、语音识别/合成模块（9）、按键（10）、液晶显示屏（11）和人体感应模块（13）分别设置在主机壳体（28）的表面上。

5.根据权利要求2所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的气体传感器模块（8）包括MQ-2烟雾传感器和MQ-135气体污染传感器。

6.根据权利要求1所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的从机（B）包括有从机控制电路（19），分别与从机控制电路（19）相连接的从机无线传输模块和天线（17）和气体传感器模块（18），以及通过从机总开关（16）分别连接从机控制电路（19）、从机无线传输模块和天线（17）和气体传感器模块（18）的用于供电的锂电池和电源模块（15）。

7.根据权利要求6所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的锂电池和电源模块（15）和从机控制电路（19）设置在从机壳体（29）内，所述的从机总开关（16）、从机无线传输模块和天线（17）和气体传感器模块（18）设置在从机壳体（29）的表面上。

8.根据权利要求1所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的电器控制机（C）包括有：电器开关控制电路（20），分别与电器开关控制电路（20）相连接的继电器控制模块（21）、控制机无线传输模块和天线（22）和工作指示灯（23），以及分别连接电器开关控制电路（20）和控制机无线传输模块和天线（22）的电源模块（26），所述的继电器控制模块（21）连接控制电器接口（25），所述电源模块（26）的电源输入端和继电器控制模块（21）电源输入端连接工作电源接口（24）。

9.根据权利要求8所述的智能家居微环境检测控制***，其特征在于，所述的电器开关控制电路（20）、继电器控制模块（21）和电源模块（26）设置在电器控制机壳体（30）内，所述的控制机无线传输模块和天线（22）、工作指示灯（23）、工作电源接口（24）和控制电器接口（25）分别设置在电器控制机壳体（30）的表面上。

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