CN105336090B - 一种智能家居安防***及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的智能家居安防***，包括报警子***和若干个监测子***，报警子***包括ZigBee模块Ⅰ以及分别与ZigBee模块Ⅰ输出端相连接的GPRS通信模块、显示器和报警器，每个监测子***内均设置有监测传感器和ZigBee模块，各监测子***通过各自***内的ZigBee模块与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。本发明的安防***能实现无线自动组网，调试维护简单便捷，性价比高，安装简易、节省空间、美观，能实现各种家居环境的实时监测，保障良好的家居环境，***的稳定性高，可以有效避免因中心控制***故障导致全局瘫痪的局面。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能家居安防***及其控制方法，属于安防技术领域。
背景技术
在中国信息技术领域，伴随着人们生活水平的不断提高和后PC时代的到来，人们对财产、人身安全的要求也越来越高，因此出现了家居安防***。家居安防***的功能涉及需要更高层次的提升而非局限于防盗，防火、防漏气以及防漏水等功能的实现亟待解决，及时了解并解决家中的突发事件，实现家庭安全***的智能化对提高当代人民生活水平，保障社会安全具有极其重要的现实指导意义。
虽然目前家居安防***相关产品发展已经较为成熟，但是几乎所有的产品聚焦于运用中心控制***控制子***运作，子***本身不具备控制功能，对中心控制***依赖程度极高，尚未形成完善综合的报警***，一旦中心控制***出现问题，整个***就会瘫痪，丧失报警功能，不能十分有效的保障消费者的财产安全，无法从根本上推动家庭智能报警***在中国的应用、普及与发展。并且，目前市场上拥有的家居安防***多采用传统控制方式，众所周知，传统报警***多采用有线方式组建，安装复杂程度与功能多样性成正比，功能越多，安装越复杂；另外，传统的家居安防***不具备自主解决问题的能力，常常导致问题扩大化、复杂化。据市场调查研究显示，传统家居安防***具有以下几个弊端：
（1）布线复杂，安装空间大。
（2）电缆用量大，浪费材料。
（3）***功能固定，扩展性差。
（4）运行维护成本高，损耗能量。
（5）移动性能差，且影响美观。
（6）***的稳定性相对较低，不能有效避免因中心***故障导致全局瘫痪的局面。
发明内容
本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种智能家居安防***及其控制方法，本发明的安防***能实现无线自动组网，调试维护简单便捷，性价比高，安装简易、节省空间、美观，能实现各种家居环境的实时监测，保障良好的家居环境，***的稳定性高，可以有效避免因中心控制***故障导致全局瘫痪的局面。
本发明克服其技术问题所采用的技术方案是：
一种智能家居安防***，包括报警子***和若干个监测子***，报警子***包括ZigBee模块Ⅰ以及分别与ZigBee模块Ⅰ输出端相连接的GPRS通信模块、显示器和报警器，每个监测子***内均设置有监测传感器和ZigBee模块，各监测子***通过各自***内的ZigBee模块与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。
根据本发明优选的，所述监测子***包括防盗监测子***、燃气泄漏监测子***、火灾监测子***、漏水监测子***和断电监测子***，燃气泄漏监测子***和漏水监测子***上还分别连接有能防止异常情况恶化的联动子***。
根据本发明优选的，所述防盗监测子***包括红外热释电传感器和与红外热释电传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅱ，防盗监测子***通过ZigBee模块Ⅱ与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。
根据本发明优选的，所述燃气泄漏监测子***包括气敏传感器和与气敏传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅲ，燃气泄漏监测子***通过ZigBee模块Ⅲ与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。
根据本发明优选的，所述燃气泄漏监测子***上连接的联动子***为通风子***，所述通风子***包括通风设备、控制通风设备开关的继电器Ⅰ以及与继电器Ⅰ相连接的ZigBee模块Ⅶ，通风子***通过ZigBee模块Ⅶ与燃气泄漏监测子***的ZigBee模块Ⅲ通信连接。
根据本发明优选的，所述火灾监测子***包括烟雾传感器、温度传感器、火焰传感器以及连接于烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器输出端的ZigBee模块Ⅳ，火灾监测子***通过ZigBee模块Ⅳ与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。
根据本发明优选的，所述漏水监测子***包括漏水传感器和与漏水传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅴ，漏水监测子***通过ZigBee模块Ⅴ与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。
根据本发明优选的，所述漏水监测子***上连接的联动子***为电磁阀控制子***，所述电磁阀控制子***包括设置于供水管道上的电磁阀、控制电磁阀开关的继电器Ⅱ以及与继电器Ⅱ相连接的ZigBee模块Ⅷ，电磁阀控制子***通过ZigBee模块Ⅷ与漏水监测子***的ZigBee模块Ⅴ通信连接。
根据本发明优选的，所述断电监测子***包括断电传感器和与断电传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅵ，断电监测***通过ZigBee模块Ⅵ与报警子***的ZigBee模块Ⅰ通信连接。
一种上述智能家居安防***的控制方法，包括步骤如下：
S1、***开启，报警子***、各监测子***和各联动子***内的ZigBee模块均处于休眠状态；
S2、各监测子***的监测传感器采集环境信息；
S3、各监测子***内的ZigBee模块判断监测传感器采集的信息是否异常，如有异常，进行下一步；如无异常，返回步骤S2；
S4、异常信息所在的监测子***内的ZigBee模块和报警子***内的ZigBee模块Ⅰ被唤醒，若异常信息所在的监测子***连接有联动子***，则联动子***内的ZigBee模块也被唤醒；然后监测子***的ZigBee模块将异常信息无线发送至报警子***的ZigBee模块Ⅰ，ZigBee模块Ⅰ接收到异常信息后控制报警器发出报警、控制显示器显示报警原因以及控制GPRS通信模块向用户手机发送报警短信，同时还启动相应的联动子***工作以避免异常情况恶化。
本发明的有益效果是：
ZigBee模块具有低能量消耗、低成本、低速率传输和构建多种网络等优点，本发明通过采用ZigBee模块无线组网技术设计的智能家居安防***，具有以下有益效果：
（1）无线自动组网。采用“去中心化”的思想架构，创新性地运用ZigBee模块进行无线组网，在各子***内安装ZigBee模块，实现子***间无线连接，组成无线虚拟网络***，使得各子***独立运作，能实现无线短距离通信传输，感知信息通过自组织联网实现信息传输，可裁剪性和抗干扰性能力大大增强，***的稳定性也得到大幅度提高，从而可以有效避免因中心控制***故障导致全局瘫痪的局面。
（2）调试维护简单便捷。由于免去了主控机和***设备之间的通讯，大大简化了***调试过程，使得***真正实现智能化；且没有复杂的布线，使得***维护变得非常简单，无需破坏墙面设施就可以轻松实现***升级维护。
（3）将防盗监测子***、燃气泄漏监测子***、火灾监测子***、漏水监测子***和断电监测子***集成到同一个***内独立运作，实现各种家居环境的实时监测，保障良好的家居环境；并采用GPRS通信模块实现***与用户手机的短信联系，用户可以及时了解家居环境状况所发生异常情况的恶化，避免给用户造成更大的损失，对保障家庭环境安全具有重大意义。
（4）性价比高。本发明的智能家居安防***移动灵活、扩展性强，还具有低成本、低功耗的特点，符合“低碳生活”的理念。
（5）安装简易、节省空间、美观。无需复杂的布线，仅需较为简单的设备联网方式即可进行安装，节省了空间还美观。
附图说明
图1为本发明的智能家居安防***的原理示意图。
图2为本发明的智能家居安防***的控制流程图。
图中，1、报警子***，11、ZigBee模块Ⅰ，12、GPRS通信模块，13、显示器，14、报警器，2、防盗监测子***，21、红外热释电传感器，22、ZigBee模块Ⅱ，3、燃气泄漏监测子***，31、气敏传感器，32、ZigBee模块Ⅲ，4、火灾监测子***，41、烟雾传感器，42、温度传感器，43、火焰传感器，44、ZigBee模块Ⅳ，5、漏水监测子***，51、漏水传感器，52、ZigBee模块Ⅴ，6、断电监测子***，61、断电传感器，62、ZigBee模块Ⅵ，7、通风子***，71、通风设备，72、继电器Ⅰ，73、ZigBee模块Ⅶ，8、电磁阀控制子***，81、电磁阀，82、继电器Ⅱ，83、ZigBee模块Ⅷ。
具体实施方式
为了便于本领域人员更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，下述仅是示例性的不限定本发明的保护范围。
实施例1、
如图1所示，本发明的智能家居安防***，包括报警子***1和若干个监测子***，报警子***1包括ZigBee模块Ⅰ11以及分别与ZigBee模块Ⅰ输出端相连接的GPRS通信模块12、显示器13、报警器14以及UPS电源模块15，所述GPRS通信模块12用于向用户手机发短信，UPS电源模块15用于出现断电情况时继续为***供电一段时间，保证断电信息能发送到用户手机。监测子***包括防盗监测子***2、燃气泄漏监测子***3、火灾监测子***4、漏水监测子***5和断电监测子***6，燃气泄漏监测子***3和漏水监测子***5上还分别连接有能防止异常情况恶化的联动子***，其中，燃气泄漏监测子***3上连接的联动子***为通风子***7，漏水监测子***5上连接的联动子***为电磁阀控制子***8。每个监测子***内均设置有监测传感器和ZigBee模块，各监测子***通过各自***内的ZigBee模块与报警子***的ZigBee模块Ⅰ11通信连接。
所述防盗监测子***2包括红外热释电传感器21和与红外热释电传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅱ22，防盗监测子***2通过ZigBee模块Ⅱ22与报警子***的ZigBee模块Ⅰ11通信连接。本实施例中红外热释电传感器21采用HC-SR501，是基于红外技术的自动控制模块，采用德国原装进口的LH1778探头设计，具有高灵敏度、强可靠性、超低电压工作的特点。ZigBee模块Ⅱ22实时查询红外热释电传感器21的状态，当非法入室者进入感应范围时，红外热释电传感器21自动向ZigBee模块Ⅱ22输出高电平“1”，ZigBee模块Ⅱ22和ZigBee模块Ⅰ11即被唤醒，并将异常信息发送到报警子***1的ZigBee模块Ⅰ11，然后ZigBee模块Ⅰ11控制GPRS通信模块12发送指令将报警信息以短信形式发送至用户手机，同时显示器13显示报警原因，报警器14发出声光报警；当人离开感应范围则自动延迟，关闭高电平输出低电平；另外，当用户进入感应区时，可以利用遥控器关闭报警子***，防止***误认为是有人非法入室。
所述燃气泄漏监测子***3包括气敏传感器31和与气敏传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅲ32，燃气泄漏监测子***3通过ZigBee模块Ⅲ32与报警子***的ZigBee模块Ⅰ11通信连接。本实施例中气敏传感器31采用MQ-5气敏传感器，MQ-5气敏传感器利用电导率较低的二氧化锡(SnO2)制成，当其监测到可燃气体时，输出高电平“1”。ZigBee模块Ⅲ32实时查询气敏传感器31的状态，一旦监测到异常情况时，ZigBee模块Ⅲ32 和ZigBee模块Ⅰ11即被唤醒，并将异常信息发送到报警子***1的ZigBee模块Ⅰ11，然后ZigBee模块Ⅰ11控制GPRS通信模块12发送指令将报警信息以短信形式发送至用户手机，同时显示器13显示报警原因，报警器14发出声光报警，并且向通风子***7发出信号启动通风子***。所述通风子***7包括通风设备71、控制通风设备开关的继电器Ⅰ72以及与继电器Ⅰ相连接的ZigBee模块Ⅶ73，通风子***7通过ZigBee模块Ⅶ73与燃气泄漏监测子***3的ZigBee模块Ⅲ32通信连接。当通风子***7的ZigBee模块Ⅶ73接收到燃气泄漏监测子***3的ZigBee模块Ⅲ32传来的燃气泄漏信息后，打开继电器Ⅰ72以控制通风设备71工作，将泄漏的天然气及时排到室外，避免了异常情况的恶化。
所述火灾监测子***4包括烟雾传感器41、温度传感器42、火焰传感器43以及连接于烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器输出端的ZigBee模块Ⅳ44，火灾监测子***4通过ZigBee模块Ⅳ44与报警子***的ZigBee模块Ⅰ11通信连接。本实施例中烟雾传感器41采用MQ-2烟雾传感器，温度传感器42采用KYW-T1温度传感器，火焰传感器43采用GD34火焰传感器，该火灾监测子***4的基本原理是依据火灾发生时产生大量的烟雾、释放大量的热量等特点，利用多种传感器检测这些变化，达到火灾报警的目的。MQ-2烟雾传感器是一种比较通用的烟雾传感器，能有效地检测出材料燃烧时产生的大量烟雾。利用KYW-T1温度传感器可以检测温度异常，它具有体积小，抗干扰能力强，精度高的特点。当火灾是突发性的明火燃烧时，火焰传感器43就会发挥作用，GD34火焰传感器能够探测到波长在700nm～1000nm范围内的红外光，探测角度为60度，其中红外光波长在880nm附近时，其灵敏度达到最大，火焰传感器对火焰十分敏感，出现明火后能很快发现。ZigBee模块Ⅳ44实时查询烟雾传感器41、温度传感器42和火焰传感器43的状态，当有异常情况发生时，ZigBee模块Ⅳ44和ZigBee模块Ⅰ11即被唤醒，并将异常信息发送到报警子***1的ZigBee模块Ⅰ11，且智能的切断电源，然后ZigBee模块Ⅰ11控制GPRS通信模块12发送指令将报警信息以短信形式发送至用户手机，同时显示器13显示报警原因，报警器14发出声光报警。
所述漏水监测子***5包括漏水传感器51和与漏水传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅴ52，漏水监测子***5通过ZigBee模块Ⅴ52与报警子***的ZigBee模块Ⅰ11通信连接。本实施例中漏水传感器51采用VEC-A-10漏水传感器。ZigBee模块Ⅴ52实时查询漏水传感器51的状态，当发现漏水时，ZigBee模块Ⅴ52和ZigBee模块Ⅰ11即被唤醒，并将异常信息发送到报警子***1的ZigBee模块Ⅰ11，然后ZigBee模块Ⅰ11控制GPRS通信模块12发送指令将报警信息以短信形式发送至用户手机，同时显示器13显示报警原因，报警器14发出声光报警，并且向电磁阀控制子***8发出信号启动电磁阀控制子***8。所述电磁阀控制子***8包括设置于供水管道上的电磁阀81、控制电磁阀开关的继电器Ⅱ82以及与继电器Ⅱ相连接的ZigBee模块Ⅷ83，电磁阀控制子***8通过ZigBee模块Ⅷ83与漏水监测子***5的ZigBee模块Ⅴ52通信连接。当电磁阀控制子***8的ZigBee模块Ⅷ83接收到漏水监测子***5的ZigBee模块Ⅴ52传来的漏水信息后，打开继电器Ⅱ82以控制电磁阀81关闭，从而达到防漏水的效果，避免了异常情况的恶化。
所述断电监测子***6包括断电传感器61和与断电传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅵ62，断电监测***6通过ZigBee模块Ⅵ62与报警子***的ZigBee模块Ⅰ11通信连接。本实施例中断电传感器61采用220V电源适配器，使用时，将220V电源适配器直接插到家庭插排上，将引脚电流分流后引出接入到ZigBee模块Ⅵ62的引脚。ZigBee模块Ⅵ62实时查询断电传感器61的状态，一旦家庭电路断电，ZigBee模块Ⅵ62和ZigBee模块Ⅰ11即被唤醒，并将异常信息发送到报警子***1的ZigBee模块Ⅰ11，然后ZigBee模块Ⅰ11控制GPRS通信模块12发送指令将报警信息以短信形式发送至用户手机，同时显示器13显示报警原因，报警器14发出声光报警。用户收到断电报警信息后，可采取相应的措施以降低断电造成的损失。
本实施例中所述所有的ZigBee模块均采用CC2530芯片。
实施例2、
如图2所示，一种如实施例1所述的智能家居安防***的控制方法，包括步骤如下：
S1、***开启，报警子***1、各监测子***和各联动子***内的ZigBee模块均处于休眠状态；
S2、各监测子***的监测传感器实时采集环境信息；
S3、各监测子***内的ZigBee模块判断监测传感器采集的信息是否异常，如有异常，进行下一步；如无异常，返回步骤S2；
S4、异常信息所在的监测子***内的ZigBee模块和报警子***1内的ZigBee模块Ⅰ11被唤醒，若异常信息所在的监测子***连接有联动子***，则联动子***内的ZigBee模块也被唤醒，所述联动子***即燃气泄漏监测子***3上连接的通风子***7和漏水监测子***5上连接的电磁阀控制子***8；然后监测子***的ZigBee模块将异常信息无线发送至报警子***1的ZigBee模块Ⅰ11，ZigBee模块Ⅰ11接收到异常信息后控制报警器14发出声光报警、控制显示器13显示报警原因以及控制GPRS通信模块12向用户手机发送报警短信，同时还启动相应的联动子***工作以避免异常情况恶化。
以上仅描述了本发明的基本原理和优选实施方式，本领域人员可以根据上述描述作出许多变化和改进，这些变化和改进应该属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种智能家居安防***，其特征在于：包括报警子***（1）和若干个监测子***，报警子***（1）包括ZigBee模块Ⅰ（11）以及分别与ZigBee模块Ⅰ输出端相连接的GPRS通信模块（12）、显示器（13）和报警器（14），每个监测子***内均设置有监测传感器和ZigBee模块，各监测子***通过各自***内的ZigBee模块与报警子***的ZigBee模块Ⅰ（11）通信连接；
所述监测子***包括防盗监测子***（2）、燃气泄漏监测子***（3）、火灾监测子***（4）、漏水监测子***（5）和断电监测子***（6），燃气泄漏监测子***（3）和漏水监测子***（5）上还分别连接有能防止异常情况恶化的联动子***；所述燃气泄漏监测子***（3）上连接的联动子***为通风子***（7），所述漏水监测子***（5）上连接的联动子***为电磁阀控制子***（8）；
所述火灾监测子***（4）包括烟雾传感器（41）、温度传感器（42）、火焰传感器（43）以及连接于烟雾传感器、温度传感器和火焰传感器输出端的ZigBee模块Ⅳ（44），火灾监测子***（4）通过ZigBee模块Ⅳ（44）与报警子***的ZigBee模块Ⅰ（11）通信连接；
所述断电监测子***（6）包括断电传感器（61）和与断电传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅵ（62），断电监测子***（6）通过ZigBee模块Ⅵ（62）与报警子***的ZigBee模块Ⅰ（11）通信连接；
所述防盗监测子***（2）包括红外热释电传感器（21）和与红外热释电传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅱ（22），防盗监测子***（2）通过ZigBee模块Ⅱ（22）与报警子***的ZigBee模块Ⅰ（11）通信连接；
所述漏水监测子***（5）包括漏水传感器（51）和与漏水传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅴ（52），漏水监测子***（5）通过ZigBee模块Ⅴ（52）与报警子***的ZigBee模块Ⅰ（11）通信连接；
所述电磁阀控制子***（8）包括设置于供水管道上的电磁阀（81）、控制电磁阀开关的继电器Ⅱ（82）以及与继电器Ⅱ相连接的ZigBee模块Ⅷ（83），电磁阀控制子***（8）通过ZigBee模块Ⅷ（83）与漏水监测子***（5）的ZigBee模块Ⅴ（52）通信连接。
2.根据权利要求1所述的智能家居安防***，其特征在于：所述燃气泄漏监测子***（3）包括气敏传感器（31）和与气敏传感器输出端相连接的ZigBee模块Ⅲ（32），燃气泄漏监测子***（3）通过ZigBee模块Ⅲ（32）与报警子***的ZigBee模块Ⅰ（11）通信连接。
3.根据权利要求2所述的智能家居安防***，其特征在于：所述通风子***（7）包括通风设备（71）、控制通风设备开关的继电器Ⅰ（72）以及与继电器Ⅰ相连接的ZigBee模块Ⅶ（73），通风子***（7）通过ZigBee模块Ⅶ（73）与燃气泄漏监测子***（3）的ZigBee模块Ⅲ（32）通信连接。
4.根据权利要求1-3任一所述的智能家居安防***的控制方法，其特征在于：包括步骤如下：
S1、***开启，报警子***（1）处于休眠状态；
S2、各监测子***的监测传感器采集环境信息；
S3、各监测子***内的ZigBee模块判断监测传感器采集的信息是否异常，如有异常，进行下一步；如无异常，返回步骤S2；
S4、报警子***（1）内的ZigBee模块Ⅰ（11）被唤醒，若异常信息所在的监测子***连接有联动子***，则联动子***内的ZigBee模块也被唤醒；然后监测子***的ZigBee模块将异常信息无线发送至报警子***（1）的ZigBee模块Ⅰ（11），ZigBee模块Ⅰ（11）接收到异常信息后控制报警器（14）发出报警、控制显示器（13）显示报警原因以及控制GPRS通信模块（12）向用户手机发送报警短信，同时还启动相应的联动子***工作以避免异常情况恶化。
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