CN106302054A - 一种智能家居数据采集和分析处理*** - Google Patents

一种智能家居数据采集和分析处理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种智能家居数据采集和分析处理***，包括主控制板和时钟单元，所述时钟单元的输入端连接有数据采集模块，时钟单元的输出端连接有阈值设定模块，所述数据采集模块包括摄像头驱动器和GPRS定位模块，所述摄像头驱动器和GPRS定位模块的输入端连接有接收天线，摄像头驱动器的输出端连接有图像处理器，且GPRS定位模块的输出端连接有信号检测模块；所述时钟单元包括核心处理器，核心处理器的输出端连接有FPGA控制器，所述FPGA控制器的输出端与信息交换模块相连接，采用低功耗、低成本、易于组网和维护的无线传感器网络，实现了智能家居中的数据采集和数据处理装置，且整个装置结构简单、实用性强。

Description

一种智能家居数据采集和分析处理***
技术领域
本发明涉及数据采集和分析处理技术领域，具体为一种智能家居数据采集和分析处理***。
背景技术
伴随着信息技术的日新月异，物联网大潮的推波助澜，为了满足人们对生活的安全舒适、环保便利，智能家居作为物联网的典型应用愈加成为一个研究热点，对于智能家居控制***中，采集和传输各种设各的运行信息是保证智能家居***正常运行的关键，而传感器是物联网金字塔的基石，但是在无线数据采集以及处理方面仍有有一定的缺陷，有时候会出现指令延迟或者处理缓慢的现象，这不仅会给生活带来一定的麻烦，而且还会因此而破坏整个电控***，会影响照明灯以及温度调节装置的正常运行，同时，在智能家居越来越备受关注的今天，大多数人都在追求更加舒适的生活环境，仅提供居住功能早已不能满足人们对于家居的要求，随着通信和网络技术的发展，可以预见，不远的将来家具智能化市场必定会迎来它的繁荣发展阶段，但是，当前的智能家居产品大都基于有限通信技术，***成本高、设计周期长、维护不方便，较难适应当前的发展形势，同时智能家居技术在我国还是刚起步，许多技术标准还不统一，还有很多工作需要做。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种智能家居数据采集和分析处理***，设置有主控制板，通过电源模块带动时钟单元、数据采集模块和阈值设定模块进行数据采集以及处理，并能将采集到的数据反馈回去，有利于校对，然后实现数据的精确性处理，并且采用低功耗、低成本、易于组网和维护的Zigbee无线传感器网络，综合数据采集、自动控制、传感器、无线通信等多个模块，实现了智能家居中的数据采集和远程控制，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能家居数据采集和分析处理***，包括主控制板和时钟单元，所述时钟单元的输入端连接有数据采集模块，时钟单元的输出端连接有阈值设定模块，且时钟单元、数据采集模块和阈值设定模块均安装在主控制板的内部，所述数据采集模块包括摄像头驱动器和GPRS定位模块，所述摄像头驱动器和GPRS定位模块的输入端连接有接收天线，摄像头驱动器的输出端连接有图像处理器，且GPRS定位模块的输出端连接有信号检测模块；所述时钟单元包括核心处理器，所述核心处理器的数据输入端连接有数据校对模块，核心处理器的输出端连接有FPGA控制器，所述FPGA控制器的输出端与信息交换模块相连接，且信息交换模块的输出端还连接到阈值设定模块的输入端，核心处理器还连接有串口通信模块、人机交互模块和网络适配器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述摄像头驱动器的输入端还连接有漏帧检测模块，且GPRS定位模块的主要组成为基带芯片，所述摄像头驱动器采用NX-3000系列芯片，所述GPRS定位模块采用SIRF三代芯片，且基带芯片的输入端还通过射频控制器连接到接收天线。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号检测模块包括无线控制设备，所述无线控制设备的输出端还连接有低噪声放大器，所述低噪声放大器的输出端连接有数字滤波器，所述数字滤波器的采用以FPGA为控制核心的数字滤波器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述核心处理器采用ARM11系列嵌入式处理器，且核心处理器的输出端还连接有云存储库与电源控制电路模块。
作为本发明一种优选的技术方案，所述数据校对模块包括仿真模块，所述仿真模块的输出端连接有时钟深度调节器，所述时钟深度调节器的输出端连接有波形检测模块，所述波形检测模块的输出端连接到FPGA控制器的数据输入端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述FPGA控制器包括编码器和静态存储器，所述编码器的输入端连接到信息交换模块的输出端，且编码器的输出端还连接有串口通信模块，所述静态存储器内置有标准编码数据库。
作为本发明一种优选的技术方案，所述串口通信模块包括RS232通信接口和RJ45网络接口，所述RS232通信接口连接到FPGA控制器，且RS232通信接口和RJ45网络接口之间还连接有锁相环，所述RJ45网络接口输出端连接有网口检测器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述人机交互模块包括液晶显示屏和警报器，所述液晶显示屏和警报器的输入端连接有TTL电平转换器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该智能家居数据采集和分析处理***，设置有主控制板，通过电源模块带动时钟单元、数据采集模块和阈值设定模块进行数据采集以及处理，并能将采集到的数据反馈回去，有利于校对，然后实现数据的精确性处理，并且采用低功耗、低成本、易于组网和维护的Zigbee无线传感器网络，综合数据采集、自动控制、传感器、无线通信等多个模块，实现了智能家居中的数据采集和远程控制，且整个装置结构简单、实用性强。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明电路结构示意图。
图中：1-主控制板；2-时钟单元；3-数据采集模块；4-阈值设定模块；5-摄像头驱动器；6-GPRS定位模块；7-信号检测模块；8-核心处理器；9-数据校对模块；10-FPGA控制器；11-串口通信模块；12-人机交互模块；13-网络适配器；14-接收天线；15-基带芯片；16-射频控制器；17-无线控制设备；18-低噪声放大器；19-数字滤波器；20-云存储库；21-电源控制电路模块；22-仿真模块；23-时钟深度调节器；24-图像处理器；25-编码器；26-静态存储器；27-RS232通信接口；28-RJ45网络接口；29-锁相环；30-网口检测器；31-液晶显示屏；32-警报器；33-TTL电平转换器；34-波形检测模块；35-信息交换模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种智能家居数据采集和分析处理***，包括主控制板1和时钟单元2，所述时钟单元2的输入端连接有数据采集模块3，时钟单元2的输出端连接有阈值设定模块4，且时钟单元2、数据采集模块3和阈值设定模块4均安装在主控制板1的内部，所述数据采集模块3包括摄像头驱动器5和GPRS定位模块6，所述摄像头驱动器5和GPRS定位模块6的输入端连接有接收天线14，摄像头驱动器5的输出端连接有图像处理器24，所述摄像头驱动器5的输入端还连接有漏帧检测模块36，且GPRS定位模块6的主要组成为基带芯片15，所述摄像头驱动器5采用NX-3000系列芯片，所述GPRS定位模块6采用SIRF三代芯片，且基带芯片15的输入端还通过射频控制器16连接到接收天线14，且GPRS定位模块6的输出端连接有信号检测模块7，所述信号检测模块7包括无线控制设备17，所述无线控制设备17的输出端还连接有低噪声放大器18，所述低噪声放大器18的输出端连接有数字滤波器19，所述数字滤波器19的采用以FPGA为控制核心的数字滤波器；所述时钟单元2包括核心处理器8，所述核心处理器8采用ARM11系列嵌入式处理器，且核心处理器8的输出端还连接有云存储库20与电源控制电路模块21，所述核心处理器8的数据输入端连接有数据校对模块9，所述数据校对模块9包括仿真模块22，所述仿真模块22的输出端连接有时钟深度调节器23，所述时钟深度调节器23的输出端连接有波形检测模块34，所述波形检测模块34的输出端连接到FPGA控制器10的数据输入端，所述FPGA控制器10包括编码器25和静态存储器26，所述编码器25的输入端连接到信息交换模块35的输出端，且编码器25的输出端还连接有串口通信模块11，所述静态存储器26内置有标准编码数据库，核心处理器8的输出端连接有FPGA控制器10，所述FPGA控制器10的输出端与信息交换模块35相连接，且信息交换模块35的输出端还连接到阈值设定模块4的输入端，核心处理器8还连接有串口通信模块11、人机交互模块12和网络适配器13，所述串口通信模块11包括RS232通信接口27和RJ45网络接口28，所述RS232通信接口27连接到FPGA控制器10，且RS232通信接口27和RJ45网络接口28之间还连接有锁相环29，所述RJ45网络接口28输出端连接有网口检测器30，所述人机交互模块12包括液晶显示屏31和警报器32，所述液晶显示屏31和警报器32的输入端连接有TTL电平转换器33。
(1)所述数据采集模块3设置摄像头驱动器5实现对摄像头数据的采集，并使用动态存储器存储起来，使用GPRS定位模块6确定位置，从而提高稳定性能，所述接收天线14用于感应来自卫星发出的电磁波信号，基带芯片15控制射频控制器16从接收天线14获取信息，再通过信号检测模块7将接收到的混频信号进行处理：首先通过无线控制设备17收发信号，再将接收到的信号利用低噪声放大器18进行放大处理，再通过数字滤波器19进行滤波除去干扰信号；
(2)所述核心处理器8用于控制接收信号、进行数据处理并控制信号输出，所述云存储库20用于扩大核心处理器8的RAM容量并实现动态缓存，从而提高处理速度，所述电源控制电路模块21用于提供稳定的电流电压；所述数据校对模块9用于核对数据采集模块3的输出信号，并驱动警报器进行危险警报，所述仿真模块22将数字滤波器19的输出信号利用编码器进行编码，并使用仿真软件进行模拟测试，实现数据采集的漏帧处理，并使用漏帧检测模块对摄像头漏帧数据进行还原或者删除，减少数据冗余度；
(3)所述FPGA控制器11利用锁相环29实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪，从而保证输入信号与输出信号完全同步，所述RS232通信接口27和RJ45网络接口28主要用于接收无线信号，以及使用网络接口供其它模块使用；
(4)所述人机交互模块12用于实现人机交互操作，所述液晶显示屏31用于实现界面显示和选择操作，所述警报器32用于在接收到的数据与阈值设定模块不符合时，发出警报，以便于及时检测故障点，有利于及时维修。
本发明的工作原理：该智能家居数据采集和分析处理***，设置有主控制板，通过电源模块带动时钟单元、数据采集模块和阈值设定模块进行数据采集以及处理，并能将采集到的数据反馈回去，有利于校对，然后实现数据的精确性处理，并且采用低功耗、低成本、易于组网和维护的Zigbee无线传感器网络，综合数据采集、自动控制、传感器、无线通信等多个模块，实现了智能家居中的数据采集和远程控制，且整个装置结构简单、实用性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种智能家居数据采集和分析处理***，包括主控制板(1)和时钟单元(2)，所述时钟单元(2)的输入端连接有数据采集模块(3)，时钟单元(2)的输出端连接有阈值设定模块(4)，且时钟单元(2)、数据采集模块(3)和阈值设定模块(4)均安装在主控制板(1)的内部，其特征在于：所述数据采集模块(3)包括摄像头驱动器(5)和GPRS定位模块(6)，所述摄像头驱动器(5)和GPRS定位模块(6)的输入端连接有接收天线(14)，摄像头驱动器(5)的输出端连接有图像处理器(24)，且GPRS定位模块(6)的输出端连接有信号检测模块(7)；所述时钟单元(2)包括核心处理器(8)，所述核心处理器(8)的数据输入端连接有数据校对模块(9)，核心处理器(8)的输出端连接有FPGA控制器(10)，所述FPGA控制器(10)的输出端与信息交换模块(35)相连接，且信息交换模块(35)的输出端还连接到阈值设定模块(4)的输入端，核心处理器(8)还连接有串口通信模块(11)、人机交互模块(12)和网络适配器(13)。
2.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述摄像头驱动器(5)的输入端还连接有漏帧检测模块(36)，且GPRS定位模块(6)的主要组成为基带芯片(15)，所述摄像头驱动器(5)采用NX-3000系列芯片，所述GPRS定位模块(6)采用SIRF三代芯片，且基带芯片(15)的输入端还通过射频控制器(16)连接到接收天线(14)。
3.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述信号检测模块(7)包括无线控制设备(17)，所述无线控制设备(17)的输出端还连接有低噪声放大器(18)，所述低噪声放大器(18)的输出端连接有数字滤波器(19)，所述数字滤波器(19)的采用以FPGA为控制核心的数字滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述核心处理器(8)采用ARM11系列嵌入式处理器，且核心处理器(8)的输出端还连接有云存储库(20)与电源控制电路模块(21)。
5.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述数据校对模块(9)包括仿真模块(22)，所述仿真模块(22)的输出端连接有时钟深度调节器(23)，所述时钟深度调节器(23)的输出端连接有波形检测模块(34)，所述波形检测模块(34)的输出端连接到FPGA控制器(10)的数据输入端。
6.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述FPGA控制器(10)包括编码器(25)和静态存储器(26)，所述编码器(25)的输入端连接到信息交换模块(35)的输出端，且编码器(25)的输出端还连接有串口通信模块(11)，所述静态存储器(26)内置有标准编码数据库。
7.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述串口通信模块(11)包括RS232通信接口(27)和RJ45网络接口(28)，所述RS232通信接口(27)连接到FPGA控制器(10)，且RS232通信接口(27)和RJ45网络接口(28)之间还连接有锁相环(29)，所述RJ45网络接口(28)输出端连接有网口检测器(30)。
8.根据权利要求1所述的一种智能家居数据采集和分析处理***，其特征在于：所述人机交互模块(12)包括液晶显示屏(31)和警报器(32)，所述液晶显示屏(31)和警报器(32)的输入端连接有TTL电平转换器(33)。
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