专利名称：智能家庭监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种智能家庭监控系统，尤其是一种对家庭能源消耗、安全、环境的电 子监控系统。
背景技术：
1.随着经济与科技的发展，家用电器的种类日益增多，并且普及程度越来广泛。如 何在使用过程中及时有效监控各种家电的能耗，合理安排各家用电器的使用，及时淘汰高 能耗的家用电器，在能源日趋紧张的今天已成为迫切的需求。2.随着城市化建设的发展，居民小区的日益增多及规模日益扩大，因为人们上班 或出差不能及时发现家里的漏水，漏电，漏煤气，门窗和抽屉等被撬及财物被盗，导致的自 家及邻居家生命财产损失的情况日益增多。如何能够及时监控家里的情况已成为一种需 求，尤其是老人和小孩独自在家的情况。3.随着人们生活水平的提高，人们对自己的生活环境的质量要求越来越高，及时 监控家里及附近的温湿度，空气质量，白天及夜晚房间内外的噪声，根据实际情况及时改善 自己的生活环境，提前预防因为环境造成的心理及身体的疾病，已成为一种需求。综合以上需求，需要一种能够智能的监控家庭的能源消耗、安全、环境等各方面的 监控系统来帮助人们有效的解决这些问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种智能家庭监控系统，能够 全面的对家庭的能源消耗、安全、环境参数进行监控。按照本发明提供的技术方案，所述智能家庭监控系统包括传感器子系统、数据中 央集中处理系统和终端显示控制系统，传感器子系采集数据并通过传感器子系统中的无线 通信模块上传到数据中央集中处理系统，中央集中处理器对数据进行处理后，通过有线和/ 或无线方式将数据传输到终端显示控制系统；数据中央集中处理系统接收终端显示控制系 统的指令，将命令传送到传感器子系统，再对传感器子系统中的传感器单元进行控制；所述传感器子系统包括能源监控子系统、安全监控子系统和环境监控子系统；所 述能源监控子系统包括住宅的电表、水表、煤气表传感器；所述安全监控子系统包括控制开 关以及以下的一种或多种位置传感器、摄像头、红外传感器；所述环境监控子系统包括以 下的一种或多种室内外温度传感器、室内外湿度传感器、室内外噪声传感器、室内压力传 感器。所述能源监控子系统还包括与电表、水表和煤气表传感器连接的断路器和断路器 控制芯片。所述电表传感器包括入户总电表、各房间分路电表、各被测量家电电表；所述水表 传感器包括入户总水表，厨房、卫生间和洗衣房分路水表。所述所述位置传感器和红外传感器的单元模块还包括声音报警器和报警器控制芯片。所述位置传感器包括门窗的位置传感器、被监控的抽屉和柜门位置传感器。所述传感器子系统中的传感器的单元模块包括传感器芯片，传感器控制芯片，给 传感器单元模块恢复初始设置的初始化电路，数据采集、存储和处理模块，无线通信模块， 系统控制模块，电源及电源管理模块；通过所述无线通信模块从数据中央集中处理系统接 收指令，对相应的传感器通过传感器控制芯片进行控制。所述数据中央集中处理系统包括中央集中处理器和互联网服务器；所述中央集 中处理器包括无线通信模块，数据接收、分析、处理及存储模块，系统管理控制单元，有线 及长距离无线通信模块，命令分析模块，命令参数处理、存储模块，电源及电源管理模块。本发明的优点是信息采集全面，包括能源监控(水电气)，安全监控(门窗，抽屉 和柜门等)和环境监控(温湿度，空气质量，噪声等)；数据通讯便利，依据现有技术，包括 有线及无线方式(互联网，3G，GSM，射频收发等)；数据显示及控制终端多元化，包括电脑， 手机和其它带有通信功能的终端机。
图1是智能家庭监控系统的结构示意2是能源监控子系统的结构示意3是安全监控子系统的结构示意4是环境监控子系统的结构示意5是传感器单元模块的结构示意6是数据中央集中处理系统的结构示意7是智能家庭监控系统的工作流程示意图
具体实施例方式本发明是一种全面的智能家庭监控系统，整个系统包括传感器子系统，数据中央 集中处理系统，终端显示控制系统。要采集的数据通过传感器子系采集，并通过传感器子系 统中的无线通信模块上传到数据中央集中处理系统，中央集中处理器对数据进行处理后， 通过有线和无线模块将数据传输到互联网，手机和其它带有通信功能的终端机。数据还可 以通过互联网传送到电脑，手机和其它带有通信功能的终端机。这个系统的特点是信息采 集全面，数据通信及时便利，可通过手机，电脑和便携式手持终端进行监控。其中，传感器子系统包括1.能源监控子系统；2.安全监控子系统；3.环境监控 子系统。所述能源监控子系统，包括入户总电表和断路器；各房间分路电表和断路器；各 被测量家电电表和断路器；入户总水表和断路器；厨房，卫生间和洗衣房分路水表和断路 器；煤气表和断路器。所述安全监控子系统，包括各个门窗的位置传感器和声音报警器； 被监控的抽屉和柜门位置传感器和声音报警器；多个摄像头和控制开关；红外传感器和声 音报警器。所述环境监控子系统，包括室内外温度传感器；室内外湿度传感器；室内外噪 声传感器；室内压力传感器等。数据中央集中处理系统包括中央集中处理器和互联网服务器。所述中央集中处 理器，包括无线通信模块；数据接收，分析，处理及存储模块；系统管理控制单元；有线及长距离无线通信模块；命令分析模块；参数处理，存储模块；电源及电源管理模块。所述终端显示控制系统，包括电脑，手机和其它带有通信功能的终端。针对不同的操作系统，开发应用程序及界面。通过电脑，手机或终端机管理和显示数据，并对整个系 统进行控制。以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。如图1所示，智能家庭监控系统的结构包括传感器子系统111，数据中央集中 处理系统121和终端显示控制系统131。其中，传感器子系统111包括能源监控子系统 112 (电表，水表和煤气表传感器模块)；安全监控子系统113(门，窗，抽屉，柜门等的位置传 感器，摄像头，红外传感器)；环境监控子系统114(温，湿度，噪声，压力等传感器)。数据中 央集中处理系统121包括中央集中处理器122，和互联网服务器123 ；终端显示控制系统 131包括电脑132，手机133，带有通信功能的终端机134。如图2所示，能源监控子系统的结构包括入户总电表和断路器211 ；分路电表和 断路器(卧室)212;分路电表和断路器(客厅)213;分路电表和断路器(厨房)214;分路 电表和断路器(卫生间)215;独立家用电器电表和断路器(电视机，洗衣机，空调，冰箱， 音箱，电脑，电暖器，健身按摩仪等)216 ；入户总水表和断路器217 ；分路水表和断路器(厨 房)218 ；分路水表和断路器(卫生间)219 ；分路水表和断路器(洗衣房)220 ；入户煤气表 和断路器221。如图3所示，安全监控子系统的结构包括窗户位置传感器和报警器311 ；门位置 传感器和报警器312 ；柜门位置传感器和报警器313 ；抽屉位置传感器和报警器314 ；室内 摄像头和控制器315 ；室外摄像头和控制器316 ；室内红外传感器和报警器317。如图4所示，环境监控子系统的结构包括室内温湿度传感器411 ；室外温湿度传 感器412 ；室内噪声传感器413 ；室外噪声传感器414 ；室内压力传感器415 ；室内空气质量 传感器416。如图5所示，传感器子系统111中的传感器单元模块的结构包括初始化电路 513 ；传感器芯片514 ；传感器控制器芯片521 ；数据采集，存储和处理模块520 ；无线通信模 块517 ；系统控制模块518 ；电源及电源管理模块519。其中，位置传感器和红外传感器单元 模块，还包括声音报警器511和报警控制芯片512。电表，水表和煤气表传感器模块还包括 断路器515和断路器控制芯片516。传感器子系统中的初始化电路513的功能是给传感器 单元模块恢复初始设置。系统控制模块518和电源及电源管理模块519的功能是协调控制 各个芯片和模块的调度，提供电及低功耗控制。无线通信模块517可根据传感器的距离和 功耗的要求，采用目前现有的无线通信技术模块，包括射频模块，GSM模块，3G模块，Zigbee 模块等等。传感器子系统111的数据采集控制及数据收发送的工作原理是1.数据的采集及 处理发送。传感器芯片154采集数据或摄像头采集图像信息；数据或图像信息传输到数据 采集，存储和处理模块520，并进行处理分析，判断是否报警或切断线路，同时数据通过无线 通信模块517发送到数据中央集中处理系统121。如需报警或切断线路，通过报警器控制芯 片512打开声音报警器511报警，或通过断路器控制芯片516控制断路器515切断水电气。 2.数据的接收和控制。通过无线通信模块517从数据中央集中处理系统121接收指令，并 把指令传送到数据采集，存储和处理模块520 ；数据处理模块520对数据进行分析后，对相应的传感器514通过控制芯片521进行控制，或通过报警器控制芯片512打开声音报警器 511报警，或通过断路器控制芯片516控制断路器515切断水电气。如图6所示，数据中央集中处理系统121的结构包括无线通信模块611 ；数据接 收，分析，处理及存储模块612 ；系统管理控制单元(MCU)613 ；命令参数处理、存储模块614 ； 命令分析模块615 ；有线及长距离无线通信模块616 ；电源及电源管理模块519 ；互联网服 务器123。数据中央集中处理系统121的工作原理是1.数据的接收。无线通信模块611从 传感器子系统111接收数据，并把数据传送到数据接收，分析，处理及存储模块612，对数据 进行处理，再通过有线及无线通信模块616把数据传输到互联网服务器123，手机133和其 它带有通信功能的终端机134。电脑132作为数据显示及控制的一种终端，可以通过访问互 联网服务器123访问数据。2.指令的接收。通过有线及无线通信模块616接收电脑132，手 机133或带有通信功能的终端机134的指令，并传送到命令分析模块615，根据命令的不同， 将命令传输到命令参数处理及存储模块614 (有些命令是延时或周期执行的，需要存储，有 些命令带有的参数需要先处理再执行)，或通过系统管理控制单元613和无线通信模块611 将命令传送到传感器子系统111，再对相应的传感器单元进行控制。电源及电源管理模块519的功能是提供电及低功耗控制。无线通信模块611，有 线和长距离无线通信模块616可根据现场的设计，采用目前现有的通信技术，包括宽带，射 频模块，GSM模块，3G模块，Zigbee模块等等。智能家庭监控系统的工作流程，如图7所示1.数据采集流程710。如图7(a)所示，传感器子系统111从传感器芯片或者摄像 头采集数据，并通过无线通信模块将数据传送到中央集中处理器121。中央集中处理器122 通过无线通信模块接收到数据后，对数据进行分析，处理，加密，存储。再通过有线和长距离 的无线通信模块，将处理后的数据传送到互联网和终端显示控制器131。2.数据访问流程720。如图7(b)所示，用户通过电脑132，手机133或其它带有 通信功能的终端机134，向互联网数据服务器135访问传感器历史数据和近期数据。如图 7(c)所示，用户通过手机133和其它带有通信功能的终端机134，直接访问中央集中处理器 122，直接得到各个传感器的实时数据。3.传感器网络的控制流程730。如图7(d)所示，用户通过手机133或其它带有通 信功能的终端机134，向中央集中处理器122发送命令。中央集中处理器122对命令进行 分析，再通过无限通信模块传送到传感器子系统111。传感器子系统接收到命令后，对相应 的传感器芯片发出动作命令。如图7(e)所示，用户可通过电脑132，手机133或其它带有 通信功能的终端机134，访问互联网相应的操作系统135向中央集中处理器122发送命令。 中央集中处理器122对命令进行分析，再通过无限通信模块传送到传感器子系统111。传感 器子系统接收到命令后，对相应的传感器芯片发出动作命令。本系统中的功能模块和传感器及控制芯片等为本领域一般技术人员所熟知，在此 为简明扼要起见而省略其具体描述。
权利要求
智能家庭监控系统，其特征是包括传感器子系统、数据中央集中处理系统和终端显示控制系统，传感器子系采集数据并通过传感器子系统中的无线通信模块上传到数据中央集中处理系统，中央集中处理器对数据进行处理后，通过有线和/或无线方式将数据传输到终端显示控制系统；数据中央集中处理系统接收终端显示控制系统的指令，将命令传送到传感器子系统，再对传感器子系统中的传感器单元进行控制；所述传感器子系统包括能源监控子系统、安全监控子系统和环境监控子系统；所述能源监控子系统包括住宅的电表、水表、煤气表传感器；所述安全监控子系统包括控制开关以及以下的一种或多种位置传感器、摄像头、红外传感器；所述环境监控子系统包括以下的一种或多种室内外温度传感器、室内外湿度传感器、室内外噪声传感器、室内压力传感器。
2.如权利要求1所述的智能家庭监控系统，其特征是所述能源监控子系统还包括与电 表、水表和煤气表传感器连接的断路器和断路器控制芯片。
3.如权利要求2所述的智能家庭监控系统，其特征是所述电表传感器包括入户总电 表、各房间分路电表、各被测量家电电表；所述水表传感器包括入户总水表，厨房、卫生间和 洗衣房分路水表。
4.如权利要求1所述的智能家庭监控系统，其特征是所述所述位置传感器和红外传感 器的单元模块还包括声音报警器和报警器控制芯片。
5.如权利要求1所述的智能家庭监控系统，其特征是所述位置传感器包括门窗的位置 传感器、被监控的抽屉和柜门位置传感器。
6.如权利要求1所述的智能家庭监控系统，其特征是所述传感器子系统中的传感器的 单元模块包括传感器芯片，传感器控制芯片，给传感器单元模块恢复初始设置的初始化电 路，数据采集、存储和处理模块，无线通信模块，系统控制模块，电源及电源管理模块；通过 所述无线通信模块从数据中央集中处理系统接收指令，对相应的传感器通过传感器控制芯 片进行控制。
7.如权利要求1所述的智能家庭监控系统，其特征是所述数据中央集中处理系统包 括中央集中处理器和互联网服务器；所述中央集中处理器包括无线通信模块，数据接 收、分析、处理及存储模块，系统管理控制单元，有线及长距离无线通信模块，命令分析模 块，命令参数处理、存储模块，电源及电源管理模块。
全文摘要
本发明提供了一种智能家庭监控系统，包括传感器子系统、数据中央集中处理系统和终端显示控制系统，传感器子系采集数据并通过传感器子系统中的无线通信模块上传到数据中央集中处理系统，中央集中处理器对数据进行处理后，通过有线和/或无线方式将数据传输到终端显示控制系统；数据中央集中处理系统接收终端显示控制系统的指令，将命令传送到传感器子系统，再对传感器子系统中的传感器单元进行控制。其优点是信息采集全面，包括水电气能源监控，门窗，抽屉和柜门等的安全监控和环境监控；数据通讯便利，依据现有技术，包括有线及无线方式；数据显示及控制终端多元化，包括电脑，手机和其它带有通信功能的终端机。
文档编号G05B19/418GK101807072SQ20101014748
公开日2010年8月18日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者王建国, 薛松生 申请人:王建国;薛松生