智能信息多级交互终端的制作方法

本实用新型属于电子通讯设备技术领域，尤其是一种智能信息多级交互终端。

背景技术：

目前，很多公共场合的安全问题仍未解决，如商场、学校和办公楼存在发生自然灾害和人为事故的可能性，如地震、火灾和恐怖袭击，这些灾难将会使公共场所里的人员受到对人身安全和财产安全的威胁。为了保障人员的人身安全和财产安全，需要一种有更加智能、功能完善的设备对灾难进行检测以及当灾难发生时帮助人们脱离危险。

在公共场所中有大量信息交互终端和电子广告屏，如果能将这些设备和救灾设备结合起来，利用其数量优势并加以改进，一方面能减少建设的成本，另一方面使救灾系统覆盖更加全面，功能更加完善，包括检测、自救、搜救以及灾后调查等各个方面。

现在市面上已有一类火灾报警系统，主要由传感器、报警铃、控制端组成，具有灾情检测、报警的功能。但这类火灾报警系统存在需要改进的地方：1、灾情发生后只能检测到灾难的发生，但缺少对楼道内情况的实时监控，搜救人员无法在进入事故现场前了解楼道内的实时情况，为救援工作的的展开产生了巨大的阻碍，导致救援时间增加，造成更严重损失；2、缺少灾情自救辅助功能，无法让被困人员与救灾人员进行通讯，救灾人员无法了解被困人员具体位置和实际情况；3、检测灾难的种类少，只能检测火灾；4、现有烟雾传感器会由于变化电流的流过而产生高频的热噪声，容易受到干扰，检测误判概率大，易造成不必要的损失。

现在市面上已有一类智能信息交互终端，主要由控制器、通讯接口、用户界面组成，具备联网、实时通信、数据监测、广告发布的功能。但这类火灾报警器仍存在需要改进的地方：1、不具备终端对其他终端的监控功能，使用者无法了解其他终端的情况；2、不具备自动组网功能，网络系统故障时无法正常工作；3、缺少不间断电源，当电源被切断时无法正常工作；4、缺少检测灾情的传感器，无法对救灾工作产生积极作用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种智能信息多级交互终端。该交互终端能在增加多种关于灾难检测的传感器，包括氧浓度传感、烟雾传感、人体红外传感、温度传感、视觉传感，增加了灾害监测的种类(火灾，爆炸，毒气，地震，人群骚乱)，提高了对灾害检测的准确度。同时对烟雾传感器进行了改进，使其不容易受到干扰，稳定性高，更加可靠。本实用新型结合了信息交互终端与救灾系统的优势，更适合于公共场所使用的设备，降低建设成本。

本实用新型解决所述技术问题采取的技术方案是：

一种智能信息多级交互终端，其特征在于该终端包括不间断电源、嵌入式控制器、通信接口部分、用户界面部分、检测探头部分、GPS定位模块和Flash存储器；所述不间断电源与其他六个器件相连；所述嵌入式控制器分别与通信接口部分、用户界面部分、检测探头部分、GPS定位模块、Flash存储器相连接；

所述通信接口部分包括以太网模块、WIFI模块和Zigbee物联网模块；所述以太网模块、WIFI模块和Zigbee物联网模块与嵌入式控制器相连；

所述用户界面部分包括显示屏、扩音器、按键、麦克风和USB存储器接口；所述显示屏、扩音器、按键、麦克风和USB存储器接口与嵌入式控制器相连；

所述检测探头部分包括烟雾传感器、氧气浓度传感器、温度传感器、人体红外传感器和视觉传感器；所述烟雾传感器、氧气浓度传感器、温度传感器、人体红外传感器和视觉传感器与嵌入式控制器相连；

所述的嵌入式控制器为STM32单片机。

所述烟雾传感器包括MQ-2烟雾检测器、可调节电阻R1和LM358运算放大器；其中，MQ-2烟雾检测器的1管脚、2管脚、3管脚与不间断电源相连接；MQ-2烟雾检测器的4管脚、6管脚通过可调节电阻R1与电源地GND相连接；MQ-2烟雾检测器的5管脚与电源地GND相连接；MQ-2烟雾检测器的4管脚、6管脚通过电阻R2与LM358运算放大器的3管脚相连接；LM358运算放大器的3管脚通过电容C1与电源地GND相连接；LM358运算放大器的1管脚与LM358运算放大器的2管脚相连接，同时输出信号从LM358运算放大器的2管脚相连接；LM358运算放大器的4管脚与电源地GND相连接；LM358运算放大器的8管脚与不间断电源相连接。

本实用新型有益效果是：

1)本实用新型智能信息多级交互终端通过通信接口部分将检测探头部分检测到的数据与总控制端服务器和其他终端共享，并获取其他终端的数据，通过嵌入式控制器进行系统分析数据，进行灾难的检测和对被困人员的疏导；

2)本实用新型智能信息多级交互终端采用用户界面部分，能和总控制端服务器以及其他终端进行实时文字通讯、语音通信，能发生灾难时为被困人员发出求救信号，并与救援人员联系；能够查看自身终端以及其他终端的检测数据情况，救援人员提供信息，帮助救援人员安全快捷地进行施救；通过USB存储器接口能读写存储器，能将灾难发生时存储在Flash存储器的检测数据读出，实现“黑匣子”功能；

3)本实用新型智能信息多级交互终端采用检测探头部分包括烟雾传感器、氧气浓度传感器、温度传感器、人体红外传感器、视觉传感器，能够实时采集数据向总控制端服务器或通过Zigbee物联网模块其他终端发送传输检测数据，增加检测灾情的种类，包括火灾、爆炸、毒气、地震、人群骚乱，提高对灾难的检测精度；

4)本实用新型智能信息多级交互终端采用以太网模块、WIFI模块和Zigbee物联网模块三个模块作为通信接口，能采用以太网模块或WIFI模块与总控制端服务器之间相进行信息传递；当网络设施故障，无法连接总控制端服务器时，能用Zigbee物联网模块自动与信号范围内的其他终端组网；三种通讯方式保障了灾难发生时能进行正常通讯；

5)本实用新型智能信息多级交互终端采用不间断电源，在发生灾情导致电源切断时能正常工作；

6)本实用新型智能信息多级交互终端设计合理、使用方便、操作简单；将传统信息交互终端与救灾系统相结合，对结构进行综合设计，具有通信、广告和救灾的功能，使其更适用于又发生灾难的共公共场所，降低公共场所建设成本，提高公共场所的安全系数。

7)本实用新型智能信息多级交互终端改进传统烟雾传感器，在现有传感器的基础上，增加了电容C1和电阻R2，形成一个低通滤波器，降低烟雾传感器高频热噪声带来的干扰，增强抗干扰能力，稳定性高，可靠性强，不容易出现灾情误判情况。

附图说明

图1是本实用新型智能信息多级交互终端主要器件的连接框图；

图2是本实用新型智能信息多级交互终端中用户界面部分4和检测探头部分5的结构示意图；

图3是本实用新型智能信息多级交互终端中烟雾传感器51的电路原理图；

其中，1-不间断电源；2-嵌入式控制器；3-通信接口部分；4-用户界面部分；5-检测探头部分；6-GPS定位模块；7-Flash存储器；31-以太网模块；32-WIFI模块；33-Zigbee物联网模块；41-显示屏；42-扩音器；43-按键；44-麦克风；45-USB存储器接口；51-烟雾传感器；52-氧气浓度传感器；53-温度传感器；54-人体红外传感器；55-视觉传感器；

具体实施方式

以下结合实施例及附图对本实用新型做进一步详述，但并不以此作为对本申请权利要求保护范围的限定。

本实用新型智能信息多级交互终端，其特征在于该终端包括不间断电源(UPS)1、嵌入式控制器2、通信接口部分3、用户界面部分4、检测探头部分5、GPS定位模块6和Flash存储器7；所述不间断电源1与其他六个器件相连，为整个终端供电；所述嵌入式控制器2分别与通信接口部分3、用户界面部分4、检测探头部分5、GPS定位模块6和Flash存储器7相连；其中，嵌入式控制器2实现对通信接口部分3、用户界面部分4、检测探头部分5、GPS定位模块6和Flash存储器7的控制功能；所述GPS定位模块6实现确定终端所在位置的功能；所述Flash存储器7实现储存检测数据的功能；

所述通信接口部分3包括以太网模块31、WIFI模块32和Zigbee物联网模块33，它们各自独立，分别与嵌入式控制器2相连；所述以太网模块31与嵌入式控制器2相连，实现通过有线连接的方式使终端与总控制端服务器通信的功能；所述WIFI模块32与嵌入式控制器2相连，实现通过无线连接的方式使终端与总控制端服务器通信的功能；所述Zigbee物联网模块33与嵌入式控制器2相连，实现通过无线连接的方式使终端与终端通信的功能；

所述用户界面部分4包括显示屏41、扩音器42、按键43、麦克风44和USB存储器接口45，它们各自独立，分别与嵌入式控制器2相连；所述显示屏41与嵌入式控制器2相连，实现向使用者显示文字信息、图片信息、视频信息的功能；所述扩音器42与嵌入式控制器2相连，实现向使用者播放声音信息的功能；所述按键43与嵌入式控制器2相连，实现使用者输入指令和信息的功能；所述麦克风44与嵌入式控制器2相连，实现使用者录入声音的功能；所述USB存储器接口45与嵌入式控制器2相连，实现读取和存储数据的功能；

所述检测探头部分5包括烟雾传感器51、氧气浓度传感器52、温度传感器53、人体红外传感器54和视觉传感器55，它们各自独立，分别与嵌入式控制器2相连；所述烟雾传感器51与嵌入式控制器2相连，实现检测周围环境烟雾浓度的功能；所述氧气浓度传感器52与嵌入式控制器2相连，实现检测周围环境氧气浓度的功能；所述温度传感器53与嵌入式控制器2相连，实现检测周围环境温度的功能；所述人体红外传感器54与嵌入式控制器2相连，实现检测周围环境静止人体的功能；所述视觉传感器55与嵌入式控制器2相连，实现检测周围环境图像信息的功能。

所述烟雾传感器的电路原理图如图3所示。该传感器在现有传感器的基础上，增加了电容C1和电阻R2，形成一个低通滤波器，降低烟雾传感器高频热噪声带来的干扰，使烟雾传感器更加可靠稳定。所述烟雾传感器包括MQ-2烟雾检测器、可调节电阻R1和LM358运算放大器；其中，MQ-2烟雾检测器的1管脚、2管脚、3管脚与电源+5V相连接；MQ-2烟雾检测器的4管脚、6管脚通过可调节电阻R1与电源地GND相连接；MQ-2烟雾检测器的5管脚也与电源地GND相连接；MQ-2烟雾检测器的4管脚、6管脚还通过电阻R2与LM358运算放大器的3管脚相连接；LM358运算放大器的3管脚还通过电容C1与电源地GND相连接；LM358运算放大器的1管脚与LM358运算放大器的2管脚相连接，同时输出信号从LM358运算放大器的1管脚和2管脚相连接，并将输出信号输出到嵌入式控制器2(LM358运算放大器的1,2管脚共同与输出连接，输出与STM32单片机的具有A/D转换功能的引脚相连)；LM358运算放大器的4管脚与电源地GND相连接；LM358运算放大器的8管脚与电源+5V相连接；其中可调节电阻R1的阻值为10千欧，电阻R2的阻值为1千欧，电容C1的电容值为100微法；与MQ-2烟雾检测器、LM358运算放大器相连的+5V电源均由不间断电源1提供。

所述烟雾传感器的工作原理：当MQ-2烟雾检测元件检测烟雾浓度时，MQ-2烟雾检测元件的4管脚的电压会随着烟雾浓度的升高而升高；可调节电阻R1用于调节输出的电压大小；电阻R2与电容C1将因干扰产生的电压波动消除；LM358运算放大器用于放大检测信号的输出功率，并将输出信号输出到嵌入式控制器2，输出电压的范围在0V至+5V之间，并且输出电压随烟雾浓度的升高而升高。

本实用新型智能信息多级交互终端一种实施例所述嵌入式控制器2选用型号为STM32的单片机，所述以太网模块31选用型号为W5500的以太网模块，所述Zigbee物联网模块33选用型号为CC2530的Zigbee物联网模块，所述WIFI模块32选用型号为ESP8266的WIFI模块32，所述GPS定位模块选用型号S1216为的GPS定位模块。

本实用新型智能信息多级交互终端的安装及使用方法是：

(1)本实用新型智能信息多级交互终端(以下称“终端”)安装在墙上，显示屏41所在面朝外，高度距离地面1.3米至1.5米之间，使人能看到显示屏和操作按键；不间断电源1连接到220伏交流电，以太网模块31通过连接到总控制端服务器，通过用户界面部分4进行对嵌入式控制器2设置；

(2)在未发生灾情，终端处于在线广告牌工作状态时，嵌入式控制器2通过以太网模块31和WIFI模块32接受总控制端服务器的数据，通过显示屏41播放视频，通过扩音器42播放声音，进行广告通知；

(3)在未发生灾情，终端处于离线广告牌工作状态时，嵌入式控制器2通过USB存储器接口45读取存储器的数据，通过显示屏41播放视频，通过扩音器42播放声音，进行广告通知；

(4)在未发生灾情，终端处于信息多级通讯状态时，人员能通过按键43输入文字，通过麦克风44录入声音，通过以太网模块31和WIFI模块32向总控制端服务器传输数据以及通过Zigbee物联网模块33与其他终端进行数据传输，并通过显示屏41显示文字，通过扩音器42播放声音，实现与使用其他终端的人员实现多级文字通讯和语音通讯。

(5)在未发生灾情，嵌入式控制器2通过烟雾传感器51、氧气浓度传感器52、温度传感器53和视觉传感器55读取周围环境烟雾浓度、氧气浓度、温度、图像信息的数据，进行系统分析是否发生灾情；当发生灾情，嵌入式控制器2分析得出灾情发生时，系统进入紧急工作状态；

(6)在发生灾情，终端未检测到灾情时，人通过按键43输入灾情发生指令到嵌入式控制器2，使终端进入紧急工作状态；在发生灾情，终端未检测到灾情时，嵌入式控制器2通过以太网模块31和WIFI模块32接受到总控制端服务器灾情发生指令，或通过Zigbee物联网模块33接收到其他终端的灾情发生指令，终端进入紧急工作状态；

(7)当终端处于紧急工作状态时，嵌入式控制器2通过以太网模块31和WIFI模块32向总控制端服务器发送灾情发生指令，并根据总控制端服务器的指令上传烟雾传感器51、氧气浓度传感器52、温度传感器53、人体红外传感器54和视觉传感器55采集的数据；同时，嵌入式控制器2通过Zigbee物联网模块33与其他终端组网，向其他终端发送灾情发生指令，并根据其他终端的指令上传烟雾传感器51、氧气浓度传感器52、温度传感器53、人体红外传感器54和视觉传感器55采集的数据；同时，嵌入式控制器2通过以太网模块31和WIFI模块32向总控制端服务器读取数据或通过Zigbee物联网模块33向其他终端的读取数据，进行系统分析出逃生路线，通过显示屏41显示报警画面和逃生路线，通过扩音器42播放报警声音，通知周围人群紧急逃生；

(8)当人员被困在灾难现场，被困人员通过按键43输入求救指令到嵌入式控制器2，嵌入式控制器通过GPS定位模块6读取当前位置信息，通过以太网模块31和WIFI模块32向总控制端服务器发送求救指令和位置信息，通过Zigbee物联网模块33向其他终端发送求救指令和位置信息；

(9)当救灾人员进入现场时，通过用户界面部分4输入救灾指令，获取被困人员的位置信息和其他终端的数据，得知灾难现场情况进行救灾；

(10)救灾人员与被困人员通过按键43输入文字，通过麦克风44录入声音，通过以太网模块31和WIFI模块32向总控制端服务器传输数据以及通过Zigbee物联网模块33与其他终端进行数据传输，实现文字通讯和语音通讯；

(11)当处于工作状态时，终端能将检测数据储存到和Flash存储器7当灾情结束后，调查人员通过USB存储器接口45将Flash存储器7的检测数据存储到外部的存储器中，作为灾难调查材料，实现“黑匣子功能”。

本实用新型所涉及的元器件均可通过商购获得。

本实用新型未述及之处适用于现有技术。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型权利要求保护的范围。