面向智能家居的空氣質量檢測系統的制作方法
【專利摘要】一種面向智能家居的空氣質量檢測系統，包括：數據無線收發wi?fi模塊，用以實現狀態信息的無線收發；傳感器數據采集模塊，用以采集安裝在室內的一個灰塵傳感器、一個溫濕度傳感器和一個氣體傳感器的數據；數據處理模塊，用以進行數據分析和數據處理；人機界面模塊，用以顯示當前節點監控情況；報警模塊，用以當空氣質量危害人體健康時，啟動報警器；移動通信終端，用以控制室內電器的運作，凈化室內環境。本發明提供了一種功能豐富、有效滿足室內空氣檢測便捷和高效的要求、具有反饋機制的面向智能家居的空氣質量檢測系統。
【專利說明】
面向智能家居的空氣質量檢測系統
技術領域
[0001]本發明屬于智能家居領域，尤其涉及一種面向智能家居的空氣質量檢測系統。
【背景技術】
[0002]智能家居，是一個以住宅為平臺，兼備建筑、網絡通信、信息家電、設備自動化，集系統、結構、服務、管理為一體的高效、舒適、安全、便利、環保的居住環境。而室內環境質量的好壞對人的身心健康有很大影響。尤其我國人口眾多，而醫療保健水平有限，加強室內環境監測，維持一個綠色的居住、辦公場所，讓廣大人民都擁有一個健康的體魄，顯得尤為重要。
[0003]早期的室內環境監測基于儀器儀表設備和人工協同工作，人們通過溫度計、濕度計、C02檢測設備等設備來衡量室內空氣的質量。在這種模式下進行的環境監測，不僅效率低下，隨機性強，同時也缺乏嚴謹性。而智能家居監測家居環境中的一些重要參數，當發生火警、煤氣泄漏、人員入侵等險情時會發出報警。隨著時代的進步，人們的生活水平逐步提高，人們對智能家居系統在智能程度方面的需求日益增長;而隨著傳感器與檢測技術的發展，智能家居系統的“感官系統”有了長足的進步，結合先進的控制理論與控制技術，其智能程度也越來越高，以前僅僅停留于人們設想中的諸多功能都已經被逐漸實現。
[0004]面向智能家居的室內環境監測系統正逐步邁入一個精確、高效、智能的時代。由于人們日常的生活和生產對室內環境監測擁有很大需求，而目前市面上有的空氣質量檢測系統，功能較為單一，測量精度不夠高，且不能實現對室內空氣質量的遠程監控，因此這些檢測儀不能滿足室內空氣檢測便捷、高效的要求，而且當室內環境出現惡化等情況時，也無法保障室內環境的潔凈和安全。
【發明內容】
[0005]為了克服已有空氣檢測方式的功能單一、無法滿足室內空氣檢測便捷和高效的要求的不足，本發明提供了一種功能豐富、有效滿足室內空氣檢測便捷和高效的要求、具有反饋機制的面向智能家居的空氣質量檢測系統。
[0006]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0007]—種面向智能家居的空氣質量檢測系統，包括:
[0008]數據無線收發w1-fi模塊，用以實現狀態信息的無線收發；
[0009]傳感器數據采集模塊，用以采集安裝在室內的一個灰塵傳感器、一個溫濕度傳感器和一個氣體傳感器的數據；
[0010]數據處理模塊，用以進行數據分析和數據處理；
[0011 ]人機界面模塊，用以顯示當前節點監控情況；
[0012]報警模塊，用以當空氣質量危害人體健康時，啟動報警器；
[0013]移動通信終端，用以控制室內電器的運作，凈化室內環境。
[0014]進一步，所述數據無線收發w1-fi模塊、傳感器數據采集模塊和數據處理模塊集成在控制電路板上。
[0015]再進一步，所述控制電路板中，控制芯片為DM9000;數據處理模塊的主芯片采用TI公司arm控制芯片cortex_A8;所述控制電路板帶有SD卡。
[0016]更進一步，所述的人機界面模塊包括指紋識別單元、攝像拍照單元和自動巡檢單
J L ο
[0017]所述移動通信終端包括用以控制室內電器的運作的app監測模塊。
[0018]所述app監測模塊包括用于當室內粉塵過多時，能自動打開門窗的門窗控制單元。
[0019]所述a卯監測模塊還包括用于當室內空氣干燥時，能自動開啟加濕器的濕度控制單元。
[0020]所述app監測模塊還包括用于當檢測出甲醛等有害氣體時，能自動開啟空氣凈化器的空氣凈化控制單元。
[0021]所述app監測模塊還包括用于對家居環境進行視頻監控，當用戶對凈化后的環境再次檢測，若環境良好，能自動關閉門窗、加濕器和空氣凈化器的環境監測單元。
[0022]所述報警器為蜂鳴器。當然，也可以采用其他報警設備。
[0023]本發明的有益效果主要表現在:功能豐富、有效滿足室內空氣檢測便捷和高效的要求;具有反饋機制，當室內環境出現惡化等情況時，啟動室內空氣凈化裝置凈化空氣。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明的硬件結構示意圖。
[0025]圖2是本發明的系統架構示意圖。
[0026]圖3是網絡連接步驟示意圖。
[0027]圖4是軟件實現示意圖，(a)是TCP服務器的流程，(b)是TCP客戶端的流程。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0029]參照圖1?圖4，一種面向智能家居的空氣質量檢測系統，包括:
[0030]數據無線收發w1-fi模塊，用以實現狀態信息的無線收發；
[0031 ]傳感器數據采集模塊，用以采集安裝在室內的一個灰塵傳感器、一個溫濕度傳感器和一個氣體傳感器的數據；
[0032]數據處理模塊，用以進行數據分析和數據處理；
[0033]人機界面模塊，用以顯示當前節點監控情況；
[0034]報警模塊，用以當空氣質量危害人體健康時，啟動報警器；
[0035]移動通信終端，用以控制室內電器的運作，凈化室內環境。
[0036]進一步，所述數據無線收發w1-fi模塊、傳感器數據采集模塊和數據處理模塊集成在控制電路板上。
[0037]再進一步，所述控制電路板中，控制芯片為DM9000;數據處理模塊的主芯片采用TI公司arm控制芯片cortex_A8;所述控制電路板帶有SD卡。
[0038]更進一步，所述的人機界面模塊包括指紋識別單元、攝像拍照單元和自動巡檢單
J L ο
[0039]所述移動通信終端包括用以控制室內電器的運作的app監測模塊。
[0040]所述app監測模塊包括用于當室內粉塵過多時，能自動打開門窗的門窗控制單元。[0041 ]所述app監測模塊還包括用于當室內空氣干燥時，能自動開啟加濕器的濕度控制單元。
[0042]所述app監測模塊還包括用于當檢測出甲醛等有害氣體時，能自動開啟空氣凈化器的空氣凈化控制單元。
[0043]所述app監測模塊還包括用于對家居環境進行視頻監控，當用戶對凈化后的環境再次檢測，若環境良好，能自動關閉門窗、加濕器和空氣凈化器的環境監測單元。
[0044]所述報警器為蜂鳴器。當然，也可以采用其他報警設備。
[0045]本實施例的方案采用基于w1-fi的無線網絡技術，搭建以高速arm芯片arm3358為核心的硬件平臺，將數字傳感器采集的數據發送到手機，實現室內空氣質量的遠程監控，并且能遠程遙控家居內的電器，保證室內環境的潔凈和安全。
[0046]本實施例中，采用的核心處理器為TI公司的arm3358，該處理器的最高運算速率為IGhz，能進行高速運算，為了方便大量數據的存儲，本發明不僅有nand flash和nor flash存儲區，還擴展了SD卡，能存儲大量數據。同時，為了方便以后的開發和設計，為用戶提供了大量的用戶接口，其中就包括I2C、CAN、SP1、UART等，實現了接口的多元化。同時為了觀測采集數據，本發明還擴展了LCD液晶顯示屏，當用戶在家時可以直接觀看室內空氣質量，當用戶不在家中時，可通過手機遠程監控室內空氣質量，其硬件設計具體實現如圖1所示。
[0047]本發明是基于arm實現室內空氣質量的遠程監控，首先需要為嵌入式平臺移植Iinux操作系統。主要移植是Iinux的引導程序、Iinux內核、根文件系統和設備驅動。由于需要基于w1-fi模塊發送數據，本系統采用的W1-Fi模塊的核心芯片是Marvel I公司的88w8686，接口為SD10。模塊正常工作需要加載兩個驅動和一個固件，分別是WLAN驅動、SD1驅動和SD8686固件。I2C和ADC驅動主要用于數據的采集和轉換。應用程序主要負責利用Iinux設備提供的驅動接口完成數據的采集和處理，最后，通過wifi將數據發送給手機，完成數據顯示和遠程監控，具體實現如圖2所示。
[0048]基于cortex-AS的室內空氣質量檢測儀的軟件設計方法如圖3所示，其具體步驟如下:
[0049]步驟1:服務器開啟，啟動socket，等待客戶機連接。服務器端在創建完自己的Socket后，需要使用Bind方法將自己的IP號和端口號綁定到當前的Socket，以便客戶端訪問。綁定后，通過Listen操作設置客戶端最大連接數，然后調用Accept方法使自己處于阻塞監聽狀態。客戶端創建Socket后，通過Connect方法，指定服務器端的IP號和端口號，進行三次握手連接。連接成功后，客戶端和服務器端可以用Write和Read方法進行通信，通信結束調用Close方法銷毀套接字。然后，下位機客戶端程序進行Conncet操作時，如果沒有連接成功，會延時5秒繼續執行Connect操作，直到連接成功為止。另外，客戶端程序還調用set jmp和1ngjmp函數設置了異常跳轉點，連接成功后，在網絡發送或接收數據時，如果發生異常中斷，程序會跳轉Connect函數，重新執行連接操作，基本的TCP客戶端/服務器模式網絡通信流程如圖4所示。
[0050]步驟2:接受客戶機連接后，客戶機發出采集數據命令。基于
[0051]cortex-AS搭建的采集系統，自動巡檢室內環境，并采集室內的溫濕度、塵埃顆粒、有害氣體等的數據信息，并通過AD轉換為數字信號。然后，將轉換好的數字信號存儲在系統中。
[0052]步驟3:對采集的數據進行平滑處理。采集的數據通常有干擾，這使得在繪制數據曲線是曲線不光滑。為了消弱干擾的影響，本系統采用中值濾波算法對數據進行處理。具體做法是，對連續多次采集數據，并對數據進行排序，選擇中間值作為最終采樣數據。
[0053]步驟4:對處理過的數據進行分析和評價。根據污染物對人體健康的危害程度，對所測量的空氣質量信息選取不同的權重，綜合各個性能指標，最終得出空氣質量健康指數，可將其劃分為優、良、輕度污染、重度污染等不同等級。
[0054]步驟5:通過w1-fi將檢測到的空氣質量數據和指數等信息發送給手機客戶端，并在客戶端進行顯示，這樣用戶便可實時檢測室內空氣質量。
[0055]步驟6:當室內過于干燥時，手機客戶端可以實現遠程操作，控制加濕器工作。而當室內檢測出的甲醛等有害氣體超標時，手機客戶端可控制室內空氣凈化器凈化空氣。當室內粉塵等懸浮物過多時，可以控制打開門窗。
[0056]步驟7:用戶通過手機客戶端，遠程視屏監控室內環境，如室內環境良好，即可遠程關閉加濕器、門窗、空氣凈化器等。
[0057]面向智能家居的空氣質量檢測系統，相比于之前的一些檢測系統，其在硬件設計上提供了大量的接口，并擴展了存儲空間，提高了便攜性和易擴展性。并且由于采用了基于w1-fi的無線網絡技術，實現了室內空氣質量的遠距離監控，使得人們能遠距離檢測室內的空氣質量，提高了便捷性和安全性。與此同時，由于能夠遠程遙控室內家用電器，有效避免了當室內環境出現惡化時危害人身安全等情況的發生。
【主權項】
1.一種面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述空氣質量檢測系統包括: 數據無線收發w1-fi模塊，用以實現狀態信息的無線收發； 傳感器數據采集模塊，用以采集安裝在室內的一個灰塵傳感器、一個溫濕度傳感器和一個氣體傳感器的數據； 數據處理模塊，用以進行數據分析和數據處理； 人機界面模塊，用以顯示當前節點監控情況； 報警模塊，用以當空氣質量危害人體健康時，啟動報警器； 移動通信終端，用以控制室內電器的運作，凈化室內環境。2.如權利要求1所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述數據無線收發w1-fi模塊、傳感器數據采集模塊和數據處理模塊集成在控制電路板上。3.如權利要求2所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述控制電路板中，控制芯片為DM9000;數據處理模塊的主芯片采用TI公司arm控制芯片cortex-A8;所述控制電路板帶有SD卡。4.如權利要求1?3之一所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述的人機界面模塊包括指紋識別單元、攝像拍照單元和自動巡檢單元。5.如權利要求1?3之一所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述移動通信終端包括用以控制室內電器的運作的app監測模塊。6.如權利要求5所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述app監測模塊包括用于當室內粉塵過多時，能自動打開門窗的門窗控制單元。7.如權利要求6所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述app監測模塊還包括用于當室內空氣干燥時，能自動開啟加濕器的濕度控制單元。8.如權利要求6所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述app監測模塊還包括用于當檢測出甲醛等有害氣體時，能自動開啟空氣凈化器的空氣凈化控制單J L ο9.如權利要求6所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述app監測模塊還包括用于對家居環境進行視頻監控，當用戶對凈化后的環境再次檢測，若環境良好，能自動關閉門窗、加濕器和空氣凈化器的環境監測單元。10.如權利要求1?3之一所述的面向智能家居的空氣質量檢測系統，其特征在于:所述報警器為蜂鳴器。
【文檔編號】F24F11/00GK105841293SQ201610182653
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】邢科新, 張文安, 泰應鵬, 林葉貴
【申請人】浙江工業大學