一種基于物聯網的智能家居數據采集系統的制作方法

本發明涉及智能家居數據采集技術領域，具體為一種基于物聯網的智能家居數據采集系統。

背景技術：

智能家居是以住宅為平臺，兼備建筑設備、網絡通信、信息家電和設備自動化，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。它利用先進的計算機技術、網絡通信技術和綜合布線技術，將與家居生活有關的各種系統有機地結合在一起，通過統籌管理，讓家居生活更加舒適、安全。家庭自動化、家庭網絡、網絡家電、信息家電等產品都屬于智能家居系統產品。但是現有的智能家居技術發展不夠完善，尤其是在數據采集和數據傳輸上，往往需要進行大量的纜線鋪設，靈活性差，且一旦出現故障需要進行逐級排查，非常麻煩。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供了一種基于物聯網的智能家居數據采集系統，高效地實現了智能家居的數據采集傳輸，具有較高保密性，且安裝簡單、配置靈活，便于以即插即用的家電化方式來解決安裝、升級、維護的難題，可以有效解決背景技術中的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于物聯網的智能家居數據采集系統，包括主控節點，所述主控節點的輸入端連接有無線傳感器模塊，數據輸出端連接有網絡通信模塊，所述主控節點包括微處理器，所述微處理器數據輸入端連接有信號接收模塊，數據輸出端連接有信號調理模塊，所述微處理器還連接有數據存儲模塊、電源管理模塊和智能報警模塊；所述無線傳感器模塊連接到信號接收模塊的輸出端，包括Zigbee協調器，所述Zigbee協調器的數據輸入端連接有傳感器組，所述Zigbee協調器的輸出端安裝有收發天線；所述網絡通信模塊連接在信號調理模塊的輸出端，且網絡通信模塊通過網絡還連接有遠程上位機。

作為本發明一種優選的技術方案，所述微處理器采用S3C2410系列嵌入式處理器，且微處理器內置有LCD驅動器，所述LCD驅動器的輸出端連接有LCD顯示器和LCD鍵盤。

作為本發明一種優選的技術方案，所述信號接收模塊包括射頻信號收發器和調制解調器，所述射頻信號收發器的輸出端連接有低噪聲信號放大器，所述低噪聲信號放大器與調制解調器之間連接有帶通濾波器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述信號調理模塊包括UART轉換串口，所述UART轉換串口的輸出端連接有編解碼器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述數據存儲模塊包括FLASH閃存器和SDRAM存儲器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述電源管理模塊包括充電蓄電池，所述充電蓄電池的輸出端連接有電壓變換器。

作為本發明一種優選的技術方案，所述智能報警模塊包括語音合成器和電流驅動器，所述語音合成器的輸出端連接有揚聲器，所述電流驅動器的輸出端連接有警示燈。

作為本發明一種優選的技術方案，所述傳感器組包括模數轉換器和CMOS圖像傳感器，所述模數轉換器的輸入端連接有溫度傳感器、濕度傳感器和光敏傳感器，所述CMOS圖像傳感器的輸入端連接有紅外攝像機。

作為本發明一種優選的技術方案，所述網絡通信模塊包括以太網控制器，所述以太網控制器采用DM9161芯片，且以太網控制器上還設置有RJ45水晶頭接口。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：該基于物聯網的智能家居數據采集系統，通過設置Zigbee協調器，利用傳感器組進行數據采集，結合收發天線實現數據收發，從而有效提高裝置的靈活性；通過設置智能報警模塊，利用語音合成器驅動揚聲器發出聲音警報，大大提高預警性能，且便于進行故障排查，消除安全隱患；通過設置網絡通信模塊，利用以太網控制器和RJ45水晶頭接口進行網絡數據傳輸，通過遠程上位機訪問相應的網絡端口即可以實現數據查詢，實現了遠程監控；本發明高效地實現了智能家居的數據采集傳輸，具有較高保密性，且安裝簡單、配置靈活，便于以即插即用的家電化方式來解決安裝、升級、維護的難題。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖；

圖2為無線傳感器模塊電路圖；

圖3為通信電路原理圖。

圖中：1-主控節點；2-無線傳感器模塊；3-網絡通信模塊；4-微處理器；5-信號接收模塊；6-信號調理模塊；7-數據存儲模塊；8-電源管理模塊；9-智能報警模塊；10-Zigbee協調器；11-傳感器組；12-收發天線；13-遠程上位機；14-LCD驅動器；15-LCD顯示器；16-LCD鍵盤；17-射頻信號收發器；18-調制解調器；19-低噪聲信號放大器；20-帶通濾波器；21-UART轉換串口；22-編解碼器；23-FLASH閃存器；24-SDRAM存儲器；25-充電蓄電池；26-電壓變換器；27-語音合成器；28-電流驅動器；29-揚聲器；30-警示燈；31-模數轉換器；32-CMOS圖像傳感器；33-溫度傳感器；34-濕度傳感器；35-光敏傳感器；36-紅外攝像機；37-以太網控制器；38-RJ45水晶頭接口。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例：

請參閱圖1至圖3，本發明提供一種技術方案：一種基于物聯網的智能家居數據采集系統，包括主控節點1，所述主控節點1的輸入端連接有無線傳感器模塊2，數據輸出端連接有網絡通信模塊3，，所述主控節點1包括微處理器4，所述微處理器4數據輸入端連接有信號接收模塊5，數據輸出端連接有信號調理模塊6，所述微處理器4還連接有數據存儲模塊7、電源管理模塊8和智能報警模塊9；所述無線傳感器2模塊連接到信號接收模塊5的輸出端，包括Zigbee協調器10，所述Zigbee協調器10的數據輸入端連接有傳感器組11，所述Zigbee協調器10的輸出端安裝有收發天線12；所述網絡通信模塊3連接在信號調理模塊6的輸出端，且網絡通信模塊3通過網絡還連接有遠程上位機13；

所述微處理器4采用S3C2410系列嵌入式處理器，且微處理器4內置有LCD驅動器14，所述LCD驅動器14的輸出端連接有LCD顯示器15和LCD鍵盤16；所述信號接收模塊5包括射頻信號收發器17和調制解調器18，所述射頻信號收發器17的輸出端連接有低噪聲信號放大器19，所述低噪聲信號放大器19與調制解調器18之間連接有帶通濾波器20；所述信號調理模塊6包括UART轉換串口21，所述UART轉換串口21的輸出端連接有編解碼器22；所述數據存儲模塊7包括FLASH閃存器23和SDRAM存儲器24；

所述電源管理模塊8包括充電蓄電池25，所述充電蓄電池25的輸出端連接有電壓變換器26；所述智能報警模塊9包括語音合成器27和電流驅動器28，所述語音合成器27的輸出端連接有揚聲器29，所述電流驅動器28的輸出端連接有警示燈30；所述傳感器組11包括模數轉換器31和CMOS圖像傳感器32，所述模數轉換器31的輸入端連接有溫度傳感器33、濕度傳感器34和光敏傳感器35，所述CMOS圖像傳感器32的輸入端連接有紅外攝像機36；所述網絡通信模塊3包括以太網控制器37，所述以太網控制器37采用DM9161芯片，且以太網控制器37上還設置有RJ45水晶頭接口38。

本發明的工作原理：所述主控節點1用于實現數據采集、數據分析和通信控制，所述無線傳感器模塊2用于實現對智能家居的數據采集，并且實現無線發送數據；所述網絡通信模塊3用于實現主控節點1與遠程上位機13之間的數據通信傳輸；

所述微處理器4采用S3C2410系列嵌入式處理器，該處理器內部集成了ARM公司ARM920T處理器核的32位微控制器，資源豐富，帶獨立的16KB的指令CACHE和16KB數據CACHE，LCD控制器、RAM控制器、NAND閃存控制器、三路UART、四路DMA、四路帶PWM的Timer、并行I/O口、八路10位ADC、Touch Screen接口、I²C接口、I²S接口、兩個USB接口控制器、兩路SPI，主頻最高可達203MHz；S3C2410內部自帶一個LCD驅動控制器(STN&TFT)，可以支持規格為每像素2位(4級灰度)或每像素4位(16級灰度)的黑白LCD，也可以支持每像素8位(256級顏色)的彩色LCD屏。通過編程可以支持不同LCD屏的要求。

所述以太網控制器37采用DM9161芯片，DM9161是高集成度、低功耗的100Base-TX和10Base-T物理層收發芯片，只需要連接很少外圍元件就可以實現以太網數據的物理層收發，提供完全IEEE802.3u中定義的100Base-TX所有的物理層功能；。使用非屏蔽雙絞線(UTP5/UTP3)作為傳輸媒質，為MAC層設備提供MII，MII是IEEE802.3u標準(Clause22)中定義的接口規范，其目的是提供一個簡單的、易于實現的MAC子層和物理層的接口，MII接口使得不同的傳輸媒質和物理層接口模塊可以通過統一的接口與MAC子層進行數據交互。

所述Zigbee協調器10采用CC2430系列芯片，該芯片外接兩個晶振：32MHz晶振與32.768kHz晶振，32MHz晶振在正常的工作條件下使用，保證數據采集和處理的速度；32.768kHz晶振用于休眠模式，在此模式下降頻休眠可進入低功耗模式；CC2430具有4種電源模式，可根據不同需求選擇以降低功耗。

(1)所述微處理器4通過LCD驅動器14驅動LCD顯示器15和LCD鍵盤16，實現數據輸入設定和數據實時顯示操作，所述微處理器4接收到輸入信號后開始進行相應操作；所述電源管理模塊8為整個裝置供電，所述充電蓄電池25提供充電電壓，所述電壓變換器26將輸出電壓轉換成需要的電壓值；

(2)所述傳感器組11用于實現數據采集，所述溫度傳感器33、濕度傳感器34和光敏傳感器35分別采集當前的溫度數據。濕度數據和光照強度，采集到的信號經過模數轉換器31轉換成數字信號；所述紅外攝像機36采集當前的額視頻數據，并通過CMOS圖像傳感器32進行壓縮編碼轉換，轉化后的數據均送入Zigbee協調器10，所述Zigbee協調器10形成一個小型局域網，將采集到的數據轉換成射頻信號，再經過收發天線12發送出去；

(3)所述信號接收模塊5接收來自無線傳感器模塊2的信號，所述射頻信號收發器17接收來自收發天線12的射頻電磁波信號，所述低噪聲信號放大器19將接收到的信號進行放大，放大后的信號再經過帶通濾波器20進行濾波操作，除去干擾信號，最后得到的波形再經過調制解調器18解調還原成原信號，并送入微處理器4當中；

(4)所述微處理器4接收到信號后，從數據存儲模塊7中的FLASH閃存器23中讀取預置的處理程序對數據進行分析運算處理，處理后的數據存儲至SDRAM存儲器24當中；若情況正常，則進行數據發送操作；若出現異常情況，則發送報警信號并觸發智能報警模塊9，所述語音合成器27將產生的故障信息轉換成語音信號，再通過揚聲器29播放出來，所述電流驅動器28將微處理器4輸出的電流信號放大，再點亮警示燈30發出警報；

(5)所述信號調理模塊6用于進行發送數據預處理，所述UART轉換串口21將微處理器4中的待發送數據轉換成并行IP數據，所述編解碼器22進轉換后的數據進行加密編碼打包處理；所述網絡通信模塊3用于進行網絡傳輸，所述以太網控制器37提供以太網通信通道，由于信號定義很明確，連接比較簡單，直接通過RJ45水晶頭接口38連接普通的網線即可連入現有網絡，將數據傳輸到遠程上位機13，實現遠程監控操作。

該基于物聯網的智能家居數據采集系統，通過設置Zigbee協調器10，利用傳感器組11進行數據采集，結合收發天線12實現數據收發，從而有效提高裝置的靈活性；通過設置智能報警模塊9，利用語音合成器27驅動揚聲器29發出聲音警報，大大提高預警性能，且便于進行故障排查，消除安全隱患；通過設置網絡通信模塊3，利用以太網控制器37和RJ45水晶頭接口38進行網絡數據傳輸，通過遠程上位機13訪問相應的網絡端口即可以實現數據查詢，實現了遠程監控；本發明高效地實現了智能家居的數據采集傳輸，具有較高保密性，且安裝簡單、配置靈活，便于以即插即用的家電化方式來解決安裝、升級、維護的難題。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。