[發明專利]一種基于WIFI技術的智能家居控制與安防系統

在審

• 申請號: 201911117078.0
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110716443A
• 公開（公告）日: 2020-01-21
• 發明（設計）人: 于天河;吳步
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B15/02
• 分類號: G05B15/02;G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于WIFI技術的智能家居控制與安防系統，其特征是:它包括兩個STM32單片機主控模塊（1）（2）、語音控制模塊（3）、火災監測模塊（4）、加速度檢測模塊（5）、紅外信號接受模塊（6）、WIFI通信模塊（7）、LCD顯示模塊（8）、數據存儲模塊（9）、攝像頭圖像采集模塊（10）、環境檢測模塊（11）、和家用電器設備（12）；所述STM32F103單片機模塊（1）的主控模塊與WIFI通信模塊（7）實現數據的無線傳輸；所述環境檢測模塊（11）實現對環境的溫濕度、光照、PM2.5數據采集并通過各種傳輸協議發送給單片機主控模塊（1）；所述火災監測模塊（4）將煙霧傳感器、火焰傳感器、溫度數據傳輸給單片機模塊（1）實現火災監測的功能；所述語音控制模塊（3）將語音信號傳輸給單片機模塊（1）并經過單片機模塊解析，從而實現控制家用電器設備（12）的開關控制功能，并且還具有危險狀態的語音播報功能；所述數據存儲模塊（9）、攝像頭圖像采集模塊（10）協同工作，將攝像頭采集到的圖像數據傳輸給STM32F407單片機模塊（2）,借助強大的數據處理能力，將圖像數據轉發給數據存儲模塊（9）；為了方便查看傳輸的數據，將所有采集到的數據最終傳輸到LCD顯示模塊（8）上，通過LCD顯示界面將數據顯示到界面上，并具有數據實時刷新的功能。

2.根據權利要求所述的一種基于WIFI技術的智能家居控制與安防系統，其特征在于：

所述的環境檢測模塊包含對家庭環境的PM2.5,環境的溫濕度、光照強度、大氣壓強這系列數據進行采集，所有模塊采用高精度的工業級傳感器，對不同的傳感器采用相應的通信協議，包括硬件IIC、SPI通信、USART串口通信，通過各個模塊的傳輸協議與STM32F103主控模塊（1）之間進行數據的傳輸，為了方便查看數據，通過LCD實現界面（8）將環境數據顯示到LCD界面上；

所述的火災監測模塊主要采集的環境溫度、煙霧濃度、一氧化碳濃度數據作為探測火災的環境數據，采用多傳感器融合技術，當數據處于非正常狀態下時，單片機模塊（1）將通過語音控制模塊（7）的麥克風發出語音報警功能；

所述的語音控制模塊主要是通過語音將信號傳遞到STM32F103主控模塊（1），通過對引腳的控制實現控制繼電器開關的功能，通過繼電器達到控制外部設備開關的功能，本除此之外，語音模塊還具有應答功能，實現非網絡下的人機交互功能；

所述的圖像采集模塊主要通過STM32F4（1）強大的處理能力通過攝像頭采集每一幀圖像，將采集圖像存儲在數據存儲模塊（9）中，用于用戶觀察室內安全情況；

所述LCD顯示界面將環境采集到數據通過串口傳輸到顯示界面上，可以查看溫濕度、大氣壓強等數據；

所述的WIFI通信模塊（7）采用EWM3165具有低功耗、體積小、成本低、快速實現設備與路由器的特點，通過與單片機MCU連接，通過有線和無線的方式組網實現數據的無線傳輸。

3.一種基于WIFI技術的智能家居控制與安防系統，其特征在于：

所述的圖像采集模塊（10）和數據存儲模塊（9）主要方法在于：系統通過5V電源模塊供電，通過3.3穩壓芯片給單片機供電，然后通過單片機管理攝像頭電源，當單片機控制打開攝像頭電源時，攝像頭開始工作，攝像頭將采集后的圖像經過場行分離芯片獲得場信號和行信號，然后單片機通過場行信號的觸發中斷，打開AD采集圖像信號，當采集完一副完整圖像時，將數據傳輸到數據存儲模塊中；

所述的電源轉換模塊由于系統接入的是市電220V，無法直接為系統器件提供電源，必須通過一系列降壓電路, 本設計電路首先采用DB-4824E-10W型變壓器，將AC220V降到AC12V；通過變壓器轉換后電壓是AC12V，輸出的電壓值再經過降壓整流和濾波電路后，流出的電壓值約為12V，而系統工作電壓為5V和3.3V，需要經過二次降壓；

所述的一種基于WIFI技術的智能家居控制與安防系統的無線升級技術，本發明使用STM32的IAP功能，設計Bootloader代碼從而實現通過通訊網絡實現設備應用程序的更新，與傳統的有線更新相比，操作人員不必在設備現場即可完成設備固件的更新，大大降低了維護成本；

所涉及的一種基于WIFI技術的智能家居控制與安防系統的設備功能比較復雜，包括環境監測、語音識別、紅外控制、振動分析、圖像存儲等，利用單片機裸機直接運行單線程程序，會導致系統的穩定性降低，故該系統移植了ucosiii系統在設備中，搭載多任務實時系統實現設備的穩定運行。