一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，包括传感器模块、处理器和无线通讯模块、上位机、网络监控平台、自动开门装置、无线充电接收器模块以及无线充电发射机模块。为用户的装修布局、家具摆设、食品贮存、动植物的养殖等一系列改善家居环境、构建健康家居生活提供指导性的建议。
【专利说明】
一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统。
【背景技术】
[0002]健康家居的定义是借鉴世界卫生组织关于对人的健康的定义而界定的，健康家居是满足生理、心理、社会等三方面健康的整体家居环境。然而健康家居环境需要满足方方面面的条件，没有污染，不存在甲醇等危险物质，不存在气体泄漏而导致的火灾，入室抢劫、盗窃等危害人身安全的状况;不存在通风、光线强度等对心理产生负面影响的因素;现在人们为了提高生活的格调、趣味往往会摆设植物，养动物，而这些也是需要健康的环境。
[0003]随着无线传感器网络和远程监控技术的发展，无线传感器网络中的能量问题也日益突出，为了构建一种全面的健康家居监测系统，利用无线充电解决无线传感器网络中的能量问题，为人们的生活提供安全预警和健康家居环境的建议，长时间的健康家居监测。
【实用新型内容】
[0004]为了更好的解决全面的健康家居环境长时间的监控问题，本实用新型提供了一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，为实现上述目的本实用新型的具体方案如下:
[0005]—种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，包括:
[0006]传感器模块，包括至少一个传感器，所述传感器通过ZigBee节点将所监测的信息发送到处理器和无线通讯模块；
[0007]处理器和无线通讯模块，进一步将所监测的信息发送到协调器；
[0008]上位机，与所述协调器有线通讯，接收所述协调器发送的所监测的信息；
[0009]网络监控平台，上位机通过互联网将所监测的信息发送到网络监控平台，网络监控平台通过分析、储存生产环境信息，并将环境信息发送至用户手机APP中，给出健康家居环境建议；当遇到危险情况需要救助时，网络监控平台获得用户同意后，通过GPS定位找到家附近使用该APP的人请求援助；
[0010]自动开门装置，经授权后受网络监控平台控制，以便于实施及时求援；
[0011 ]无线充电接收器模块，通过DC-DC升压模块，向所述传感器模块供电，并通过DC-DC降压模块，向所述处理器和无线通讯模块及/或所述传感器模块供电；
[0012]无线充电发射机模块，向所述无线充电接收器模块提供电能。
[0013]优选的，所述无线充电发射器模块包括NE555N振荡信号发生器芯片和IR2104驱动芯片。
[0014]优选的，所述无线充电接收器模块采用bq24002PWP芯片。
[0015]优选的，所述DC-DC升压模块采用NCP3335ADM500R2G芯片。
[0016]优选的，所述DC-DC降压压模块采用NCP3335ADM330R2G芯片。
[0017]优选的，所述处理器和无线通讯模块采用CC2531芯片。
[0018]优选的，所述传感器模块为水质监测模块、人体传感器模块、土壤监测模块、温湿度监测模块、测风传感器模块、光强度监测模块任意组合。
[0019]本实用新型的有益效果是:
[0020]I)电路设计选用体积小、价格较低器件，连线简单，结构清晰，并且利用ZigBee组网，无需使用一次性电池，开发成本和维护成本低。器件功耗低、采用无线充电技术，节能环保，无线充电传感器节点寿命得以延长。
[0021]2)本实用新型对煤气泄漏、火灾、入室盗窃的危险险情，或其他险情需要援助时进行监测，网络监控平台能立即寻找家附近的人，甚至控制自动开门，让救助者第一时间排除险情、防止事故蔓延。
[0022]所监测的家居环境状况反映给用户，为用户的装修布局、家具摆设、食品贮存、动植物的养殖等一系列改善家居环境、构建健康家居生活提供指导性的建议。
【附图说明】
[0023]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中:
[0024]图1为本实用新型实施例系统整体结构框图；
[0025]图2为本实用新型实施例无线充电传感器网络节点结构框图；
[0026]图3为本实用新型实施例无线充电发射器模块电路原理图；
[0027]图4为本实用新型实施例无线充电接收器模块电路原理图；
[0028]图5为本实用新型实施例DC-DC升压模块电路原理图；
[0029]图6为本实用新型实施例DC-DC降压模块电路原理图；
[0030]图7为本实用新型实施例处理器和无线通讯模块电路原理图；
[0031 ]图8为本实用新型实施例USB接口模块电路原理图；
[0032]图9?图15是本实用新型的传感器模块电路原理图。
【具体实施方式】
[0033]下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0034]实施例
[0035]如图1所示，一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，包括无线充电发射器模块、无线充电接收器模块、DC-DC升压模块、DC-DC降压模块、处理器和无线通讯模块、USB接口模块、传感器模块;布置在家里面不同地方的ZigBee节点，将各自传感器所监测的信息通过各自的处理器和无线通讯模块发送到卧室协调器，协调器通过USB接口模块与上位机进行有线通讯，上位机通过互联网将信息发送到网络监控平台；平台通过分析、储存信息，将家居环境信息发送至用户手机APP中，给出健康家居环境建议，当遇到危险情况需要救助时，平台获得用户同意后，通过GPS定位找到家附近使用该APP的人请求援助;甚至进一步得到用户同意，控制自动开门装置，实施及时求援。
[0036]所述无线充电传感器网络节点各个模块之间的连接如图2所示。
[0037]如图3所示，所述无线充电发射器模块，该模块主要由芯片NE555N，驱动芯片IR2104，电阻Rl?R8，电容Cl?C6，电感LI，指示灯D1，肖特基二极管1N5819，大功率管IRF9540组成。通过NE555组成振荡频率大概为55千赫兹的信号发生电路，向功放电路提供激励电流;谐振功率放大器由开关管和LC并联谐振电路组成。该设计的逆变功能，选用场效应管的半桥实现。它能实现把输入的直流电逆变成交流电的功能。
[0038]如图4所示，所述无线充电接收器模块，该模块主要由锂电池充电管理芯片bq24002PWP，电阻R9?R13，电容C7?C12，电感L2，状态指示灯D4、D5，整流桥D3和充电锂电池组成。整流桥D3将由无线充电发射器接收到的交流电整流成直流电，经锂电池充电管理芯片让锂电池得到保护。锂电池充电管理芯片有较广工作电压，主要防止充电时电流过大、发热过大和过度充电。
[0039]如图5所示，所述DC-DC升压模块，该模块由芯片NCP335ADM500R2G，电容C13?C15组成。将锂电池供电电压稳定在5V输出。
[0040]如图6所示，所述DC-DC降压模块，该模块由芯片NCP335ADM330R2G，电容C16?C18组成。将锂电池供电电压稳定在3.3V输出。
[0041]如图7所示，所述处理器和无线通讯模块，该模块主要由CC2531芯片，电容C19?C28，电阻R14，电感L3，电感L4，32-MHz晶体振荡器，32.768kHz晶体振荡器，50 Ω Antenna天线组成。
[0042]该模块可将模拟信号通过片内ADC模/数转换，对数字信号处理后，通过CC2531无线模块发送到协调器，协调器通过USB接口模块与上位机建立通讯。
[0043]所述USB接口模块电路如图8所示。
[0044]如图9?图15所示，所述传感器模块中包括若干个模拟量传感器和数字量传感器。其中模拟量传感器包括TS光学浑浊度传感器、MQ-2和MSllOO气体传感器、FC-28 土壤湿度传感器;数字量传感器:HC-SR501人体红外传感器器、SHTl I温湿度传感器、EC2IB和SP3494组成的测风传感器、BH1750FVI光照强度传感器。
[0045]所述水质监测模块由GE公司生产的TS光学浑浊度传感器、电阻R18、R19组成，主要放置在鱼缸、厕所、厨房，主要监测水的浑浊度。
[0046]所述人体传感器模块为HC-SR501，放置在家里面各个地方，主要用于防盗。
[0047]所述气体监测模块由MQ-2和MS1100，电阻R20?R21，放置在家里面各个地方，MQ-2主要监测液化气等可燃气体，MSl 100主演监测甲醛等有毒气体。
[0048]所述土壤监测模块为FC-28，主要放置在室内盆栽、花园(阳台)土壤中，监测土壤湿度。
[0049]所述温湿度传感器模块由温湿度传感器芯片SHTl I，电阻R22，电容R29组成，放置在家里面各个地方，主要监测各个位置的温度和湿度监测。
[0050]所述测风传感器由EC21B和SP3494组成，放置在花园(阳台)、通风口，主要监测风速风向。
[0051 ]所述光强度监测模块为BH1750FVI，放置在家里面各个地方，主要监测光强度。
[0052]该无线充电传感器网络的健康家居监测系统具备如下功能:
[0053](I)通过实时监测温湿度、光强度、通风条件，给用户提供食品、酒粮的储存建议。
[0054](2)通过实时监测温湿度、光强度、水质，给用户提供养殖动物的建议，提示及时换水。
[0055](3)通过实时监测温湿度、光强度、土壤湿度，给用户提供栽培植物的建议，提示及时浇水。
[0056](4)通过实时监测温湿度、光强度、通风条件，给用户提供家居装修，家具摆放的建议。
[0057](5)通过实时监测气体浓度，给用户提供火灾预警，预防有毒气体的建议。
[0058](6)通过实时监测陌生人进入室内，给用户提供防盗和报警建议。
[0059](7)当遇到危险情况需要救助时，平台获得用户同意后，通过GPS定位找到家附近使用该APP的人请求援助;甚至进一步得到用户同意，控制自动开门装置，实施及时求援;如果情况严重经用户同意后通知119、110、120。
[0060](8)用户可以通过APP与他人交流分享一系列改善家居环境、构建健康家居生活的心得，通过用户同意聘请专业人士上门解决问题。
[0061]以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在【具体实施方式】以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于包括: 传感器模块，包括至少一个传感器，所述传感器通过ZigBee节点将所监测的信息发送到处理器和无线通讯模块； 处理器和无线通讯模块，进一步将所监测的信息发送到协调器； 上位机，与所述协调器有线通讯，接收所述协调器发送的所监测的信息； 网络监控平台，上位机通过互联网将所监测的信息发送到网络监控平台，网络监控平台通过分析、储存生产环境信息，并将环境信息发送至用户手机APP中，给出健康家居环境建议；当遇到危险情况需要救助时，网络监控平台获得用户同意后，通过GPS定位找到家附近使用该APP的人请求援助； 自动开门装置，经授权后受网络监控平台控制，以便于实施及时求援； 无线充电接收器模块，通过DC-DC升压模块，向所述传感器模块供电，并通过DC-DC降压模块，向所述处理器和无线通讯模块及/或所述传感器模块供电； 无线充电发射机模块，向所述无线充电接收器模块提供电能。2.如权利要求1所述的一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于: 所述无线充电发射器模块包括NE555N振荡信号发生器芯片和IR2104驱动芯片。3.如权利要求1所述的一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于: 所述无线充电接收器模块采用bq24002PWP芯片。4.如权利要求1所述的一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于: 所述DC-DC升压模块采用NCP3335ADM500R2G芯片。5.如权利要求1所述的一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于: 所述DC-DC降压压模块采用NCP3335ADM330R2G芯片。6.如权利要求1所述的一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于: 所述处理器和无线通讯模块采用CC2531芯片。7.如权利要求1所述的一种基于无线充电传感器网络的健康家居监测系统，其特征在于: 所述传感器模块为水质监测模块、人体传感器模块、土壤监测模块、温湿度监测模块、测风传感器模块、光强度监测模块任意组合。
【文档编号】G05B15/02GK205721142SQ201620570088
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】刘贵云, 黎家俊, 李致富, 林伟冬, 邬嘉麒, 王佳庆, 唐冬
【申请人】广州大学