一种基于物联网的智能家居数据采集系统的制作方法

本发明涉及智能家居数据采集技术领域，具体为一种基于物联网的智能家居数据采集系统。

背景技术：

智能家居是以住宅为平台，兼备建筑设备、网络通信、信息家电和设备自动化，集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。它利用先进的计算机技术、网络通信技术和综合布线技术，将与家居生活有关的各种系统有机地结合在一起，通过统筹管理，让家居生活更加舒适、安全。家庭自动化、家庭网络、网络家电、信息家电等产品都属于智能家居系统产品。但是现有的智能家居技术发展不够完善，尤其是在数据采集和数据传输上，往往需要进行大量的缆线铺设，灵活性差，且一旦出现故障需要进行逐级排查，非常麻烦。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种基于物联网的智能家居数据采集系统，高效地实现了智能家居的数据采集传输，具有较高保密性，且安装简单、配置灵活，便于以即插即用的家电化方式来解决安装、升级、维护的难题，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的智能家居数据采集系统，包括主控节点，所述主控节点的输入端连接有无线传感器模块，数据输出端连接有网络通信模块，所述主控节点包括微处理器，所述微处理器数据输入端连接有信号接收模块，数据输出端连接有信号调理模块，所述微处理器还连接有数据存储模块、电源管理模块和智能报警模块；所述无线传感器模块连接到信号接收模块的输出端，包括Zigbee协调器，所述Zigbee协调器的数据输入端连接有传感器组，所述Zigbee协调器的输出端安装有收发天线；所述网络通信模块连接在信号调理模块的输出端，且网络通信模块通过网络还连接有远程上位机。

作为本发明一种优选的技术方案，所述微处理器采用S3C2410系列嵌入式处理器，且微处理器内置有LCD驱动器，所述LCD驱动器的输出端连接有LCD显示器和LCD键盘。

作为本发明一种优选的技术方案，所述信号接收模块包括射频信号收发器和调制解调器，所述射频信号收发器的输出端连接有低噪声信号放大器，所述低噪声信号放大器与调制解调器之间连接有带通滤波器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述信号调理模块包括UART转换串口，所述UART转换串口的输出端连接有编解码器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述数据存储模块包括FLASH闪存器和SDRAM存储器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述电源管理模块包括充电蓄电池，所述充电蓄电池的输出端连接有电压变换器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述智能报警模块包括语音合成器和电流驱动器，所述语音合成器的输出端连接有扬声器，所述电流驱动器的输出端连接有警示灯。

作为本发明一种优选的技术方案，所述传感器组包括模数转换器和CMOS图像传感器，所述模数转换器的输入端连接有温度传感器、湿度传感器和光敏传感器，所述CMOS图像传感器的输入端连接有红外摄像机。

作为本发明一种优选的技术方案，所述网络通信模块包括以太网控制器，所述以太网控制器采用DM9161芯片，且以太网控制器上还设置有RJ45水晶头接口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于物联网的智能家居数据采集系统，通过设置Zigbee协调器，利用传感器组进行数据采集，结合收发天线实现数据收发，从而有效提高装置的灵活性；通过设置智能报警模块，利用语音合成器驱动扬声器发出声音警报，大大提高预警性能，且便于进行故障排查，消除安全隐患；通过设置网络通信模块，利用以太网控制器和RJ45水晶头接口进行网络数据传输，通过远程上位机访问相应的网络端口即可以实现数据查询，实现了远程监控；本发明高效地实现了智能家居的数据采集传输，具有较高保密性，且安装简单、配置灵活，便于以即插即用的家电化方式来解决安装、升级、维护的难题。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为无线传感器模块电路图；

图3为通信电路原理图。

图中：1-主控节点；2-无线传感器模块；3-网络通信模块；4-微处理器；5-信号接收模块；6-信号调理模块；7-数据存储模块；8-电源管理模块；9-智能报警模块；10-Zigbee协调器；11-传感器组；12-收发天线；13-远程上位机；14-LCD驱动器；15-LCD显示器；16-LCD键盘；17-射频信号收发器；18-调制解调器；19-低噪声信号放大器；20-带通滤波器；21-UART转换串口；22-编解码器；23-FLASH闪存器；24-SDRAM存储器；25-充电蓄电池；26-电压变换器；27-语音合成器；28-电流驱动器；29-扬声器；30-警示灯；31-模数转换器；32-CMOS图像传感器；33-温度传感器；34-湿度传感器；35-光敏传感器；36-红外摄像机；37-以太网控制器；38-RJ45水晶头接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种基于物联网的智能家居数据采集系统，包括主控节点1，所述主控节点1的输入端连接有无线传感器模块2，数据输出端连接有网络通信模块3，，所述主控节点1包括微处理器4，所述微处理器4数据输入端连接有信号接收模块5，数据输出端连接有信号调理模块6，所述微处理器4还连接有数据存储模块7、电源管理模块8和智能报警模块9；所述无线传感器2模块连接到信号接收模块5的输出端，包括Zigbee协调器10，所述Zigbee协调器10的数据输入端连接有传感器组11，所述Zigbee协调器10的输出端安装有收发天线12；所述网络通信模块3连接在信号调理模块6的输出端，且网络通信模块3通过网络还连接有远程上位机13；

所述微处理器4采用S3C2410系列嵌入式处理器，且微处理器4内置有LCD驱动器14，所述LCD驱动器14的输出端连接有LCD显示器15和LCD键盘16；所述信号接收模块5包括射频信号收发器17和调制解调器18，所述射频信号收发器17的输出端连接有低噪声信号放大器19，所述低噪声信号放大器19与调制解调器18之间连接有带通滤波器20；所述信号调理模块6包括UART转换串口21，所述UART转换串口21的输出端连接有编解码器22；所述数据存储模块7包括FLASH闪存器23和SDRAM存储器24；

所述电源管理模块8包括充电蓄电池25，所述充电蓄电池25的输出端连接有电压变换器26；所述智能报警模块9包括语音合成器27和电流驱动器28，所述语音合成器27的输出端连接有扬声器29，所述电流驱动器28的输出端连接有警示灯30；所述传感器组11包括模数转换器31和CMOS图像传感器32，所述模数转换器31的输入端连接有温度传感器33、湿度传感器34和光敏传感器35，所述CMOS图像传感器32的输入端连接有红外摄像机36；所述网络通信模块3包括以太网控制器37，所述以太网控制器37采用DM9161芯片，且以太网控制器37上还设置有RJ45水晶头接口38。

本发明的工作原理：所述主控节点1用于实现数据采集、数据分析和通信控制，所述无线传感器模块2用于实现对智能家居的数据采集，并且实现无线发送数据；所述网络通信模块3用于实现主控节点1与远程上位机13之间的数据通信传输；

所述微处理器4采用S3C2410系列嵌入式处理器，该处理器内部集成了ARM公司ARM920T处理器核的32位微控制器，资源丰富，带独立的16KB的指令CACHE和16KB数据CACHE，LCD控制器、RAM控制器、NAND闪存控制器、三路UART、四路DMA、四路带PWM的Timer、并行I/O口、八路10位ADC、Touch Screen接口、I²C接口、I²S接口、两个USB接口控制器、两路SPI，主频最高可达203MHz；S3C2410内部自带一个LCD驱动控制器(STN&TFT)，可以支持规格为每像素2位(4级灰度)或每像素4位(16级灰度)的黑白LCD，也可以支持每像素8位(256级颜色)的彩色LCD屏。通过编程可以支持不同LCD屏的要求。

所述以太网控制器37采用DM9161芯片，DM9161是高集成度、低功耗的100Base-TX和10Base-T物理层收发芯片，只需要连接很少外围元件就可以实现以太网数据的物理层收发，提供完全IEEE802.3u中定义的100Base-TX所有的物理层功能；。使用非屏蔽双绞线(UTP5/UTP3)作为传输媒质，为MAC层设备提供MII，MII是IEEE802.3u标准(Clause22)中定义的接口规范，其目的是提供一个简单的、易于实现的MAC子层和物理层的接口，MII接口使得不同的传输媒质和物理层接口模块可以通过统一的接口与MAC子层进行数据交互。

所述Zigbee协调器10采用CC2430系列芯片，该芯片外接两个晶振：32MHz晶振与32.768kHz晶振，32MHz晶振在正常的工作条件下使用，保证数据采集和处理的速度；32.768kHz晶振用于休眠模式，在此模式下降频休眠可进入低功耗模式；CC2430具有4种电源模式，可根据不同需求选择以降低功耗。

(1)所述微处理器4通过LCD驱动器14驱动LCD显示器15和LCD键盘16，实现数据输入设定和数据实时显示操作，所述微处理器4接收到输入信号后开始进行相应操作；所述电源管理模块8为整个装置供电，所述充电蓄电池25提供充电电压，所述电压变换器26将输出电压转换成需要的电压值；

(2)所述传感器组11用于实现数据采集，所述温度传感器33、湿度传感器34和光敏传感器35分别采集当前的温度数据。湿度数据和光照强度，采集到的信号经过模数转换器31转换成数字信号；所述红外摄像机36采集当前的额视频数据，并通过CMOS图像传感器32进行压缩编码转换，转化后的数据均送入Zigbee协调器10，所述Zigbee协调器10形成一个小型局域网，将采集到的数据转换成射频信号，再经过收发天线12发送出去；

(3)所述信号接收模块5接收来自无线传感器模块2的信号，所述射频信号收发器17接收来自收发天线12的射频电磁波信号，所述低噪声信号放大器19将接收到的信号进行放大，放大后的信号再经过带通滤波器20进行滤波操作，除去干扰信号，最后得到的波形再经过调制解调器18解调还原成原信号，并送入微处理器4当中；

(4)所述微处理器4接收到信号后，从数据存储模块7中的FLASH闪存器23中读取预置的处理程序对数据进行分析运算处理，处理后的数据存储至SDRAM存储器24当中；若情况正常，则进行数据发送操作；若出现异常情况，则发送报警信号并触发智能报警模块9，所述语音合成器27将产生的故障信息转换成语音信号，再通过扬声器29播放出来，所述电流驱动器28将微处理器4输出的电流信号放大，再点亮警示灯30发出警报；

(5)所述信号调理模块6用于进行发送数据预处理，所述UART转换串口21将微处理器4中的待发送数据转换成并行IP数据，所述编解码器22进转换后的数据进行加密编码打包处理；所述网络通信模块3用于进行网络传输，所述以太网控制器37提供以太网通信通道，由于信号定义很明确，连接比较简单，直接通过RJ45水晶头接口38连接普通的网线即可连入现有网络，将数据传输到远程上位机13，实现远程监控操作。

该基于物联网的智能家居数据采集系统，通过设置Zigbee协调器10，利用传感器组11进行数据采集，结合收发天线12实现数据收发，从而有效提高装置的灵活性；通过设置智能报警模块9，利用语音合成器27驱动扬声器29发出声音警报，大大提高预警性能，且便于进行故障排查，消除安全隐患；通过设置网络通信模块3，利用以太网控制器37和RJ45水晶头接口38进行网络数据传输，通过远程上位机13访问相应的网络端口即可以实现数据查询，实现了远程监控；本发明高效地实现了智能家居的数据采集传输，具有较高保密性，且安装简单、配置灵活，便于以即插即用的家电化方式来解决安装、升级、维护的难题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。