专利名称：一种家庭用电、用气安全节能监控终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制和远程监控技术领域，具体是一种监测室内液化气、一氧化碳有害气体浓度、门、窗开关状态，自动控制和远程控制排气扇、空调、插座的电源的控制技术。
背景技术：
MQ系列传感器应用于有害气体监测已经成熟，已有结合RS - 485总线组成的传感器网络或无线传感器网络；通过手机打电话或发送短信实现远程控制的技术也在飞速发展，该技术已趋成熟，已有通过手机实现远程控制的技术，如手机遥控引爆装置等；现有的居民小区监控系统大都采用RS - 485总线组网，实现门禁系统和视频监控等，由于RS -485总线收发器存在设备连接数最多为128或32的限制，组网设备数超过该数时需要增加 RS - 485集线器，增加了成本和布线的难度；MBUS总线技术是一种新型的，专为水、气、热表而设计的串行通信总线技术，由于其通信信号电压高，并采用电流传输技术，具有很强的抗干扰能力，能在总线上挂载多于1000的设备数，相比RS - 485总线技术具有更多的优点。安全用电、用气一直是家庭面临的重大消防问题，特别是只有老人和小孩在家的时候，由于他们的安全意识不够，可能引起液化气泄漏，冬天烧木炭、烧煤取暖可能产生一氧化碳等有害气体，或用电烤火、开空调致热，夏天开空调致冷等致使用电设备长时间运行，很容易引起灾难性的后果，针对家庭用电、用气而设计的自动控制和远程监控系统具有较高的实用价值。本人的另一项申请号为201210257258. O的发明专利，对RS — 232/MBUS总线转发器已有详细技术路线，可以采用该发明、GSM模块或PC机和本发明构成家庭用电、用气安全节能远程监控系统，方法是GSM模块或PC机通过RS — 232总线连接该发明，该发明再通过MBUS总线连接本发明，可以组成通过手机短信方式监测与控制的远程监控系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种针对家庭用电、用气安全而设计的自动控制和远程监控系统，本发明采用的技术路线是
一种家庭用电、用气安全节能监控终端，是以微控制器MCU为核心，前向输入通道由键盘输入模块，红外遥控接收模块，液化气传感器、一氧化碳传感器组接口，门、窗磁控开关组接口组成；后向输出通道由声、光报警模块，IXD12864液晶显示器模块，继电器组输出接口组成；通讯通道由MBUS设备接口电路组成；电源由220V/12V、5V电源模块组成。微控制器MCU具有双路异步串行通信端口，是用于实现自动控制和远程控制的核心。前向输入通道的键盘用于手动输入控制命令可以分别断开或闭合继电器、读取液化气传感器、一氧化碳传感器的状态、读取磁控开关组的状态、执行设备的循检的功能。红外遥控接收模块接收来自红外遥控器的命令码，实现执行与键盘输入命令相同的功能。液化气传感器、一氧化碳传感器组接口用于连接安装在厨房、客厅等的液化气、一氧化碳有害气体传感器，用于检测室内的有害气体，当有害气体浓度达到或超过设定的域值时，改变传感器的状态量，微控制器MCU可以读取该状态量，并执行自动控制命令，实现断开或接通连接排气扇的继电器，自动排除室内的有害气体。门、窗磁控开关组接口用于检测安装了空调的房间的窗户和入户的门的开关状态，在窗户或入户门长时间打开的情况下，微控制器MCU断开该路空调的供电，以确保该空调设备不长时间运行造成电能浪费，或使设备超负荷运行而引起安全事故。后向输出通道的声、光报警模块用于给室内人员提供设备运行异常的警示信息，以便及时处理。LCD12864液晶显示器模块用于显示各传感器的状态、各继电器的开关状态和操作提示信息。继电器组输出接口包括至少一路连接到空调、至少一路连接到插座和至少一路连接到排气扇，用于控制空调、插座和排气扇的电源。通讯通道的MBUS设备接口电路用于连接申请号为201210257258. O的RS — 232/MBUS总线转发器，实现与上位机的通信，接收上位机的控制命令，由微控制器MCU执行该命令，并返回上位机请求的数据，上位机可以是带RS - 232串行通信接口的GSM模块或PC机，上位机可以通过手机短信的方式查询继电器组的开关状态、声光报警器的开启状态、门、窗磁控开关组开关状态、液化气传感器、一氧化碳传感器组浓度是否超过域值等状态，实现远程监测；上位机也可以通过手机短信的方式分别关断各继电器、关闭声光报警器，实现远程控制。220V/12V、5V电源，其中12V用于传感器网络、继电器电磁线圈的供电，其中5V用于微控制器MCU、IXD12864液晶显示模块、磁控开关、声、光报警模块、红外接收模块的供电。 所述的键盘输入模块，红外遥控接收模块，门、窗磁控开关组接口，声、光报警模块，LCD12864液晶显示器模块，继电器组输出接口分别连接到所述的微控制器MCU的通用输入/输出引脚；所述的MBUS设备接口电路连接到所述的微控制器MCU的一个异步串行通信接口的输入、输出引脚；所述的液化气传感器、一氧化碳传感器组接口连接到所述的微控制器MCU的另一个异步串行通信接口的输入、输出引脚；所述的液化气传感器、一氧化碳传感器组接口为RS — 485总线接口。
图I是家庭用电、用气安全节能监控终端内部结构框图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行描述
图I中，I为MBUS设备接口电路，可选择以TSS721A集成电路为核心组成该电路，TSS721A集成电路连接到微控制器MCU的第一路异步串行通信端口。令TSS721A集成电路工作于外部电源模式，工作电流设为12mA，各元件参数可用其数据手册中的参数。MBUS设备接口电路通过一对双绞线连接到申请号为201210257258. O的RS — 232/MBUS总线转发器，RS - 232/MBUS总线转发器再通过RS — 232总线连接到上位机，上位机可以是带RS —232接口的GSM模块或PC机。上位机可以通过手机短信的方式查询继电器组的开关状态、声光报警器的开启状态、门、窗磁控开关组开关状态、液化气传感器、一氧化碳传感器组浓度是否超过域值等状态，实现远程监测；上位机也可以通过手机短信的方式分别关断各继电器、关闭声光报警器，实现远程控制。图I中，2为IXD12864液晶显示器模块，可选择工作电压为5V、带中文字库的128X64点阵的液晶显示屏，该液晶屏对外提供20只引脚，按照该IXD12864液晶显示器模块的数据手册将复位(RST)、寄存器选择(RS)、读/写选择(R/W)、使能信号(E)、数据总线(DB(TDB7)引脚与MCU的通用输入/输出引脚相连接，其它引脚分别连接5V电源(VDD)、地(VSS )、对比度调节(VO)、串/并模式选择(PSB )、背光正(LEDA)、背光负(LEDK)固定电位。液晶显示器模块显示当前各路传感器的状态、各继电器的开关状态和操作提示信息，对异常的传感器状态以闪烁的方式显示。图I中，3为微控制器MCU，可选择STC12C5A60S2系列带两路异步串行通信接口、内部RAM存储器为1280字节、程序存储器为16KB的微控制器，该微控制器有丰富的通用输入/输出引脚资源和内部资源。图I中，4为继电器输出接口，继电器可选择线圈工作电压为12V，触点工作电压为400V/5A的电磁继电器。对于需要连接到空调或插座的继电器，由于控制功率较大，需要增加交流接触器，通过本发明的继电器控制交流接触器的电磁线圈，再控制空调或插座的电 源；对于控制功率较小的排气扇，可通过本发明的继电器直接连接排气扇的电源。图I中，5为声光报警模块，可选择高亮闪烁LED灯和蜂鸣器，用于提示室内的人员。图I中，6为220V/12V，5V电源模块，因本发明功耗低，可选择8W的工频变压器，采用线性稳压电源，可靠性更好。其中12V不需要稳压，供给继电器线圈的工作电压和液化气传感器、一氧化碳传感器的工作电压；5V用于微控制器MCU、IXD12864液晶显不模块、磁控开关、声、光报警模块、红外接收模块的供电。图I中，7为门、窗磁控开关组接口，在入户门、装有空调的房间的窗户位置安装干簧管开关连接到本接口，MCU可检测到开关状态，从而自动控制房间空调的电源，当长时间检测到入户门打开或窗户打开时，关断空调的电源，达到节能的目的。图I中，8为液化气传感器、一氧化碳传感器组接口，该接口连接到微控制器MCU的第二路异步串行通信端口，该接口共有4线分别为12V、RS - 485D+.RS 一 485D 一、地，用于连接传感器模块。传感器模块可选择以MQ系列传感器为核心，采用STC11F04E系列微控制器、MAX485接口芯片设计，各传感器模块串连连接到该液化气传感器、一氧化碳传感器组接口。MCU可以从该接口读取传感器的状态量，用于控制排气扇的电源，当MCU检测到有害气体浓度超过设定的域值时，接通排气扇的电源，以排出有害气体，同时发出声、光报警信息。图I中，9为红外遥控接收模块，用于接收红外遥控器的指令。可以接收并执行分别断开或闭合继电器、读取有害气体传感器的状态、读取磁控开关组的状态、执行设备的循检等命令。图I中，10为键盘输入模块，采用轻触型按键对每个继电器均设计有开、关按键、读传感器状态、读磁控开关状态、执行循检命令键、复位键、发送短信键。有益的效果
应用本发明可获得的有益效果是，可以远程监控空调、插座、排气扇的电源；监测门、窗开关状态、室内有害气体的浓度是否超过域值；可以自动消除可能存在的一氧化碳、煤气泄漏造成的安全隐患，在智能楼宇领域有广阔的应用前景。
权利要求
1.一种家庭用电、用气安全节能监控终端，其特征是以微控制器MCU为核心，前向输入通道由键盘输入模块，红外遥控接收模块，液化气传感器、一氧化碳传感器组接口，门、窗磁控开关组接口组成；后向输出通道由声、光报警模块，LCD12864液晶显示器模块，继电器组输出接口组成；通讯通道由MBUS设备接口电路组成；电源由220V/12V、5V电源模块组成；所述的键盘输入模块，红外遥控接收模块，门、窗磁控开关组接口，声、光报警模块，IXD12864液晶显示器模块，继电器组输出接口分别连接到所述的微控制器MCU的通用输入/输出引脚；所述的MBUS设备接口电路连接到所述的微控制器MCU的一个异步串行通信接口的输入、输出引脚；所述的液化气传感器、一氧化碳传感器组接口连接到所述的微控制器MCU的另一个异步串行通信接口的输入、输出引脚；所述的液化气传感器、一氧化碳传感器组接口为RS — 485总线接口。
全文摘要
本发明提供一种家庭用电、用气安全节能监控终端，其液化气传感器、一氧化碳传感器检测室内的有害气体，能自动控制排气扇工作，以排出有害气体，排气一段时间后仍检测到有害气体，将通过声、光、手机短信方式报警；可通过键盘输入、红外遥控或手机短信方式控制连接到空调和插座的继电器的工作，控制其电源；通过检测门、窗磁控开关，在门、窗打开时自动关闭空调电源，达到节能的效果；LCD液晶显示各开关、继电器和传感器的状态，便于观察和操作；可以远程通过手机短信查询各传感器、开关、继电器的状态，了解家中的情况，并可远程控制继电器的工作。
文档编号G05B19/418GK102799165SQ20121029426
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月19日 优先权日2012年8月19日
发明者陈善荣 申请人:吉首大学