一种家居有毒气体监控系统的制作方法

本发明涉及一种监控系统，尤其涉及一种家居有毒气体监控系统。

背景技术：

近年来，煤气中毒事件和甲醛中毒事件等在家居内时有发生，酿成了很多的悲剧。目前，公知的家居有毒气体监控系统通常只是对家居内的有毒气体含量进行监控，而没有应急处理功能。一方面，公知的家居有毒气体监控系统通常是采用现场监控方式，住户需亲临现场才能了解家居内的监控数据，使用不方便。另一方面，公知的家居有毒气体监控系统通常不具备设备故障检测功能和应急处理功能，当系统设备出现故障或家居内出现紧急情况时，若系统不能及时采取有效的处理措施，将会对系统的正常使用带来影响，同时也会对住户的人身安全带来威胁。

技术实现要素：

为了克服现有家居有毒气体监控系统的不足，本发明提供了一种家居有毒气体监控系统，该系统结构简单，操作方便，系统能通过ZigBee无线网络对家居内的有毒气体含量进行监控，同时系统还具备设备故障检测功能和应急处理功能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种家居有毒气体监控系统由家居监控节点、ZigBee模块(终端节点)、ZigBee模块(协调器)、Web服务器、GSM模块和监控终端组成。

所述的家居监控节点由S3C44B0X微处理器、CO气体传感器、甲醛传感器、红外传感器、键盘、存储器、LCD显示器、声光报警模块、风扇控制模块、窗户控制模块、排风扇控制模块和应急处理模块组成。

其中，CO气体传感器用于检测家居监控节点内部的CO气体含量，CO气体传感器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。

甲醛传感器用于检测家居监控节点内部的甲醛含量，甲醛传感器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。

红外传感器用于检测家居监控节点内部的人体信号，红外传感器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。根据家居监控节点的实际需要，在家居监控节点内部红外传感器可以有多个，可以分别安装在家居监控节点内部适当的地方。

键盘采用4X4的矩阵键盘，键盘分别与S3C44B0X微处理器的8个I/O口连接。住户可以通过键盘设置家居监控节点内部CO气体含量的报警阈值、甲醛含量的报警阈值和家居监控节点的工作模式等，同时，住户还可以通过键盘对家居监控节点内部的风扇、窗户和排风扇等进行控制。

存储器用于存放系统数据，例如，存储器可以存放家居监控节点内部CO气体含量的报警阈值和甲醛含量的报警阈值等。

LCD显示器用于显示家居监控节点的监控数据和报警信息，例如，可以通过LCD显示器显示家居监控节点内部的CO气体含量值和甲醛含量值等。LCD显示器通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。

声光报警模块由发光二极管、蜂鸣器和其它的外围电路组成，发光二极管和蜂鸣器分别通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接，若家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量超出系统设定的报警阈值或家居监控节点中的某个设备在运行时出现了故障等，家居监控节点通过声光报警模块在家居监控节点现场发出声光报警信号。

风扇控制模块用于控制家居监控节点内部风扇的开/关，在风扇控制模块中可包含多个继电器，家居监控节点通过继电器来实现对家居监控节点内部风扇的开/关控制，各继电器分别通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。当家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量超出了系统设定的报警阈值时，家居监控节点可以通过风扇控制模块对家居监控节点内部的窗户进行开/关控制来调节家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量。

窗户控制模块用于控制家居监控节点内部窗户的开/关。窗户控制模块包括电机驱动驱动模块、电机和行程开关，电机驱动模块和行程开关分别通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。根据实际需要，行程开关可以有多个，S3C44B0X微处理器通过行程开关来判断窗户的位置和窗户的开/关状态，同时，S3C44B0X微处理器也可以通过行程开关来判断窗户控制模块是否出现故障，S3C44B0X微处理器通过电机驱动模块控制电机的正反转来实现对窗户的开/关控制。当家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量超出了系统设定的报警阈值时，家居监控节点可以通过窗户控制模块对家居监控节点内部的窗户进行开/关控制来调节家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量。

排风扇控制模块用于控制家居监控节点内部排风扇的开/关，在排风扇控制模块中包含多个继电器和光电传感器，继电器和光电传感器分别通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。家居监控节点通过继电器来控制排风扇的开/关，同时，在排风扇上安装有光电传感器，家居监控节点通过光电传感器来检测和判断排风扇在运行时是否出现故障。当家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量超出了系统设定的报警阈值时，家居监控节点可以通过排风扇控制模块对家居监控节点内部的排风扇进行开/关控制来调节家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量。家居监控节点可以通过排风扇控制模块分别对家居监控节点内部的主排风扇和备用排风扇进行控制，通常情况下在家居监控节点内部是主排风扇在工作，当主排风扇出现故障或家居监控节点内部出现其它的异常情况时，备用排风扇才开始工作。例如，当家居监控节点内部的CO气体含量过高或甲醛含量过高，若主排风扇出现了故障或家居监控节点通过主排风扇无法及时的将CO气体或甲醛排出时，则备用排风扇才开始工作。

应急处理模块由电机驱动模块、电机和应急处理装置组成，电机驱动模块通过S3C44B0X微处理器的I/O口与S3C44B0X微处理器连接。当家居监控节点内部出现紧急情况时，住户可以通过家居监控节点控制应急处理模块敲碎家居监控节点内部的窗户来对家居监控节点进行通风，以确保滞留在家居监控节点内部的人员的生命安全。例如，当家居监控节点内部的CO气体含量过高或甲醛含量过高已对人体的生命安全造成了威胁，但由于排风扇控制模块、窗户控制模块等工作不正常或由于其它原因导致家居监控节点无法及时的将家居监控节点内部的CO气体或甲醛排出，若此时有行动不便的老人或小孩滞留在家居监控节点内部时，一方面，系统在家居监控节点现场发出声光报警信号，另一方面，系统及时的将这一紧急情况通过GSM模块给住户发送报警信息通知住户，住户核实情况后，如有必要，住户可通过监控终端远程控制应急处理模块敲碎窗户，对家居监控节点进行通风来降低家居监控节点内部的CO气体含量或甲醛含量，确保滞留在家居监控节点内部的人员的生命安全。

所述的ZigBee模块(终端节点)通过串口与家居监控节点进行连接和通信，ZigBee模块(终端节点)采用CC2530芯片。

所述的ZigBee模块(协调器)通过串口与监控终端进行连接和通信，ZigBee模块(协调器)采用CC2530芯片。ZigBee模块(终端节点)通过ZigBee无线网络与ZigBee模块(协调器)进行连接和通信。

所述的Web服务器通过串口分别与ZigBee模块(协调器)和GSM模块连接。一方面，各家居监控节点将家居监控节点内部的监测数据通过ZigBee无线网络传送给Web服务器，Web服务器接收数据并对数据进行分析和存储，如果家居监控节点内部的窗户控制模块工作不正常或排风扇控制模块工作不正常或CO气体含量超出系统设定的报警阈值或甲醛含量超出系统设定的报警阈值等，Web服务器将会生成相应的报警信息并将生成的报警信息进行保存。另一方面，Web服务器可以通过ZigBee无线网络给家居监控节点发送查询信息对家居监控节点内部的CO气体含量值或甲醛含量值等进行查询，同时，Web服务器也可以通过ZigBee无线网络给家居监控节点发送控制信息对家居监控节点内部的窗户、风扇和排风扇等进行控制。

所述的GSM模块通过串口与Web服务器连接，系统可以通过GSM模块与住户的手机进行通信。一方面，当家居监控节点内部的CO气体含量值超出系统设定的报警阈值或甲醛含量值超出系统设定的报警阈值或家居监控节点内部出现了其它的异常情况时，系统通过GSM模块及时的将相关的报警信息发送到住户的手机上，提醒住户家居内有异常情况发生。另一方面，住户可以通过手机和GSM模块给系统发送相关的控制信息，对家居监控节点内部的窗户、风扇、排风扇和应急处理装置等进行控制，同时，也可以通过手机和GSM模块给系统发送相关的查询信息来查询系统的监控数据，例如，可以查询家居中某个家居监控节点内部的CO气体含量值或甲醛含量值等。

所述的监控终端为任意一台已经联网的PC机或手机，监控终端可以通过Internet网络或GSM网络与Web服务器进行连接和通信。一方面，住户可以利用监控终端的浏览器通过Internet网络登录Web服务器，住户成功登录Web服务器后，Web服务器以动态页面的方式将家居中各个家居监控节点内部的的监控数据和相关的报警信息在监控终端的浏览器上显示出来，住户通过监控终端浏览器上的监控界面即可查看到家居中各家居监控节点内部的各项监控数据和相关的报警信息(例如，住户通过监控界面可以查看到家居中各家居监控节点内部的CO气体含量值和甲醛含量值等)，并且还可以通过监控界面对家居中各家居监控节点内部的风扇、窗户、排风扇和应急处理装置等进行控制，同时，住户还可以通过监控界面调节和设置家居中各家居监控节点内部CO气体含量报警阈值和甲醛含量报警阈值等。另一方面，住户也可以利用手机、GSM网络和GSM模块与Web服务器进行通信，住户可以通过手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送相关的查询信息去查询家居中各家居监控节点内部的监控数据和相关的报警信息，同时，住户也可以通过手机、GSM网络和GSM模块给Web服务器发送相关的控制信息对家居中各家居监控节点内部的风扇、窗户、排风扇和应急处理装置等进行控制。

本发明的有益效果是：监控终端可以通过Internet网络或GSM网络两种网络对系统进行远程监控和管理，在这两种网络中，只要有任何一个网络不出现故障均不会对系统的正常使用带来影响，提高了系统的稳定性。家居监控节点支持两种工作模式，可根据实际需要，灵活设置家居监控节点的工作模式。工作模式1：家居监控节点通过ZigBee无线网络进行组网和联网，组网和联网后，家居监控节点通过ZigBee无线网络与Web服务器进行连接和通信，家居监控节点受Web服务器的管理和控制。工作模式2：家居监控节点不通过ZigBee无线网络进行组网和联网，家居监控节点独立运行。设备故障检测及报警功能，系统能检测出家居监控节点中的窗户控制模块和排风扇控制模块是否出现故障，若系统检测出家居监控节点中的窗户控制模块或排风扇控制模块出现故障，系统发出报警。应急处理功能，当系统检测到家居内的CO气体含量过高或甲醛含量过高，系统无法将其调节到正常范围已对人的生命安全造成了威胁，若此时正好有行动不便的老人或小孩滞留在家居内时，则系统通过GSM模块及时给住户发送报警信息，提醒住户家居内有紧急情况出现，住户核实情况后，住户可通过监控终端远程控制家居内的应急处理模块敲碎窗户强行对家居进行通风，以确保家居内滞留人员的生命安全。系统可以通过窗户、风扇和排风扇三种方式对家居内的CO气体含量或甲醛含量进行调节，当系统检测到家居内的CO气体含量过高或甲醛含量过高时，系统可从中选用一种合适的调节方式先对其进行调节，当该调节方式无法将CO气体含量或甲醛含量调节到正常范围时，系统可换用其它的方式对其进行调节。

附图说明

附图1是本发明的系统监控结构框图。

附图2是本发明的家居监控节点硬件结构框图。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2和具体实施例对本发明做进一步的说明：

如附图1所示，一种家居有毒气体监控系统包括家居监控节点、ZigBee模块(终端节点)、ZigBee模块(协调器)、Web服务器、GSM模块和监控终端。家居监控节点通过串口与ZigBee模块(终端节点)进行连接和通信，ZigBee模块(终端节点)通过ZigBee无线网络与ZigBee模块(协调器)进行连接和通信，Web服务器通过串口分别与ZigBee模块(协调器)和GSM模块进行连接和通信，监控终端可以是PC机或手机，PC机和手机可以通过Internet网络与Web服务器进行连接和通信，同时手机还可以通过GSM网络与Web服务器进行连接和通信。

如附图2所示，家居监控节点包括S3C44B0X微处理器、CO气体传感器、甲醛传感器、红外传感器、键盘、存储器、LCD显示器、声光报警模块、风扇控制模块、窗户控制模块、排风扇控制模块和应急处理模块。CO气体传感器、甲醛传感器、红外传感器、键盘、LCD显示器、声光报警模块、风扇控制模块、窗户控制模块、排风扇控制模块和应急处理模块分别与S3C44B0X微处理器的I/O口连接。

工作过程为：住户通过监控终端或家居监控节点设置各家居监控节点的工作模式、CO气体含量报警阈值和甲醛含量报警阈值等。当家居监控节点工作在工作模式1时，家居监控节点通过ZigBee网络与其它的家居监控节点进行组网和联网，组网和联网后，家居监控节点通过ZigBee无线网络与Web服务器进行 连接和通信，家居监控节点受Web服务器管理和控制。家居监控节点负责采集家居监控节点内部的监控数据并将数据通过ZigBee无线网络传送给Web服务器，Web服务器接收数据并对数据进行分析、更新和存储，并根据分析结果采取相应的处理措施。若家居监控节点内部的CO气体含量超出系统设定的报警阈值或甲醛含量超出系统设定的报警阈值或家居监控节点内部出现其它的异常情况时，一方面，Web服务器通过ZigBee无线网络给家居监控节点发送相应的控制信息对家居监控节点内部的风扇、窗户、排风扇或应急处理装置等进行控制来调节家居监控节点内部的CO气体含量值或甲醛含量值，同时，系统在家居监控节点现场发出声光报警信号；另一方面，Web服务器通过GSM模块给住户的手机发送报警信息，提醒住户家居内有异常情况发生，住户可以根据接收到的报警信息采取相应的处理措施。

当家居监控节点工作在工作模式2时，家居监控节点不通过ZigBee无线网络进行组网和联网，家居监控节点独立运行。家居监控节点负责采集家居监控节点内部的数据(即采集家居监控节点内部的人体信号、CO气体含量值和甲醛含量值等数据)并且对采集到的数据进行分析，根据分析结果采取相应的处理措施，若家居监控节点内部的CO气体含量超出系统设定的报警阈值或甲醛含量超出系统设定的报警阈值或家居监控节点内部出现其它的异常情况时，则家居监控节点对家居监控节点内部的窗户、风扇、排风扇或应急处理装置等进行控制来调节家居监控节点内部的CO气体含量值或甲醛含量值，同时，在家居监控节点现场发出声光报警信号。

一方面，住户可以利用监控终端通过Internet网络登录Web服务器，成功登录Web服务器后，住户即可通过监控终端的监控界面实时查看家居中各家居监控节点内部的各项监控数据和相关的报警信息，也可以通过监控终端的监控界面对各家居监控节点内部的风扇、窗户、排风扇和应急处理装置等进行远程控制，同时，也可以通过监控终端的监控界面对各家居监控节点内部的CO气体含量报警阈值和甲醛含量报警阈值等进行修改和设置。另一方面，住户也可以利用手机给系统发送查询信息对家居中各家居监控节点内部的监控数据进行查询，同时，住户也可以利用手机给系统发送控制信息对家居中各家居监控节点内部的风扇、窗户、排风扇和应急处理装置等进行远程控制。