一种基于物联网的家居智慧安防监测系统的制作方法

本发明涉及智慧家居控制和安防监控，尤其涉及一种基于物联网的家居智慧安防监测系统。

背景技术：

1、智慧家居是以住宅为平台，利用综合人工智能技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术等将家居生活有关的设施互联互通，并构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理系统。但人们在享受智慧家居带来便利的同时也需要做好智慧家居的安全防护，结合物联网具有专网专用和独立网元的特点，将物联网应用到智慧家居安防管控当中，能够保障住宅的安全管理和提高家居的安防监测水平。

2、现有的智慧家居基本无安防措施，部分具有安防监测功能的系统存在较多问题。如智慧家居的入户门普遍使用密码锁，时间过长会出现程序失灵现象，且不具有入侵监测功能；智慧家居的便捷化导致用户容易忽视家用设备的老化问题，导致过度运作而产生不必要的火灾或潜在安全隐患；智慧家居系统的安全保护措施功能简单，不具有联网功能和整体安全风险分析功能，无法预测安全事故的发生风险；智慧家居内存在的安全隐患和紧急安全事件无法及时通知到外出的用户或小区物业，无法及时排除安全隐患等。

3、针对现有智慧家居存在的问题，本发明提出了基于物联网的家居智慧安防监测系统，该系统通过入侵检测、火灾监测、气体泄漏监测、气体泄漏监测等，实现安全隐患和突发安全事件的及时发现与处置，并且将多种监测设备进行联动控制，从而排除潜在的安全风险；同时系统通过物联网模块将监测设备发送的异常报警信号传输到用户携带的终端设备或小区物业的监控平台，并且通过分析多种监测设备发送的历史数据，实现安全隐患的预测，进而构建家居智慧安防监测系统。

技术实现思路

1、针对现有家居安防监控技术中存在的不足和缺陷，本发明提供了一种基于物联网的家居智慧安防监测系统，利用物联网、人工智能等新技术，结合多源监测数据融合实现安全隐患和突发安全事件的及时发现和应急处置，实现家居的智慧安防监控。

2、本发明提供的一种基于物联网的家居智慧安防监测系统包括：入侵监测单元、火灾感知单元、燃气泄漏感知单元、电器安全监测单元、异常报警单元和用户数据管控单元；入侵监测单元、火灾感知单元、燃气泄漏感知单元和电器安全监测单元均内置数据联网单元，所述数据联网单元包括有线通信模块和无线通信模块，当有线通信模块异常中断后，无线通信模块启动工作；入侵监测单元、火灾感知单元、燃气泄漏感知单元、电器安全监测单元、异常报警单元分别与用户数据管控单元通信连接，火灾感知单元和燃气泄漏感知单元分别与电器安全监测单元相连接；用户数据管控单元接收并存储入侵监测单元、火灾感知单元、燃气泄漏监测单元、电器安全监测单元发送的预警信号后，向异常报警单元发送报警信号，同时用户数据管控单元可分析一定时段内的信号数据，获取信号数据的统计特征；异常报警单元接收到信号后，启动声光报警，并通过内置的物联网模块将报警信息推送至物业监控平台，以及用户携带的移动终端设备。

3、进一步地，所述入侵监测单元包括红外人体监测模块、人脸识别模块、异常声音监测模块、异常振动监测模块、人员行为分析模块；红外人体监测模块通过内置的热释电传感器监测是否有人员接近入户门或窗户，当热释电传感器监测到有人员接近入户门或窗户时，入侵监测单元中的人脸识别模块、异常声音监测模块、异常振动监测模块、人员姿态分析模块启动工作。

4、进一步地，所述异常声音监测模块通过内置的拾音器采集入户门、门锁和窗户附近的声音信号，当异常声音监测模块判定声音信号中存在异常声音时，通过内置的数据联网单元，将异常声音预警信号发送至用户数据管控单元；异常振动监测模块通过内置的振动传感器采集入户门、门锁和窗户上的振动信号，当异常振动监测模块判定振动信号中存在异常振动时，通过内置的数据联网单元，将异常振动预警信号发送至用户数据管控单元。

5、进一步地，所述人脸识别模块与人员行为分析模块相互连接，人脸识别模块通过内置的相机采集入户门外侧的视频图像，当检测到视频图像中有人员时，将所述视频图像发送到人员行为分析模块，同时人脸识别模块启动人脸检测和比对，当人脸比对结果小于设定的置信度时，人脸识别模块通过内置的数据联网单元，将异常人员接近预警信号发送至用户数据管控单元；人员行为分析模块接收到视频图像后，采用人体骨骼关键点检测算法获取图像中人员的关键点，结合内置的测距装置获取人体关键点在三维空间相对位置，并计算连续视频帧中人体同一关键点在三维空间中相对位置的变化规律，若人员行为分析模块判断所述变化规律存在异常，则通过内置的数据联网单元，将异常行为预警信号发送至用户数据管控单元。

6、进一步地，所述火灾感知单元包括温度监测模块、湿度监测模块、颗粒物监测模块、烟雾监测模块、火焰监测模块、有害气体监测模块，各监测模块内部均包含电池管理单元和数据联网单元；温度监测模块、湿度监测模块、颗粒物监测模块、烟雾监测模块、火焰监测模块、有害气体监测模块将采集的监测数据通过数据联网单元发送至火灾感知单元，火灾感知单元接收到同一时刻各监测模块采集的数据后进行归一化，同时将归一化后的数据输入到预训练后的分类器中，通过分类器输出火灾危险系数；火灾感知单元将火灾危险系数与火灾报警阈值进行比较，若超过火灾报警阈值，则通过内置的数据联网单元将火灾预警信号发送至用户数据管控单元。

7、进一步地，所述燃气泄漏感知单元包括气体浓度监测装置、厨房人员识别装置、阀门开闭状态监测装置和断电闭锁保护装置；气体浓度监测装置安装于厨房或存储气体的装置外侧，阀门开闭状态监测装置包括开关电磁阀和气体流量计，气体浓度监测装置包括甲烷传感器、丙烷传感器、丁烷传感器，且内置电池管理单元和数据联网单元；

8、进一步地，当气体流量计监测到室内燃气管路有燃气通过，且开关电磁阀处于开启状态时，阀门开闭状态监测装置唤醒相连接的厨房人员识别装置启动工作，一定时间内未监测到人员后，厨房人员识别装置将未监测到人员的信息反馈给阀门开闭状态监测装置，阀门开闭状态监测装置通过开关电磁阀自动关闭阀门开关；当气体流量计监测到室内燃气管路有燃气通过，且开关电磁阀处于关闭状态时，阀门开闭状态监测装置将燃气泄漏预警信号反馈给燃气泄漏感知单元，燃气泄漏感知单元通过内置的数据联网单元，将燃气泄漏预警信号发送至用户数据管控单元；

9、进一步地，当燃气泄漏感知单元接收到燃气泄漏预警信号后，气体浓度监测装置进入工作模式，当气体浓度监测装置采集的气体浓度超过设定阈值后，燃气泄漏感知单元唤醒断电闭锁保护装置动作，切断用户的总电源；所述气体浓度监测装置在供电电源切断后直接由内部电池管理单元提供工作电能，同时燃气泄漏感知单元通过内置的数据联网单元，将燃气泄漏预警信号发送至用户数据管控单元。

10、进一步地，所述电器安全监测单元包括电流互感器和电流测量计，电流互感器直接接入待测电器设备的供电回路，电流测量计接于电流互感器的二次侧，电器安全监测单元根据电流测量计测得的电流数据，判断电器设备开关状态和工作状态；

11、进一步地，当供电回路存在电流，且瞬时电流值大于设定的电流安全阈值时，电器安全监测单元通过内置的数据联网单元，将电器安全预警信号发送至用户数据管控单元；当供电回路存在电流，且瞬时电流值小于正常工作电流阈值时，计算单位时间内的平均电流值，若平均电流值仍小于正常工作电流阈值，则判定待测电器设备为异常状态，电器安全监测单元通过内置的数据联网单元，将电器安全预警信号发送至用户数据管控单元。

12、进一步地，所述预警信号包括异常声音预警信号、异常振动预警信号、异常人员接近预警信号、异常行为预警信号、火灾预警信号、燃气泄漏预警信号、电器安全预警信号；所述统计特征包括入侵监测单元、火灾感知单元、燃气泄漏监测单元和电器安全监测单元在时间t内发送预警信号的频次、占比和发送时刻所在的区间，以及采用加权统计模型获取的家居安全风险系数；所述区间为0点-8点、8点-16点、16点-24点。

13、进一步地，所述加权统计模型的建模过程包括：

14、s1：构造异常声音预警信号、异常振动预警信号、异常人员接近预警信号、异常行为预警信号、火灾预警信号、燃气泄漏预警信号、电器安全预警信号的权值向量w＝[α1,α2,α3,α4,α5,α6,α7]；

15、s2：计算在时间t内异常声音预警信号、异常振动预警信号、异常人员接近预警信号、异常行为预警信号、火灾预警信号、燃气泄漏预警信号、电器安全预警信号的频次，并构造频次向量p＝[p1,p2,p3,p4,p5,p6,p7]；

16、s3：计算家居安全风险系数向量q，式中*为矢量积，.为数量积；计算向量q中全部元素乘积，得到家居安全风险系数。

17、本发明提供的一种基于物联网的家居智慧安防监测系统可将多种监测设备进行联动控制，从而排除潜在的安全风险；同时该系统通过物联网模块将监测设备发送的异常报警信号传输到用户携带的终端设备或小区物业的监控平台，并且通过分析多种监测设备发送的历史数据，实现安全隐患的预测，进而构建家居智慧安防监测系统。