一种智能家庭系统

1.本实用新型属于智慧家庭技术领域，具体地说，是涉及一种智能家庭系统。


背景技术：

2.随着物联网技术的发展，家庭数字化的推进也愈发迅速，建设与改造的政策更是数不胜数。在家庭入驻后，仅仅靠传统的机械开关控制，独立语音识别控制及近代新引出的人脸识别控制已无法满足当今新一代年轻人的需求及未来的发展趋势。且如今的控制方式单一、不同品牌间的协议不同以及传统家电有线布置的困难，这都成为当下新型新装家庭的一大难题与痛点。所以，采用传统的家庭控制方式、老旧的布线方式以及不同品牌间的无法互联互通都将成为未来家庭中的几大难题，随着大量乡村城镇化、诸多楼盘的建设与出售，这一矛盾将会越来越突出。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种智能家庭系统，主要用于打破不同智能终端设备之间的壁垒，实现跨品牌、跨时代产品之间的互通联动，推动居住环境系统化和智能化。
4.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
5.一种智能家庭系统，包括数据采集子系统、设备控制子系统，用于无线信号传输及设备组网的无线通信模块，与无线通信模块相连的云服务器，以及与云服务器相连的用户模组及公安消防联动报警模块；所述设备控制子系统包括主控制模块，与主控制模块通过总线连接的照明控制模块、环境控制模块、安防控制模块、家电控制模块、语音识别模块及人脸识别模块，以及与主控制模块相连的外围功能电路；所述外围功能电路包括电源系统、无源晶振、复位电路、32msdram内存、外部存储器、dm9000网卡及串口。
6.进一步地，在本实用新型中，所述数据采集子系统包括单片机控制器，与单片机控制相连的温度传感器、湿度传感器、光照传感器、可燃气体传感器、火灾传感器、摄像头及人体红外传感器。
7.进一步地，在本实用新型中，所述电源系统包括均与主控制模块及单片机控制器相连的电源转换单元、弱电管理单元及强电管理单元；所述电源转换单元用于将接入的市电电压转换为用电设备适配的额定电压；所述弱电管理单元用于管理弱电设备的用电负荷管理，所述强电管理单元用于管理强电设备的用电负荷管理。
8.进一步地，在本实用新型中，所述用户模组包括远程用户组及本地用户组。
9.进一步地，在本实用新型中，所述主控制模块采用树莓派。
10.进一步地，在本实用新型中，所述单片机控制器采用stm32系列。
11.进一步地，在本实用新型中，所述无线通信模块采用esp8266芯片作为节点进行网络组网进行本地无线组网技术，且所述无线通信模块同时加装m5310 nb模组。
12.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
13.本实用新型的智能家庭系统用户可通过移动端设备上的app与特定的微信小程序
进行远程控制，回家后采用人脸识别的认证方式对用户进行权限赋予并启动相应的家庭设备，在室内可采用语音识别等动作对家庭设备进行控制。采用wifi通信进行无线组网与数据的传输，对室内进行实时监控并将图像数据传输到移动端app。对于某些关键节点而言，同时加装nb-iot模组，将数据长传至云平台，保证室内环境数据的实时监测，发生异常时第一时间告知用户同时联动公安、消防，无线通信方式大大简化了传统的布线复杂繁琐的问题。另外对于不同品牌、不同型号的设备，系统部署云服务器，设备接入云端后采用统一的mqtt通信协议下发指令，以此来达到设备的互联互通，该方法打破了不同智能终端设备之间的壁垒，带动老旧家电智能化，实现跨品牌、跨时代产品之间的互通联动，推动居住环境系统化和智能化。
附图说明
14.图1为本实用新型的整体原理框图。
15.图2为本实用新型中外围电路的原理框图。
16.图3为本实用新型-实施例设备布置节点示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图说明和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的方式包括但不仅限于以下实施例。
18.实施例
19.如图1、2所示，本实用新型公开的一种智能家庭系统，包括数据采集子系统、设备控制子系统，用于无线信号传输及设备组网的无线通信模块，与无线通信模块相连的云服务器，以及与云服务器相连的用户模组及公安消防联动报警模块。其中，所述用户模组包括远程用户组及本地用户组。既可以实现远程操作控制，也能通过本地组网进行控制。
20.在本实施例中，所述设备控制子系统包括主控制模块，与主控制模块通过总线连接的照明控制模块、环境控制模块、安防控制模块、家电控制模块、语音识别模块及人脸识别模块，以及与主控制模块相连的外围功能电路；所述外围功能电路包括电源系统、无源晶振、复位电路、32msdram内存、外部存储器、dm9000网卡及串口。其中，所述主控制模块选用树莓派的4代b型版。在控制过程中，一方面，主控接收来自本地或者云服务器的控制指令，并及时的做相应的设备控制；另一方面，树莓派本地实时采集图像数据与语音信号，通过树莓派本身搭载的yolov4算法对图像数据进行采集与模型训练，完成后部署至树莓派上，根据摄像头实时采集的图像数据与模型进行匹配以此来完成人脸识别。在对语音识别的处理上，主要分为采集分帧、帧识别转状态、把状态组合成音素、音素组合成单词，最后通过树莓派本身搭载的马尔科夫模型进行匹配，搭建状态网络并展开状态网络，在状态网络中搜索一条最佳路径，寻找全局概率最大的路径来实现对语音的识别。
21.在本实施例中，所述数据采集节子系统主要利用stm32单片机连接各类传感设备，采用网络节点的组网方式分布于特定位置，用于对各个特定位置数据的采集，例如在厨房中安装烟雾传感器、可燃气体传感器，在客厅卧室等位置安装温度传感器、湿度传感器，在窗户内存安装光照传感器，在楼道等布置摄像头，实现特定位置的特定数据的采集，其系统节点主要安装示意图如下图3 所示。另外对于关键节点同时加装nb物联网模组，保证在网
络断开的情况下正常工作且在数据异常时刻第一时间联动公安消防。在本实施例中，所述无线通信模块采用esp8266芯片作为节点进行网络组网进行本地无线组网技术， esp8266芯片采用3.3v直流电，相对体积小，性能强大稳定，外设资源丰富。对于关键节点数据而言，系统同时加装m5310 nb模组使得用户能及时远程的做出相应的指令，该芯片采用5v供电，通过串口通信的方式接收来自主控的 at指令对接云服务器。另外对于老旧家电设备，还可通过在系统增设红外编解码模块，首先对本地遥控器指令进行解码后发送给主控，主控接收到控制指令后对相应的解码做特性的编码处理后，以此完成对老旧设备的智能化控制。
22.在本实施例中，所述电源系统包括均与主控制模块及单片机控制器相连的电源转换单元、弱电管理单元及强电管理单元；所述电源转换单元用于将接入的市电电压转换为用电设备适配的额定电压；所述弱电管理单元用于管理弱电设备的用电负荷管理，所述强电管理单元用于管理强电设备的用电负荷管理。
23.通过上述设计，本实用新型的智能家庭系统用户可通过移动端设备上的 app与特定的微信小程序进行远程控制，回家后采用人脸识别的认证方式对用户进行权限赋予并启动相应的家庭设备，在室内可采用语音识别等动作对家庭设备进行控制。采用wifi通信进行无线组网与数据的传输，对室内进行实时监控并将图像数据传输到移动端app。对于某些关键节点而言，同时加装nb-iot 模组，将数据长传至云平台，保证室内环境数据的实时监测，发生异常时第一时间告知用户同时联动公安、消防，无线通信方式大大简化了传统的布线复杂繁琐的问题。另外对于不同品牌、不同型号的设备，系统部署云服务器，设备接入云端后采用统一的mqtt通信协议下发指令，以此来达到设备的互联互通，该方法打破了不同智能终端设备之间的壁垒，带动老旧家电智能化，实现跨品牌、跨时代产品之间的互通联动，推动居住环境系统化和智能化。因此，与现有技术相比，本实用新型具有实质性的特点和进步。
24.上述实施例仅为本实用新型的优选实施方式之一，不应当用于限制本实用新型的保护范围，但凡在本实用新型的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本实用新型一致的，均应当包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能家庭系统，其特征在于，包括数据采集子系统、设备控制子系统，用于无线信号传输及设备组网的无线通信模块，与无线通信模块相连的云服务器，以及与云服务器相连的用户模组及公安消防联动报警模块；所述设备控制子系统包括主控制模块，与主控制模块通过总线连接的照明控制模块、环境控制模块、安防控制模块、家电控制模块、语音识别模块及人脸识别模块，以及与主控制模块相连的外围功能电路；所述外围功能电路包括电源系统、无源晶振、复位电路、32msdram内存、外部存储器、dm9000网卡及串口。2.根据权利要求1所述的一种智能家庭系统，其特征在于，所述数据采集子系统包括单片机控制器，与单片机控制相连的温度传感器、湿度传感器、光照传感器、可燃气体传感器、火灾传感器、摄像头、人体红外传感器。3.根据权利要求2所述的一种智能家庭系统，其特征在于，所述电源系统包括均与主控制模块及单片机控制器相连的电源转换单元、弱电管理单元及强电管理单元；所述电源转换单元用于将接入的市电电压转换为用电设备适配的额定电压；所述弱电管理单元用于管理弱电设备的用电负荷管理，所述强电管理单元用于管理强电设备的用电负荷管理。4.根据权利要求3所述的一种智能家庭系统，其特征在于，所述用户模组包括远程用户组及本地用户组。5.根据权利要求4所述的一种智能家庭系统，其特征在于，所述主控制模块采用树莓派。6.根据权利要求5所述的一种智能家庭系统，其特征在于，所述单片机控制器采用stm32系列。7.根据权利要求6所述的一种智能家庭系统，其特征在于，所述无线通信模块采用esp8266芯片作为节点进行网络组网进行本地无线组网技术，且所述无线通信模块同时加装m5310 nb模组。

技术总结
本实用新型公开了一种智能家庭系统，主要用于打破不同智能终端设备之间的壁垒，实现跨品牌、跨时代产品之间的互通联动，推动居住环境系统化和智能化。该智能家庭系统包括数据采集子系统、设备控制子系统，用于无线信号传输及设备组网的无线通信模块，与无线通信模块相连的云服务器，以及与云服务器相连的用户模组及公安消防联动报警模块。本实用新型通过部署云服务器，设备接入云端后采用统一的MQTT通信协议下发指令，以此来达到设备的互联互通，该方法打破了不同智能终端设备之间的壁垒，带动老旧家电智能化，实现跨品牌、跨时代产品之间的互通联动，推动居住环境系统化和智能化。因此，适宜推广应用。适宜推广应用。适宜推广应用。


技术研发人员：郭丽芳 袁江龙 汪川贵 伍汶栩 巫传珺 周子涵 尤小泉 胡沁春 张松
受保护的技术使用者：成都工业学院
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2022/5/25