一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，包括傳感器模塊、處理器和無線通訊模塊、上位機、網絡監控平臺、自動開門裝置、無線充電接收器模塊以及無線充電發射機模塊。為用戶的裝修布局、家具擺設、食品貯存、動植物的養殖等一系列改善家居環境、構建健康家居生活提供指導性的建議。
【專利說明】
一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統。
【背景技術】
[0002]健康家居的定義是借鑒世界衛生組織關于對人的健康的定義而界定的，健康家居是滿足生理、心理、社會等三方面健康的整體家居環境。然而健康家居環境需要滿足方方面面的條件，沒有污染，不存在甲醇等危險物質，不存在氣體泄漏而導致的火災，入室搶劫、盜竊等危害人身安全的狀況;不存在通風、光線強度等對心理產生負面影響的因素;現在人們為了提高生活的格調、趣味往往會擺設植物，養動物，而這些也是需要健康的環境。
[0003]隨著無線傳感器網絡和遠程監控技術的發展，無線傳感器網絡中的能量問題也日益突出，為了構建一種全面的健康家居監測系統，利用無線充電解決無線傳感器網絡中的能量問題，為人們的生活提供安全預警和健康家居環境的建議，長時間的健康家居監測。
【實用新型內容】
[0004]為了更好的解決全面的健康家居環境長時間的監控問題，本實用新型提供了一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，為實現上述目的本實用新型的具體方案如下:
[0005]—種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，包括:
[0006]傳感器模塊，包括至少一個傳感器，所述傳感器通過ZigBee節點將所監測的信息發送到處理器和無線通訊模塊；
[0007]處理器和無線通訊模塊，進一步將所監測的信息發送到協調器；
[0008]上位機，與所述協調器有線通訊，接收所述協調器發送的所監測的信息；
[0009]網絡監控平臺，上位機通過互聯網將所監測的信息發送到網絡監控平臺，網絡監控平臺通過分析、儲存生產環境信息，并將環境信息發送至用戶手機APP中，給出健康家居環境建議；當遇到危險情況需要救助時，網絡監控平臺獲得用戶同意后，通過GPS定位找到家附近使用該APP的人請求援助；
[0010]自動開門裝置，經授權后受網絡監控平臺控制，以便于實施及時求援；
[0011 ]無線充電接收器模塊，通過DC-DC升壓模塊，向所述傳感器模塊供電，并通過DC-DC降壓模塊，向所述處理器和無線通訊模塊及/或所述傳感器模塊供電；
[0012]無線充電發射機模塊，向所述無線充電接收器模塊提供電能。
[0013]優選的，所述無線充電發射器模塊包括NE555N振蕩信號發生器芯片和IR2104驅動芯片。
[0014]優選的，所述無線充電接收器模塊采用bq24002PWP芯片。
[0015]優選的，所述DC-DC升壓模塊采用NCP3335ADM500R2G芯片。
[0016]優選的，所述DC-DC降壓壓模塊采用NCP3335ADM330R2G芯片。
[0017]優選的，所述處理器和無線通訊模塊采用CC2531芯片。
[0018]優選的，所述傳感器模塊為水質監測模塊、人體傳感器模塊、土壤監測模塊、溫濕度監測模塊、測風傳感器模塊、光強度監測模塊任意組合。
[0019]本實用新型的有益效果是:
[0020]I)電路設計選用體積小、價格較低器件，連線簡單，結構清晰，并且利用ZigBee組網，無需使用一次性電池，開發成本和維護成本低。器件功耗低、采用無線充電技術，節能環保，無線充電傳感器節點壽命得以延長。
[0021]2)本實用新型對煤氣泄漏、火災、入室盜竊的危險險情，或其他險情需要援助時進行監測，網絡監控平臺能立即尋找家附近的人，甚至控制自動開門，讓救助者第一時間排除險情、防止事故蔓延。
[0022]所監測的家居環境狀況反映給用戶，為用戶的裝修布局、家具擺設、食品貯存、動植物的養殖等一系列改善家居環境、構建健康家居生活提供指導性的建議。
【附圖說明】

[0023]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的不當限定，在附圖中:
[0024]圖1為本實用新型實施例系統整體結構框圖；
[0025]圖2為本實用新型實施例無線充電傳感器網絡節點結構框圖；
[0026]圖3為本實用新型實施例無線充電發射器模塊電路原理圖；
[0027]圖4為本實用新型實施例無線充電接收器模塊電路原理圖；
[0028]圖5為本實用新型實施例DC-DC升壓模塊電路原理圖；
[0029]圖6為本實用新型實施例DC-DC降壓模塊電路原理圖；
[0030]圖7為本實用新型實施例處理器和無線通訊模塊電路原理圖；
[0031 ]圖8為本實用新型實施例USB接口模塊電路原理圖；
[0032]圖9?圖15是本實用新型的傳感器模塊電路原理圖。
【具體實施方式】
[0033]下面將結合附圖以及具體實施例來詳細說明本實用新型，在此本實用新型的示意性實施例以及說明用來解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0034]實施例
[0035]如圖1所示，一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，包括無線充電發射器模塊、無線充電接收器模塊、DC-DC升壓模塊、DC-DC降壓模塊、處理器和無線通訊模塊、USB接口模塊、傳感器模塊;布置在家里面不同地方的ZigBee節點，將各自傳感器所監測的信息通過各自的處理器和無線通訊模塊發送到臥室協調器，協調器通過USB接口模塊與上位機進行有線通訊，上位機通過互聯網將信息發送到網絡監控平臺；平臺通過分析、儲存信息，將家居環境信息發送至用戶手機APP中，給出健康家居環境建議，當遇到危險情況需要救助時，平臺獲得用戶同意后，通過GPS定位找到家附近使用該APP的人請求援助;甚至進一步得到用戶同意，控制自動開門裝置，實施及時求援。
[0036]所述無線充電傳感器網絡節點各個模塊之間的連接如圖2所示。
[0037]如圖3所示，所述無線充電發射器模塊，該模塊主要由芯片NE555N，驅動芯片IR2104，電阻Rl?R8，電容Cl?C6，電感LI，指示燈D1，肖特基二極管1N5819，大功率管IRF9540組成。通過NE555組成振蕩頻率大概為55千赫茲的信號發生電路，向功放電路提供激勵電流;諧振功率放大器由開關管和LC并聯諧振電路組成。該設計的逆變功能，選用場效應管的半橋實現。它能實現把輸入的直流電逆變成交流電的功能。
[0038]如圖4所示，所述無線充電接收器模塊，該模塊主要由鋰電池充電管理芯片bq24002PWP，電阻R9?R13，電容C7?C12，電感L2，狀態指示燈D4、D5，整流橋D3和充電鋰電池組成。整流橋D3將由無線充電發射器接收到的交流電整流成直流電，經鋰電池充電管理芯片讓鋰電池得到保護。鋰電池充電管理芯片有較廣工作電壓，主要防止充電時電流過大、發熱過大和過度充電。
[0039]如圖5所示，所述DC-DC升壓模塊，該模塊由芯片NCP335ADM500R2G，電容C13?C15組成。將鋰電池供電電壓穩定在5V輸出。
[0040]如圖6所示，所述DC-DC降壓模塊，該模塊由芯片NCP335ADM330R2G，電容C16?C18組成。將鋰電池供電電壓穩定在3.3V輸出。
[0041]如圖7所示，所述處理器和無線通訊模塊，該模塊主要由CC2531芯片，電容C19?C28，電阻R14，電感L3，電感L4，32-MHz晶體振蕩器，32.768kHz晶體振蕩器，50 Ω Antenna天線組成。
[0042]該模塊可將模擬信號通過片內ADC模/數轉換，對數字信號處理后，通過CC2531無線模塊發送到協調器，協調器通過USB接口模塊與上位機建立通訊。
[0043]所述USB接口模塊電路如圖8所示。
[0044]如圖9?圖15所示，所述傳感器模塊中包括若干個模擬量傳感器和數字量傳感器。其中模擬量傳感器包括TS光學渾濁度傳感器、MQ-2和MSllOO氣體傳感器、FC-28 土壤濕度傳感器;數字量傳感器:HC-SR501人體紅外傳感器器、SHTl I溫濕度傳感器、EC2IB和SP3494組成的測風傳感器、BH1750FVI光照強度傳感器。
[0045]所述水質監測模塊由GE公司生產的TS光學渾濁度傳感器、電阻R18、R19組成，主要放置在魚缸、廁所、廚房，主要監測水的渾濁度。
[0046]所述人體傳感器模塊為HC-SR501，放置在家里面各個地方，主要用于防盜。
[0047]所述氣體監測模塊由MQ-2和MS1100，電阻R20?R21，放置在家里面各個地方，MQ-2主要監測液化氣等可燃氣體，MSl 100主演監測甲醛等有毒氣體。
[0048]所述土壤監測模塊為FC-28，主要放置在室內盆栽、花園(陽臺)土壤中，監測土壤濕度。
[0049]所述溫濕度傳感器模塊由溫濕度傳感器芯片SHTl I，電阻R22，電容R29組成，放置在家里面各個地方，主要監測各個位置的溫度和濕度監測。
[0050]所述測風傳感器由EC21B和SP3494組成，放置在花園(陽臺)、通風口，主要監測風速風向。
[0051 ]所述光強度監測模塊為BH1750FVI，放置在家里面各個地方，主要監測光強度。
[0052]該無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統具備如下功能:
[0053](I)通過實時監測溫濕度、光強度、通風條件，給用戶提供食品、酒糧的儲存建議。
[0054](2)通過實時監測溫濕度、光強度、水質，給用戶提供養殖動物的建議，提示及時換水。
[0055](3)通過實時監測溫濕度、光強度、土壤濕度，給用戶提供栽培植物的建議，提示及時澆水。
[0056](4)通過實時監測溫濕度、光強度、通風條件，給用戶提供家居裝修，家具擺放的建議。
[0057](5)通過實時監測氣體濃度，給用戶提供火災預警，預防有毒氣體的建議。
[0058](6)通過實時監測陌生人進入室內，給用戶提供防盜和報警建議。
[0059](7)當遇到危險情況需要救助時，平臺獲得用戶同意后，通過GPS定位找到家附近使用該APP的人請求援助;甚至進一步得到用戶同意，控制自動開門裝置，實施及時求援;如果情況嚴重經用戶同意后通知119、110、120。
[0060](8)用戶可以通過APP與他人交流分享一系列改善家居環境、構建健康家居生活的心得，通過用戶同意聘請專業人士上門解決問題。
[0061]以上對本實用新型實施例所提供的技術方案進行了詳細介紹，本文中應用了具體個例對本實用新型實施例的原理以及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只適用于幫助理解本實用新型實施例的原理；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型實施例，在【具體實施方式】以及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
【主權項】
1.一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于包括: 傳感器模塊，包括至少一個傳感器，所述傳感器通過ZigBee節點將所監測的信息發送到處理器和無線通訊模塊； 處理器和無線通訊模塊，進一步將所監測的信息發送到協調器； 上位機，與所述協調器有線通訊，接收所述協調器發送的所監測的信息； 網絡監控平臺，上位機通過互聯網將所監測的信息發送到網絡監控平臺，網絡監控平臺通過分析、儲存生產環境信息，并將環境信息發送至用戶手機APP中，給出健康家居環境建議；當遇到危險情況需要救助時，網絡監控平臺獲得用戶同意后，通過GPS定位找到家附近使用該APP的人請求援助； 自動開門裝置，經授權后受網絡監控平臺控制，以便于實施及時求援； 無線充電接收器模塊，通過DC-DC升壓模塊，向所述傳感器模塊供電，并通過DC-DC降壓模塊，向所述處理器和無線通訊模塊及/或所述傳感器模塊供電； 無線充電發射機模塊，向所述無線充電接收器模塊提供電能。2.如權利要求1所述的一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于: 所述無線充電發射器模塊包括NE555N振蕩信號發生器芯片和IR2104驅動芯片。3.如權利要求1所述的一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于: 所述無線充電接收器模塊采用bq24002PWP芯片。4.如權利要求1所述的一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于: 所述DC-DC升壓模塊采用NCP3335ADM500R2G芯片。5.如權利要求1所述的一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于: 所述DC-DC降壓壓模塊采用NCP3335ADM330R2G芯片。6.如權利要求1所述的一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于: 所述處理器和無線通訊模塊采用CC2531芯片。7.如權利要求1所述的一種基于無線充電傳感器網絡的健康家居監測系統，其特征在于: 所述傳感器模塊為水質監測模塊、人體傳感器模塊、土壤監測模塊、溫濕度監測模塊、測風傳感器模塊、光強度監測模塊任意組合。
【文檔編號】G05B15/02GK205721142SQ201620570088
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月14日
【發明人】劉貴云, 黎家俊, 李致富, 林偉冬, 鄔嘉麒, 王佳慶, 唐冬
【申請人】廣州大學