用于構(gòu)建主動(dòng)消防體系及智慧建筑的智能終端和智能終端系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于構(gòu)建主動(dòng)消防體系及智慧建筑的智能終端，包括外殼和安裝在外殼上形成一個(gè)整體的微處理機(jī)、通訊模塊、主動(dòng)消防感知模塊和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊，主動(dòng)消防感知模塊、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊和通訊模塊分別與微處理機(jī)相連；主動(dòng)消防感知模塊包括可燃?xì)怏w及煙霧濃度傳感器，溫度傳感器，以及用于監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)震動(dòng)、建筑結(jié)構(gòu)姿態(tài)以便判斷建筑結(jié)構(gòu)是否安全的陀螺傳感器；空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊包括TVOC空氣質(zhì)量傳感器和PM傳感器。本發(fā)明智能終端功能全面，能幫助人類(lèi)有效監(jiān)測(cè)不能數(shù)字化或敏感度較差的重要消防影響因素、空氣質(zhì)量影響因素、環(huán)境影響因素，并能將監(jiān)測(cè)結(jié)果反應(yīng)到用戶(hù)的移動(dòng)終端，使人們可以方便全面的了解監(jiān)測(cè)區(qū)域的安全、舒適狀況。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
用于構(gòu)建主動(dòng)消防體系及智慧建筑的智能終端和智能終端 系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種集主動(dòng)消防檢測(cè)及預(yù)警、空氣質(zhì)量檢測(cè)及預(yù)警、環(huán)境監(jiān)測(cè)及預(yù)警、 家居或辦公設(shè)備遙測(cè)遙控等功能的智能終端和智能終端系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 智慧建筑是在互聯(lián)網(wǎng)高度發(fā)展背景下提出的概念，智慧建筑的最終目的是讓人的 工作、生活環(huán)境更加舒適、方便、安全。
[0003] 隨著人類(lèi)消費(fèi)需求的提高，對(duì)住宅智慧化的要求也不斷發(fā)展。今天的智慧建筑系 統(tǒng)擁有更加豐富的內(nèi)容，系統(tǒng)配置也越來(lái)越復(fù)雜。當(dāng)前的智慧建筑覆蓋了各個(gè)方面，包括網(wǎng) 絡(luò)接入系統(tǒng)、防盜報(bào)警系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)、電視對(duì)講門(mén)禁系統(tǒng)、煤氣泄露探測(cè)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程抄 表(水表、電表、煤氣表)系統(tǒng)、緊急求助系統(tǒng)、遠(yuǎn)程醫(yī)療診斷及護(hù)理系統(tǒng)、室內(nèi)電器自動(dòng)控制 管理及開(kāi)發(fā)系統(tǒng)、集中供冷供熱系統(tǒng)、網(wǎng)上購(gòu)物系統(tǒng)、語(yǔ)音與傳真（電子郵件)服務(wù)系統(tǒng)、網(wǎng) 上教育系統(tǒng)、股票操作系統(tǒng)、視頻點(diǎn)播、付費(fèi)電視系統(tǒng)、有線(xiàn)電視系統(tǒng)等等，各種新鮮的名詞 逐漸成為智慧建筑的組成部分。
[0004] 綜合分析當(dāng)前市場(chǎng)上已有的智慧建筑產(chǎn)品，它們都是功能單一的產(chǎn)品，比如，安裝 聯(lián)網(wǎng)的攝像頭，它只能讓人通過(guò)觀看圖像獲知監(jiān)測(cè)區(qū)域具體的活動(dòng)情況，不但耗費(fèi)時(shí)間和 大量的流量，而且，這種方式對(duì)隱私不利。在對(duì)室內(nèi)電器的控制方面，目前市場(chǎng)上的主流產(chǎn) 品，就是通過(guò)使智能設(shè)備學(xué)習(xí)電器遙控代碼，然后讓智能設(shè)備發(fā)揮遙控器的功能。
[0005] 總之，目前市場(chǎng)上與構(gòu)件智慧建筑相關(guān)的產(chǎn)品很多，但功能都非常單一，不能實(shí)現(xiàn) 真正的智能控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于構(gòu)建智慧建筑的智能終端。
[0007] 首先，本發(fā)明提供一種能實(shí)現(xiàn)消防和空氣質(zhì)量主動(dòng)感知及預(yù)警的智能終端。
[0008] 本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的：一種用于構(gòu)建主動(dòng)消防體系及智慧建 筑的智能終端，包括外殼和安裝在外殼上形成一個(gè)整體的微處理機(jī)、通訊模塊、主動(dòng)消防感 知模塊和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊，所述主動(dòng)消防感知模塊、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊和所述通訊模塊 分別與所述微處理機(jī)相連；
[0009] 所述主動(dòng)消防感知模塊包括可燃?xì)怏w及煙霧濃度傳感器，溫度傳感器，以及用于 監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)震動(dòng)、建筑結(jié)構(gòu)姿態(tài)以便判斷建筑結(jié)構(gòu)是否安全的陀螺傳感器，本發(fā)明采用 陀螺傳感器監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的震動(dòng)、建筑結(jié)構(gòu)的姿態(tài)，不但靈敏度高，而且體積可以很小巧；
[0010] 所述空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊包括TV0C空氣質(zhì)量傳感器和PM傳感器，以監(jiān)測(cè)當(dāng)前公認(rèn)的 對(duì)健康威脅較大的空氣質(zhì)量影響參數(shù)；
[0011] 所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述主動(dòng)消防感知模塊和所述空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊收 集涉及消防安全和空氣質(zhì)量的參數(shù)的信息，然后與預(yù)設(shè)的關(guān)于消防安全和空氣質(zhì)量的閥值 進(jìn)行比對(duì)，并通過(guò)所述通訊模塊將收集的信息和比對(duì)后的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送到云端服務(wù)器和/ 或移動(dòng)終端。
[0012] 所述溫度傳感器為紅外溫度感應(yīng)器。
[0013] 所述TV0C空氣質(zhì)量傳感器為甲醛濃度傳感器。
[0014] 所述PM傳感器包括PM1傳感器、PM2.5傳感器、PM10傳感器。
[0015]所述智能終端還包括報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī) 相連，所述閥值包括警戒水平線(xiàn)，所述微處理機(jī)被配置為，在所述參數(shù)超過(guò)其警戒水平線(xiàn) 時(shí)，即存在危險(xiǎn)情況時(shí)，通過(guò)所述報(bào)警模塊發(fā)出警戒信號(hào)，提醒附近人群危險(xiǎn)因素的存在， 以便盡快采取安全措施。
[0016] 所述智能終端還包括環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊安裝在所述外殼上與所述 微處理機(jī)相連，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括大氣壓力傳感器和濕度傳感器，所述微處理機(jī)被配 置為，通過(guò)所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊收集涉及環(huán)境舒適的參數(shù)的信息，然后與預(yù)設(shè)的關(guān)于環(huán)境舒 適的閥值進(jìn)行比對(duì)，并通過(guò)所述通訊模塊將收集的信息和比對(duì)后的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送到所述云 端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。
[0017] 本發(fā)明智能終端還擴(kuò)展有安全防盜功能，主要表現(xiàn)如下：
[0018] 所述智能終端還包括人體紅外傳感器，所述人體紅外傳感器安裝在所述外殼上與 所述微處理機(jī)，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述人體紅外傳感器感知監(jiān)測(cè)區(qū)域是否有人， 并將結(jié)果通過(guò)所述通訊模塊發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。所述智能終端還包括 圖像采集模塊，所述圖像采集模塊包括若干個(gè)CMOS攝像頭，所述CMOS攝像頭安裝在所述外 殼的不同面上，以便對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位拍攝，所述圖像采集模塊還包括視頻場(chǎng)行分離 電路，和硬件二值電路，所述CMOS攝像頭輸出的視頻信號(hào)經(jīng)所述視頻場(chǎng)行分離電路后輸出 到所述硬件二值電路，所述硬件二值電路將所述視頻場(chǎng)行分離電路輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行二 值化處理后再輸出到所述微處理機(jī)，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述圖像采集模塊獲取 監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像信息，根據(jù)所述圖像信息辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的人員信息，然后通過(guò)所述通訊 模塊將所述人員信息發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。
[0019] 所述智能終端還包括圖像采集模塊，所述圖像采集模塊包括若干個(gè)CMOS攝像頭， 所述CMOS攝像頭安裝在所述外殼的不同面上，以便對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位拍攝，所述圖像 采集模塊還包括視頻場(chǎng)行分離電路，為了保護(hù)人們的隱私，所述圖像采集模塊還包括硬件 二值電路，所述CMOS攝像頭輸出的視頻信號(hào)經(jīng)所述視頻場(chǎng)行分離電路后輸出到所述硬件二 值電路，所述硬件二值電路將所述視頻場(chǎng)行分離電路輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化處理后再 輸出到所述微處理機(jī)，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述圖像采集模塊獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖 像信息，根據(jù)所述圖像信息辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的人員信息，然后通過(guò)所述通訊模塊將所述人 員信息發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。所述人員信息包括是否有人、人員數(shù)量和人 員活動(dòng)軌跡。
[0020] 本發(fā)明安全防盜功能采用人體紅外傳感器和圖像采集模塊的組合方案，解決了通 過(guò)人體紅外傳感器只能辨識(shí)人員有無(wú)，而無(wú)法提供更詳細(xì)的人員信息的問(wèn)題，采用人體紅 外傳感器和圖像采集模塊組合，利用人體紅外傳感器的感知結(jié)果修正圖像采集模塊的辨識(shí) 結(jié)果，解決了 CMOS攝像頭對(duì)光線(xiàn)敏感，在光照不足時(shí)，可能出現(xiàn)可靠性不高的問(wèn)題，具體體 現(xiàn)在：
[0021]所述微處理機(jī)被配置為，利用所述人體紅外傳感器的感知結(jié)果對(duì)所述圖像采集模 塊的辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行率定，若兩者的人員有無(wú)信息判斷不一致，則調(diào)節(jié)環(huán)境光照，然后通過(guò)所 述圖像采集模塊重新獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像信息，根據(jù)重新獲取的圖像信息辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi) 的人員信息，以便對(duì)前一次辨識(shí)的人員信息進(jìn)行修正，并通過(guò)所述通訊模塊將修正后的所 述人員信息發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。
[0022]所述微處理機(jī)獲取所述人員信息的具體過(guò)程為：
[0023] 1)獲取標(biāo)定圖像
[0024]通過(guò)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)，周期性更新監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)的標(biāo)定 圖像，所述標(biāo)定圖像為由通過(guò)所述CMOS攝像頭獲取的在監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)的背景圖像；
[0025] 2)分離出動(dòng)態(tài)特征
[0026] 通過(guò)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域有人時(shí)，停止更新所述標(biāo)定圖像，通過(guò)CMOS 攝像頭周期性采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像，將周期性采集的每一幀圖像與所述標(biāo)定圖像進(jìn)行一次 差分，分離出當(dāng)前圖像相比于所述標(biāo)定圖像的動(dòng)態(tài)特征；
[0027] 3)辨識(shí)引起所述動(dòng)態(tài)特征的對(duì)象是否為人
[0028]根據(jù)智能終端離監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)基面的距離，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像區(qū)域化，，然后，根 據(jù)所述動(dòng)態(tài)特征在其所屬區(qū)域中所占的比率，判斷其所代表的對(duì)象是否可能為人；
[0029]若判斷所述動(dòng)態(tài)特征代表的對(duì)象可能為人，將經(jīng)所述一次差分處理后的圖像相鄰 幀之間進(jìn)行二次差分，根據(jù)兩圖像之間的差異情況，確定所述動(dòng)態(tài)特征代表的對(duì)象是否為 人；
[0030] 4)獲取人的位置信息
[0031]對(duì)一次差分處理后的圖像進(jìn)行再次二值化處理，并將處理后的圖像網(wǎng)格化，以便 標(biāo)識(shí)坐標(biāo)，對(duì)所述經(jīng)再次二值化處理后的圖像進(jìn)行膨脹處理，以形成連通域，膨脹處理即使 圖像中所述動(dòng)態(tài)特征的圖像充滿(mǎn)其所涉獵的網(wǎng)格，以代表人的動(dòng)態(tài)特征對(duì)應(yīng)的連通域的中 心坐標(biāo)作為該人的坐標(biāo)；
[0032] 5)確認(rèn)人員數(shù)量信息
[0033]計(jì)算代表人的連通域的數(shù)量，得到監(jiān)測(cè)區(qū)域中的人員數(shù)量信息；
[0034] 6)確認(rèn)人員活動(dòng)軌跡信息
[0035] 對(duì)每一幀圖像中代表人的連通域的中心進(jìn)行描點(diǎn)，然后將選定時(shí)間段內(nèi)所有的描 點(diǎn)按照時(shí)間順序連接，最后將這些連好的點(diǎn)加載到所述標(biāo)定圖像上，得到人員活動(dòng)軌跡信 息。
[0036] 本發(fā)明智能終端還能實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遙測(cè)遙控，主要通過(guò)如下技術(shù)特征實(shí)現(xiàn)：
[0037]所述智能終端還包括紅外模塊，所述紅外模塊安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī) 相連，所述紅外模塊包括紅外發(fā)射模塊和紅外接收模塊，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述 紅外接收模塊接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)，學(xué)習(xí)所述遙控器對(duì)應(yīng)的紅外編碼，以獲得與所 述遙控器相同的功能；
[0038]所述微處理機(jī)還被配置為，根據(jù)控制指令，通過(guò)所述紅外發(fā)射模塊發(fā)射同所述遙 控器具有相同紅外編碼的紅外信號(hào)，以便通過(guò)所述智能終端直接控制原本由所述遙控器控 制的設(shè)備。
[0039]所述微處理機(jī)被配置為，根據(jù)控制指令，通過(guò)所述通訊模塊輸出控制信號(hào)到用電 管理智能負(fù)荷控制器，控制所述用電管理智能負(fù)荷控制器各通道的開(kāi)斷，從而控制通過(guò)所 述用電管理智能負(fù)荷控制器獲取工作電源的設(shè)備的工作狀態(tài)，獲取或配置所述用電管理智 能負(fù)荷控制器各通道的用電參數(shù)。
[0040] 所述智能終端可通過(guò)如下方式獲取所述控制指令：
[0041] 所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述通訊模塊接收所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端 發(fā)出的控制指令。
[0042] 為增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，所述智能終端還包括語(yǔ)音識(shí)別模塊，所述語(yǔ)音識(shí)別模塊安裝在 所述外殼上與所述微處理機(jī)相連，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述語(yǔ)音識(shí)別模塊獲取用 戶(hù)的語(yǔ)音控制指令，以便進(jìn)行相關(guān)操作，并將所述相關(guān)操作的執(zhí)行結(jié)果通過(guò)所述語(yǔ)音識(shí)別 模塊反饋給用戶(hù)，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)的語(yǔ)音互動(dòng)。
[0043]作為另一種互動(dòng)方式，所述外殼上還安裝有不同顏色的LED燈，所述LED燈與所述 微處理機(jī)相連，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)控制所述LED燈的開(kāi)關(guān)、亮度和色彩以實(shí)現(xiàn)與 用戶(hù)的互動(dòng)。
[0044]所述通訊模塊包括以下一項(xiàng)或多項(xiàng):WIFI模塊、ZigBee模塊、藍(lán)牙模塊等。
[0045] 本發(fā)明還提供一種由所述智能終端組成的智能終端系統(tǒng)，所述智能終端系統(tǒng)包括 所述智能終端，一個(gè)以上的用電管理智能負(fù)荷控制器，路由器，云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端， 所述移動(dòng)終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)與所述路由器相連，所述路由器和所述用電管理智 能負(fù)荷控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)與所述智能終端相連。
[0046] 相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：1)本發(fā)明智能終端功能全面，能幫助 人類(lèi)有效監(jiān)測(cè)不能數(shù)字化或敏感度較差的重要消防影響因素、空氣質(zhì)量影響因素、環(huán)境影 響因素，并能將監(jiān)測(cè)結(jié)果反應(yīng)到用戶(hù)的移動(dòng)終端，使人們可以方便全面的了解監(jiān)測(cè)區(qū)域的 安全、舒適狀況；
[0047] 2)本發(fā)明智能終端在監(jiān)測(cè)上述影響因素的同時(shí)，還將它們的監(jiān)測(cè)值與預(yù)設(shè)的閥值 進(jìn)行比對(duì)，然后將比對(duì)后的評(píng)價(jià)結(jié)果傳送到移動(dòng)終端或報(bào)警模塊，一方面能直觀告知用戶(hù) 其關(guān)心的指標(biāo)(消防、控制質(zhì)量、環(huán)境)的現(xiàn)狀，同時(shí)還能及時(shí)提醒用戶(hù)不安全或?qū)】挡焕?的指標(biāo)的存在，以便用戶(hù)或相關(guān)人員盡快采取措施；
[0048] 3)本發(fā)明智能終端設(shè)置紅外模塊，能通過(guò)紅外模塊自動(dòng)學(xué)習(xí)遙控器的紅外編碼， 從而發(fā)揮與遙控器相同的功能，另一方面，本發(fā)明智能終端能與用電管理智能負(fù)荷控制器 配合，實(shí)現(xiàn)多種電器的遙測(cè)遙控；
[0049] 4)本發(fā)明智能終端設(shè)置語(yǔ)音識(shí)別模塊，能實(shí)現(xiàn)人機(jī)的語(yǔ)音互動(dòng)，支持語(yǔ)音控制，提 升用戶(hù)體驗(yàn)；
[0050] 5)本發(fā)明智能終端采用復(fù)合結(jié)構(gòu)，支持無(wú)線(xiàn)通訊，減少繁雜的線(xiàn)路連接，簡(jiǎn)化復(fù)雜 的安裝調(diào)試工作。
【附圖說(shuō)明】
[0051 ]圖1為本發(fā)明智能終端的通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖；
[0052]圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的結(jié)構(gòu)框圖；
[0053]圖3為本發(fā)明智能終端輸出的評(píng)價(jià)結(jié)果和采集的信息在移動(dòng)終端上的顯示效果 圖；
[0054]圖4為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端選用的微處理機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖；
[0055]圖5為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的AC-12V DC轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0056]圖6為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的12V-5V轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0057]圖7為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的5V-3.3V轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0058] 圖8為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的可燃?xì)怏w及煙霧傳感器的電路原理圖；
[0059] 圖9為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的甲醛濃度傳感器的電路原理圖；
[0060] 圖10為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的語(yǔ)音識(shí)別芯片的電路原理圖；
[0061 ]圖11為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的語(yǔ)音識(shí)別芯片與喇叭接口之間的功率放 大電路的電路原理圖；
[0062]圖12為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的圖像采集模塊的電路原理圖；
[0063]圖13為本發(fā)明較佳實(shí)施例的智能終端的Wifi模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0064] 圖1為本發(fā)明智能終端的通信系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示，本發(fā)明采用智能終端 作為中央控制器，以wifi(或ZigBee、藍(lán)牙)協(xié)議為基礎(chǔ)組建局域網(wǎng)。局域網(wǎng)內(nèi)用戶(hù)可通過(guò)智 能終端上的app連接室內(nèi)路由器，通過(guò)在app上發(fā)送控制指令到中央控制器，通過(guò)中央控制 器控制作為智能開(kāi)關(guān)的用電管理智能負(fù)荷控制器各通道的開(kāi)斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)的電器設(shè) 備(如:進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)、排風(fēng)系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、紫外燈系統(tǒng)等）的控制。遠(yuǎn)程用戶(hù)可通過(guò)登錄WEB月艮 務(wù)器，在授權(quán)身份確認(rèn)后，加入互聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)中央控制器、智能開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)聯(lián)的電器設(shè)備 的遙測(cè)、遙控。
[0065] 圖1中的智能開(kāi)關(guān)為市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品，為ST系列交流過(guò)零點(diǎn)無(wú)電弧用電管理智 能負(fù)荷控制器，能對(duì)任意多個(gè)電器對(duì)象進(jìn)行在線(xiàn)控制，并實(shí)現(xiàn)能源監(jiān)測(cè)。
[0066] 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的智能終端的結(jié)構(gòu)框圖，本發(fā)明智能終端采用wifi協(xié)議 為基礎(chǔ)組建局域網(wǎng)。
[0067] 智慧建筑系統(tǒng)常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議比較
[0068] 構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)通訊平臺(tái)的智慧建筑，智能終端的通訊方式主要有:wifi通訊，藍(lán) 牙通訊以及ZigBee通訊。對(duì)于這幾種通訊方式，表1做了相關(guān)介紹和比較。
[0069]表1
[0071]通過(guò)以上信息的對(duì)比，結(jié)合目前廣泛應(yīng)用的wifi的特點(diǎn)，本發(fā)明智能終端首選無(wú) 線(xiàn)wifi作為通訊平臺(tái)，ZigBee及藍(lán)牙作為選擇性無(wú)線(xiàn)通道，wifi模塊電源采用+12Vdc或 110-220Vac〇
[0072] wifi采用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是IEEE 802. lUIEEE802.il協(xié)議最高帶寬為11Mbps，在 信號(hào)較弱或者有干擾的情況下可自動(dòng)調(diào)整，確保網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。在開(kāi)放的情況下 通訊距離可達(dá)305米，封閉情況下可達(dá)76米到122米不等，可以與有線(xiàn)的以太網(wǎng)或中國(guó)移動(dòng)、 中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信等各類(lèi)36、46、56、6?1?等數(shù)據(jù)通道協(xié)調(diào)，構(gòu)建互聯(lián)網(wǎng)+智能系統(tǒng)的通訊 體系。如圖2所示，本實(shí)施例智能終端組成上包括微處理機(jī)(即圖2中的單片機(jī)），通訊模塊和 主動(dòng)消防感知模塊、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊，主動(dòng)消防感知模塊、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè) 模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊和通訊模塊分別與微處理機(jī)相連。當(dāng)然，本實(shí)施例智能終端還包括外 殼，上述部件安裝在所述外殼內(nèi)或外殼上，以形成一個(gè)整體。
[0073] 圖2中，主動(dòng)消防感知模塊主要包括用于檢測(cè)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)煙霧濃度和可燃?xì)怏w濃 度的可燃?xì)怏w及煙霧濃度傳感器，用于測(cè)量環(huán)境溫度的溫度傳感器，用于監(jiān)測(cè)安裝結(jié)構(gòu)如 建筑結(jié)構(gòu)震動(dòng)、建筑結(jié)構(gòu)姿態(tài)的陀螺傳感器。
[0074] 圖2中，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊主要包括甲醛濃度傳感器。當(dāng)然，在其它實(shí)施例中還可 以包括PM傳感器，如口1]12.5，口1]110，口1]11傳感器。
[0075] 圖2中，環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊主要包括大氣壓力傳感器，濕度傳感器。
[0076] 微處理機(jī)通過(guò)主動(dòng)消防感知模塊、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊、環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊收集各種消 防影響因素、空氣質(zhì)量影響因素、環(huán)境影響因素的信息，然后與內(nèi)部預(yù)設(shè)的閥值如警戒水平 線(xiàn)進(jìn)行比對(duì)，并通過(guò)通訊模塊將比對(duì)后的評(píng)價(jià)結(jié)果和收集的信息發(fā)送到移動(dòng)終端，以便起 到安全預(yù)警的功能。移動(dòng)終端上的顯示效果圖如圖3所示。
[0077]本實(shí)施例的智能終端還配置有報(bào)警模塊，報(bào)警模塊安裝在外殼上與微處理機(jī)相 連。在微處理機(jī)監(jiān)測(cè)到某影響因素的監(jiān)測(cè)值超過(guò)其警戒水平線(xiàn)時(shí)，即監(jiān)測(cè)到危險(xiǎn)存在時(shí)，通 過(guò)所述報(bào)警模塊發(fā)出警戒信號(hào)，如聲光提醒信號(hào)等，甚至，不同原因的警戒發(fā)出不同的警戒 信號(hào)，如甲醛濃度超標(biāo)，對(duì)應(yīng)一種聲光信號(hào)，而可燃?xì)怏w或煙霧濃度超標(biāo)，對(duì)應(yīng)另一種聲光 信號(hào)。該功能主要用于提醒位于智能終端附近的人群危險(xiǎn)因素的存在，以便盡快采取安全 措施。
[0078]本發(fā)明智能終端還具有安全防盜功能，主要通過(guò)人體紅外傳感器和圖像采集模塊 實(shí)現(xiàn)。
[0079]人體紅外傳感器安裝在外殼上與微處理機(jī)相連，微處理機(jī)通過(guò)人體紅外傳感器感 知監(jiān)測(cè)區(qū)域是否有人，并將結(jié)果通過(guò)通訊模塊發(fā)送到移動(dòng)終端。采用人體紅外傳感器感知 監(jiān)測(cè)區(qū)域是否有人有一個(gè)好處，它不受光線(xiàn)限制，在黑夜也可以進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。它的缺點(diǎn) 是，只能判斷是否有人，而無(wú)法給出更詳細(xì)的信息。為此，本發(fā)明還設(shè)置有CMOS攝像頭。
[0080] 本發(fā)明設(shè)置四個(gè)CMOS攝像頭，CMOS攝像頭安裝在外殼的不同面上，以便對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū) 域進(jìn)行全方位拍攝，為了保護(hù)人們的隱私，本發(fā)明圖像采集模塊不將拍攝的原圖像直接輸 入微處理機(jī)，而是在對(duì)其進(jìn)行硬件二值化處理后再輸入到微處理機(jī)。微處理機(jī)通過(guò)輸入的 監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像信息，辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的人員信息，然后通過(guò)通訊模塊將所述人員信息發(fā) 送到移動(dòng)終端。這里的人員信息主要是指是否有人、人員數(shù)量和人員活動(dòng)軌跡。
[0081] CMOS攝像頭對(duì)光線(xiàn)較為敏感，在光線(xiàn)較弱時(shí)，輸入到微處理機(jī)的圖像信息可能無(wú) 法準(zhǔn)確辨別。本發(fā)明采用人體紅外傳感器和CMOS攝像頭協(xié)同工作，利用人體紅外傳感器對(duì) 通過(guò)CMOS攝像頭的人體識(shí)別結(jié)果進(jìn)行率定，以確保通過(guò)CMOS攝像頭特別是在黑暗環(huán)境中辨 識(shí)的可靠性，并能及時(shí)對(duì)是否需要主動(dòng)開(kāi)燈等智慧行為提供決策依據(jù)。
[0082]微處理機(jī)通過(guò)輸入的經(jīng)二值化處理的圖像，辨識(shí)是否有人、人員數(shù)量、人員活動(dòng)軌 跡等人員信息。
[0083] 具體過(guò)程如下：
[0084] 1)獲取標(biāo)定圖像
[0085] 通過(guò)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)，每5秒自動(dòng)更新一次監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人 時(shí)的標(biāo)定圖像，所述標(biāo)定圖像為由通過(guò)所述CMOS攝像頭獲取的在監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)的背景圖 像。
[0086] 2)分離出動(dòng)態(tài)特征
[0087] 通過(guò)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域有人時(shí)，停止更新所述標(biāo)定圖像，通過(guò)CMOS 攝像頭周期性采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像，將周期性(如IS采集一次)采集的每一幀圖像與所述標(biāo) 定圖像進(jìn)行一次差分，分離出當(dāng)前圖像相比于所述標(biāo)定圖像的動(dòng)態(tài)特征。
[0088] 3)辨識(shí)引起所述動(dòng)態(tài)特征的對(duì)象是否為人
[0089]根據(jù)智能終端離監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)基面(一般指地面)的距離，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像區(qū)域 化，一般智能終端安裝位置越高，監(jiān)測(cè)基面離開(kāi)智能終端越遠(yuǎn)，劃分的區(qū)域就應(yīng)越多。如智 能終端離地3米時(shí)，將圖像劃分成64格，離地5米時(shí)，將圖像劃分成128格，或?qū)⒅悄芙K端附近 位置處的圖像劃分成64格，而將遠(yuǎn)離智能終端即監(jiān)測(cè)區(qū)域邊緣位置處的圖像劃分成128格。 然后，根據(jù)所述動(dòng)態(tài)特征在其所屬區(qū)域中所占的比率，判斷其所代表的對(duì)象是否可能為人。 由于圖片采集的頻率較高，由陰影或一些小物體如昆蟲(chóng)等引起的當(dāng)前圖像相比于標(biāo)定圖像 的差別特征也即所述動(dòng)態(tài)特征，在相應(yīng)區(qū)域中所占的比率較低，可直接排除引起所述動(dòng)態(tài) 特征的對(duì)象為人的可能性，該步驟使本發(fā)明的智能終端判斷的準(zhǔn)確性更高，使其判斷結(jié)果 更加可靠。
[0090] 若判斷所述動(dòng)態(tài)特征代表的對(duì)象可能為人，將經(jīng)所述一次差分處理后的圖像相鄰 幀之間進(jìn)行二次差分，根據(jù)兩圖像之間的差異情況，確定所述動(dòng)態(tài)特征代表的對(duì)象是否為 人。
[0091] 4)獲取人的位置信息
[0092] 對(duì)一次差分處理后的圖像進(jìn)行再次二值化處理(這里的再次二值化處理是相對(duì)于 上面的硬件二值化處理過(guò)程而言），并將處理后的圖像網(wǎng)格化，以便標(biāo)識(shí)坐標(biāo)，為了方便的 確定坐標(biāo)，對(duì)所述經(jīng)再次二值化處理后的圖像進(jìn)行膨脹處理，以形成連通域，膨脹處理即使 圖像中所述動(dòng)態(tài)特征的圖像充滿(mǎn)其所涉獵的網(wǎng)格，以代表人的動(dòng)態(tài)特征對(duì)應(yīng)的連通域的中 心坐標(biāo)作為該人的坐標(biāo)。
[0093] 5)確認(rèn)人員數(shù)量信息
[0094]計(jì)算代表人的連通域的數(shù)量，得到監(jiān)測(cè)區(qū)域中的人員數(shù)量信息。
[0095] 6)確認(rèn)人員活動(dòng)軌跡信息
[0096]對(duì)每一幀圖像中代表人的連通域的中心進(jìn)行描點(diǎn)，然后將選定時(shí)間段內(nèi)所有的描 點(diǎn)按照時(shí)間順序連接，最后將這些連好的點(diǎn)加載到所述標(biāo)定圖像上，得到人員活動(dòng)軌跡信 息。
[0097]在由于背景顏色或光線(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致分辨率差的監(jiān)測(cè)區(qū)域中，可采用256灰度化處理 方式替代所述硬件二值化處理過(guò)程。甚至可采取同時(shí)在微處理機(jī)(DSP)內(nèi)設(shè)置二值化處理 功能模塊和灰度化處理功能模塊，然后由微處理機(jī)根據(jù)分辨情況，靈活調(diào)配。
[0098]本發(fā)明在識(shí)別出人員信息后，還可設(shè)置報(bào)警機(jī)制，如在用于孤寡老人等特殊人群 監(jiān)護(hù)時(shí)，進(jìn)行行為分析，在察覺(jué)到被監(jiān)測(cè)的對(duì)象處于不合理位置和/或一定時(shí)間靜止不動(dòng) 時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警機(jī)制。
[0099] 本發(fā)明智能終端還具有家電控制功能。家電控制功能主要通過(guò)紅外模塊和控制智 能開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。
[0100] 微處理機(jī)在收到控制指令后，可根據(jù)控制指令，通過(guò)通訊模塊控制智能開(kāi)關(guān)各通 道的開(kāi)斷，從而控制通過(guò)智能開(kāi)關(guān)獲取工作電源的設(shè)備的工作狀態(tài)，獲取或配置智能開(kāi)關(guān) 各通道的用電參數(shù)，或通過(guò)紅外模塊發(fā)揮遙控器的功能，控制各紅外遙控設(shè)備的工作狀態(tài)。 [0101]所述紅外模塊安裝在外殼上與微處理機(jī)相連。所述紅外模塊包括紅外發(fā)射模塊和 紅外接收模塊，微處理機(jī)通過(guò)所述紅外接收模塊接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)，學(xué)習(xí)所述遙 控器對(duì)應(yīng)的紅外編碼，以獲得與所述遙控器相同的功能，在收到控制指令后，通過(guò)所述紅外 發(fā)射模塊發(fā)射同所述遙控器具有相同紅外編碼的紅外信號(hào)，以便通過(guò)智能終端直接控制原 本由所述遙控器控制的設(shè)備如遙控電視，空調(diào)等。
[0102] 微處理機(jī)可通過(guò)多種方式獲取控制指令，實(shí)現(xiàn)與人的互動(dòng)。
[0103] 微處理機(jī)可通過(guò)通訊模塊接收移動(dòng)終端發(fā)來(lái)的控制指令，還可通過(guò)與其相連的語(yǔ) 音識(shí)別模塊來(lái)獲取語(yǔ)音控制指令，以實(shí)現(xiàn)與人的語(yǔ)音互動(dòng)。
[0104] 語(yǔ)音識(shí)別模塊安裝在外殼上，主要由語(yǔ)音識(shí)別芯片、MIC(麥克風(fēng)）、喇叭組成，MIC、 喇叭與語(yǔ)音識(shí)別芯片相連，語(yǔ)音識(shí)別芯片與微處理機(jī)相連。
[0105] 微處理機(jī)通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊獲取用戶(hù)的語(yǔ)音控制指令，以便進(jìn)行相關(guān)操作，如根 據(jù)所述語(yǔ)音控制指令對(duì)智能開(kāi)關(guān)發(fā)布控制命令，實(shí)現(xiàn)各種語(yǔ)音控制功能，例如，控制燈光、 風(fēng)機(jī)、水栗、凈化裝置、災(zāi)害報(bào)警器等，并將所述相關(guān)操作的執(zhí)行結(jié)果再通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別模塊 反饋給用戶(hù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)的語(yǔ)音互動(dòng)。
[0106] 作為另一種互動(dòng)方式，外殼上還安裝有三種不同顏色的LED燈，分別為紅、綠、藍(lán)， 所述LED燈與所述微處理機(jī)相連，微處理機(jī)控制所述LED燈的開(kāi)關(guān)和亮度，以實(shí)現(xiàn)終端的彩 色燈光與用戶(hù)的互動(dòng)。
[0107] 下面介紹下圖2中實(shí)施例的智能終端各部分的具體電路結(jié)構(gòu)。
[0108] 微處理機(jī)
[0109] 本實(shí)施例選用的主微處理機(jī)型號(hào)為STM32fl03rc(也可以是其它任何能滿(mǎn)足本發(fā) 明設(shè)計(jì)要求的微處理機(jī)），其特點(diǎn)：內(nèi)核：ARM32位C 〇rtex-M3CPU，最高工作頻率72MHz， 1.25DMIPS/MHZ，微功耗：3種低功耗模式：休眠，停止，待機(jī)模式，具有為RTC(Real-Time Clock)和備份寄存器供電的VBAT。本實(shí)施例選用的微處理機(jī)的最小系統(tǒng)電路如圖4所示，主 要包括JTAG下載電路，復(fù)位電路，時(shí)鐘電路。
[0110] 電源電路
[0111] 本發(fā)明智能終端對(duì)電源需求可采用嵌入的鋰電池作為電源或直接連接市電獲取 供電電源，當(dāng)有市電時(shí)，由市電承載所有能耗，同時(shí)給所述鋰電池充電，當(dāng)市電缺失時(shí)，自動(dòng) 切換到由鋰電池供電，保證智能終端在停電期間的正常監(jiān)測(cè)功能。智能終端內(nèi)部采用了三 級(jí)直流電壓，其中LED驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)電壓為12V，傳感器的供電電壓均為5V，微處理機(jī)以及 存儲(chǔ)芯片的供電電壓為3.3V，良好穩(wěn)定的電源保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，以及傳感器數(shù)據(jù)傳 輸?shù)目煽啃浴?br>[0112] AC-12V DC轉(zhuǎn)換電路
[0113] 智能終端內(nèi)的供電電壓設(shè)計(jì)為12V(也可以是其他等級(jí)的電壓），因此，智能終端的 電源電路需要將ll〇Vac-220Vac交流電轉(zhuǎn)換成12v直流電。本發(fā)明主要通過(guò)高頻開(kāi)關(guān)完成電 源轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換電路的原理圖如圖5所示。
[0114] 12V-5V轉(zhuǎn)換電路
[0115] 12V到5V的轉(zhuǎn)換主要通過(guò)開(kāi)關(guān)型降壓穩(wěn)壓器LM2576T實(shí)現(xiàn)，電路原理圖如圖6所示。 這種穩(wěn)壓芯片能夠驅(qū)動(dòng)3A的負(fù)載，一般情況下不需要外加散熱片，它在指定輸入電壓和輸 出負(fù)載的條件下，能保證輸出電壓的誤差在±4%內(nèi)，以及振蕩器頻率的誤差在±10%內(nèi)。
[0116] 5V-3.3V 轉(zhuǎn)換電路
[0117] 本發(fā)明主要采用低功耗穩(wěn)壓芯片AMS1117實(shí)現(xiàn)5V到3.3V的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換電路原理圖 如圖7所示。低功耗穩(wěn)壓芯片AMS1117是一款低壓差三端穩(wěn)壓器1C，輸出電流：1A、壓差:5mV 典型值、超低功耗：2uA、輸出電壓3.3V、輸出電壓精度：±2%、芯片封裝：S0T89、T0-92、 S0T23,非常適合用于安防消防等電子產(chǎn)品的電源轉(zhuǎn)換。
[0118] 本實(shí)施例傳感器的選擇及其電路結(jié)構(gòu)
[0119] 本實(shí)施例智能終端將溫度傳感器、濕度傳感器、氣壓傳感器、可燃?xì)怏w及煙霧傳感 器、甲醛濃度傳感器、語(yǔ)音識(shí)別模塊等集成在一個(gè)設(shè)備中，將所有傳感器的信息集中處理， 有效解決了傳統(tǒng)構(gòu)建智慧建筑的產(chǎn)品存在的類(lèi)型繁多，功能單一的問(wèn)題，有助于用戶(hù)對(duì)建 筑環(huán)境的集中監(jiān)測(cè)和管理。
[0120] 紅外溫度感應(yīng)器
[0121] 本實(shí)施例采用的溫度傳感器為紅外溫度感應(yīng)器。本實(shí)施例中紅外溫度感應(yīng)器的型 號(hào)為MLX90614JLX90614是一款紅外非接觸溫度計(jì)。T0-39金屬封裝里同時(shí)集成了紅外感應(yīng) 熱電堆探測(cè)器芯片和信號(hào)處理專(zhuān)用集成芯片。由于集成了低噪聲放大器、17位模數(shù)轉(zhuǎn)換器 和強(qiáng)大的數(shù)字信號(hào)處理單元，使得高精度和高分辨度的溫度計(jì)得以實(shí)現(xiàn)。
[0122] 常見(jiàn)的測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式，接觸式測(cè)溫只能測(cè)量被測(cè)物體與測(cè)溫 傳感器達(dá)到熱平衡后的溫度，所以響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且極易受環(huán)境溫度的影響；而紅外測(cè)溫是根 據(jù)被測(cè)物體的紅外輻射能量來(lái)確定物體的溫度，不與被測(cè)物體接觸，具有不影響被測(cè)物體 溫度分布，且溫度分辨率高、響應(yīng)速度快、測(cè)溫范圍廣、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。
[0123] 人體紅外傳感器
[0124] 本實(shí)施例選用型號(hào)為HC-SR501的人體紅外傳感器，該人體紅外傳感器采用LHI778 熱釋紅外感應(yīng)探頭，靈敏度高，可靠性強(qiáng)，支持超低電壓工作模式，其工作電壓為4.5-20v， 工作溫度為-30-70攝氏度。
[0125] 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器
[0126] 可燃?xì)怏w及煙霧傳感器依據(jù)室內(nèi)消防監(jiān)測(cè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)配套，用于監(jiān)測(cè)室內(nèi)的煙霧濃 度和可燃?xì)怏w濃度。當(dāng)室內(nèi)的煙霧濃度或可燃?xì)怏w濃度超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，及時(shí)作出預(yù)警、預(yù) 報(bào)。
[0127] 圖8為本實(shí)施例可燃?xì)怏w及煙霧傳感器的電路原理圖，如圖所示，MQ-2是一款氣體 傳感器，它所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(Sn02)。當(dāng)傳感器所 處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大，所以使 用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)輸出。
[0128] MQ-2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它可燃蒸汽的檢 測(cè)也很理想。這種傳感器可檢測(cè)多種可燃性氣體，是一款適合多種應(yīng)用的低成本傳感器。
[0129] 甲醛濃度傳感器
[0130] 研究表明，甲醛超標(biāo)是具有致癌的危險(xiǎn)的。因此建筑內(nèi)甲醛氣體的檢測(cè)具有重要 意義的。本實(shí)施例選擇MS1100-P111傳感器模塊作為甲醛濃度傳感器的主要部件。MS1100-P111傳感器模塊選用MSI 100為核心傳感器探頭。MSI 100是一款半導(dǎo)體式V0C氣體傳感器，具 有極高的靈敏度和穩(wěn)定性，能夠偵測(cè)O.Olppm以上的氣體，適用于檢測(cè)空氣中的甲醛、苯、二 甲苯等多種有機(jī)揮發(fā)成分，體積小巧、響應(yīng)速度快，能夠保障對(duì)室內(nèi)環(huán)境中甲醛含量的在線(xiàn) 監(jiān)測(cè)，其電源電壓為5V，工作電流100ma，檢測(cè)濃度范圍為0-1000ppm，工作溫度為-10-60度。 本實(shí)施例甲醛濃度傳感器的電路原理圖如圖9所示。
[0131] 振動(dòng)傳感器
[0132] 振動(dòng)傳感器用于檢測(cè)建筑結(jié)構(gòu)(將本發(fā)明智能終端直接固定在建筑上）的振動(dòng)頻 率、振動(dòng)幅度和結(jié)構(gòu)的姿態(tài)及其變化，達(dá)到監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性的目的。本實(shí)施例 中具體選擇電子陀螺儀作為建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)、建筑結(jié)構(gòu)姿態(tài)的檢測(cè)單元，其型號(hào)MPU-6000,為 6軸運(yùn)動(dòng)陀螺組件，相較于多組件方案，免除了組合陀螺儀與加速器時(shí)之軸間差的問(wèn)題，減 小了體積。
[0133] 濕度傳感器
[0134] 本實(shí)施例濕度監(jiān)測(cè)選用數(shù)字一體化溫濕度傳感器DHT11，它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù) 字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專(zhuān)用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確 保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè) 溫元件，并與一個(gè)高性能8位微處理機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾 能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)DHT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校 準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲(chǔ)存在0TP(0ne Time Programmable)內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào) 的處理過(guò)程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。
[0135] 大氣氣壓傳感器
[0136] 大氣壓力選用BMP180氣壓傳感器，它是一款高精度、小體積、超低能耗的壓力傳感 器，可以應(yīng)用在小型設(shè)備中，精度可達(dá)到0.03hpa，并且耗電極低，只有3uA，BMP180采用8-pin陶瓷無(wú)引線(xiàn)芯片承載超薄封裝，可以通過(guò)IIC總線(xiàn)直接與各種微處理器相連。壓力范圍： 300-1100hpa(海拔9000米到海拔-500米），電源電壓：1.8-3.6v，IIC接口，溫度自動(dòng)補(bǔ)償。
[0137] 語(yǔ)音識(shí)別芯片
[0138] 本實(shí)施例智能終端選擇LD3320語(yǔ)音識(shí)別芯片為人機(jī)會(huì)話(huà)的語(yǔ)音辨識(shí)單元。該芯片 集成了語(yǔ)音識(shí)別處理器和一些外部電路，包括16位AD、DA轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)接口、聲音輸出接 口等。芯片不需要外接任何輔助芯片如flash、ram等，直接集成在現(xiàn)有的產(chǎn)品中即可以實(shí)現(xiàn) 語(yǔ)音識(shí)別/聲控/人機(jī)對(duì)話(huà)功能。并且識(shí)別的關(guān)鍵詞語(yǔ)列表可以任意動(dòng)態(tài)編輯，因此可由一 個(gè)系統(tǒng)支持多種場(chǎng)景。每次識(shí)別最多可以設(shè)置50項(xiàng)候選識(shí)別句，每個(gè)識(shí)別句可以是單字，詞 組或者斷句，長(zhǎng)度不超過(guò)10個(gè)漢字或79個(gè)字節(jié)的拼音串。支持并行和串行接口。支持MP3播 放功能，無(wú)需外圍輔助器件，微處理機(jī)將MP3數(shù)據(jù)一次送入LD3320芯片內(nèi)部就可以從芯片的 相應(yīng)PIN輸出聲音。LD3320工作供電為3.3V，電路原理圖如圖10所示。
[0139] 語(yǔ)音芯片的聲音輸出到喇叭接口，為了保證聲音的音質(zhì)，增加了功率放大電路，如 圖11所示。
[OMO]圖像米集模塊
[0141] 本實(shí)施例智能終端選用了四組CMOS攝像頭，為了避免涉足隱私問(wèn)題，攝像頭設(shè)計(jì) 僅檢測(cè)出室內(nèi)是否有人，人的數(shù)量以及活動(dòng)軌跡，因此本實(shí)施例將攝像頭輸出的視頻信號(hào) 先經(jīng)視頻場(chǎng)行分離電路處理后，形成圖像信號(hào)，再將所述圖像信號(hào)輸出到硬件二值電路，以 便進(jìn)行二值化處理，處理后的圖像輸出到微處理機(jī)，微處理機(jī)通過(guò)分析傳入的二值化處理 后的圖像，辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域如室內(nèi)的人員信息。選用的視頻場(chǎng)行分離芯片為L(zhǎng)M1881即圖12中 的芯片LM1。
[0142] 本實(shí)施例傳感器的參數(shù)表
[0143] 表2
[0145] 本實(shí)施例中微處理機(jī)采集傳感器數(shù)據(jù)的方式主要有兩種，IIC采集和AD采集。
[0146] 由IIC總線(xiàn)通訊的傳感器有紅外溫度傳感器，大氣壓力傳感器，濕度傳感器和陀螺 儀傳感器。可燃?xì)怏w及煙霧傳感器和甲醛濃度傳感器則采取AD采集方式。隨著煙霧或甲醛 濃度的增加，采集到電壓值會(huì)變大，通過(guò)實(shí)驗(yàn)擬合出濃度與電壓的變化曲線(xiàn)，找出對(duì)應(yīng)的關(guān) 系即可獲取煙霧和甲醛的濃度信息。
[0147] Wifi 模塊
[0148] 本實(shí)施例智能終端選擇EMW3280高速率出口 wifi透?jìng)髂K，模塊采用了業(yè)界最新 的高性能射頻芯片組，并集成了 TCP/IP協(xié)議棧和WIFI驅(qū)動(dòng)，利用它可以實(shí)現(xiàn)終端內(nèi)部傳感 器及其處理電路與外界設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)線(xiàn)通訊，并且支持WIFI的WEP/WAP/WAP2加密，適 用于嵌入式設(shè)備與PC之間，或者多個(gè)嵌入式設(shè)備之間的無(wú)線(xiàn)通訊。本實(shí)施例Wifi模塊也可 以選擇EMW3165、3162,電路原理圖如圖13所示。
[0149]本發(fā)明【具體實(shí)施方式】部分所涉及的傳感器或芯片，包括但不局限于說(shuō)明書(shū)中所列 的型號(hào)，任何能實(shí)現(xiàn)同樣功能的傳感器或者集成電路，均能用于本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于構(gòu)建主動(dòng)消防體系及智慧建筑的智能終端，其特征在于，包括外殼和安裝 在外殼上形成一個(gè)整體的微處理機(jī)、通訊模塊、主動(dòng)消防感知模塊和空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊，所 述主動(dòng)消防感知模塊、空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊和所述通訊模塊分別與所述微處理機(jī)相連； 所述主動(dòng)消防感知模塊包括可燃?xì)怏w及煙霧濃度傳感器，溫度傳感器，以及用于監(jiān)測(cè) 建筑結(jié)構(gòu)震動(dòng)、建筑結(jié)構(gòu)姿態(tài)以便判斷建筑結(jié)構(gòu)是否安全的陀螺傳感器； 所述空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊包括TVOC空氣質(zhì)量傳感器和PM傳感器； 所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述主動(dòng)消防感知模塊和所述空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)模塊收集涉 及消防安全和空氣質(zhì)量的參數(shù)的信息，然后與預(yù)設(shè)的關(guān)于消防安全和空氣質(zhì)量的閥值進(jìn)行 比對(duì)，并通過(guò)所述通訊模塊將收集的信息和比對(duì)后的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送到云端服務(wù)器和/或移 動(dòng)終端。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能終端，其特征在于，所述溫度傳感器為紅外溫度感應(yīng)器； 所述TVOC空氣質(zhì)量傳感器為甲醛濃度傳感器； 所述PM傳感器包括PMl傳感器、PM2.5傳感器、PMlO傳感器。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端還包括報(bào)警模塊，所 述報(bào)警模塊安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī)相連，所述閥值包括警戒水平線(xiàn)，所述微處 理機(jī)被配置為，在所述參數(shù)超過(guò)其警戒水平線(xiàn)時(shí)，即存在危險(xiǎn)情況時(shí)，通過(guò)所述報(bào)警模塊發(fā) 出警戒信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端還包括環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊， 所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī)相連，所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊包括大氣壓 力傳感器和濕度傳感器，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述環(huán)境監(jiān)測(cè)模塊收集涉及環(huán)境舒 適的參數(shù)的信息，然后與預(yù)設(shè)的關(guān)于環(huán)境舒適的閥值進(jìn)行比對(duì)，并通過(guò)所述通訊模塊將收 集的信息和比對(duì)后的評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端還包括人體紅外傳感 器，所述人體紅外傳感器安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī)，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò) 所述人體紅外傳感器感知監(jiān)測(cè)區(qū)域是否有人，并將結(jié)果通過(guò)所述通訊模塊發(fā)送到所述云端 服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端還包括圖像采集模塊， 所述圖像采集模塊包括若干個(gè)CMOS攝像頭，所述CMOS攝像頭安裝在所述外殼的不同面上， 以便對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行全方位拍攝，所述圖像采集模塊還包括視頻場(chǎng)行分離電路，和硬件二 值電路，所述CMOS攝像頭輸出的視頻信號(hào)經(jīng)所述視頻場(chǎng)行分離電路后輸出到所述硬件二值 電路，所述硬件二值電路將所述視頻場(chǎng)行分離電路輸出的圖像信號(hào)進(jìn)行二值化處理后再輸 出到所述微處理機(jī)，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述圖像采集模塊獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像 信息，根據(jù)所述圖像信息辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的人員信息，然后通過(guò)所述通訊模塊將所述人員 信息發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能終端，其特征在于，所述微處理機(jī)被配置為，利用所述人 體紅外傳感器的感知結(jié)果對(duì)所述圖像采集模塊的辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行率定，若兩者的人員有無(wú)信 息判斷不一致，則調(diào)節(jié)環(huán)境光照，然后通過(guò)所述圖像采集模塊重新獲取監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像信 息，根據(jù)重新獲取的圖像信息辨識(shí)監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的人員信息，以便對(duì)前一次辨識(shí)的人員信息 進(jìn)行修正，并通過(guò)所述通訊模塊將修正后的所述人員信息發(fā)送到所述云端服務(wù)器和/或移 動(dòng)終端。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的智能終端，其特征在于，所述人員信息包括是否有人、人員數(shù) 量和人員活動(dòng)軌跡； 所述微處理機(jī)獲取所述人員信息的具體過(guò)程為： 1) 獲取標(biāo)定圖像 通過(guò)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)，周期性更新監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)的標(biāo)定圖 像，所述標(biāo)定圖像為由通過(guò)所述CMOS攝像頭獲取的在監(jiān)測(cè)區(qū)域無(wú)人時(shí)的背景圖像； 2) 分尚出動(dòng)態(tài)特征 通過(guò)人體紅外感應(yīng)器感應(yīng)到監(jiān)測(cè)區(qū)域有人時(shí)，停止更新所述標(biāo)定圖像，通過(guò)CMOS攝像 頭周期性采集監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像，將周期性采集的每一幀圖像與所述標(biāo)定圖像進(jìn)行一次差 分，分離出當(dāng)前圖像相比于所述標(biāo)定圖像的動(dòng)態(tài)特征； 3) 辨識(shí)引起所述動(dòng)態(tài)特征的對(duì)象是否為人 根據(jù)智能終端離監(jiān)測(cè)區(qū)域監(jiān)測(cè)基面的距離，對(duì)監(jiān)測(cè)區(qū)域的圖像區(qū)域化，，然后，根據(jù)所 述動(dòng)態(tài)特征在其所屬區(qū)域中所占的比率，判斷其所代表的對(duì)象是否可能為人； 若判斷所述動(dòng)態(tài)特征代表的對(duì)象可能為人，將經(jīng)所述一次差分處理后的圖像相鄰幀之 間進(jìn)行二次差分，根據(jù)兩圖像之間的差異情況，確定所述動(dòng)態(tài)特征代表的對(duì)象是否為人； 4) 獲取人的位置信息 對(duì)一次差分處理后的圖像進(jìn)行再次二值化處理，并將處理后的圖像網(wǎng)格化，以便標(biāo)識(shí) 坐標(biāo)，對(duì)所述經(jīng)再次二值化處理后的圖像進(jìn)行膨脹處理，以形成連通域，膨脹處理即使圖像 中所述動(dòng)態(tài)特征的圖像充滿(mǎn)其所涉獵的網(wǎng)格，以代表人的動(dòng)態(tài)特征對(duì)應(yīng)的連通域的中心坐 標(biāo)作為該人的坐標(biāo)； 5) 確認(rèn)人員數(shù)量信息 計(jì)算代表人的連通域的數(shù)量，得到監(jiān)測(cè)區(qū)域中的人員數(shù)量信息； 6) 確認(rèn)人員活動(dòng)軌跡信息 對(duì)每一幀圖像中代表人的連通域的中心進(jìn)行描點(diǎn)，然后將選定時(shí)間段內(nèi)所有的描點(diǎn)按 照時(shí)間順序連接，最后將這些連好的點(diǎn)加載到所述標(biāo)定圖像上，得到人員活動(dòng)軌跡信息。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端還包括紅外模塊，所 述紅外模塊安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī)相連，所述紅外模塊包括紅外發(fā)射模塊和紅 外接收模塊，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述紅外接收模塊接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)， 學(xué)習(xí)所述遙控器對(duì)應(yīng)的紅外編碼，以獲得與所述遙控器相同的功能； 所述微處理機(jī)還被配置為，根據(jù)控制指令，通過(guò)所述紅外發(fā)射模塊發(fā)射同所述遙控器 具有相同紅外編碼的紅外信號(hào)，以便通過(guò)所述智能終端直接控制原本由所述遙控器控制的 設(shè)備。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的智能終端，其特征在于，所述微處理機(jī)被配置為，根據(jù)控制指 令，通過(guò)所述通訊模塊輸出控制信號(hào)到用電管理智能負(fù)荷控制器，控制所述用電管理智能 負(fù)荷控制器各通道的開(kāi)斷，從而控制通過(guò)所述用電管理智能負(fù)荷控制器獲取工作電源的設(shè) 備的工作狀態(tài)，獲取或配置所述用電管理智能負(fù)荷控制器各通道的用電參數(shù)； 所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)所述通訊模塊接收所述云端服務(wù)器和/或移動(dòng)終端發(fā)出 的控制指令。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的智能終端，其特征在于，所述智能終端還包括語(yǔ)音識(shí)別模 塊，所述語(yǔ)音識(shí)別模塊安裝在所述外殼上與所述微處理機(jī)相連，所述微處理機(jī)被配置為，通 過(guò)所述語(yǔ)音識(shí)別模塊獲取用戶(hù)的語(yǔ)音控制指令，以便進(jìn)行相關(guān)操作，并將所述相關(guān)操作的 執(zhí)行結(jié)果通過(guò)所述語(yǔ)音識(shí)別模塊反饋給用戶(hù)，以實(shí)現(xiàn)人機(jī)的語(yǔ)音互動(dòng)。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的智能終端，其特征在于，所述外殼上還安裝有不同顏色的 LED燈，所述LED燈與所述微處理機(jī)相連，所述微處理機(jī)被配置為，通過(guò)控制所述LED燈的開(kāi) 關(guān)、亮度和色彩以實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)的互動(dòng)。13. -種由權(quán)利要求1~12任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的智能終端組成的智能終端系統(tǒng)，所述 智能終端系統(tǒng)包括所述智能終端，一個(gè)以上的用電管理智能負(fù)荷控制器，路由器，云端服務(wù) 器和/或移動(dòng)終端，所述移動(dòng)終端通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)與所述路由器相連，所述路由器 和所述用電管理智能負(fù)荷控制器通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)與所述智能終端相連。
【文檔編號(hào)】G05D27/02GK105892538SQ201610255962
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日
【發(fā)明人】鄭貴林, 汪體成
【申請(qǐng)人】鄭貴林