一種家庭用電、用氣安全節能監控終端的製作方法
2023-10-25 03:08:17
專利名稱：一種家庭用電、用氣安全節能監控終端的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動控制和遠程監控技術領域，具體是一種監測室內液化氣、一氧化碳有害氣體濃度、門、窗開關狀態，自動控制和遠程控制排氣扇、空調、插座的電源的控制技術。
背景技術：
MQ系列傳感器應用於有害氣體監測已經成熟，已有結合RS - 485總線組成的傳感器網絡或無線傳感器網絡；通過手機打電話或發送簡訊實現遠程控制的技術也在飛速發展，該技術已趨成熟，已有通過手機實現遠程控制的技術，如手機遙控引爆裝置等；現有的居民小區監控系統大都採用RS - 485總線組網，實現門禁系統和視頻監控等，由於RS -485總線收發器存在設備連接數最多為128或32的限制，組網設備數超過該數時需要增加 RS - 485集線器，增加了成本和布線的難度；MBUS總線技術是一種新型的，專為水、氣、熱表而設計的串行通信總線技術，由於其通信信號電壓高，並採用電流傳輸技術，具有很強的抗幹擾能力，能在總線上掛載多於1000的設備數，相比RS - 485總線技術具有更多的優點。安全用電、用氣一直是家庭面臨的重大消防問題，特別是只有老人和小孩在家的時候，由於他們的安全意識不夠，可能引起液化氣洩漏，冬天燒木炭、燒煤取暖可能產生一氧化碳等有害氣體，或用電烤火、開空調致熱，夏天開空調致冷等致使用電設備長時間運行，很容易引起災難性的後果，針對家庭用電、用氣而設計的自動控制和遠程監控系統具有較高的實用價值。本人的另一項申請號為201210257258. O的發明專利，對RS — 232/MBUS總線轉發器已有詳細技術路線，可以採用該發明、GSM模塊或PC機和本發明構成家庭用電、用氣安全節能遠程監控系統，方法是GSM模塊或PC機通過RS — 232總線連接該發明，該發明再通過MBUS總線連接本發明，可以組成通過手機簡訊方式監測與控制的遠程監控系統。
發明內容
本發明的目的是提供一種針對家庭用電、用氣安全而設計的自動控制和遠程監控系統，本發明採用的技術路線是
一種家庭用電、用氣安全節能監控終端，是以微控制器MCU為核心，前向輸入通道由鍵盤輸入模塊，紅外遙控接收模塊，液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口，門、窗磁控開關組接口組成；後向輸出通道由聲、光報警模塊，IXD12864液晶顯示器模塊，繼電器組輸出接口組成；通訊通道由MBUS設備接口電路組成；電源由220V/12V、5V電源模塊組成。微控制器MCU具有雙路異步串行通信埠，是用於實現自動控制和遠程控制的核心。前向輸入通道的鍵盤用於手動輸入控制命令可以分別斷開或閉合繼電器、讀取液化氣傳感器、一氧化碳傳感器的狀態、讀取磁控開關組的狀態、執行設備的循檢的功能。紅外遙控接收模塊接收來自紅外遙控器的命令碼，實現執行與鍵盤輸入命令相同的功能。液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口用於連接安裝在廚房、客廳等的液化氣、一氧化碳有害氣體傳感器，用於檢測室內的有害氣體，當有害氣體濃度達到或超過設定的域值時，改變傳感器的狀態量，微控制器MCU可以讀取該狀態量，並執行自動控制命令，實現斷開或接通連接排氣扇的繼電器，自動排除室內的有害氣體。門、窗磁控開關組接口用於檢測安裝了空調的房間的窗戶和入戶的門的開關狀態，在窗戶或入戶門長時間打開的情況下，微控制器MCU斷開該路空調的供電，以確保該空調設備不長時間運行造成電能浪費，或使設備超負荷運行而引起安全事故。後向輸出通道的聲、光報警模塊用於給室內人員提供設備運行異常的警示信息，以便及時處理。LCD12864液晶顯示器模塊用於顯示各傳感器的狀態、各繼電器的開關狀態和操作提示信息。繼電器組輸出接口包括至少一路連接到空調、至少一路連接到插座和至少一路連接到排氣扇，用於控制空調、插座和排氣扇的電源。通訊通道的MBUS設備接口電路用於連接申請號為201210257258. O的RS — 232/MBUS總線轉發器，實現與上位機的通信，接收上位機的控制命令，由微控制器MCU執行該命令，並返回上位機請求的數據，上位機可以是帶RS - 232串行通信接口的GSM模塊或PC機，上位機可以通過手機簡訊的方式查詢繼電器組的開關狀態、聲光報警器的開啟狀態、門、窗磁控開關組開關狀態、液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組濃度是否超過域值等狀態，實現遠程監測；上位機也可以通過手機簡訊的方式分別關斷各繼電器、關閉聲光報警器，實現遠程控制。220V/12V、5V電源，其中12V用於傳感器網絡、繼電器電磁線圈的供電，其中5V用於微控制器MCU、IXD12864液晶顯示模塊、磁控開關、聲、光報警模塊、紅外接收模塊的供電。 所述的鍵盤輸入模塊，紅外遙控接收模塊，門、窗磁控開關組接口，聲、光報警模塊，LCD12864液晶顯示器模塊，繼電器組輸出接口分別連接到所述的微控制器MCU的通用輸入/輸出引腳；所述的MBUS設備接口電路連接到所述的微控制器MCU的一個異步串行通信接口的輸入、輸出引腳；所述的液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口連接到所述的微控制器MCU的另一個異步串行通信接口的輸入、輸出引腳；所述的液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口為RS — 485總線接口。
圖I是家庭用電、用氣安全節能監控終端內部結構框圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行描述
圖I中，I為MBUS設備接口電路，可選擇以TSS721A集成電路為核心組成該電路，TSS721A集成電路連接到微控制器MCU的第一路異步串行通信埠。令TSS721A集成電路工作於外部電源模式，工作電流設為12mA，各元件參數可用其數據手冊中的參數。MBUS設備接口電路通過一對雙絞線連接到申請號為201210257258. O的RS — 232/MBUS總線轉發器，RS - 232/MBUS總線轉發器再通過RS — 232總線連接到上位機，上位機可以是帶RS —232接口的GSM模塊或PC機。上位機可以通過手機簡訊的方式查詢繼電器組的開關狀態、聲光報警器的開啟狀態、門、窗磁控開關組開關狀態、液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組濃度是否超過域值等狀態，實現遠程監測；上位機也可以通過手機簡訊的方式分別關斷各繼電器、關閉聲光報警器，實現遠程控制。圖I中，2為IXD12864液晶顯示器模塊，可選擇工作電壓為5V、帶中文字庫的128X64點陣的液晶顯示屏，該液晶屏對外提供20隻引腳，按照該IXD12864液晶顯示器模塊的數據手冊將復位(RST)、寄存器選擇(RS)、讀/寫選擇(R/W)、使能信號(E)、數據總線(DB(TDB7)引腳與MCU的通用輸入/輸出引腳相連接，其它引腳分別連接5V電源(VDD)、地(VSS )、對比度調節(VO)、串/並模式選擇(PSB )、背光正(LEDA)、背光負(LEDK)固定電位。液晶顯示器模塊顯示當前各路傳感器的狀態、各繼電器的開關狀態和操作提示信息，對異常的傳感器狀態以閃爍的方式顯示。圖I中，3為微控制器MCU，可選擇STC12C5A60S2系列帶兩路異步串行通信接口、內部RAM存儲器為1280位元組、程序存儲器為16KB的微控制器，該微控制器有豐富的通用輸入/輸出引腳資源和內部資源。圖I中，4為繼電器輸出接口，繼電器可選擇線圈工作電壓為12V，觸點工作電壓為400V/5A的電磁繼電器。對於需要連接到空調或插座的繼電器，由於控制功率較大，需要增加交流接觸器，通過本發明的繼電器控制交流接觸器的電磁線圈，再控制空調或插座的電 源；對於控制功率較小的排氣扇，可通過本發明的繼電器直接連接排氣扇的電源。圖I中，5為聲光報警模塊，可選擇高亮閃爍LED燈和蜂鳴器，用於提示室內的人員。圖I中，6為220V/12V，5V電源模塊，因本發明功耗低，可選擇8W的工頻變壓器，採用線性穩壓電源，可靠性更好。其中12V不需要穩壓，供給繼電器線圈的工作電壓和液化氣傳感器、一氧化碳傳感器的工作電壓；5V用於微控制器MCU、IXD12864液晶顯不模塊、磁控開關、聲、光報警模塊、紅外接收模塊的供電。圖I中，7為門、窗磁控開關組接口，在入戶門、裝有空調的房間的窗戶位置安裝幹簧管開關連接到本接口，MCU可檢測到開關狀態，從而自動控制房間空調的電源，當長時間檢測到入戶門打開或窗戶打開時，關斷空調的電源，達到節能的目的。圖I中，8為液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口，該接口連接到微控制器MCU的第二路異步串行通信埠，該接口共有4線分別為12V、RS - 485D+.RS 一 485D 一、地，用於連接傳感器模塊。傳感器模塊可選擇以MQ系列傳感器為核心，採用STC11F04E系列微控制器、MAX485接口晶片設計，各傳感器模塊串連連接到該液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口。MCU可以從該接口讀取傳感器的狀態量，用於控制排氣扇的電源，當MCU檢測到有害氣體濃度超過設定的域值時，接通排氣扇的電源，以排出有害氣體，同時發出聲、光報警信息。圖I中，9為紅外遙控接收模塊，用於接收紅外遙控器的指令。可以接收並執行分別斷開或閉合繼電器、讀取有害氣體傳感器的狀態、讀取磁控開關組的狀態、執行設備的循檢等命令。圖I中，10為鍵盤輸入模塊，採用輕觸型按鍵對每個繼電器均設計有開、關按鍵、讀傳感器狀態、讀磁控開關狀態、執行循檢命令鍵、復位鍵、發送簡訊鍵。有益的效果
應用本發明可獲得的有益效果是，可以遠程監控空調、插座、排氣扇的電源；監測門、窗開關狀態、室內有害氣體的濃度是否超過域值；可以自動消除可能存在的一氧化碳、煤氣洩漏造成的安全隱患，在智能樓宇領域有廣闊的應用前景。
權利要求
1.一種家庭用電、用氣安全節能監控終端，其特徵是以微控制器MCU為核心，前向輸入通道由鍵盤輸入模塊，紅外遙控接收模塊，液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口，門、窗磁控開關組接口組成；後向輸出通道由聲、光報警模塊，LCD12864液晶顯示器模塊，繼電器組輸出接口組成；通訊通道由MBUS設備接口電路組成；電源由220V/12V、5V電源模塊組成；所述的鍵盤輸入模塊，紅外遙控接收模塊，門、窗磁控開關組接口，聲、光報警模塊，IXD12864液晶顯示器模塊，繼電器組輸出接口分別連接到所述的微控制器MCU的通用輸入/輸出引腳；所述的MBUS設備接口電路連接到所述的微控制器MCU的一個異步串行通信接口的輸入、輸出引腳；所述的液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口連接到所述的微控制器MCU的另一個異步串行通信接口的輸入、輸出引腳；所述的液化氣傳感器、一氧化碳傳感器組接口為RS — 485總線接口。
全文摘要
本發明提供一種家庭用電、用氣安全節能監控終端，其液化氣傳感器、一氧化碳傳感器檢測室內的有害氣體，能自動控制排氣扇工作，以排出有害氣體，排氣一段時間後仍檢測到有害氣體，將通過聲、光、手機簡訊方式報警；可通過鍵盤輸入、紅外遙控或手機簡訊方式控制連接到空調和插座的繼電器的工作，控制其電源；通過檢測門、窗磁控開關，在門、窗打開時自動關閉空調電源，達到節能的效果；LCD液晶顯示各開關、繼電器和傳感器的狀態，便於觀察和操作；可以遠程通過手機簡訊查詢各傳感器、開關、繼電器的狀態，了解家中的情況，並可遠程控制繼電器的工作。
文檔編號G05B19/418GK102799165SQ20121029426
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月19日 優先權日2012年8月19日
發明者陳善榮 申請人:吉首大學