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基于树莓派的智能家居系统及其控制方法

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成果类型:
专利
发明/设计人:
王俊之;王彦;孙毅;廖婷
申请/专利权人:
南华大学
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2019-07-26
申请/专利号:
CN201910679640.2
公开时间:
2019-09-20
公开号:
CN110262276A
主申请人地址:
421001 湖南省衡阳市蒸湘区常胜西路28号
申请地区:
湖南
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.基于树莓派的智能家居系统,其特征是:包括指示灯模块、语音模块、室内环境采集模块、安防监控模块、家居终端、音响模块、用户终端、云端、ZigBee协调器和树莓派; 所述指示灯模块由多个彩灯组成,用于指示系统的控制模式; 所述语音模块由麦克风阵列组成,用于采集用户的语音数据; 所述室内环境采集模块包括气体传感器和温湿度传感器,用于采集家居环境中的可燃气体参数和温湿度参数; 所述安防监控模块包括人体传感器和摄像头,分别用于对进入家居环境中的人体进行感应和拍摄照片; 所述家居终端包括电灯、加热器、排风扇和空调; 所述音响模块包括音箱; 所述用户终端包括安装有微信和邮箱软件的手机、电脑或IPAD,用于通过安装的微信和邮箱软件进行系统的登录以及控制指令的发出; 所述云端包括百度语音识别和互联网资源; 所述ZigBee协调器通过USB口与树莓派连接,ZigBee协调器通过ZigBee自组无线网络分别与室内环境采集模块和家居终端连接,用于储存室内环境采集模块采集的环境参数供树莓派调用、接收树莓派发送的控制指令以及发送控制指令至家居终端; 所述指示灯模块、语音模块、安防监控模块、音响模块、用户终端和云端均与树莓派连接;其中指示灯模块、语音模块、安防监控模块分别通过导线与树莓派连接,音响模块通过音频数据线与树莓派连接,用户终端和云端均通过网络与树莓派连接。 2.如权利要求1所述的基于树莓派的智能家居系统,其特征是:还包括危急救助模块,危急救助模块包括SIM800C和电容触摸按钮笔,SIM800C和电容触摸按钮笔与ZigBee协调器通过ZigBee自组无线网络连接。 3.如权利要求1所述的基于树莓派的智能家居系统的控制方法,包括如下步骤: A,用户初始化设置:用户根据自己的喜好训练snowboy唤醒关键词和控制家居终端状态的指令集;并预先存储具有所有家庭成员邮箱号的家庭成员列表库以及在微信上建立包含所有家庭成员微信号且群名为“智能家居家庭群”的微信群; B,树莓派检测其网络连接是否正常; C,若网络连接不正常,系统进入离线语音控制模式,控制指示灯模块的所有彩灯呈粉色;语音模块接收用户发出的语音,树莓派调用经用户事先训练好的snowboy,当用户的语音中存在唤醒关键词时唤醒系统,然后判断用户语音中是否有存在用户事先训练好的指令集中的指令,若有则snowboy启动控制程序,由树莓派根据指令对家居终端的状态进行控制; D,若网络连接正常,树莓派启动邮箱检测线程:检测是否收到指令邮件,若收到指令邮件,进一步判断发件人是否在预先存储的家庭成员列表库中以及主题是否为“登入系统”,若发件人在家庭成员列表库中且则邮件主题为“登入系统”,则系统进入远程控制模式:关闭邮箱检测线程,控制指示灯模块的所有彩灯呈黄色,发送登入系统的二维码至用户邮箱,用户通过微信扫描该二维码登入系统,预先建立的微信群名为“智能家居家庭群”中的家庭成员在该微信群中发送语音或文字消息,对系统进行控制; 用户通过在“智能家居家庭群”微信群中发送包含“退出”的语音或文字信息退出远程控制模式,并重新启动邮箱检测线程; E、若网络连接正常,树莓派未收到指令邮件、收到的指令邮件的发件人不在家庭成员列表库中或邮件主题不是“登入系统”,则系统进入在线语音控制模式:控制指示灯模块的所有彩灯呈绿色,语音模块接收用户发出的语音,树莓派调用云端的百度语音识别对用户的语音进行识别,并将识别出的控制家居终端状态的指令发送到ZigBee协调器从而控制家居终端的状态;若用户的语音中不存在家居终端的控制指令,则树莓派根据用户的需求调用云端互联网资源与用户进行互动,并将互动结果通过音响模块播放。 4.如权利要求3所述的基于树莓派的智能家居系统的控制方法,其特征是: 步骤D中,用户远程控制模式下对系统的控制包括安防监控模块的状态控制和信息的获取、室内环境采集模块信息的获取、家居终端状态的控制以及获取的信息的用户终端显示,具体为:树莓派调用百度语音识别识别“智能家居家庭群”中的家庭成员发送的语音或文字消息,根据语音或文字信息中的指令来获取或控制安防监控模块、室内环境采集模块以及家居终端的状态,并将获取的状态显示到用户终端的“智能家居家庭群”微信群中。 5.如权利要求2所述的基于树莓派的智能家居系统的控制方法,包括如下步骤: A,用户初始化设置:用户根据自己的喜好训练snowboy唤醒关键词、控制家居终端状态的指令集和触发SIM800C的帮助指令;并预先存储具有所有家庭成员邮箱号的家庭成员列表库、在微信上建立包含所有家庭成员微信号且群名为“智能家居家庭群”的微信群以及预先存储发生突发危急情况时家属的电话; B,树莓派检测其网络连接是否正常; C,若网络连接不正常,系统进入离线语音控制模式,控制指示灯模块的所有彩灯呈粉色;语音模块接收用户发出的语音,树莓派调用经用户事先训练好的snowboy,当用户的语音中存在唤醒关键词时唤醒系统,然后判断用户语音中是否有存在用户事先训练好的控制家居终端状态的指令集中的指令,若有则snowboy启动控制程序由树莓派对家居终端的状态进行控制;并判断用户语音中是否有存在用户事先训练好的触发SIM800C的帮助指令,若存在触发SIM800C的帮助指令则树莓派控制ZigBee协调器触发SIM800C拨打事先存储的家属的电话; D,若网络连接正常,树莓派启动邮箱检测线程:检测是否收到指令邮件,若收到指令邮件,进一步判断发件人是否在预先存储的家庭成员列表库中以及主题是否为“登入系统”,若发件人在家庭成员列表库中且则邮件主题为“登入系统”,则系统进入远程控制模式:关闭邮箱检测线程,控制指示灯模块的所有彩灯呈黄色,发送登入系统的二维码至用户邮箱,用户通过微信扫描该二维码登入系统,预先建立的微信群名为“智能家居家庭群”中的家庭成员在该微信群中发送语音或文字消息,对系统进行控制; 用户通过在“智能家居家庭群”微信群中发送包含“退出”的语音或文字信息退出远程控制模式,并重新启动邮箱检测线程; E、若网络连接正常,树莓派未收到指令邮件、收到的指令邮件的发件人不在家庭成员列表库中或邮件主题不是“登入系统”,则系统进入在线语音控制模式:控制指示灯模块的所有彩灯呈绿色,语音模块接收用户发出的语音,树莓派调用云端的百度语音识别对用户的语音进行识别,并将识别出的控制家居终端状态的指令发送到ZigBee协调器从而控制家居终端的状态,或将识别出的触发SIM800C的帮助指令发送到ZigBee协调器触发SIM800C拨打事先存储的家属的电话;若用户的语音中不存在家居终端的控制指令和触发SIM800C的帮助指令,则树莓派根据用户的需求调用云端互联网资源与用户进行互动,并将互动结果通过音响模块播放。 6.如权利要求5所述的基于树莓派的智能家居系统的控制方法,其特征是:步骤C到步骤E中,若ZigBee协调器接收到电容触摸按钮笔发送的按钮信息,则触发SIM800C拨打事先设置好的家属的电话。
摘要:
基于树莓派的智能家居系统及其控制方法,该家居系统包括指示灯模块、语音模块、室内环境采集模块、安防监控模块、家居终端、音响模块、用户终端、云端、ZigBee协调器和树莓派。指示灯模块、语音模块、安防监控模块、音响模块、用户终端、云端和ZigBee协调器均与树莓派连接;ZigBee协调器与室内环境采集模块和家居终端连接。通过检测网络状态和用户登入情况控制系统的工作模式,远程控制时采用邮箱和微信共同保证登入系统用户的准确性,由树莓派和ZigBee协调器共同实现对家居系统的智能控制和用户互动。本发明实现了对家居系统的实时监控,提高了系统的隐私性、兼容性和稳定性,保证了用户的家...

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