一种基于POE技术的家居安防与环境监测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于POE技术的家居安防与环境监测系统，包括POE接口，红外人体感应单元、环境感知单元、摄像头及电机驱动单元和网络通信单元通过1位双向单总线接口与主控单元连接，POE接口的电源输出端与电池充电管理单元和摄像头及电机驱动单元的电源输入端连接，电池充电管理单元的电源输出端与系统电源管理单元的电源输入端连接，系统电源管理单元的电源输出端与红外人体感应单元、环境感知单元、主控单元和网络通信单元的电源输入端连接。系统能够同时采集多种环境参数和图像数据，如温度、湿度、烟雾、红外探测人体和图像等，解决了各设备之间不兼容的问题，实现系统化组合。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及监测
，尤其涉及一种基于POE技术的家居安防与环境监测系统。
技术介绍
随着人们生活水平不断提高，人们对生活环境和安全状态提出了更高的要求，针对以上提出的要求目前已有专门解决方案，如在家中安装环境监测仪，实时监控环境中各环境因子状态，并根据监测结果作进一步调整。为了提高安全水平很多人在家中已经安装安防系统，如视频监控系统、智能门禁系统等。目前已知环境监测终端和安防系统多采用独立系统，单独安装，当用户相同时实现对环境参数尽心监测和安装安防系统时，需要安装多种监测设备和相关配套设施，这样既增加了安装成本，也增加了维护难度。如果采用不同厂家的监测设备还可能出现设备之间不相兼容的问题。同时，由于不同监测设备的数据通信和接口协议缺乏统一规则，很难实现系统化组合，不能满足日益发展的智能管控需求。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是如何同时实现家居安防和环境监测。为解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：一种基于POE技术的家居安防与环境监测系统，包括POE接口，红外人体感应单元、环境感知单元、摄像头及电机驱动单元和网络通信单元通过1位双向单总线接口与主控单元连接，POE接口的电源输出端与电池充电管理单元和摄像头及电机驱动单元的电源输入端连接，电池充电管理单元的电源输出端与系统电源管理单元的电源输入端连接，系统电源管理单元的电源输出端与红外人体感应单元、环境感知单元、主控单元和网络通信单元的电源输入端连接。进一步方案，摄像头通过固定螺栓安装于驱动电机上，电机驱动单元采用L298N芯片来调整驱动电机角度。进一步方案，所述电池充电管理单元包括用于对充电过程中最大充电电压、充电电流及充电时间进行控制的CN3761充电管理芯片。进一步方案，所述系统电源管理单元包括SY8008电源管理芯片。进一步方案，所述主控单元由STM32F103芯片和外围时钟及下载电路组成。进一步方案，所述红外人体感应单元包括D203S热释电人体检测传感器。进一步方案，所述环境感知单元包括温湿度传感器和烟雾传感器,温湿度传感器和烟雾传感器的信号输出端分别连接至主控模块的信号输入端。进一步方案，所述温湿度传感器为DHT22温湿度传感器。进一步方案，所述烟雾传感器为MQ2烟雾传感器。本技术存在以下技术效果：基于POE技术的家居安防与环境监测系统能够同时采集多种环境参数和图像数据，如温度、湿度、烟雾、红外探测人体和图像等，解决了各设备之间不兼容的问题，实现系统化组合。摄像头拍摄的图像可以实时记录室内情况，保证可靠监控。系统采用POE技术为终端供电，无需额外铺设电源线，POE技术同时实现系统供电、网络信号的隔离与电压转换，使施工更加方便。电池充电管理单元用来完成电池充电控制和充电管理，系统在断电情况下继续运行，保证系统供电稳定性。电池输出电源通过系统电源管理单元，为系统提供VCC和3.3V的系统工作电源。附图说明图1为系统的结构框图；图2为主控单元的电路原理图；图3为POE接口的电路原理图；图4为电池充电管理单元的电路原理图；图5为系统电源管理单元的电路原理图；图6为电机驱动单元的电路原理图。具体实施方式基于POE技术的家居安防与环境监测系统采用POE技术为终端供电，无需额外铺设电源线，系统由主控单元、POE接口、电池充电管理单元、系统电源管理单元、网络通信单元、红外人体感应单元、摄像头及电机驱动单元和环境感知单元组成。参见图1，基于POE技术的家居安防与环境监测系统包括POE接口，POE接口的电源输出端与电池充电管理单元和摄像头及电机驱动单元的电源输入端连接，电池充电管理单元的电源输出端与系统电源管理单元的电源输入端连接，系统电源管理单元的电源输出端与红外人体感应单元、环境感知单元、主控单元和网络通信单元的电源输入端连接，红外人体感应单元、环境感知单元、摄像头及电机驱动单元和网络通信单元通过1位双向单总线接口与主控单元连接。网络通信单元用于实现检测终端与后台服务程序正常通讯功能。主控单元如图2所示，主控单元由STM32F103和外围时钟及下载电路构成，主控单元负责完成各子单元工作的协调与控制，并对个单元返回的监控信息进行处理与数据保存。S1与R24组成系统自检测单元，用于实现各功能单元的自动检测，并根据检测结果返回监控终端是否正常。J1、R25和R32组成系统程序下载电路，用于实现监控终端应用程序的烧录。S2、C31和R35组成系统复位电路，用于复位系统。C36、C37、R39和Y1组成系统时钟电路，为主控单元提供实时运行时钟。POE接口如图3所示，包括网线接口RJ45、整流桥D3、整流桥D4、网络隔离变压器H1102NL和POE供电控制器TPS2376，POE网线接口RJ45的TX+、TX-、RX+、RX-端分别连接至H1102NL芯片的TX+、TX-、RX+、RX-端，当系统采用空闲引脚供电时，即采用RJ45的第4、5、7、8引脚供电时，其电源输出端通过整流桥D3与POE供电控制器TPS2376连接；H1102NL芯片的TXP、TXN、RXP、RXN端分别连接至网络通讯芯片对应端口，H1102NL芯片第10、15脚为中心抽头，通过整流桥D4与POE供电控制器连接。当POE网线接口RJ45采用空闲线对（即电源输出端）供电时，POE网线接口提供的电源通过整流桥D3将系统电源分离出来，并通过TPS2376芯片处理后，经系统电源管理单元转换，为各模块提供电源；当POE网线接口RJ45采用数据线对（即TX+、TX-、RX+、RX-端）供电时，POE网线接口提供的电源通过H1102NL芯片的中心抽头，并通过整流器D4将系统电源分离出来，再通过TPS2376芯片处理后，经电池充电管理单元和系统电源管理单元转换，为各模块提供电源。电池充电管理单元用来完成电池充电控制和充电管理。图4中D14、R42、Q1、R44、Q2、R45和R48组成充电管理单元的充电控制部分，其余为充电管理部分。控制部分电路控制引脚P_CON通过限流电阻R45与下拉电阻R48与驱动三极管Q2相连，驱动三极管通过限流电阻R44与续流二极管D14，上拉电阻R42和导通MOS管Q1相连，用于实现充电电路导通控制。输入电源+48V通过导通MOS管之后与去耦电容C38和C39相连，并通过导通MOS芯片AO4411的第5/6/7/8引脚与二极管D13相连，D13输出引脚通过保护二极管和电感L2之后与额定充电电流设置电阻R40相连，并最终通过去耦电容C42为电池BT1充电。CN3761为充电管理芯片，用于对充电过程中最大充电电压、充电电流及充电时间进行控制，R46用于设定充恒压充电时最大充电电压，R40用于设定恒流充电时最大充电电流，R47和C44为根据数据手册默认设置参数。电池输出电源通过系统电源管理单元，为系统提供VCC和3.3V的系统工作电源。图5中C43为去耦电容，SY8008为电源管理芯片，L1为反馈电感，R41和R43为输出电压设定电阻，通过公式Vout=0.6*(1+R41/R43)，可以设计出需要的系统电压。电池充电管理单元的电源输出端与系统电源管理单元的电源输入端连接，电池充电管理单元的电源输出端向系统电源管理单元提供48V的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于POE技术的家居安防与环境监测系统，包括POE接口，其特征在于，红外人体感应单元、环境感知单元、摄像头及电机驱动单元和网络通信单元通过1位双向单总线接口与主控单元连接，POE接口的电源输出端与电池充电管理单元和摄像头及电机驱动单元的电源输入端连接，电池充电管理单元的电源输出端与系统电源管理单元的电源输入端连接，系统电源管理单元的电源输出端与红外人体感应单元、环境感知单元、主控单元和网络通信单元的电源输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于POE技术的家居安防与环境监测系统，包括POE接口，其特征在于，红外人体感应单元、环境感知单元、摄像头及电机驱动单元和网络通信单元通过1位双向单总线接口与主控单元连接，POE接口的电源输出端与电池充电管理单元和摄像头及电机驱动单元的电源输入端连接，电池充电管理单元的电源输出端与系统电源管理单元的电源输入端连接，系统电源管理单元的电源输出端与红外人体感应单元、环境感知单元、主控单元和网络通信单元的电源输入端连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，摄像头通过固定螺栓安装于驱动电机上，电机驱动单元采用L298N芯片来调整驱动电机角度。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电池充电管理单元包括用于对充电过程中最大充电电压、充电电...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭杰，主保玉，胡丽娟，杨思静，付友春，
申请(专利权)人：合肥优尔电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：安徽;34