防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)，具體來(lái)說(shuō)就是針對(duì)小孩出現(xiàn)類似爬窗傾向行為時(shí)做出相應(yīng)舉措的智能控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的發(fā)展與人口的不斷增加，大城市的人口密度不斷增大，越來(lái)越多的高層居民樓如雨后春筍般涌現(xiàn)。這在一方面體現(xiàn)了城市的高速發(fā)展，但相應(yīng)的也帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，其中比較令人緊張的無(wú)疑就是安全問(wèn)題。我們經(jīng)常能夠在生活中，新聞報(bào)紙上聽到看到因?yàn)榇笕瞬辉诩叶『⑸米耘来皯魧?dǎo)致意外跌落的事件。不管結(jié)局如何，這樣事件的發(fā)生對(duì)于這個(gè)家庭來(lái)說(shuō)必然會(huì)造成比較大的打擊，而我們采取的措施往往是在窗戶外裝上柵欄，這顯然影響了居住的便利性，舒暢性，也容易在另外一些災(zāi)難，例如像火災(zāi)的發(fā)生而導(dǎo)致營(yíng)救的不方便、逃生的困難。
[0003]所以設(shè)計(jì)一種行而有效的智能控制系統(tǒng)是減少此類事件產(chǎn)生，減輕父母帶孩子壓力的有效方式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明索要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)，其針對(duì)小孩一個(gè)人在家有爬窗戶傾向時(shí)提供鎖死窗戶的舉措所設(shè)計(jì)的一套控制系統(tǒng)，能夠通過(guò)人體傳感器以及攝像采集到的信息通過(guò)Opencv的處理準(zhǔn)確快速地對(duì)小孩的行為做出反應(yīng)，即通過(guò)信號(hào)的輸出控制電磁控制模塊將窗戶鎖住，在確認(rèn)孩子沒(méi)有危險(xiǎn)時(shí)再解鎖，并且可以調(diào)整監(jiān)控的強(qiáng)度。這將有效地解決了大人有事出門將小孩關(guān)在家中，但小孩又不懂事亂攀爬窗戶造成墜樓事故的可能，并且提供了多種控制的強(qiáng)度，以應(yīng)對(duì)不時(shí)之需。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括控制模塊、計(jì)算機(jī)模塊、人體傳感器、電磁控制模塊、攝像模塊、舵機(jī)模塊、串口通訊模塊、電源模塊，所述人體傳感器、電磁控制模塊、舵機(jī)模塊都與控制模塊連接，其中控制模塊對(duì)人體傳感器是閉環(huán)控制，對(duì)電磁控制模塊和云臺(tái)是開環(huán)控制；攝像模塊與計(jì)算機(jī)模塊相連接，其中計(jì)算機(jī)模塊包含Opencv圖像處理模塊，然后控制模塊與計(jì)算機(jī)模塊之間通過(guò)串口通訊模塊相連，最后電源模塊與計(jì)算機(jī)模塊相連，電源模塊為計(jì)算機(jī)模塊與整個(gè)智能控制系統(tǒng)提供電源；當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，人體傳感器將檢測(cè)到的人體信號(hào)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)傳輸?shù)娇刂颇K，計(jì)算機(jī)由攝像模塊傳輸進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)基于計(jì)算機(jī)模塊進(jìn)行處理，并由判斷出來(lái)的結(jié)果對(duì)控制模塊發(fā)送信號(hào)，控制模塊再對(duì)電磁控制模塊進(jìn)行發(fā)送控制，將窗戶鎖上。
[0005]優(yōu)選地，所述控制模塊是一塊基于開放原始代碼的Simple i/o平臺(tái)，采用AtmelAtmega328微處理控制器，同時(shí)具有十四路數(shù)字輸入/輸出口、六路模擬輸入、一個(gè)16MHz晶體振蕩器、一個(gè)USB接口、一個(gè)電源插座、一個(gè)ICSP頭和一個(gè)復(fù)位按鈕。
[0006]優(yōu)選地，所述計(jì)算機(jī)模塊由Intel芯片建立，并由Willow Garage公司提供支持；Opencv圖像處理模塊是一個(gè)基于發(fā)行的跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)。
[0007]優(yōu)選地，所述人體傳感器獨(dú)立工作，模塊輸出電平信號(hào)；人體傳感器是基于紅外線技術(shù)的自動(dòng)控制產(chǎn)品，當(dāng)被測(cè)物體進(jìn)入感應(yīng)模塊的有效檢測(cè)范圍時(shí)，人體傳感器經(jīng)判斷有效后輸出高電平信號(hào)。
[0008]優(yōu)選地，所述舵機(jī)模塊采用兩個(gè)9g舵機(jī)以獲得繞1軸方向的擺動(dòng)以及繞z軸方向的擺動(dòng)。
[0009]優(yōu)選地，所述電磁控制模塊其實(shí)是一個(gè)類似于直動(dòng)式電磁閥的零件，當(dāng)無(wú)信號(hào)到來(lái)時(shí)，處于低電位，此時(shí)彈簧在尾端將關(guān)閉件提起，此時(shí)門沒(méi)有被鎖住是可以隨意開關(guān)的，當(dāng)檢測(cè)到兒童可能出現(xiàn)情況時(shí)，控制模塊將發(fā)出信號(hào)，電磁閥處于高電位，電磁線圈產(chǎn)生的電磁力使關(guān)閉器克服彈簧的阻力，最終的結(jié)果就是窗戶將被關(guān)閉器卡住，窗戶被鎖死，直到控制模塊再發(fā)出信號(hào)，窗戶才會(huì)解鎖。
[0010]優(yōu)選地，所述攝像模塊與舵機(jī)模塊固定在一起，隨著舵機(jī)模塊的擺動(dòng)以及俯仰進(jìn)行擺動(dòng)以及俯仰。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述串口通訊模塊采用USB接口。
[0012]優(yōu)選地，所述Opencv圖像處理模塊主要用來(lái)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，識(shí)別出圖像中的具體內(nèi)容。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提供的防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)能夠在家中僅有小孩的時(shí)候開啟，開啟后能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)安裝在舵機(jī)上的攝像模塊，能夠進(jìn)行較大范圍內(nèi)的圖像采集，然后通過(guò)圖像處理模塊對(duì)包括人臉，肢體的檢測(cè)，確定小孩的位置是否在危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)然為了確定性，我們一般先對(duì)人體傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，若為真，我們才能在通過(guò)Opencv的信息提取后對(duì)是否要鎖上窗進(jìn)行決斷。若Opencv得出的結(jié)論與人體傳感器的結(jié)論一致，則計(jì)算機(jī)通過(guò)COM 口將要求電磁控制模塊開啟的信號(hào)傳遞給Arduino,隨后Arduino再將信號(hào)發(fā)送到電磁控制模塊進(jìn)行實(shí)際的上鎖。如此一來(lái)，基本可以保障小孩在家時(shí)不會(huì)因?yàn)榕逝来皯舳l(fā)生類似墜樓的事件。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。
[0015]圖2為控制模塊接口圖。
[0016]圖3為人體傳感器(PIR Sensor)與控制模塊連線圖。
[0017]圖4為單個(gè)舵機(jī)與控制模塊連線圖。
[0018]圖5為舵機(jī)信號(hào)控制圖。
[0019]圖6為舵機(jī)模塊整體組裝圖。
[0020]圖7為電磁控制模塊基本原理圖。
[0021 ]圖8為控制系統(tǒng)流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施結(jié)合【附圖說(shuō)明】如下:
如圖1所示，一種防止小孩爬窗的智能控制系統(tǒng)包括控制模塊1、計(jì)算機(jī)模塊7、人體傳感器4、電磁控制模塊3、攝像模塊5、舵機(jī)模塊2、串口通訊模塊6、電源模塊8，所述人體傳感器4、電磁控制模塊3、舵機(jī)模塊2都與控制模塊1連接，其中控制模塊1對(duì)人體傳感器是閉環(huán)控制，對(duì)電磁控制模塊和云臺(tái)是開環(huán)控制；攝像模塊5與計(jì)算機(jī)模塊7相連接，其中計(jì)算機(jī)模塊包含Opencv圖像處理模塊，然后控制模塊1與計(jì)算機(jī)模塊7之間通過(guò)串口通訊模塊6相連，最后電源模塊8與計(jì)算機(jī)模塊7相連，電源模塊8為計(jì)算機(jī)模塊與整個(gè)智能控制系統(tǒng)提供電源；當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，人體傳感器4將檢測(cè)到的人體信號(hào)轉(zhuǎn)化為電平信號(hào)傳輸?shù)娇刂颇K1，計(jì)算機(jī)由攝像模塊5傳輸進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)基于計(jì)算機(jī)模塊7進(jìn)行處理，并由判斷出來(lái)的結(jié)果對(duì)控制模塊1發(fā)送信號(hào)，控制模塊1再對(duì)電磁控制模塊3進(jìn)行發(fā)送控制，將窗戶鎖上，這其中是不斷循環(huán)的過(guò)程?？刂颇K為Arduino UNO R3控制模塊。
[0023]如圖2至圖7所示，所述控制模塊1是一塊基于開放原始代碼的Simple i/o平臺(tái)，采用Atmel Atmega328微處理控制器，同時(shí)具有十四路數(shù)字輸入/輸出口(其中六路可作為PWM輸出)、六路模擬輸入、一個(gè)16MHz晶體振蕩器、一個(gè)USB接口、一個(gè)電源插座、一個(gè)ICSP頭(header)和一個(gè)復(fù)位按鈕。Atmel Atmega328微處理控制器是基于RISC的高性能設(shè)備，結(jié)合了 32KB ISP閃存、同時(shí)讀寫功能、1KB EEPR0M、2KB SRAM、23條通用型I/O線、32個(gè)通用型工作寄存器和串行可編程USART等。Atmel ATmega328 MCU在一個(gè)單時(shí)鐘周期內(nèi)可完成強(qiáng)大的指令，使設(shè)備獲得接近1 MIPS/MHz的通量，同時(shí)可平衡功耗和處理速度。特點(diǎn)在于其高性能、低功率AVR?8位微控制器以及先進(jìn)的RISC架構(gòu)包含131個(gè)強(qiáng)大的指令在20MHz時(shí)具有高達(dá)20 MIPS的通量，引腳數(shù)有28/32，I/O引腳最大值為23，SPI為2，UART為1，并且模數(shù)轉(zhuǎn)換器有8個(gè)通道以及10位分辨率，模擬比較器1個(gè)，32KB的閃存，1KB的EEPR0M還有2KB的SRAM，工作溫度范圍較廣為-40 - +85 ° C也是其不錯(cuò)的特性。AtmelAtmega328在住宅和建筑自動(dòng)化，舒適和控制，工業(yè)自動(dòng)化還有傳感器方面有廣泛的應(yīng)用。
[0024]所述計(jì)算機(jī)模塊由Intel芯片建立，并由Willow Garage公司提供支持；Opencv圖像處理模塊是一個(gè)基于(開源)發(fā)行的跨平臺(tái)計(jì)算機(jī)視覺(jué)庫(kù)，可以運(yùn)行在Linux、Windows和Mac OS操作系統(tǒng)上。它輕量級(jí)而且高效一一由一系列C函數(shù)和少量C++類構(gòu)成，同時(shí)提供了 Python、Ruby、MATLAB等語(yǔ)言的接口，實(shí)現(xiàn)了圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺(jué)方面的很多通用算法。主要應(yīng)用在人機(jī)互動(dòng)、物體識(shí)別、圖像分割、人臉識(shí)別、動(dòng)作識(shí)別、運(yùn)動(dòng)跟蹤、機(jī)器人、運(yùn)動(dòng)分析、機(jī)器視覺(jué)、結(jié)構(gòu)分析、汽車安全駕駛等。Opencv圖像處理模塊主要用來(lái)對(duì)采集的圖像進(jìn)行處理，識(shí)別出圖像中的具體內(nèi)容