CN103237069A - 一种智能家电无线控制系统和方法 - Google Patents

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叶振宇
朱余旭
施炳文
潘纲
吴朝晖
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浙江大学
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Abstract

本发明公开了一种智能家电无线控制系统和方法,该系统包括控制终端和下位机集成模块,控制终端包括用于向所述的下位机集成模块发送控制命令的本地控制模块,其中,控制命令经无线网络、Internet、短信的方式发送,亦可由本地控制模块手动输入指令;下位机集成模块包括下位机、通信模块和红外信号产生模块,通信模块用于接收控制命令并将该控制命令传送至下位机,下位机根据接收到的控制命令控制红外信号产生模块产生红外信号。该智能家电无线控制系统成本较低,而且系统灵活性高,无需改动受控家电即可安装使用。

Description

一种智能家电无线控制系统和方法
技术领域
[0001] 本发明涉及智能家电领域,具体涉及一种智能家电无线控制系统和方法。
背景技术
[0002] 随着中国经济的发展,人民生活水平的提高,普通家庭的家电种类也越来越多,例如电视机、影碟机、空调等等,这些家电普遍都配备有一个遥控器进行远程控制。然而,过多的遥控器也给人们的生活带来了不便,遥控器的易丢失、控制距离短等缺点也往往让人诟病。于是不少人提出了新的技术方案来实现家电控制的集成化和简易化。
[0003] 最初的尝试是有人利用部分手机现成的红外模块来部分替代电视遥控的功能,但这种方案要求手机必须带有红外模块,同时在控制距离上也受限于手机的红外模块的功率,显然无法大范围应用。
[0004] 另一种方案是不少大规模家电企业提出的一体化家居控制系统,其将家庭几乎所有的设备控制集成在一起。但由于其价格无法为普通家庭所承受,而且系统内的家电往往要求是特定厂商特定型号,相关控制系统的集成度过高,从而使得系统灵活性降低,也无法得到普通家庭的广泛认可。
发明内容
[0005] 本发明提供了一种智能家电无线控制系统和方法,该智能家电无线控制系统价格便宜,而且系统灵活性高,可以适应于各种类型的家电。
[0006] 一种智能 家电无线控制系统,包括控制终端和下位机集成模块;
[0007] 所述的控制终端包括用于向所述的下位机集成模块发送控制命令的本地控制模块;
[0008] 所述的控制命令由本地控制模块经无线网络发送,并可由下位机转换成受控家电可识读的标准红外信号;
[0009] 所述的本地控制模块带有用于手动输入指令的输入装置;
[0010] 所述的下位机集成模块包括下位机、通信模块和红外信号产生模块;
[0011] 所述的通信模块用于接收控制命令并将该控制命令传送至下位机;
[0012] 所述的下位机根据接收到的控制命令控制红外信号产生模块产生红外信号。
[0013] 本发明中,下位机集成模块与家电分离,可以适用于不同的家电,同一体化家居控制系统比较,成本较低;并且通过红外信号产生模块产生红外信号,大大增加了控制距离。
[0014] 作为优选,所述的下位机集成模块还包括红外信号接收模块;
[0015] 所述的红外信号接收模块用于接收家电的遥控器发射的标准红外信号;
[0016] 所述的下位机将标准红外信号转化成相应的红外编码进行存储,在接收到控制命令时,再根据红外编码控制红外信号产生模块产生相应的红外信号。
[0017] 此时,所述的下位集成模块有学习模式和工作模式两种状态。当下位集成模块处于工作模式的时候,将需要控制的家电的遥控器对准红外接收模块,此时下位机内置程序会自动解析红外信号,转化为红外编码,储存于下位机的外置存储上或者通过指定的通讯方式发回到控制终端进行存储。
[0018] 作为优选,所述的控制终端还包括用于向本地控制模块发送指令的远程通信模块,为了实现对家电的远程模块,可以通过所述的远程通信模块向本地控制模块发送指令,本地模块接收到指令后根据自定义协议进行处理,然后将控制命令发动给下位机的通信模块。
[0019] 作为优选,所述的通信模块包括蓝牙通信模块;
[0020] 所述的本地控制模块为蓝牙手机;
[0021 ] 该蓝牙手机以蓝牙信号的方式将控制命令发送至蓝牙通信模块。
[0022] 此时,该智能家电无线控制系统的工作过程如下:
[0023] I)将下位机集成模块放置在所要控制的家电附近;
[0024] 2)在蓝牙手机上启动本系统的手机端程序,与下位机的蓝牙通信模块建立蓝牙连接;
[0025] 3)用户在蓝牙手机的程序界面发送控制命令
[0026] 4)控制命令通过蓝牙通信模块被下位机接收并根据自定义的通信协议进行处理;
[0027] 5)根据处理结果触发红外信号产生模块,发送红外信号,对家电进行控制。
[0028] 作为优选,所述的通信模块包括wifi通信模块;
[0029] 所述的本地控制模块为本地计算机;
[0030] 该本地计算机以wifi信号的方式将控制命令发送至wifi通信模块。
[0031] 此时,该智能家电无线控制系统的工作过程如下:
[0032] I)将下位机集成模块放置在所要控制的家电附近;
[0033] 2)在本地计算机上启动本系统的计算机端程序,通过无线网络与所述的wifi通信模块建立连接;
[0034] 3)用户在计算机程序界面发送控制命令;
[0035] 4)控制命令通过无线网络被下位机接收并根据自定义的通信协议进行处理;
[0036] 5)根据处理结果触发红外信号产生模块,发送红外信号,对家电进行控制。
[0037] 作为进一步的优选,所述的远程通信模块为通过互联网与本地计算机相连接的远程计算机;
[0038] 所述的远程计算机通过浏览器或者客户端接收用户的指令,然后通过互联网将指令发送至本地计算机。
[0039] 此时,该智能家电无线控制系统的工作过程如下:
[0040] I)将下位机集成模块放置在所要控制的家电附近;
[0041] 2)远程计算机上通过互联网连接到本地计算机;
[0042] 3)用户在远程计算机通过浏览器或者客户端程序发送指令到本地计算机;
[0043] 4)本地计算机根据自定义通信协议对该指令进行处理,并通过无线网络发送控制命令;
[0044] 5)控制命令通过无线网络被下位机接收并根据自定义的通信协议进行再处理;
[0045] 6)根据处理结果触发红外信号产生模块, 发送红外信号,对家电进行控制。[0046] 作为进一步的优选,所述的本地控制模块还包括与本地计算机相连接的收发短信设备;
[0047] 所述的远程通信模块为手机;
[0048] 所述的手机通过短信发送指令至所述收发短信设备上,所述收发短信设备将该指令传送给本地计算机。
[0049] 此时,该智能家电无线控制系统的工作过程如下:
[0050] 1)将下位机集成模块放置在所要控制的家电附近;
[0051] 2)用户通过手机短信发送指令,被收发短信设备接收后,传送给本机计算机;
[0052] 3)本地计算机根据自定义通信协议对指令进行处理,并通过无线网络发送控制命令;
[0053] 4)控制命令通过无线网络被下位机接收并根据自定义的通信协议进行再处理;
[0054] 5)根据处理结果触发红外信号产生模块,发送红外信号,对家电进行控制。
[0055] 上述远程计算机和本地计算机通过互联网相连,本地计算机通过无线网络可与多个下位机相连,蓝牙手机可通过蓝牙与多个下位机相连,手机也可通过短信与本地计算机进行通讯,下位机中的蓝牙通信模块,红外信号产生模块,红外信号接收模块,通信模块均与下位机的计算控制核心直接相连。一个下位机集成模块对应一台红外受控家电,下位机集成控制模块通过红外控制家电。
[0056] 本发明还提供了一种智能家电无线控制方法,包括控制终端向下位机集成模块发送控制指令,下位机 集成模块再将控制指令转换为家电可识读的标准红外信号,从而控制家电;其特征在于,控制终端向下位机集成模块发送控制指令包括以下三种方式中的任意一种:
[0057] (1)手机通过蓝牙协议发送控制指令至蓝牙通信模块,下位机由蓝牙通信模块获取控制指令;
[0058] (2)本地计算机通过本地无线网络发送控制指令至wifi通信模块,下位机由wifi通信模块获取控制指令;或
[0059] (3)远程计算机通过互联网发送控制指令至本地计算机,本地计算机通过wifi或蓝牙方式将控制指令传输至下位机。
[0060] 同现有技术相比,本发明的有益效果体现在:1)通过外部设备完成对家电的多种方式的控制,无需改动受控家电设备,易安装使用;2)通过本地计算机接收通过各种无线链路及Internet发出的控制指令,并转换为家电可识读的红外格式控制指令,适应性强,兼容性好;3)各模块耦合度较小,用户可根据需求控制单台、多台家电,灵活度高。
附图说明
[0061] 图1为本发明的智能家电无线控制系统总架构图;
[0062] 图2为本发明的下位机集成模块的组成示意图;
[0063] 图3为采用手机控制家电时的控制流程;
[0064] 图4为本地计算机控制家电的控制流程;
[0065] 图5为远程计算机控制家电的控制流程;
[0066] 图6为手机短信控制家电的控制流程;[0067] 图7为下位机端程序流程图;
[0068] 图8为手机端程序流程图;
[0069] 图9为本地计算机端程序流程图;
具体实施方式
[0070] 下面结合附图和具体的实施例,对本发明作进一步详细说明。
[0071] 图1为本发明的智能家电无线控制系统总架构图,如图1所示,该智能家电无线控制系统包括控制终端和下位机集成模块,控制终端包括用于向所述的下位机集成模块发送控制命令的本地控制模块,此处,本地控制模块为本地计算机和蓝牙手机;控制命令以无线网络信号的方式发送,包括蓝牙信号和wifi信号;本地控制模块带有用于手动输入指令的输入装置,可以直接手动输入指令,此外,控制终端还包括用于向本地控制模块发送指令的远程通信模块,远程通信模块包括远程计算机和手机;下位机集成模块收到控制终端的控制命令后产生红外型号对家电进行控制。
[0072] 下位机集成模块(见附图2 )通过普通的连接线,在下位机上集成了蓝牙通讯模块,红外信号产生模块,红外信号接收模块以及无线网络通信模块。
[0073] 下位机在整个控制系统中处于一个控制中介的地位(见附图7),当手机通过蓝牙或者计算机通过无线网络与下位机连接后,手机和计算机(以下概称控制终端)发送自定义协议中规定好的命令给下位机,下位机内置程序将命令进行解析,然后根据内置程序预设的协议做出相应的动作。
[0074] 当下位机收到的是学习红外信号命令时,与下位机相连的学习信号灯亮起,提示用户或安装技术人员当前处于红外信号学习模式,只要将遥控器的红外发射端对准红外接收模块,按下需学习的遥控器按键,下位机内置程序就会自动解析红外信号,并以数字信号的形式保存在下位机的外置存储上或者再通过指定的通讯方式回送到控制终端进行保存,便于之后的发送。`
[0075] 当下位机收到的是发送红外信号命令时,此时有两种可能,一种是发送已经存储在下位机外置存储中的红外编码,那么下位机在获取到相关的红外编码定位序号信息后,就会提取外置存储中相应的红外编码,然后通过下位机红外信号产生模块将数字信号转换成模拟红外信号,发送给红外受控家电,进行控制。另外一种可能是控制终端将数字化的红外信号通过自定义协议发送给下位机,然后下位机将这些红外信号进行规格化封装,再通过红外信号产生模块发送出去,也到达了控制家电的目的。
[0076] 以上两部分即为下位机的核心功能。
[0077] 实施例1:手机控制家电的控制流程(附图3及附图8)
[0078] 用户首先需拥有一台具有蓝牙功能的手机,并安装本系统的手机端程序。在用户打开手机端程序后,程序首先会判断用户的手机是否带有蓝牙功能,若有,则继续,否则退出并且给予用户没有蓝牙功能的提示。接着,手机会引导用户开始进行下位机蓝牙模块的搜索,搜索过程是自动进行的,手机程序会进行下位机蓝牙模块物理地址的适配,一旦匹配成功,就会进行自动的连接。这里手机蓝牙的初始化和连接都是直接利用手机开发平台的相关开发包即可实现。在用户成功连接上一个下位机蓝牙模块后,即意味着用户的手机已经和连接上的下位机蓝牙模块所对应的下位机建立了通信联系。用户可以根据手机程序n界面的按钮或菜单进行相应的功能操作,手机端程序会将用户发出的功能需求,通过蓝牙向下位机发送符合自定义协议的控制命令或是数据,然后由下位机根据上述下位机相关的介绍进行进一步的家电控制。在手机端程序中,用户可以选择同时连接多个下位机蓝牙模块,即意味着用户可以同时控制多个家电,这主要是通过手机程序的多线程多监听连接即可实现。再则,为了用户操作的简易性,程序将在后台运行一个线程,每隔指定的时间搜索附近的下位机蓝牙模块,若有搜索到,则进行自动连接并提示用户,从而减少用户等待连接的时间。当用户退出某一家电的连接时,程序会提示用户进行当前家电的信息保存,如家电名,家电对应的红外数字化信号等等,以便下次在接入同一家电时,无需初始化设置学习,即可直接控制使用。
[0079] 实施例2:本地计算机控制家电的控制流程(附图4及附图9)
[0080] 用户的家中需拥有一台可联网的计算机,同时有一个无线网络(一台普通路由器即可实现),该计算机连入无线网络,且安装了本系统的计算机端程序。在用户打开计算机端程序后,进行相关的初始化设置,然后就可以与已经接入无线网络的某家电对应的下位机上的无线网络模块根据TCP协议建立连接,之后用户可以在计算机端程序执行相应的操作,如学习红外信号或发送红外信号等,计算机端程序将用户的程序根据自定义协议转换成指定的命令,通过信息管道发送到下位机上,然后再由单片机进行后续的控制操作。
[0081] 对于这个计算机端程序,可以利用后台的死循环线程实现针对无线网络上指定物理地址的定时扫描和自动连接,这样可以减少用户的连接等待时间,提高系统的可用性。
[0082] 同样的,计算机端对于红外数字信息和家电的相关信息也具有存储和启动时自动加载的能力。
[0083] 实施例3:远程计算机控制家电的控制流程(附图5)
[0084] 用户在远程需有一台可以联网的计算机,同时用户的家中应有一台计算机处于开启状态,同时其上已开启本系统的计算机端软件,即向互联网发布一个监听连接服务,等待授权的客户端连接,类似于·现在较流行的文件传输协议方式。
[0085] 用户在远程可以通过Web程序的方式或者是客户端的方式来连接到家中的计算机上,然后在网页上或者是客户端上点击相应的按钮进行远程的控制操作,这些用户操作将根据自定义的协议转换成命令通过互联网发送到家中的计算机上,然后按照实施例2中的方式,家中的计算机将用户的操作通过无线网络的方式发送给用户指定要控制的家电对应的下位机上,然后进行控制。
[0086] 实施例4:手机短信控制家电的控制流程(附图6)
[0087] 用户需要有一部可以正常收发短信的手机,同时用户的家中应有一台计算机处于开启状态,同时其上已开启本系统的计算机端软件,并连上一种可以收发短信的设备(以下简称GSM短信猫)保持设备和计算机的联通。
[0088] 用户用手机发送预定义协议指定的短信内容到GSM短信猫中SIM卡对应的手机号,短信猫收到短信后,将短信内容发送给与之相连的计算机的计算机端程序,程序根据预定义协议对短信内容进行解析,获得相应的控制命令,然后同实施例2中一样,计算机将控制命令通过无线网络的方式发送给用户指定要控制的家电对应的下位机上,然后进行控制。
[0089] 在完成控制后,计算机可以通过短信猫向用户手机发送操作成功的回复,增强与用户的交互性。
[0090] 以上计算机端程序和短信猫之间的交 互可以借由短信猫厂商提供的sms.dll动态链接库函数较容易地实现。

Claims (8)

1.一种智能家电无线控制系统,其特征在于,包括控制终端和下位机集成模块; 所述的控制终端包括用于向所述的下位机集成模块发送控制命令的本地控制模块; 所述的控制命令由本地控制模块经无线网络发送,并可由下位机转换成受控家电可识读的标准红外信号; 所述的本地控制模块带有用于手动输入指令的输入装置; 所述的下位机集成模块包括下位机、通信模块和红外信号产生模块; 所述的通信模块用于接收控制终端发送的控制命令并将该控制命令传送至下位机; 所述的下位机根据接收到的控制命令控制红外信号产生模块产生红外信号。
2.根据权利要求1所述的智能家电无线控制系统,其特征在于,所述的下位机集成模块还包括红外信号接收模块; 所述的红外信号接收模块用于接收家电的遥控器发射的标准红外信号; 所述的下位机将 标准红外信号转化成相应的红外编码进行存储,在接收到控制命令时,再根据红外编码控制红外信号产生模块产生相应的红外信号。
3.根据权利要求2所述的智能家电无线控制系统,其特征在于,所述的控制终端还包括用于向本地控制模块发送指令的远程通信模块。
4.根据权利要求3所述的智能家电无线控制系统,其特征在于,所述的通信模块包括wifi通信模块; 所述的本地控制模块为本地计算机; 该本地计算机以wifi信号的方式将控制命令发送至wifi通信模块。
5.根据权利要求3所述的智能家电无线控制系统,其特征在于,所述的通信模块包括蓝牙通信模块; 所述的本地控制模块为支持蓝牙功能的手机; 该支持蓝牙功能的手机以蓝牙信号的方式将控制命令发送至蓝牙通信模块。
6.根据权利要求4所述的智能家电无线控制系统,其特征在于,所述的远程通信模块为通过互联网与本地计算机相连接的远程计算机; 所述的远程计算机通过浏览器或者客户端接收用户的指令,然后通过互联网将指令发送至本地计算机。
7.根据权利要求4所述的智能家电无线控制系统,其特征在于,所述的本地控制模块还包括与本地计算机相连接的收发短信设备; 所述的远程通信模块为手机; 所述的手机通过短信发送指令至所述收发短信设备上,所述收发短信设备将该指令传送给本地计算机。
8.根据权利要求1所述的智能家电无线控制方法,包括控制终端向下位机集成模块发送控制指令,下位机集成模块再将控制指令转换为家电可识读的标准红外信号,从而控制家电,其特征在于,控制终端向下位机集成模块发送控制指令包括以下三种方式中的任意一种: (1)手机通过蓝牙协议发送控制指令至蓝牙通信模块,下位机由蓝牙通信模块获取控制指令; (2)本地计算机通过本地无线网络发送控制指令至wifi通信模块,下位机由wifi通信模块获取控制指令;或 (3)远程计算机通过互联网发送控制指令至本地计算机,本地计算机通过wifi或蓝牙方式将控制指令传输至下·位机。
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