CN103645696B - 一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于Z‑Wave技术的智能会议室无线控制系统，包括Z‑Wave物联网控制器、Z‑Wave终端设备、会议室智能控制应用模块和Z‑Wave情景模块；其中，Z‑Wave物联网控制器用于进行互联网协议和Z‑wave协议的转换；Z‑Wave终端设备用于实现对设备的控制和对环境的感知；会议室智能控制应用模块用于对不同Z‑Wave终端设备进行集中管理和控制；Z‑Wave情景模块用于联动控制多个设备，进行会议场景和环境效果的配置。

Description

一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统

技术领域

本发明涉及无线网络控制技术，更具体地，涉及一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统。

背景技术

随着智慧城市建设的稳步发展、科技技术的日新月异，“智能”理念不断的深入人心。近年来，随着我国国力的大大增强以及现代信息处理技术的飞速发展，各企事业单位等对现代化的要求也越来越高。为了更好的提高办公效率，会议室管理系统已经从一个单纯的以听、闻为主的交流场所，逐渐演变成为一个具有多种功能的综合性的信息资源交流场所。一个布置合理的会议室有助于客户或合作伙伴对该企业的良好印象，同时对内则承担着企业或单位的日常任务传达、重大决策的决定、企业思想的传递以及相关文化的学习贯彻的作用。会议室在整个办公区域中，使用频率越来越高，在我们日常生活中扮演着至关重要的角色。

幻灯机、投影机、摄录放像器材、扩声器材等各类电子设备大量进入会议场所，使会议系统的配置越来越专业，功能也越来越强大。尤其一些供特定需求使用的多媒体会议室更是功能多样，设施齐全。但目前，会议室内电子设备主要是通过遥控器进行控制，每个设备对应一个遥控器，造成遥控器过多，会出现使用混淆、操作繁琐、遥控器丢失等麻烦。而且，这些遥控器绝大部分是采用红外通信方式，红外遥控对遥控器和设备之间的距离和角度有严格要求，且两者之间不能有阻挡物。在这样的特定需求下，采用传统的控制方式来管理就显得很不方便。譬如，会议正在进行中，但是由于某种需要，必须对灯光和音响设备进行调整。这时，如果管理人员需要逐一去开启设备，必然会影响到参会者的心情和会议气氛。

因此，设计一个集所有设备控制功能于一体的集成智能控制系统成为目前迫切的需要。通过智能化控制系统，管理人员可以通过触摸屏电脑、PDA智能掌中宝、遥控器等控制方式对各项用电设备进行控制。在体现现代智能设备的优势性能之外，更方便控制会议气氛。

近年来，已出现基于ZigBee技术或者433Mhz(315Mhz)技术的无线控制方案，但无论是Zigbee技术还是433Mhz的技术，都没有通用的标准协议，这样控制网关到设备间的控制协议及上报协议都无法统一，导致以上两种控制网关和设备只能采用用户自己定义的私有协议，配合控制网关提供终端设备的提供商相对来说比较单一，这样用户在构建会议室系统时只能购买与控制网关配套的厂家的终端设备。最终导致客户的终端产品选择与更换渠道严重依赖某一个厂家，而且产品的价格始终停留在较高水平；而且终端产品由于受限于少数厂家，导致整个产业生态链脆弱，厂家出现任何问题，将导致客户的系统无法维护，客户的维护风险及成本大大增加。

总的来说，现有技术主要存在三方面的问题：第一，无论哪种无线技术都没法提供统一的应用层协议标准，造成设备之间无法互联互通；第二，Zigbee技术虽然依托IEEE802.15.4的协议栈，但在2.4G的无线频段已经越来越受到WIFI等无线信号的干扰，造成传输拥塞；其他868Mhz以及915Mhz，但是如果采用不同的频段又无法保证设备的互联互通；另外，Zigbee在协议制定时考虑到工业控制、建筑智能化等多方面的应用，导致协议制定复杂，硬件成本实现价格高，而Z-Wave专注于家庭智能控制领域，领域明确、结构简单、成本较低；第三，RF（433MHz以及355MHz）的产品虽然成本较低，但既没有规范的互联互通协议标准，即使是网络控制协议及路由协议都没有，根本无法保证信号的可靠传输，很难在实用系统中大面积推广。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提出一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统。

根据本发明的一个方面，提出了一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统，包括Z-Wave物联网控制器、Z-Wave终端设备、会议室智能控制应用模块和Z-Wave情景模块；其中，Z-Wave物联网控制器用于进行互联网协议和Z-Wave协议的转换；Z-Wave终端设备用于实现对设备的控制和对环境的感知；会议室智能控制应用模块用于对不同Z-Wave终端设备进行集中管理和控制；

其中，Z-Wave物联网控制器建立在Z-Wave协议基础之上，采用动态路由，支持Z-Wave、IPv6、IPv4通讯方式，将传感器和控制器模块通过物联网接入互联网。

其中，Z-Wave终端设备包括传感器和/或控制器；控制器包括智能开关模块、插座模块和电动窗帘控制模块的一个或者多个；传感器包括空调红外转发模块、音视频红外转发模块、环境检测模块和门窗磁监控模块的一个或者多个。

其中，每个Z-Wave终端设备内部都存有一个路由表，该路由表由Z-Wave物联网控制器写入；存储信息为该Z-Wave终端设备入网时周边其他Z-Wave终端设备的节点ID。

其中，每两个Z-Wave终端设备之间的距离小于最远通信距离。

其中，Z-Wave物联网控制器用于将所有设备入网，然后同步更新所有入网设备至会议室智能控制应用模块中，通过触摸平板上的会议室智能控制应用模块对设备进行集中管理与控制。

其中，对于一种具体的应用设置一个接入点；Z-Wave终端设备自组织成一个局域网，局域网中的数据和消息的传递通过单跳或者多跳形式通过接入点接入以太网。

其中，Z-Wave终端设备通过会议室智能控制应用模块来触发情景，或者通过预安装的Z-Wave情景模块来一键触发情景。

其中，Z-Wave情景模块用于通过情景策略配置将传感器感知的环境条件变化转化为控制器的控制动作，实现智能化应对环境条件变化，自动处理异常状况。

本申请实现各种操控复杂的专业设备及相关的周边环境设备合理的配置及智能控制，构造了一个全新的智能会议应用场景。此会议室智能控制系统创新的产品和人性化的应用设计，帮助用户真正实现了设备控制的集约化和智能化、会议管理的人性化和移动化。提高了应用管理水平，提高了设备的使用效率，降低了设备控制和管理的复杂度、降低了人工成本和管理成本，减少了人为误操作，而且实现了节能环保的目的和随心所欲掌控物理世界的愿望。

本发明利用物联网技术和智能感知设备组成智能网络，对各种操控复杂的会议室设备及相关的周边环境设备实现智能控制，以达到事先设计的会议场景和环境效果，并可通过移动智能终端实现无线远程控制。

本发明通过情景策略配置，可以将传感器感知的环境条件变化转化为控制器的控制动作，实现智能化应对环境条件变化，自动处理异常状况。用户可以自行设置触发条件。

本发明能够控制会议室的温度、湿度、灯光、窗帘等环境系统，完成对会议室整个环境和场景的改变。可以对各个区域独立调节，也可以调用不同的情景模式，以自动适应会议环境需要。

本发明可以实现整个系统中各设备的自动电源控制，操作人员通过系统开启/关闭按钮可顺序开启/关闭所有设备电源，并保证设备充分的预热和散热时间和开启顺序。

本发明通过网络远程控制功能，提供多点协同控制模式，使多人都可以在不同位置提供控制，并且能保持控制界面的同步响应。系统配备的智能指纹密码锁可以通过指纹、密码、无线遥控打开或闭合门锁，实现会议室的门禁管理；并且用户可以任意自定义场景，可任意设定响应设备及响应时间，定时或手动触发，并且可以任意自定义或更改设备名称和图标。

附图说明

图1为根据本申请的基于Z-Wave协议的网络结构体系示意图；

图2是根据本申请的基于Z-Wave协议的通信原理示意图；

图3是根据本申请的系统结构模块图。

如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构或者方法，在图中标注了特定的标记符号，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定设备和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些元件、标号、环境进行调整、修改，所进行的调整和修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统进行详细描述。

在以下的描述中，将描述本发明的多个不同的方面，然而，对于本领域内的普通技术人员而言，可以仅仅利用本发明的一些或者全部结构来实施本发明。为了解释的明确性而言，阐述了特定的数目、配置和顺序，但是很明显，在没有这些特定细节的情况下也可以实施本发明。在其他情况下，为了不混淆本发明，对于一些众所周知的特征将不再进行详细阐述。

Z-Wave协议是由丹麦公司Zensys主导的无线组网规格，使用的路由协议是Source Routing，是一种锁定家庭自动化平台的无线技术。该协议首先采用了统一的制式标准，可将任何独立的设备转换为智能网络设备，从而可以实现无线控制和无线监测。

其中，Z-Wave技术不但包含了无线通信技术，还包含了面向智能家居无线控制的统一的应用层协议标准，使得采用Z-Wave技术的不同厂家生产的不同类型或相同类型的产品可以在任何一个基于Z-Wave技术的智能家居中实现互联。

同时，因为采用了统一的制式标准，使得用户规模化成为了可能。Z-Wave是一种结构简单，成本低廉，性能可靠的无线通信技术，通过Z-Wave技术构建的无线网络，不仅可以通过本网络设备实现对家电的遥控，甚至可以通过Internet网络对Z-Wave网络中的设备进行控制。随着Z-Wave联盟的不断进扩大，该技术的应用也将不仅仅局限于智能家居方面，在酒店控制系统，工业自动化，农业自动化等多个领域，都将发现Z-Wave无线网络的身影，在智能会议室中使用Z-Wave实现完全控制也成为了可能。

总的来说，本发明采用Z-Wave无线协议，对于一种具体的应用只设置一个接入点，通过Z-Wave物联网控制器进行互联网协议和Z-Wave协议的转换。Z-Wave下的架构体系如图1所示，Z-Wave设备自组织成一个局域网，局域网中的数据和消息的传递通过单跳或者多跳形式通过接入点接入以太网。Z-Wave协议可提供9.6Kbit/s和40Kbit/s的带宽，主要用于两个节点之间的无线通信和节点与网关之间的无线通信。

基于Z-Wave协议簇的物联网控制器，可以方便的组成一个Z-Wave网络，可实现网络设备的入网登记、脱网、问题设备替换、重建路由、路由发现、网络修复等各种网络管理及维护功能；而且可以提供将互联网协议的控制指令转化为Z-Wave设备的控制指令下达到指定设备，并且可以将Z-Wave网络端的状态及数据上报给指定互联网地址的一个协议转换设备。

每一个Z-Wave网络都拥有自己独立的网络地址(HomeID);网络内每个节点的地址(NodeID)，由控制节点(Controller)分配。每个网络最多容纳232个节点(Slave)，包括控制节点在内。控制节点可以有多个，但只有一个主控制节点，即所有网络内节点的分配，都由主控制节点负责，其他控制节点只是转发主控制节点的命令。已入网的普通节点，所有控制节点都可以控制。超出通信距离的节点，可以通过控制器与受控节点之间的其他节点，以路由的方式完成控制。

图2示出基于Z-Wave协议的通信原理图，其中，Z-Wave采用了动态路由技术，每个从设备slave内部都存有一个路由表，该路由表由控制器Controller写入。存储信息为该Slave入网时，周边存在的其他Slave的节点ID（NodeID）。这样每个Slave都知道周围有哪些Slaves，而Controller存储了所有Slaves的路由信息。当Controller与受控Slave的距离超出最大控制距离时，Controller会调用最后一次正确控制该Slave的路径发送命令，如该路径失败，则从第一个Slave开始重新检索新的路径。

图3示出系统结构图，如图3所示，基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统，包括Z-Wave物联网控制器、Z-Wave终端设备、会议室智能控制应用模块、Z-Wave情景模块。

Z-Wave物联网控制器，用于进行互联网协议和Z-wave协议的转换。其建立在Z-Wave协议基础之上，它是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、采用了动态路由，适于网络的短距离无线通信技术。工作频带为908.42MHz(美国)-868.42MHz(欧洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式，数据传输速率为9.6kbps或40kbps，信号的有效覆盖范围在室内是30m，室外可超过100m，超出通信距离的节点，可以通过控制器与受控节点之间的其他节点，以路由(Routing)的方式完成控制，适合于窄带宽应用场合。Z-Wave物联网控制器支持Z-Wave、IPv6、IPv4等多种通讯方式，将传感器和控制器模块通过物联网接入互联网。

Z-Wave终端设备包括传感器和控制器，实现对设备的控制和对环境的感知。在会议室应用中，至少可包括智能开关模块、插座模块、电动窗帘控制模块、空调红外转发模块、音视频红外转发模块、环境检测模块、门窗磁监控模块等。该系统可以实现灯光、窗帘、空调、饮水机、多媒体投影仪、DVD机、功放机、电视机（监视器）、音箱、电动幕布、视频展示台、多功能控制讲台、触摸屏电脑、背景音乐等电器设备的控制。

在智能会议室系统中，Z-Wave物联网控制器为Controller，其他智能开关模块、插座模块、电动窗帘控制模块、空调红外转发模块、音视频红外转发模块、环境检测模块、门窗磁监控模块等均为Slave。

鉴于该系统中所有Z-Wave设备均使用了路由技术，安装时只需保证每两个Z-Wave设备之间的距离小于最远通信距离即可。安装完成后，通过Z-Wave物联网控制器先将所有设备入网，待所有设备入网后，可同步更新所有入网设备至终端应用模块中，即可通过触摸平板上的终端应用软件对设备进行集中管理与控制，用户通过终端应用软件可以直观的看到会议室中所有Z-Wave入网电器的开关状态，并且可以方便的对其进行控制。如将Z-Wave物联网控制器接入Internet网络，则可以利用PDA、PC机等通过Internet网络远程控制会议室中的电器。同时可通过终端应用软件配置自定义会议情景，通过一键操作，来完成一系列组合功能的控制。

利用最新Z-Wave物联网技术，将无线传感设备构成的智能网络，通过触控设备或移动智能终端，对诸如计算机、投影机、大屏显示器、电视、音响、功放、调音台、话筒、摄像头、电动屏幕、电动吊架、电动窗帘、空调及灯光等独立的会议设备及环境设备进行配置。根据会议的实际情况，还可以把多个系统的不同控制功能进行联动，以达到事先设计的会议场景和环境效果，非专业人员也可以非常容易的控制会议进程及会议模式的转换。

该系统内的设备均可通智能手机（iOS、Android）、iPAD、iPAD（mini）、PAD（Android）上的终端应用软件进行远程控制。

其中，灯光/窗帘系统可以用于灯光/窗帘的开关控制；可以实现：开会前就可以远程操控开灯、开窗帘，提前进行会议室分为准备；开会的时候可在原位置、不影响会议进程的境况下控制灯光、窗帘；可将灯光、窗帘设置为特定场景，一键触发场景模式即可；可以结合环境传感器，根据温度、光照自动调节灯光窗帘。该系统可以设置如下灯光场景：电视会议场景灯光，灯光路数开启较多，电源相对充足，营造热烈的会议气氛；投影播放场景灯光，主光源开启较少，或者不开启。辅光源或者局部灯带作为主光源；会议休息场景灯光，主光源开启较少，光源照度介于上述两种照度之间，营造轻松舒适的灯光效果；常用场景灯光，开启几个主要的主光源，保证会议准备或者清洁等工作的照度。

其中，该系统可以用于感应灯光，实现主席台就座人员在接近主席台时，主席台指定的灯光会自动开启。会议人员进入会议室时，门口灯光会自动开启。

其中，该系统可以用于显示系统控制，会议室中投影仪需要播放时，在遥控器上按下投影播放场景键，自动实现如下关联动作：投影仪自动通电，会议室灯光自动由会议场景灯光切换到投影播放场景灯光。各路灯光有的关闭，有的自动调整到柔和状态。投影幕布自动徐徐落下，各路窗帘自动缓缓拉上。至此，开始播放投影。投影播放完毕后，按下会议场景键，灯光自动恢复到会议灯光模式，投影仪自动延时断电，充分考虑投影机散热时间。幕布徐徐卷起，窗帘渐渐关闭。

其中，该系统可以包括电动窗帘控制系统，可以在预设的时间内，自动开启和关闭。如：早上7点，自动开启，晚上7点自动关闭，做到防风、防尘、防晒。配合投影播放、场景灯光自动开启和关闭。可以远程开启和关闭窗帘。

其中，该系统可以实现安防监控，电视、网络会议室中有很多贵重设备和保密图像资料。在会议室的门窗安装摄像头，管理员离开会议室的时候只需要按下警戒器上的一个按钮，就可以一键设防。只要盗贼一进入防区，就会警铃大作，灯光通亮，吓退盗贼。与此同时，安防设备还可以联动智能控制系统自动拨打电话给相关管理人员。同时，如果管理人员关门的时候忘记设防，还可以通过电话手机等方式进行远程设置。

其中，该系统可以实现通风换气的控制，会议室里人员众多，空气流通困难，室内空气污浊。通风换气系统可以通过（遥控）手动或自动定时控制将室内难闻的味道清除干净。等到下次会议前，提前预设好的换气系统会又可以自动将室外清新的空气中注入会议室内，时刻让参会人员体验到舒适、健康的感觉。

在实际的会议室应用中，用户可以很方便的通过终端应用模块预定义实际所需要控制的情景。而且本系统提供了情景的多种触发方式，用户既可以通过终端应用软件来触发情景，也可以通过预安装的Z-Wave情景模块来一键触发情景。另外用户还可以定义周期性或者预定时的自动触发情景。情景的设置与使用自由灵活、操作方便。

基于本申请的系统无需布线，部署灵活，即装即用，整套系统都是通过无线方式工作的，没有大面积综合布线、线路损坏等烦恼，也没有在后期无法增加新设备控制的担忧。

其中，基于模块化设计，无论终端设备如何变化，都可以适应增减、移动、更新、修改的要求。

其中，物联网技术和智能感知设备组成智能网络管理系统。一键式操控，使用方便。管理人员可以通过手机、平板电脑等智能终端，远程掌控和设置设备状态，如切断电源、打开空调等。

其中，通过情景策略配置，可以将传感器感知的环境条件变化转化为控制器的控制动作，实现智能化应对环境条件变化，自动处理异常状况。用户可以自行设置触发条件。现场状况需要报警时，系统可通过短信、电话、邮件等来实现。

在Z-Wave智能会议室控制系统中，情景触发的实现方式如下所述：终端设备（控制器、传感器等）首先登记入网，每个终端设备都存在一个唯一的ID号，和Z-Wave物联网控制器形成一个Z-Wave网络。可利用会议室智能控制应用模块对各终端设备进行名称设置，以方便区分。另外此会议室智能控制应用软件提供简单明确的界面，方便用户进行情景配置，对终端设备进行统一管理。物联网网关会保存通过会议室智能控制应用软件下发的情景配置，包括情景的名称、情景中所要响应的设备以及设备的状态、情景何时执行（定时、循环还是手工触发）、可触发情景的面板通道等等。

1、通过会议室智能控制应用软件触发情景

会议室智能控制应用软件可通过本地或远程地址通过以太网连接Z-Wave物联网控制器，在会议室智能控制应用软件进行情景触发时，情景触发命令通过以太网下发至物联网控制器，由物联网控制器进行解析，获取情景中需要触发的设备以及状态，通过Z-Wave网络下发到对应的终端设备，终端设备的响应完成情景触发的效果。

2、通过情景面板触发情景

通过情景面板对情景触发时，情景面板会通过Z-Wave网络将面板ID和对应触发的通道号发送到物联网控制器，物联网控制器会在保存的情景配置中寻找到相应需要响应的情景，通过Z-Wave网络向相应情景的响应设备发送控制命令，触发终端设备的响应。

3、定时触发情景

会议室智能控制系统中支持多种定时触发，可按星期按月按天等多种方式周期性触发。物联网网关中有单独的线程对情景的配置进行扫描，当发现达到情景触发的时间，通过Z-Wave网络向相应情景的响应设备发送控制命令，触发终端设备的响应。

最后应说明的是，以上实施例仅用以描述本发明的技术方案而不是对本技术方法进行限制，本发明在应用上可以延伸为其他的修改、变化、应用和实施例，并且因此认为所有这样的修改、变化、应用、实施例都在本发明的精神和教导范围内。

Claims (7)

1.一种基于Z-Wave技术的智能会议室无线控制系统，包括Z-Wave物联网控制器、Z-Wave终端设备、会议室智能控制应用模块和Z-Wave情景模块；其中，Z-Wave物联网控制器用于进行互联网协议和Z-Wave协议的转换；Z-Wave终端设备用于实现对应用设备的控制和对环境的感知；会议室智能控制应用模块用于对不同Z-Wave终端设备进行集中管理和控制；Z-Wave情景模块用于联动控制多个应用设备，进行会议场景和环境效果的配置,其中，Z-Wave终端设备通过会议室智能控制应用模块来触发情景，或者通过预安装的Z-Wave情景模块来一键触发情景；其中，Z-Wave情景模块用于通过情景策略配置将传感器感知的环境条件变化转化为控制器的控制动作，实现智能化应对环境条件变化，自动处理异常状况；

其中，Z-Wave终端设备包括传感器和/或控制器；控制器包括智能开关模块、插座模块和电动窗帘控制模块的一个或者多个；传感器包括空调红外转发模块、音视频红外转发模块、环境检测模块和门窗磁监控模块的一个或者多个。

2.根据权利要求1所述的控制系统，其中，Z-Wave物联网控制器建立在Z-Wave协议基础之上，采用动态路由，支持Z-Wave、IPv6、IPv4通讯方式，将Z-Wave终端设备通过物联网接入互联网。

3.根据权利要求1所述的控制系统，其中，每个Z-Wave终端设备内部存有一个路由表，该路由表由Z-Wave物联网控制器写入；存储信息为该Z-Wave终端设备入网时周边其他Z-Wave终端设备的节点ID。

4.根据权利要求1所述的控制系统，其中，每两个Z-Wave终端设备之间的距离小于最远通信距离。

5.根据权利要求1所述的控制系统，其中，Z-Wave物联网控制器用于将所有应用设备入网，然后同步更新所有入网应用设备至会议室智能控制应用模块中，通过会议室智能控制应用模块对应用设备进行集中管理与控制。

6.根据权利要求1所述的控制系统，其中，对于每个具体应用只需设置一个接入点，该接入点是Z-Wave物联网控制器；Z-Wave终端设备自组织成一个局域网，局域网中的数据和消息的传递通过单跳或者多跳形式通过接入点接入以太网。

7.根据权利要求1所述的控制系统，其中，Z-Wave情景模块可作为Z-Wave物联网控制器的一部分，或者作为一个独立的终端设备而存在。