CN103901867A - 一种基于云服务的智能家居控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于云服务的智能家居控制系统，包括智能家居控制子系统、云计算资源和作为通信中心的智能家居无线路由器，所述智能家居控制子系统与云计算资源通过智能家居无线路由器信号传输进行连接控制，组成智能家居控制系统内的所有终端设备以及各种功能模块分别设置不同的二维码，作为云计算资源控制端的识别标志，本发明打破了智能家居的领域和地域的限制，形成了一个应用服务丰富、个性需求特性化的统一的系统平台，在用户体验和个性需求上有更大的发展空间，系统具有开放性，有利于智能家居系统的应用推广，降低了对智能家居的系统定制的专业门槛，加快家居设备智能化和智能家居真正走进一般家庭的步伐。

Description

一种基于云服务的智能家居控制系统

技术领域

本发明智能家居技术领域，特别是将智能家居、物联网和云计算结合起来一种基于云服务的智能家居控制系统。

背景技术

随着电子技术、自动化技术的高速发展，智能家居系统已经从概念逐渐进入人们的生活，智能家居系统也成为了行业的热点。智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事务的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

当前智能家居系统一般通过综合布线技术进行设计，由智能控制终端连接各个终端设备，用户可通过监控计算机控制终端设备的工作，或通过智能控制终端进行人机交互操作，对系统进行控制。在这种设计思想下，各种家电设备、照明产品和安防设备的通信接口没有统一标准，无法采用同一种终端控制所有家居设备。同时，由于软硬件方式比较固定，系统扩展性、移植性较差，用户的便利性和体验感较差。而且，该系统的部署、设置比较复杂，专业化程度较高，日常运行、维护成本较高。虽然当前的智能家居系统具有一定的系统性，提供某些自动应用，但是基本上是根据智能控制终端的程序运行，不能根据环境、使用条件选择最佳方案进行运行；没有一个专业的服务平台支撑，需要用户进行尝试、选择，不能满足用户个性、使用需求。

随着物联网的高速发展和云计算的广泛运用，智能家居的发展方向也发生了巨大的改变。物联网利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素（所有的设备、资源及通信等）都是个性化和私有化的。智能家居可以通过物联网技术将家中的各种设备（如音视频设备、照明系统、窗帘控制、空调控制、安防系统、数字影院系统、网络家电以及三表抄送等）连接到一起，提供家电控制、照明控制、窗帘控制、电话远程控制、室内外遥控、防盗报警、环境监测、暖通控制、红外转发以及可编程定时控制等多种功能和手段。

发明内容

本发明基于物联网和云计算技术建立分层次的智能家居控制和通信系统，设计出以云计算虚拟平台、二维码技术为核心的控制平台一种基于云服务的智能家居控制系统。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于云服务的智能家居控制系统，包括智能家居控制子系统、云计算资源和作为通信中心的智能家居无线路由器,所述智能家居控制子系统与云计算资源通过智能家居无线路由器信号传输进行连接控制，组成智能家居控制系统内的所有终端设备以及各种功能模块分别设置不同的二维码，作为云计算资源控制端的识别标志。

所述智能家居控制系统内的功能模块为包括组成智能家居控制子系统的控制模块、灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块。

所述智能家居控制子系统包括连接在控制模块上的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块。

上述技术方案中，智能家居子系统的控制模块为ZigBee网关，由连接在CPU模块上的LAN接口模块，WPAN模块和ZigBee网络协调器接口模块组成，所述LAN接口模块包括wifi或LAN接口，用于与智能家居无线路由器连接；所述WPAN模块用于将接收的网络数据解析后发送到ZigBee网络和将ZigBee网络接收的数据封装用于发送到网络中；ZigBee网络协调器接口模块用于管理ZigBee网络的组建、数据传输。

上述技术方案中，所述ZigBee网络是采用ZigBee通信协议构成的自组织的Mesh网络，包含ZigBee协调器、ZigBee中继器和安装在终端设备上的ZigBee终端节点构成。

上述技术方案中，所述智能家居控制子系统的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块的各个终端设备分别装有ZigBee终端节点芯片。

本发明将智能家居与云计算、大数据的融合，打破了智能家居的领域和地域的限制，形成了一个应用服务丰富、个性需求特性化的统一的系统平台，在用户体验和个性需求上有更大的发展空间，系统具有开放性，可以随意地定制和加入新的家居设备；系统采用二维码扫描定位设备的加入，可以减少对配置设备的繁琐和专业的要求，降低智能家居的使用门槛，有利于智能家居系统的应用推广，可以通过学习用户习惯对配置进行优化，为用户提供套餐服务；系统采用无线ZigBee网络，降低了对智能家居的系统定制的专业门槛，加快家居设备智能化和智能家居真正走进一般家庭的步伐，使基于云计算的智能家居系统成为物联网中崛起的新生力量，并迅速成为引导物联前进的动力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明控制系统的结构示意图。

图2是本发明控制系统的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例，根据图1所示，一种基于云服务的智能家居控制系统，包括智能家居控制子系统、云计算资源和作为通信中心的智能家居无线路由器,所述智能家居控制子系统与云计算资源通过智能家居无线路由器信号传输进行连接控制。

智能家居控制系统内的功能模块是指在组成家居控制系统的各种控制模块，管理模块，该功能模块包括组成智能家居控制子系统的控制模块、灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块。

智能家居控制子系统包括连接在控制模块上的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块。

智能家居系统采用Zigbee网络对家居终端设备进行控制和管理，控制模块为ZigBee网关，由连接在CPU模块上的LAN接口模块，WPAN模块和ZigBee网络协调器接口模块组成，所述LAN接口模块包括wifi或LAN接口，用于与智能家居无线路由器连接；所述WPAN模块用于将接收的网络数据解析后发送到ZigBee网络和将ZigBee网络接收的数据封装用于发送到网络中；ZigBee网络协调器接口模块用于管理ZigBee网络的组建、数据传输。

本发明的ZigBee网络是采用ZigBee通信协议构成的自组织的Mesh网络，包含ZigBee协调器、ZigBee中继器和安装在终端设备上的ZigBee终端节点构成，ZigBee协调器通过ZigBee中继器与安装在终端设备上的ZigBee终端节点进行通信，完成数据传输，众所周知Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议，基于Zigbee协议的技术是一种短距离、低功耗的无线组网技术，主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。每个ZigBee终端设备只要在ZigBee网络范围内（由ZigBee协调器发起）即自动加入到网络中并实现互联互通。每个ZigBee终端节点能采集设备的状态信息通过多条路径发送给ZigBee协调器，也能接收ZigBee协调器发送过来的控制信息来影响终端设备的行为。

智能家居控制子系统的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块的各个终端设备分别装有ZigBee终端节点芯片，这些终端的节点芯片装载终端设备上，终端设备构成了智能家居控制系统中起主要作用的基础终端，终端设备如ZigBee遥控器、ZigBee智能插座、ZigBee开关控制器、ZigBee红外控制器、ZigBee窗帘控制器、ZigBee光感器和调光灯座、ZigBee气体探测器、ZigBee温度探测器、ZigBee紧急按钮等等终端设备，在智能家居控制系统中，可以根据使用者的日常管理习惯安排，将各种终端设备分配到对应的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块进行设置管理。

组成智能家居控制系统内的所有终端设备以及各种功能模块分别设置不同的二维码，作为云计算资源控制端的识别标志，每个新加入的设备终端，都能通过扫描，加入到服务平台中，并在平台中指定设备终端所在房间的位置和接入的ZigBee节点，优选的技术方案中，这些终端设备可选用缺省配置方案进行配置，使用者也可以自行设置。

智能家居无线路由器是在平常家用的无线路由器上添加新的应用程序，增添一些的新的功能，从而使智能家居无线路由器具备有一般路由器的功能外，还具有连接云计算的网关功能和代理管理智能家居控制系统包括路由器本身在内的功能。在无线路由器上添加新的应用程序增加新功能，是通过添加脚本程序设置路由器功能，如由于用户使用的宽带IP一般为动态IP，通过一个脚本程序把无线路由器设置为路由器模式，且用DDNS将用户的动态IP和一个固定域名联系在一起，使得外部能通过一个设定好的域名访问到无线路由器；而无线路由器也可以通过访问申请的云的域名来访问外部云服务单元。完成无线路由器的网管设置之后，通过代理管理程序来实现对智能家居子控制系统的访问，代理管理程序分成两层，底层采用TCP/IP协议为基础的通信控制函数库，其中主要为通过封装相应的命令字而形成的完备的命令/状态读写函数。上层代理管理程序为一个循环的状态机，通过配置管理，通过解析和传递命令/状态参数配置文件实现配置管理和状态上传，上述程序，作为简单的程序开发，现有技术的程序开发人员很容易实现，故在此不再说明。

智能家居无线路由器上设置二维码，作为云计算资源控制端的识别标志，使用前通过扫描二维码在云计算上进行登记，此后智能家居无线路由器通过设置保持与云计算中的智能家居数据库连接，定时将智能家居的状态信息传输到云计算中，同时也可以接收云计算中心传递的配置数据来设置智能家居。

家庭用户也可以在不接入云服务的情况下，通过接入局域网访问路由器中的智能家居管理程序对智能家居系统进行管理。

云计算资源用来存储智能家居控制系统的配置数据和状态信息，是智能家居控制系统的中转站和信息存储池，也是提供家居服务的平台。云服务是基于数据配置和优化、远程控制的平台。智能家居云服务平台为每个智能家庭分配一个云计算单元，用于储存智能设备采集来的数据、用户设置的控制数据以及根据用户家庭的智能终端设备和后台学习用户控制习惯后组成的几套优选菜单数据。同时，提过外部医疗呼叫、购物和报警等接口。

手机或电脑等终端通过登录App，访问网络上云计算资源，从而对无线路由器上的智能家居控制系统发起远程控制，而无线路由器通过LAN口对嵌入式智能家居控制系统进行管理。当App登录到智能家居平台时连接到用户的智能家居云服务单元，可以点击进入家庭设备查看和控制单元，单独控制每个设备，比如遥控开空调、关灯和音乐等服务；也可以选择场景氛围单元，为家庭生活制造一个温馨浪漫的氛围；还可以选择优化菜单，为一天、一周的生活设置到每时每分对设备的控制。也可以设置医疗、火警和手机报警等，为用户的生活提供健康安全监控管理，也可以设置水电煤缴费（通知）和油米等生活用品的购买提示并可以直接连接用户设置的网上购买通道。同时，还可以通过智能家居特别设置的社交平台交流美好生活的感受。

本发明的使用配制管理，用户可以通过扫描智能家居设备的二维码方便地将各设备登记到智能家居云服务的设备管理中心。登记时，用户先扫描无线路由器和智能家居控制器上的二维码进行登记或登录智能家居控制系统，然后扫描ZigBee节点控制器和家居设备单元上的二维码将各设备终端加入到控制管理系统中。刚登记的设备都能获取云服务平台根据各地方数据优化提供的缺省配置，从而避免用户对每个设备进行繁琐的针对性设置，提高智能家居控制系统的智能化程度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于云服务的智能家居控制系统，其特征在于：包括智能家居控制子系统、云计算资源和作为通信中心的智能家居无线路由器,所述智能家居控制子系统与云计算资源通过智能家居无线路由器信号传输进行连接控制，组成智能家居控制系统内的所有终端设备以及各种功能模块分别设置不同的二维码，作为云计算资源控制端的识别标志。

2.根据权利要求1所述的一种基于云服务的智能家居控制系统，其特征在于：所述智能家居控制子系统包括连接在控制模块上的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于云服务的智能家居控制系统，其特征在于：智能家居子系统的控制模块为ZigBee网关，由连接在CPU模块上的LAN接口模块，WPAN模块和ZigBee网络协调器接口模块组成，所述LAN接口模块包括wifi或LAN接口，用于与智能家居无线路由器连接；所述WPAN模块用于将接收的网络数据解析后发送到ZigBee网络和将ZigBee网络接收的数据封装用于发送到网络中；ZigBee网络协调器接口模块用于管理ZigBee网络的组建、数据传输。

4.根据权利要求1所述的一种基于云服务的智能家居控制系统，其特征在于：所述智能家居控制子系统的灯光控制模块、安防警报模块、家电控制模块、门禁管理模块、可视控制模块、影音控制模块、窗帘控制模块以及与生活安全和舒适度相关的探测及服务管理模块的各个终端设备分别装有ZigBee终端节点芯片。

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