CN104155922B - 一种基于ZigBee的家用电器监控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于ZigBee的家用电器监控系统，包括家用电器、主控制器和分控制器。其中，主控制器用于接收所述家用电器的工作数据和发送用户控制信号；分控制器用于采集所述家用电器的工作数据并将其发送给主控制器，并接收主控制器的指令执行对家用电器的操作。所述主控制器和分控制器由总线相连，所述总线采用ZigBee无线通信方式。根据本发明所述家用电器监控系统，具有可扩展性好、低成本、低功耗等特点，整个系统复杂度较低，可以实时了解家用电器的工作状况，对家用电器用电信息、设备状态等进行安全计量与监控，并实现智能交互；还可以利用手机实现对家用电器的远程监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力电子装置，特别涉及到一种家用电器监控设备，属于电子信息技术领域。
背景技术
低碳经济开始为各界所关注。作为能源消耗的重要组成部分——家庭用电，家用电器每时每刻都在消耗和使用能源。近年来，随着智能电网建设热潮的掀起，对家用电器进行监控，从而实现家庭能源管理离我们的生活也越来越近。但现有技术中的家用电器监控系统大多采用有线技术，即通过有线线路布线进行各种控制和通信。这样构建的管理系统布线繁琐，会存在难以摆脱的各种线缆的羁绊，而且系统的可扩展性能也很差、成本高。现代无线通信技术的发展，使得人们能够冲破这种束缚，营造更舒适的家居生活。如何将低成本、低功耗、可扩展性好的无线网络应用于家用电器监控，已成为这个技术领域的一个重要发展方向。
发明内容
本发明提供了一种基于ZigBee的家用电器监控系统，包括家用电器、主控制器和分控制器。其中，主控制器用于接收所述家用电器的工作数据和发送用户控制信号；分控制器用于采集所述家用电器的工作数据并将其发送给主控制器，并接收主控制器的指令执行对家用电器的操作。所述主控制器和分控制器由总线相连，所述总线采用ZigBee无线通信方式。
进一步地，所述主控制器包括主CPU、主ZigBee模块、存储模块和显示模块。其中，主CPU用于控制所述主ZigBee模块与分控制器进行无线通信，主ZigBee模块用于与分控制器进行无线通信，存储模块用于存储所述数据，显示模块用于显示所述家用电器当前的工作数据；所述分控制器包括分CPU、分ZigBee模块、数据采集模块和执行模块，其中，分CPU用于控制所述分ZigBee模块与主控制器进行无线通信以及控制所述数据采集模块采集数据和控制执行模块对家用电器进行操作，分ZigBee模块用于与主控制器进行无线通信，数据采集模块用于采集所述家用电器当前的工作数据，执行模块用于根据分CPU的指令对所述家用电器进行控制。
进一步地，根据本发明所述的家用电器监控系统还包括远程控制终端，所述主控制器还设有GPRS模块，所述远程控制终端通过所述GPRS模块与主控制器进行无线通信，从而可以实现对家用电器的远程监控。
根据本发明所述的家用电器监控系统，还可以用于控制智能电表。
根据本发明所述家用电器监控系统，具有可扩展性好、低成本、低功耗等特点，整个系统复杂度较低，可以实时了解家用电器的工作状况，对家用电器用电信息、设备状态等进行安全计量与监控，并实现智能交互，从而为用户提供经济、安全、便捷的服务；还可以利用手机实现对家用电器的远程监控，从而实现正确引导用电、合理节约用电、管理用电习惯以及更加方便的使用电器。
附图说明
图1为根据本发明所述的家用电器监控系统的第一实施例的原理框图；
图2为根据本发明所述的家用电器监控系统的第一实施例的主控制器框图；
图3为根据本发明所述的家用电器监控系统的分控制器框图；
图4为根据本发明所述的家用电器监控系统的第二实施例的原理框图；
图5为根据本发明所述的家用电器监控系统的第二实施例的主控制器框图。
具体实施例
第一实施例：由用户通过操作主控制器进行管理
如图1所示，根据本发明所述的家用电器监控系统，包括主控制器、分控制器和家用电器。所述主控制器和分控制器由总线相连，所述总线采用ZigBee无线通信方式。ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用。
主控制器用于接收分控制器发送的所述家用电器的工作数据和发送用户控制信号。分控制器用于采集所述家用电器的工作数据并将其发送给主控制器，并接收主控制器的指令执行对家用电器的操作。具体而言，所述主控制器包括主CPU，用于控制所述主ZigBee模块与分控制器进行无线通信；主ZigBee模块，用于与分控制器进行无线通信；存储模块，用于存储所述数据；以及显示模块，用于显示所述家用电器当前的工作数据。所述分控制器包括分CPU，用于控制所述分ZigBee模块与主控制器进行无线通信以及控制所述数据采集模块采集数据和控制执行模块对家用电器进行操作。分ZigBee模块，用于与主控制器进行无线通信。数据采集模块，用于采集所述家用电器当前的工作数据。执行模块，用于根据分CPU的指令对所述家用电器进行用电需量控制，本实施例中的执行模块为受控插座，也可以是情景开关等相同性质的设备。
分CPU控制所述数据采集模块对家用电器的工作数据进行采集，并将所述数据通过分ZigBee模块发送给主ZigBee模块；主CPU将主ZigBee模块接收到的所述数据在显示模块上显示出来。用户通过显示模块上显示的数据对家用电器的工作状态进行判断，通过主CPU将控制信号经由主ZigBee模块发送给分ZigBee模块。分CPU接收分ZigBee模块发送过来的用户控制信号，发出控制信号给执行模块，由执行模块对家用电器进行操作。
第二实施例：由用户采用手机作为远程控终端进行远程管理
如图2所示，根据本发明所述的家用电器监控系统，包括远程控制终端、主控制器、分控制器和家用电器。所述远程控制终端可以是手机或其他用户终端，其可以通过GPRS方式进行无线通信。所述主控制器和分控制器由总线相连，最好采用高速的、全双工的、同步的通信总线。所述总线采用ZigBee无线通信方式。主控制器用于接收分控制器发送的所述家用电器的工作数据和发送用户控制信号。分控制器用于采集所述家用电器的工作数据并将其发送给主控制器，并接收主控制器的指令执行对家用电器的操作。具体而言，所述主控制器包括主CPU，用于控制所述主ZigBee模块与分控制器进行无线通信；主ZigBee模块，用于与分控制器进行无线通信；存储模块，用于存储所述数据；以及显示模块，用于显示所述家用电器当前的工作数据。所述分控制器包括分CPU，用于控制所述分ZigBee模块与主控制器进行无线通信以及控制所述数据采集模块采集数据和控制执行模块对家用电器进行操作；分ZigBee模块，用于与主控制器进行无线通信；数据采集模块，用于采集所述家用电器当前的工作数据；执行模块，用于根据分CPU的指令对所述家用电器进行控制。
与第一实施例不同的是，所述主控制器还包括GPRS模块，其使得主控制器可以与远程控制终端比如用户手机实现GPRS无线通信。GPRS模块功耗低、简单接口、AT指令功能完善，同时，它也提供短信息服务和语音功能。当需要对某一家居设备进行监测或控制时，由用户手机发送规定好的命令给GPRS模块。该模块收到命令后，解释该命令。解释完命令后发给ZigBee无线射频模块，由该模块把命令发给相应的分控制器，分控制器收到命令后做出相应的动作，包括：做出相应的动作后，向上层做出应答，或者把上层需要的数据通过ZigBee无线射频模块传给主控制器，主控制器把收到分控制器发送的信息，通过GPRS模块以短信形式发到用户手机上。
分CPU控制所述数据采集模块对家用电器的工作数据进行采集，并将所述数据通过分ZigBee模块发送给主ZigBee模块；主CPU将主ZigBee模块接收到的所述数据发送给用户手机。用户收到所述数据后对家用电器的工作状态进行判断，通过手机发送控制信号给主CPU，主CPU将控制信号经由主ZigBee模块发送给分ZigBee模块。分CPU接收分ZigBee模块发送过来的用户控制信号，发出控制信号给执行模块，由执行模块对家用电器进行操作。
根据本发明所述的家用电器监控系统，还可以用于监控智能电表。数据采集模块采集智能电表的用电度数以及从电力公司或其它服务提供商获得的实时电价、供电通知、能源消耗比较数据，并将其发送给主控制器或者远程控制终端。用户获得上述信息之后，可以发出指令给智能电表执行购电等操作，帮助用户从被动用电转向主动、有计划的节约用电方式。
以上所述已对本发明的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本发明精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明专利的侵犯，将承担相应的法律责任。
Claims (2)
1.一种基于ZigBee的家用电器监控系统，包括家用电器，其特征在于还包括：
主控制器，包括主CPU、主ZigBee模块、GPRS模块、存储模块和显示模块，其中，主CPU用于控制所述主ZigBee模块与分控制器进行无线通信，主ZigBee模块用于与分控制器进行无线通信，存储模块用于存储数据，显示模块用于显示所述家用电器当前的工作数据，GPRS模块用于与远程控制终端进行无线通讯，
分控制器，所述分控制器包括分CPU、分ZigBee模块、数据采集模块和执行模块，其中，分CPU用于控制所述分ZigBee模块与主控制器进行无线通信，并控制所述数据采集模块采集所述家用电器的工作数据，以及控制执行模块对家用电器进行操作，分ZigBee模块用于与主控制器的主ZigBee模块进行无线通信，数据采集模块用于采集所述家用电器当前的工作数据，执行模块用于根据分CPU的指令对所述家用电器进行用电需量控制，
远程控制终端，所述远程控制终端通过所述GPRS模块与主控制器进行无线通信，
其中，所述主控制器和分控制器由总线相连，所述总线采用ZigBee无线通信方式，
当需要对所述家用电器进行监控时，
所述远程控制终端通过GPRS模块将命令发给分控制器，
分控制器收到命令后，分CPU控制所述数据采集模块对家用电器的工作数据进行采集，并将所述采集到的工作数据通过分ZigBee模块发送给主ZigBee模块，
主CPU将主ZigBee模块接收到的所述采集到的工作数据通过GPRS模块发送给所述远程控制终端，
所述远程控制终端通过GPRS模块发送控制信号给主CPU，主CPU将控制信号经由主ZigBee模块发送给分ZigBee模块，分CPU接收分ZigBee模块发送过来的控制信号后控制执行模块对家用电器进行操作。
2.如权利要求1所述的家用电器监控系统，其特征在于：所述家用电器为智能电表。
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